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自學考試計算機網絡與通信筆記第四章2

更新時間:2009-10-19 15:27:29 來源:|0 瀏覽0收藏0

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  四。異步傳輸模式(ATM)

  分組交換:以分組為單位,在網絡層上進行

  幀中繼:以幀為單位,在數據鏈路層上進行;

  異步傳輸:以信元為單位,在數據鏈路層上進行,建立在大容量光纖介質基礎上的,適用于

  LAN和WAN;

  1.ATM導入背景

  (1)N-ISDN 窄帶ISDN 以線路交換為基礎,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.中斷網種類繁多,在網絡和用戶系統中并用線路交換和分組交換,要求系統個有雙重交

  換模式的網絡功能;

  C.網絡資源利用率不高:只具有基本速率和基群速率,適于支持速率高于64MB/S的業務類

  型,對于低速率,網絡資源浪費嚴重;

  D.不易導入新業務:

  (2)B-ISDN 要求的傳輸模式必須滿足:

  A.對信息的損傷要小

  B.能靈活支持各種業務;

  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,融合了線路交換的優點,克服線路交換中不能適用于各種速率業務

  的缺點,簡化了分組通信中的協議,并由硬件對簡化的協議進行處理,

  2.ATM的基本概念

  ATM:本質上一種高速分組交換模式,它將語音、數據及圖像等所有的數字信息分解成長度

  一定的數據塊,并在各數據前裝配地址、丟失優先級等控制信息構成信元,空信元以一定的

  速率發送,只要獲得空信元即可插入信息發送,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送信息,所以ATM是以信元為單位

  的存儲轉發方式,稱為信元交換;

  優點:有極高的靈活性;有高速傳輸及交換能力;支持廣播協議

  (1)網絡結構-多級的交換網絡結構

  組成:ATM終端、ATM交換機、終端與交換機接口稱為用戶網絡接口 UNI;交換機與交換機接

  口稱為NNI;

  ATM網分為:公用ATM、專用ATM、ATM接入網

  專用ATM網:網絡規模小,不需要復雜嚴密的計費等管理規程,主要用LAN互聯或直接構成

  ATM LAN網;

  公用ATM網:通過公用用戶網絡接口連接各專用ATM網和ATM資源

  ATM接入網:在各種接入網中使用ATM技術,以提供端到端的寬帶連接;

  (2)ATM信元

  由信元和信息段構成;信元來識別通路

  規定長度的信元,53字節,信頭5字節,信息段48個字節,

  信頭結構(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

  (3)連接

  ATM 是面向連接的,在數據交換前要前建立連接

  支持的連接:虛通道連接,由網絡管理系統以半永久方式分配;虛通路連接,通過信令動態

  占有虛通道的資源,最多可有4096個虛連接;

  3.ATM物理層

  (1)ATM物理層分為PMD和TC(從下至上),相當于OSI模型中的物理層和數據鏈路層;

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

  (3)TC:接收ATM層的信元,轉換成能在物理介質傳輸的比特流,交給PDM層發送,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個字節左移8位,然后除多項式

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

  元,

  B.從PMD子層中接收比特流:首先信元辦

  4. ATM層

  (1) 在物理層之上,為各種業務提供信元傳輸功能,與OSI模型中的網絡層相當,提供端到

  端的數據傳輸。ATM層中識別和處理信頭,功能分為三大類

  A.信元復用/解復用:在ATM層與TC層的接口處完成,發送端ATM層將具有不同VPI/VCI的信元

  不加區分地交給TC層發送;接收端ATM層從TC層接收信元,根據信元的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絡的數據量,以盡量避免阻塞的發

  生;阻塞控制的目的是當網絡已經阻塞時,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絡性能,保證業務的服務質量;

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

  (2) 描述流量和服務質量的參數:

  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.最大突發長度(MBS):

  E.允許的信元抖動容限(CDVT)à體現業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層和高層應用之間,它的目的是為應用程序提供所需的服務。專門為各種特

  定業務提供服務。保留開放式的協議結構,允許引入新的AAL協議,

  (1)AAL1:針對當前的線路交換業務,提出一種利用ATM網絡傳輸話章及各類N-ISDN業務的方

  法;特點:速率恒定,并且需要端到端定時

  CS子層:直接將高層產生的恒定比特率的AAL-SDU作為CS-PDU;

  SAR子層:記錄數據在SAR-PDU的位置,

  (2)AAL2:沒有具體的實現格式,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)和業務特定CS(SSCS),CPCS與業務無關,所有業

  務的CPCS相關,SSCS根據具體業務而定;

  支持兩種業務模式:

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

  L中進行分段和組裝;

  (2) 流模式SM(Streaming Mode):以字符流方式將要發送的由AAL層,數據沒有起始邊界

  對于兩種模式的操作有兩種:

  (1)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議來完成

  (4)AAL5(C/D類業務)

  (5)信令AAL(SAAL):專用來支持ATM信令消息的適配層

  分為兩個子層:業務特定協調功能層(SSCF) 及業務特定連接型協議(SSCOP)

  6.連接管理

  連接管理屬于ATM的控制面,它的底層依靠SAAL,來保證數據傳輸的正確性。連接管理由U

  NI信令 NNI信令來完成。

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

  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,提供按需建立相關的ATM虛連接的業務,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議定義的消息、信息元素及相應的過程實現;

  D.協議應支持建立滿足A類、C類、X類傳輸服務質量要求的虛連接。

  E.信令的消息一個靜態的虛通路連接完成(VCI=5,VPI=0)

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

  錯誤恢復級別

  G.支持公共ATM地址和專用ATM地址;

  H.支持端到端的參數設置

  (2)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,目的在世界范圍內的ATM網格中標識一個ATM終端,

  A.ATM地址的格式

  長度為20字節,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前的所有字段統稱為

  網絡前綴,一個ATM終端處在不同的網絡時有不同的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絡的網絡前綴,然后將網絡前綴與ESI結合形成自己

  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(終端)ATM實體必須維護一個網絡前綴表,記錄所在網絡的網絡前綴;

  UNI網絡側(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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