ATM原理(胶片)

ATM,原理介绍,内容提要,ATM,技术的起源和技术特点,ATM,技术简介,ATM,技术的发展趋势,自 1835年莫尔斯发明电报和1876年贝尔发明电话以来,两种电信业务在长达近百年的时间里一直处于垄断地位,电信网技术的深刻变化,60年代数据通信的出现,80年代末,Internet,的急剧膨胀性发展,电话交换,电话交换技术 - 窄带综合业务数字网 (,N-ISDN) - B-ISDN(ATM),数据通信,分组交换 (,X.25 ) -,帧中继 (,FR ) - ATM -,光交换(,WDM),传输/传送,点对点传输 -,PDH - SDH -,光传送(,WDM),电信网的演变,传统的交换方式：,电路交换（,Circuit Switching）,浪费带宽,分组交换（,Packet Switching）,系统延迟的不确定性,ATM（Asynchronous Transfer Mode）,是一种以信元为单位的异步转移模式，异步意味着来自任一用户的信息信元流不必是周期性的。,ATM,结合了电路交换和分组交换的优点，能在单一的主体网络中携带多种信息媒体，承载多种通信业务，并且能够保证,Qos,。,各种通信网的可靠性思想,早期传输媒介质量差,X.25,采用点到点的完全差错控制,：,帧定位、比特透明、差错检验(,CRC)、,差错恢复(重传）,IP,网：,4,3,2,1,3 3,2 2,1 1,4,3,2,1,IP,无差错控制,IP,无差错控制,TCP,端到端可靠性,路由器,终端,终端,3,2,1,3 3,2 2,1 1,3,2,1,点到点可靠性,X.25,网,：,点到点可靠性,IP“,尽力传递”：不验证，不重传，不保证顺序,X.25 FR，,提高了节点的交换速度,FR,的2,a,子层只完成链路层的核心功能：帧定位、比特透明、差错检验，无差错恢复。,FR,网：,3,2,b,2a,1,2,a 2a,1 1,3,2,b,2a,1,有限差错控制,端到端可靠性,ATM,网,：,ATM,网络节点无任何,差错控制,可实现快速交换。,有限差错控制,3,2,1,b,1a,1,b 1b,1a 1a,3,2,1,b,1a,Cell,无,差错控制,端到端可靠性,Cell,无,差错控制,简化,ATM,交换网和电话交换网的比较,HW1,HWn,电 话,交 换,网 络,入端口1,入端口,n,ATM,交 换,网 络,信元2,信元1,信元2,信元1,出端口1,出端口,n,HW1,HWn,TS2,TS1,TS2,TS1,要求有组播和广播能力,支持点到多点信元拷贝,要求有流控和拥塞控制功能,提供,QoS,功能：复杂的排队控制,多级网络的内部拥塞问题,复杂,一般不支持组播和广播功能,不需要流控,不提供,QoS,功能,简单,ATM,异步转移模式,Asynchronous Transfer Mode,转移模式:,综合了传输、复用、交叉连接和交换的技术,ATM,是快速分组交换技术、采用统计复用方式,一种结合了电路交换和分组交换的各自优点的技术,ATM,能传送所有类型的业务量(话音、数据、图像),固定比特率,简单,可变比特率,复杂,电路交换,多速率 电路交换,快速电路交换,ATM,快速分组,交换,帧中继,分组交换,交 换 技 术,使用固定长度的信元,面向连接,采用统计复用方式,支持多速率、多业务,可适应于局域网和广域网,信元,话音,数据,视频,ATM,的基本特点,ATM,是一种面向连接的技术,Setup,Setup,Setup,Setup,无连接,逐段转发,数据报较长,不固定长度,网络服务质量无法保证,面向连接,一次呼叫,高速转发,信元53字节,固定长度,服务质量(,Qos,),保证,无连接交换网络,面向连接,ATM,网络,ATM,能应用在各种网络技术和桌面应用中,传送网,ATM VP,交叉连接节点 (,VPX),和,ATM ADM,设备,交换网,ATM,交换机，窄带向宽带演进的方式,Internet,网,ATM,路由器，如采用,IP,交换技术、 多协议标记交换技术 (,MPLS),等,局域网,ATM,局域网交换机，,受到千兆以太网和三层交换机的挑战,桌面应用,ATM,网卡直接支持高层应用系统软件，,已不可能大量使用,ATM,的应用范围,ATM,的标准化组织,ATM Forum，,华为是论坛成员之一,IETF,ITU-T,内容提要,ATM,技术的起源和技术特点,ATM,技术简介,ATM,技术的发展趋势,ATM,技术的关键内容,采用,53-,byte,固定长度的信元,= 48,B,净荷,+ 5,B,信元头,信元使用连接标识,VPI/VCI,通过,ATM,交换机交换,面向连接：在通信前先建立端到端的虚连接,(,VCs),建立连接时就定义业务（或连接）的,QoS,属性,48-,Byte Payload,Contract,UNI =,用户到网络接口,NNI =,网络到网络接口,信元头内容根据对话对象的不同而变化,公共,UNIB-ICI,UNI,NNI,NNI,NNI,ATM,公网,ATM,专网,ATM,网络和接口,ATM,信元格式,GFC,一般流量控制仅仅在,UNI,信元中,VPI/VCI,虚通道和虚通路标识,PTI,负荷类型标识3比特:,1. 