03ATMStandards.ppt

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1、2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,ATM 标准,电路交换,交换器,ATM 交换,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,ATM 标准化组织及其工作,国际电信联盟-电信标准部门（ITU-T）已完成了包括 B-ISDN 框架、业务、物理层、ATM层、AAL层、接口、信令、管理、性能参数、流量和拥塞控制、OAM、编号、设备要求等建议，以及一些互通规范。（I系列，Q系列，G系列建议）ATM 论坛（ATM Forum）其工作主要集中在用户设备（CPE）和专用交换的规范上，在ATM 与 IP 结合的方面也做了许多工作，制定了一系列标准，如 UNI 标准、PNNI、局域网仿真（LANE）、

2、ATM 上的多协议（MPOA）等。IETF（Internet Engineering Task Force)IETF 的重点在于通过 ATM 实现 IP 的互通,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,B-ISDN 分层模型,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,B-ISDN 协议参考模型,由不同的层和面组成参考模型中的平面 用户平面 控制平面 管理平面参考模型中的分层 物理层 ATM 层 ATM 适配层(AAL)高层协议,PHY,ATM,AAL,APP,控制平面,用户平面,管理平面,层管理,面管理,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,协议参考模型中的平面,用户平面实现

3、用户数据的传递与用户数据流量相关的控制功能，如流量控制、纠错等用户平面内存在协议分层控制平面信令消息的传送呼叫控制、连接控制控制平面内存在协议分层管理平面网络的维护与操作，提供各平面的协调层管理功能，管理协议实体中的资源和参数，处理各协议层有关的 OAM 信息流，存在协议分层面管理功能，进行与系统全局有关的管理和各平面间协调,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,物理层,分为两个子层 物理介质（媒体）子层（PM）在物理介质上正确地发送和接收比特，提供比特流传输、线路编码、比特流定时。传输会聚子层（TC）提供信元流和比特流之间的相互转换所需的功能：传输帧的生成/恢复传输帧的适配信元定界（

4、用HEC）信头差错检验（HEC）的产生/校验信元速率解耦,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,ATM 层,由于传送 ATM 信元在物理层以上，且与物理介质无关主要功能信元复用/分路信元标识（VPI/VCI）翻译信元头的生成流量控制提供服务质量（QoS）保证,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,ATM 适配层,功能：增强 ATM 层服务，适应高层需要支持 ATM 层与高层间的信息映射拆装子层（SAR）将高层信息拆开装配到适当虚连接的 ATM 信元序列中去逆过程会聚子层（CS）消息识别定时、时钟恢复功能与业务有关,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,2.3 ATM 层

5、的相关标准,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,ATM 信元结构,信元头（UNI-用户网络接口格式）GFC 一般流量控制（NNI-网络节点接口信元没有 GFC）VCI 虚通路标志VPI 虚通道标志PTI 净荷类型指示CLP 信元丢失优先级HEC 信头差错控制净荷48 字节信息段,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,ATM 信元结构,信元头（NNI-网络节点接口格式）,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,VPI/VCI 和 VPC/VCC,VPI-Virtual Path Identifier 虚通道标志VCI-Virtual Channel identifier

6、虚通路标志,VPC VP连接,以VPI来标识VCC VC连接,以VPI/VCI来标识 VPC/VCC 的带宽可以由用户任意设定,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,PTI:Payload Type ID,ATM 信元分类用户信息信元（VCI15,PTI=0 xx）OAM 信元信令信元（VCI=1/5,PTI=0 xx）未分配信元（ATM层,VCI/VPI=0）空信元（物理层,VCI/VPI=0）,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,CLP（信元丢失优先级）,定义在网络拥塞期间丢弃信元的优先级CLP=0 高优先CLP=1 低优先,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,

7、HEC（信头差错控制）,由于对信元头部分（不包括HEC字段本身）的检错和纠错检测多比特错误，纠正单比特错误生成多项式：x8+x2+x+1,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,ATM 层功能,提供 ATM 连接与交换控制保证 ATM 承载业务端到端的 QoS定义信元类型确定信元丢失优先级进行流量整形,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,2.4 物理层标准,PM,TC,PHY,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,ATM 物理层接口标准,基于 PDH 的 ATM 信元传输接口基于 SDH 的 ATM 信元传输接口基于其他标准的 ATM 信元传输接口基于 ITU-T I.

