自學(xué)考試計算機網(wǎng)絡(luò)與通信筆記第四章2

　　四。異步傳輸模式（ATM）

　　分組交換：以分組為單位，在網(wǎng)絡(luò)層上進行

　　幀中繼：以幀為單位，在數(shù)據(jù)鏈路層上進行；

　　異步傳輸：以信元為單位，在數(shù)據(jù)鏈路層上進行，建立在大容量光纖介質(zhì)基礎(chǔ)上的，適用于

　　LAN和WAN；

　　1.ATM導(dǎo)入背景

　　（1）N-ISDN 窄帶ISDN 以線路交換為基礎(chǔ)，存在局限：

　　A.帶寬有限，只能向用戶提供最高為2MB/S的基群速率接口，

　　B.中斷網(wǎng)種類繁多，在網(wǎng)絡(luò)和用戶系統(tǒng)中并用線路交換和分組交換，要求系統(tǒng)個有雙重交

　　換模式的網(wǎng)絡(luò)功能；

　　C.網(wǎng)絡(luò)資源利用率不高：只具有基本速率和基群速率，適于支持速率高于64MB/S的業(yè)務(wù)類

　　型，對于低速率，網(wǎng)絡(luò)資源浪費嚴重；

　　D.不易導(dǎo)入新業(yè)務(wù)：

　?。?）B-ISDN 要求的傳輸模式必須滿足：

　　A.對信息的損傷要小

　　B.能靈活支持各種業(yè)務(wù)；

　　C.具有高速傳送信息的能力；

　　D.簡單易行

　　ATM以分組交換為基礎(chǔ)，融合了線路交換的優(yōu)點，克服線路交換中不能適用于各種速率業(yè)務(wù)

　　的缺點，簡化了分組通信中的協(xié)議，并由硬件對簡化的協(xié)議進行處理，

　　2.ATM的基本概念

　　ATM：本質(zhì)上一種高速分組交換模式，它將語音、數(shù)據(jù)及圖像等所有的數(shù)字信息分解成長度

　　一定的數(shù)據(jù)塊，并在各數(shù)據(jù)前裝配地址、丟失優(yōu)先級等控制信息構(gòu)成信元，空信元以一定的

　　速率發(fā)送，只要獲得空信元即可插入信息發(fā)送，因信息插入位置無周期性，故稱這種傳輸方

　　式為異步傳輸方式；因為需要排隊等待空信元到來才能發(fā)送信息，所以ATM是以信元為單位

　　的存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，稱為信元交換；

　　優(yōu)點：有極高的靈活性；有高速傳輸及交換能力；支持廣播協(xié)議

　?。?）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-多級的交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　組成：ATM終端、ATM交換機、終端與交換機接口稱為用戶網(wǎng)絡(luò)接口 UNI；交換機與交換機接

　　口稱為NNI；

　　ATM網(wǎng)分為：公用ATM、專用ATM、ATM接入網(wǎng)

　　專用ATM網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小，不需要復(fù)雜嚴密的計費等管理規(guī)程，主要用LAN互聯(lián)或直接構(gòu)成

　　ATM LAN網(wǎng)；

　　公用ATM網(wǎng)：通過公用用戶網(wǎng)絡(luò)接口連接各專用ATM網(wǎng)和ATM資源

　　ATM接入網(wǎng)：在各種接入網(wǎng)中使用ATM技術(shù)，以提供端到端的寬帶連接；

　?。?）ATM信元

　　由信元和信息段構(gòu)成；信元來識別通路

　　規(guī)定長度的信元，53字節(jié)，信頭5字節(jié)，信息段48個字節(jié)，

　　信頭結(jié)構(gòu)（UNI 與NNI信頭不同處在第一行中，UNI為GFC\VPI，NNI為VPI）

　　GFC：一般流量控制，只用于UNI，置0000

　　VPI：虛通道標識，在一個接口上將多個虛通道集中組成一個虛通道（VP），UNI中為8比

　　特，NNI中為12比特；

　　VCI：虛通路標識，標識虛通道內(nèi)的虛通路，VPI/VCI共同標識一個虛連接；

　　PTI：承載類型指示，用于指明信元中的承載類型

　　CLP：信元丟失優(yōu)先級：

　　HEC：信頭差錯控制，檢測信頭中錯誤；，可以糾正1比特錯；另一個作用用于信元定

　　界；在物理層實現(xiàn)