用户/控制数据2. 拥塞3. 末尾,CLP,丢失优先级1,Bit,HEC,信元头差错校验8比特,CRC,ATM,UNI,信元,48 字节负荷,GFC (4),VPI,VCI,PTI,CLP,HEC,ATM,NNI,信元,48 字节负荷,VPI,VCI,VCI,VCI,VPI,VCI,PTI,CLP,HEC,VPI,VCI,VCI,VCI,VPI,ATM,常用缩略语,GFC Generic Flow Control,VPI Virtual Path Identifier,VCI Virtual Channel Identifier,PTI,Payload Type Indicator,CLP,Cell Loss Priority (bit),虚通道,VP,与虚通路,VC,ATM,物理连接,虚通路连接(,VCC),虚通道,(,VP),包括多条,VC,虚通路连接,(,VCC),包括多条,VP,虚通路(,VC)ATM,端节点之间的,逻辑通路,虚通路 (,VC),虚通路 (,VC),E3,OC-3OC-12,虚通道 (,VP),虚通道(,VP),连接标识 =,VPI/VCI,ATM,交换的实现,ATM,交换机翻译,VPI/VCI,值,每个接口的,VPI/VCI,值唯一,1,/,35,3,/,64,3,2,1,2,/,40,1,/,35,1,/,35,1,/,35,2,/,40,3,/,64,1,2,1,3,1,/,35,1,/,35,3,/,64,2,/,40,2,1,3,1,VPI/VCI,端口,VPI/VCI,端口,输入,输出,VP,交换和,VC,交换,VCI 1,VCI 2,VCI 3,VCI 4,VPI 2,VPI 3,VPI 1,VPI 2,VPI 3,VPI 5,VPI 1,VPI 4,端口1,端口2,端口3,VCI 1,VCI 2,VCI 1,VCI 2,VP,交换,VC,交换,虚通路连接 (,VCC),虚通道连接(,VPC),VP,交换,VC,交换,VC,交换,NNI,NNI,VPI = 2VCI = 44,VPI = 1VCI = 1,VPI = 26VCI = 44,VPI = 20VCI = 30,UNI,UNI,这种逐跳转发被称为信元转发,VP,交换和,VC,交换,SAR,分段和重组,源进行分段目的地进行重组,目的,地址,源,地址,数据,帧校验,负荷,头,包,信元,负荷,头,负荷,头,负荷,头,数据包在,ATM,中的封装,无连接：包路由,路径 1 =,S1, S2, S6, S8,路径 2 =,S1, S4, S7, S8,数据能够走不同的路径、不按照顺序到达,面向连接：信元交换,VC = S1, S4, S7, S8,数据沿着相同的连接按照顺序到达,时延比较固定、易控制,S2,S6,S4,S7,S3,S5,S1,S8,1,1,1,2,2,2,S2,S6,S4,S7,VC,S1,S8,S3,S5,面向连接的特点,永久虚电路,PVC,VPI/VCI,表由操作员人工维护,A,B,D,C,输入,输出,Port,VPI/VCI,Port,VPI/VCI,1,33,3,02,2,15,3,14,1,64,3,29,3,29,1,64,输入,输出,Port,VPI/VCI,Port,VPI/VCI,1,29,3,45,2,52,4,15,1,64,3,29,3,29,1,64,输入,输出,Port,VPI/VCI,Port,VPI/VCI,1,45,2,16,2,52,1,29,1,64,3,29,3,29,1,64,29,30,10,16,15,45,14,43,输入,输出,Port,VPI/VCI,Port,VPI/VCI,1,16,2,43,3,14,4,10,1,64,3,29,3,29,1,64,1,2,4,2,3,3,2,4,1,2,3,高层,高层,ATM,层,物理层,控制面,用户面,层管理,面管理,ATM,适配层（,AAL）,用户业务,信令等,高层信息与,ATM,信元,的转换,信元中继与复用,方式,帧结构，物理媒介,ATM,的协议参考模型,ATM,适配层,(,AAL),ATM,层,物理层,2个子层:,传输汇聚 (,TC),Framing,HEC,物理媒介(,PM),物理媒介译码,ATM,物理层,Cell,头的插入/移动,Cell,中继,复用/去复用不同连接的信元,ATM,适配层,(,AAL),ATM,层,物理层,ATM,层,ATM,交换,PHY,ATM,Port 1,PHY,ATM,Port 2,Port,VPI,VCI,1,1,51,2,3,39,ATM,层,ATM,交换,PHY,ATM,Port 1,PHY,ATM,Port 2,Port,VPI,VCI,1,2,37,2,1,51,ATM,层,PHY,ATM,AAL,PHY,ATM,AAL,VPI 2VCI 37,VPI 3VCI 39,NNI,UNI,UNI,ATM,层完成信元交换,2个子层：,汇聚子层 (,CS),分段和重组 (,SAR),ATM,适配层,(,AAL),ATM,层,物理层,ATM,适配层,S,A,R,C,S,AAL,AAL =,流量参数 +,QoS,参数 +,SAR,CS：,分配不同的服务质量的业务以不同的流量类型,SAR：,信元 包,ATM,适配层的功能,Contract,Contract,ATM,网络,通信契约,流量参数,QoS,参数,通信契约的签订,AAL,层的业务分类,Constant bit rate CBR,Variable bit rate-real time VBR-RT,VBR-,nonreal,time VBR-NRT,Unspecified bit rate UBR,Available bit rate ABR,峰值信元率,PCR,：,最大数据速率在不丢失数据的情况下一条连接能够传递的速率,可维持速率,SCR：,应用产生的平均信元速率,最大突发长度,MBS：,最大的信元突发长度,最小信元速率,MCR：,应用应付延迟的能力,流量参数,最大信元传递时延,MCTD,信元从一个端点到另一个端点所需要的时间,信元抖动容限 ：,CDVT,（,信元时延变化容限）,信元间隔的上限,信元丢失率,CLR,可以接受的因网络拥塞而导致信元丢失比例,QoS,参数,开销,QoS,流量参数,低,高,Tolerance,1 字节,5 字节头,47 字节负荷,信元抖动,信元丢失,PCR,峰值信元率,实时视频和音频,CBR,业务类型,VBR,业务类型,负荷,QoS,流量参数,LOW,HIGH,Tolerance,1-8字节,5 字节信元头,1-47 字节负荷,信元丢失(,NRT),信元丢失 (,RT),PCR,SCR,峰值信元率,可维持信元率,MBS,最大突发长度,信元丢失,分组音频和视频,TCP,IP,LLC/SNAP,AAL,ATM,PHY,TCP,数据包,IP,数据包,增加,5字节信元头带,VPI/VCI,和,CLP,App Data,TCP Header,IP Header,LLC,App Data,TCP Header,IP Header,App Data,TCP Header,汇聚子层 (,CS),SAR,App Data,TCP Header,IP Header,LLC,QoS,+,分段到48字节信元中或汇聚到,PDU,中,传输汇聚 (,STS, STM, DS),物理介质 (,MMF, SMF, STP, UTP）,TCP/IP,数据帧的处理,内容提要,ATM,技术的起源和技术特点,ATM,技术简介,ATM,技术的发展趋势,ATM,网,面向连接，有,N,2,问题,靠链路层选路，基于,VPI/VCI,或标记,有阻塞通知与信元丢失优先级指示,业务质量有保证，可保证实时业务,网络,ATM,化进程的重新定位,IP,网,无连接，无,N,2,问题,基于网络层选路，基于,IP,地址,无业务量控制与阻塞控制,业务质量无保证,ATM,网与,IP,网的比较,下一代网将是一个混合结构的网络,混合结构：,IP over ATM/SDH/WDM/OTN,交换机和综合交换机是核心网的关键组成部分,IP over ATM,将会在网络边缘长期存在,长期看，独立,ATM,和,SDH,会消失，但基本功能会分别融于,IP,层和,WDM/OTN,层；,IP over WDM,将会在核心骨干网乃至全网中起中心作用,在可以预见的未来，,IP over ATM，IP over SDH,和,IP over WDM,将共存互补,中国下一代网络结构,韦乐平,ATM,在,SDH,网络中的传输,ATM,在,Metro,多业务平台中的传输,谢,