8、432 的直接信元传输接口基于 ATM 论坛规范的信元直接传输基于 ATM 论坛的STS-1/UTP-3信元传输接口ATM论坛的 FDDI信元传输接口基于25.6Mbit/s的直接信元传输接口UTOPIA 接口,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,TC子层功能,信头差错控制（HEC）,未检测到错误（无动作）,检测到错误（丢弃信元）,未检测到错误（无动作）,检测到多个比特错误（丢弃信元）,检测到单个比特错误（纠正）,检错方式,纠错方式,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,TC子层功能：信元定界,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,2.5 ATM 适配层标准,2023

9、/5/24,网络与交换国家重点实验室,增强 ATM 层提供的服务，以适合高层不同业务应用的需要AAL 将用户/控制/管理的协议数据单元映射到ATM虚连接中一个或多个连续ATM信元的信息段中去AAL 层分为两个子层：拆装子层（SAR）完成高层数据单元到 ATM 信元的映射（拆分和组装）会聚子层（CS）与业务有关,ATM 适配层的功能,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,分类依据源和目的之间的时间关系，比特率特性，连接方式AAL 层业务分类,ATM 适配层的类型,源端点与目的端点之间的定时关系,需要,不需要,比特率,连接模式,面向连接,固定,可变,类型A,类型B,类型C,类型D,无连接,

10、2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL1适用于 A 类业务AAL2适用于 B 类业务AAL3/4适用于 C、D 类业务AAL5适用于 C类业务,ATM 适配层类型,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,General AAL Functional Model,Service SpecificConvergence Sublayer(SSCS),Common Part Convergence Sublayer(CPCS),Segmentation andReassembly(SAR)Sublayer,AAL-SAP,ATM-SAP,No SAP,AAL,AALService

11、Specificpart,AALCommonpart,AAL-SDU,SSCS-PDUHeader,SSCS-PDU Payload,SSCS-PDUTrailer,CPCS-SDU,CPCS-PDUHeader,CPCS-PDU Payload,CPCS-PDUTrailer,SAR-SDU,SAR-PDUHeader,SAR-PDUTrailer,SAR-PDU Payload,ATM-SDU,ATM-PDU=cell,ATM Layer,Higher Layer,SSCS-PDU,CPCS-PDU,SAR-PDU,No SAP,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL 1,2

12、023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL1 层次,SAR,CPCS,AAL 1,ATM,SSCS,CS,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL1 拆装子层(SAR),AAL1 拆装子层功能给来自会聚子层（CS）的 CS-PDU（47Byte）增加SAR 头，构成 48 字节的 SAR-PDU。逆过程CSI：CS 指示SN:序号SNP：序号保护，1bit 偶校验3bit CRC(x3+x+1)SAR-SDU：SAR子层的服务数据单元,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL1 汇聚子层(CS),会聚子层的功能与业务有很大关系AAL1汇聚子层的功能对结构化数据传

13、输（SDT）的支持时钟同步和恢复,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL 类型 2,用于低比特率、短且变长分组、对时延敏感业务将 ATM 净荷分割为固定或可变长度的微信元提供高效传输，降低适配时延,APP,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL2 的提出,低比特率实时业务窄带话音 PSTN 话音（64Kb/s）GSM 话音（全速率13Kb/s，半速率（6.5Kb/s）其他 CBR/VBR 低速话音，如CDMA、3.1KHz 话音等低速、时延敏感的电路模式或帧模式数据业务低比特率实时业务的特点 速率低短分组（小于几十 Kb/s，小于到几十字节）时延敏感以 PSTN 为

14、例，时延、时延抖动是影响通话质量的主要因素ITU-T建议：国内长途电话连接的单向传输时延不超过 18ms 国际长途电话连接的单向传输时延（包括回波抑制器）不超过 150ms,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL1 规程的缺陷,信元发送前，必须等待数据填满 47 字节的 AAL1 SAR-SDU 业务数据的速率越低，等待的时间越长等待时间造成了很大的业务适配时间,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,解决方法:微信元法,把信元净荷划分成更小的分组（微信元），用不同微信元来承载不同的业务流，降低适配时延，同时保证了信道利用率。微信元法后来发展成了 AAL2 规范,2023/