　　（3）連接

　　ATM 是面向連接的，在數(shù)據(jù)交換前要前建立連接

　　支持的連接：虛通道連接，由網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)以半永久方式分配；虛通路連接，通過信令動態(tài)

　　占有虛通道的資源，最多可有4096個虛連接；

　　3.ATM物理層

　?。?）ATM物理層分為PMD和TC（從下至上），相當(dāng)于OSI模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；

　　（2）PMD：與物理介質(zhì)直接相連的一層，主要傳輸介質(zhì)是光纖，接口速率155.5MB/S/622MB/S

　?。?）TC：接收ATM層的信元，轉(zhuǎn)換成能在物理介質(zhì)傳輸?shù)谋忍亓?，交給PDM層發(fā)送，或從PMD層

　　接收比特流，從中取出信元交ATM層

　　（4）傳輸過程

　　A.從ATM層接收信元：首先計算HEC，將信頭的前4個字節(jié)左移8位，然后除多項式

　　X（8）+X（2）+X+1，得到的余數(shù)與01010101相加，得到HEC；將HEC插入到信頭后，準備發(fā)送信

　　元，

　　B.從PMD子層中接收比特流：首先信元辦

　　4. ATM層

　?。?） 在物理層之上，為各種業(yè)務(wù)提供信元傳輸功能，與OSI模型中的網(wǎng)絡(luò)層相當(dāng)，提供端到

　　端的數(shù)據(jù)傳輸。ATM層中識別和處理信頭，功能分為三大類

　　A.信元復(fù)用/解復(fù)用：在ATM層與TC層的接口處完成，發(fā)送端ATM層將具有不同VPI/VCI的信元

　　不加區(qū)分地交給TC層發(fā)送；接收端ATM層從TC層接收信元，根據(jù)信元的VPI/VCI值，將各信元

　　送給不同的模塊去處理；

　　B.信元傳輸：ATM層建立虛連接，虛連接是單向的，但在建立時總是在兩個方向上同時建

　　立，并且使用相同的連接標識，因而將虛連接看成是全雙工，不同方向上的連接

　　虛連接分為永久性虛連接（在ATM啟動時根據(jù)配置信息建立起來的）；交換型虛連接（通過ATM

　　連接管理信令建立起來的）

　　C.流量控制和阻塞控制：流量控制的目的是控制進入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量，以盡量避免阻塞的發(fā)

　　生；阻塞控制的目的是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)阻塞時，采取措施減少阻塞帶來的影響，避免阻塞的進一

　　步加劇。兩者的目的都是為了提高網(wǎng)絡(luò)性能，保證業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量；

　　ATM層不提供任何應(yīng)答機制，不進行差錯控制，但保證信元的投遞絕對是按順序的；

　?。?） 描述流量和服務(wù)質(zhì)量的參數(shù)：

　　A.峰值信元速率（PCR）：

　　B.可維持信元速率（SCR）：

　　C.最小信元速率（MCR）：

　　D.最大突發(fā)長度（MBS）：

　　E.允許的信元抖動容限（CDVT）à體現(xiàn)業(yè)條對時間特性的要求

　　F.峰值信元時延抖動：

　　G.最大信元傳送時延：

　　H.信元丟失率：

　　I.信元錯誤率：

　　J.嚴重出錯的信元塊比例：

　　K.信元誤入率：

　　5. ATM適配層（AAL）

　　位于ATM層和高層應(yīng)用之間，它的目的是為應(yīng)用程序提供所需的服務(wù)。專門為各種特

　　定業(yè)務(wù)提供服務(wù)。保留開放式的協(xié)議結(jié)構(gòu)，允許引入新的AAL協(xié)議，

　　（1）AAL1：針對當(dāng)前的線路交換業(yè)務(wù)，提出一種利用ATM網(wǎng)絡(luò)傳輸話章及各類N-ISDN業(yè)務(wù)的方

　　法；特點：速率恒定，并且需要端到端定時

　　CS子層：直接將高層產(chǎn)生的恒定比特率的AAL-SDU作為CS-PDU；

　　SAR子層：記錄數(shù)據(jù)在SAR-PDU的位置，

　　（2）AAL2：沒有具體的實現(xiàn)格式，對于可變比特采用AAL5進行適配，或通過速率孌換后采用

　　恒定比特率的AAL1進行適配；

　　（3）AAL3/4：將CS子層分為公共部分CS（CPCS）和業(yè)務(wù)特定CS（SSCS），CPCS與業(yè)務(wù)無關(guān)，所有業(yè)

　　務(wù)的CPCS相關(guān)，SSCS根據(jù)具體業(yè)務(wù)而定；

　　支持兩種業(yè)務(wù)模式：

　　（1） 消息模式MM（Message Mode）：每次裝載一個數(shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)塊的長度可定長或不定長在AA

　　L中進行分段和組裝；

　?。?） 流模式SM（Streaming Mode）：以字符流方式將要發(fā)送的由AAL層，數(shù)據(jù)沒有起始邊界

　　對于兩種模式的操作有兩種：

　?。?）確保操作：通過重傳出錯或丟失的SSCS-PDU來確保每個AAL-SDU的正確傳送

　　（2）非確保操作：只通知是否出錯，具體的出錯處理由高層協(xié)議來完成

　　（4）AAL5（C/D類業(yè)務(wù)）

　?。?）信令A(yù)AL（SAAL）：專用來支持ATM信令消息的適配層

　　分為兩個子層：業(yè)務(wù)特定協(xié)調(diào)功能層（SSCF） 及業(yè)務(wù)特定連接型協(xié)議（SSCOP）

　　6.連接管理

　　連接管理屬于ATM的控制面，它的底層依靠SAAL，來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。連接管理由U

　　NI信令 NNI信令來完成。

　　UNI信令規(guī)定了建立、維持及拆除B-ISDN UNI連接的過程，及過程中出現(xiàn)的消息和信息元

　　素格式，重大錯誤的處理方式以及所用到的定時器等。包含有UNI 3.1 及 ITU-T的Q.2931

　　（1）支持范圍

　　A.支持點到點連接，提供按需建立相關(guān)的ATM虛連接的業(yè)務(wù)，ATM UNI3.1 還支持點到多點連

　　接

　　B.提供SETUP，REQUEST，ANSWER，CLEAR等一系列信令消息，完成建立、維持和拆除一個虛連接

　　的過程；

　　C.基本的信令功能通過協(xié)議定義的消息、信息元素及相應(yīng)的過程實現(xiàn)；

　　D.協(xié)議應(yīng)支持建立滿足A類、C類、X類傳輸服務(wù)質(zhì)量要求的虛連接。

　　E.信令的消息一個靜態(tài)的虛通路連接完成（VCI=5，VPI=0）

　　F.支持錯誤恢復(fù)，包括非致命的消息信元的錯誤、AAL層的錯誤、狀態(tài)查詢機制以及可選的

　　錯誤恢復(fù)級別

　　G.支持公共ATM地址和專用ATM地址；

　　H.支持端到端的參數(shù)設(shè)置

　?。?）ATM呼叫連接過程

　　運用消息進行呼叫連接，

　　（3）ATM地址操作

　　同IP地址的作用相似，目的在世界范圍內(nèi)的ATM網(wǎng)格中標識一個ATM終端，

　　A.ATM地址的格式

　　長度為20字節(jié)，有3種格式，DCC ICD E.164

　　AFI DCCICDE.164 HO-DSP ESI SEL

　　利用HO-DSP進行分層選路，ESI在啟動時由ROM讀入IEEE MAC地址，ESI前的所有字段統(tǒng)稱為

　　網(wǎng)絡(luò)前綴，一個ATM終端處在不同的網(wǎng)絡(luò)時有不同的ATM地址所以需要特殊的地址注冊及解析

　　過程

　　B.注冊過程

　　每個終端啟動時，向交換機請求所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)前綴，然后將網(wǎng)絡(luò)前綴與ESI結(jié)合形成自己

　　的ATM地址，并向交換機進行注冊，以便交換機建立路由信息；

　　UNI用戶側(cè)（終端）ATM實體必須維護一個網(wǎng)絡(luò)前綴表，記錄所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)前綴；

　　UNI網(wǎng)絡(luò)側(cè)（交換機）ATM實體必須維護一個ATM地址表，記錄所有與之相連的終端地址；

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