15、5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL2 规程,用于低比特率、短分组的实时业务的 ATM 适配AAL2 关键的出发点：将 ATM 净荷分割为固定长度或可变的微信元，称为 CPS 分组不同用户的业务数据被封装到CPS 分组中，可在同一个信元中传输每个CPS 分组具有逻辑链路标识和长度标识AAL2 的优点：降低适配时延提高适配效率节省 VPI 和 VCI 资源,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,CPS,AAL2 协议的结构,业务特定会聚子层（SSCS）功能与具体业务有关消息识别处理信元时延变化（CDV）处理信元净荷组装时延公共部分子层（CPS）从 SSCS 子层接收数据块完成 CP

16、S 分组的拆装 完成 CPS 分组到 ATM 信元净荷（CPS-PDU）之间的拆装,SSCS,SAP,SAP,原语,ATM 层,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL2 公共部分子层(CPS),CPS 分组结构,CPS 分组头（CPS-PH）通道标识（CID）长度标识（LI）用户-用户标识（UUI）包头差错控制（HEC）,CPS 净荷可变长的 CPS 分组信息域（1-45/64字节）,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,公共部分子层(CPS),起始域（STF）长度 1 字节 偏移域（OSF）序列号（SN）奇偶校验位（P）,CPS 协议数据单元（CPS-PDU）的结构,C

17、PS-PDU净荷 47 字节 可承载一个或多个 CPS 分组 无有效净荷时，用 0 进行填充（PAD）,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,CPS 分组到 ATM 信元的映射,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL 类型 3/4,支持对时延不敏感、对丢失敏感的业务，支持可变比特率、面向连接或无连接，支持点到多点连接，支持变长数据支持 CPCS 连接在 ATM 上的复用两种接口模式流模式消息模式,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL3/4 的操作方式,确保方式CS-PDU 出错重传支持流量控制限于点到点的 AAL 连接非确保方式出错不重传，不确保 CS-P

18、DU 的正确性流量控制是可选的用于点到点、点到多点的 AAL 连接,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL3/4 汇聚子层（CS）,业务特定汇聚子层（SSCS）（与特定业务相关）,公共部分子层（CPCS）CPI:公共部分标识 Btag/Etag:起始/终止标记BAsize:缓冲器分配容量 AL：校准填充PAD:净荷填充LEN：CPCS-PDU 净荷长度（CPCS-SDU 长度）,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL3/4 拆装子层(SAR),可变长 CS-PDU 的拆装错误检测在 ATM 层上承载多个 CS-PDU 的连接复用ST:段类型 SN:序号RES:备用(

19、第3类)MID:复用标识（第4类）LI:长度指示 CRC：循环冗余校验,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,ST(Segment type),Beginning of message(BOM)10Continuation of message(COM)00End of message(EOM)01Single segment of message(SSM)11,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL3/4 数据适配过程,CPCS-SDU,5,Trailer,SAR-PDU,48,CPCS-PDU Payload,ATM Cell,Header,Fill,44,2,EOM

20、,2,2,2,2,2,SAR-PDU,44,44,SAR-PDU,COM,BOM,ATM,AAL,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL 类型 5,为解决 AAL3/4 的缺点而提出AAL3/4 在面向连接的高速应用中开销大，纠错能力不足开销低、有效保护长数据块，支持可变长数据，针对时延不敏感业务，支持可变比特率、面向连接业务不支持 CPCS 复用,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL5 的汇聚子层(CS),SSCS 子层与业务有关CPCS 子层在 CPCS-PDU 信息域后加上 CPCS-PDU 尾填充 PAD，使整个 PDU 长度为 48 的整倍数PAD:填充

21、域 UU:用户-用户标识CPI:公共部分标识 LE:CPCS-PDU 净荷长度CRC:循环冗余校验,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL5 拆装子层(SAR),接收来自 CPCS 的变长 SDUSDU 长度必须为 48*N按 48 字节对 CPCS-PDU 分段和组装用信元头中的 PTI 来指示一个 PDU 的开始或结尾 PTI中U比特=0，开始或继续；U 比特=1，结尾,SAR-PDU 净荷（48Bytes）,Cell Header PTI,2023/5/24,网络与交换国家重点实验室,AAL5 数据适配过程,CPCS-SDU,5,Trailer,SAR-PDU,48,CPCS-PDU Payload,ATM Cell,48,SAR-PDU,48,48,SAR-PDU,ATM,AAL,U=0,U=0,U=1,5,5,5,