現(xiàn)代交換7WXY

1、華中科技大學(xué)電信系 汪小燕1第七章 atm交換技術(shù)n一、概述n二、 atm交換的基本原理n三、atm交換機(jī)的模塊結(jié)構(gòu)n四、atm信元交換機(jī)構(gòu)n五、輸入和輸出模塊n六、atm交換的呼叫和連接控制華中科技大學(xué)電信系 汪小燕2一、概述n1. 產(chǎn)生原因：n需要找出兩全的辦法，既能達(dá)到網(wǎng)絡(luò)資源的充分利用，又能使各種通信業(yè)務(wù)獲得高質(zhì)量的傳送水平。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕3一、概述n2. atm傳送模式：n如p164圖71所示，它本質(zhì)上是一種高速分組傳送模式。它將話音、數(shù)據(jù)及圖像等所有的數(shù)字信息分解成長度固定(48字節(jié))的數(shù)據(jù)塊，并在各數(shù)據(jù)塊前裝配地址、丟失優(yōu)先級(jí)、流量控制、差錯(cuò)控制(hec)信息等構(gòu)成的

2、信元頭(5字節(jié))，形成53字節(jié)的完整信元。采用異步時(shí)分復(fù)用的方式將來自不同信息源的信元匯集到一起，并根據(jù)信頭中的地址標(biāo)志來選擇信元的輸出端口轉(zhuǎn)移信元。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕4華中科技大學(xué)電信系 汪小燕5一、概述n3. atm信元結(jié)構(gòu)（p166圖7.3）natm由53個(gè)固定長度據(jù)塊組成。其中前5個(gè)字節(jié)是信頭，后48個(gè)字節(jié)是與用戶數(shù)據(jù)相關(guān)的信息段。 華中科技大學(xué)電信系 汪小燕6華中科技大學(xué)電信系 汪小燕7一、概述ngfc：一般流量控制。nvpi、vci：路由信息。npti：凈負(fù)荷類型。nclp：信元丟棄優(yōu)先權(quán)。nhec：信頭差錯(cuò)控制碼。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕8一、概述n4. bisdn模型

3、（基于atm的網(wǎng)絡(luò)） nbisdn模型是參考o(jì)si參考模型和isdn標(biāo)準(zhǔn)建立的。nbisdn模型包括三個(gè)平面： 用戶平面(u平面)：負(fù)責(zé)提供用戶信息傳送、流量控制和恢復(fù)(recovery)操作。 控制平面(c平面)：負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)連接和管理連接,以及連接的釋放;使用永久虛電路(pvc)時(shí)不需要控制平面。 管理平面(m平面)有兩個(gè)功能:平面管理和層管理。平面管理沒有分層結(jié)構(gòu),它負(fù)責(zé)所有平面的協(xié)調(diào)。層管理負(fù)責(zé)各層中的實(shí)體,并執(zhí)行運(yùn)營、監(jiān)控和維護(hù)(oam)功能 。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕9華中科技大學(xué)電信系 汪小燕10華中科技大學(xué)電信系 汪小燕11華中科技大學(xué)電信系 汪小燕12一、概述n4.1atm

4、物理層n物理層利用通信線路的比特流傳送功能實(shí)現(xiàn)傳送atm信元的功能。n物理層(pl)包含兩個(gè)子層：物理媒體子層(pm)和傳輸會(huì)聚子層(tc)。 pm的功能依賴于傳輸媒體的外部特性(單模光纖、微波，等等)。tc負(fù)責(zé)會(huì)聚物理層操作，它不依賴于媒體。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕13一、概述n4.2atm層natm層利用物理層提供的信元傳送功能，向外部提供傳送atm業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元的功能。atm層是與物理層相互獨(dú)立的，具有四種主要功能：n信元復(fù)用和解復(fù)用nvpivci處理 n信頭處理n一般流量控制華中科技大學(xué)電信系 汪小燕14一、概述n4.3atm適配層 aaln增強(qiáng)atm所提供的服務(wù)，并向高層提供各種不同

5、的服務(wù)。n將用戶的應(yīng)用數(shù)據(jù)單元adu/信元進(jìn)行劃分和重裝。n對(duì)比特差錯(cuò)進(jìn)行監(jiān)控和處理。n處理丟失和錯(cuò)誤交付的信元。n流量控制和定時(shí)控制。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕15一、概述nc平面是atm適配層的信令層(saal)。saal支持在任意兩個(gè)運(yùn)行atm交換式虛呼叫(atm svc)的機(jī)器之間傳送q.2931信令消息。saal包括三個(gè)子層：aal公共部分(aal cp)負(fù)責(zé)利用c平面過程檢測(cè)經(jīng)任意接口傳輸所受到污損的業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)指定的面向連接的部分(sscop)提供變長業(yè)務(wù)通過該接口進(jìn)行傳送的能力，并且從出錯(cuò)的或丟失了若干數(shù)據(jù)單元的業(yè)務(wù)中恢復(fù)信息。業(yè)務(wù)指定的協(xié)調(diào)功能(sscf)提供到下一更高層即q.

6、2931的接口。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕16一、概述n電信業(yè)務(wù)分類:n根據(jù)恒定比特率或變比特率業(yè)務(wù)；連接型或非連接型；通信雙方時(shí)鐘同步或不同步；劃分為四類業(yè)務(wù)：na類業(yè)務(wù): 語音和普通圖像。nb類業(yè)務(wù): 經(jīng)壓縮的分組化圖像。nc類業(yè)務(wù): 分組交換網(wǎng)中的虛電路業(yè)務(wù)。nd類業(yè)務(wù): 分組交換網(wǎng)中的數(shù)據(jù)報(bào)業(yè)務(wù)。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕17華中科技大學(xué)電信系 汪小燕18一、概述n目前已經(jīng)定義了5種不同的aal層規(guī)程，分別提供不同的通信能力：naal1提供業(yè)務(wù)類型a使用的通信能力；naal2提供業(yè)務(wù)類型b使用的通信能力 ；naal3/4它提供業(yè)務(wù)類型c使用的通信能力；naal5另一種提供業(yè)務(wù)類型c使用

7、的通信能力的aal協(xié)議。它比aal3/4更簡(jiǎn)單并更適合用于傳送大的數(shù)據(jù)分組。naal0對(duì)于不使用任何一種aal協(xié)議，直接利用atm層能力的情況。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕19一、概述n5. atm信元傳送處理原則n誤碼處理：在傳送atm信元的系統(tǒng)中,通過對(duì)信頭部分信頭部分的hec進(jìn)行檢驗(yàn)可以糾正信頭中的一位錯(cuò)碼和發(fā)現(xiàn)多位錯(cuò)碼。對(duì)于hec已檢驗(yàn)出信頭有錯(cuò)而無法糾正時(shí)則丟棄該信元 。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕20一、概述n信元定界方法：由于在atm信元間沒有使用特別的分割符,信元的定界借助于hec字節(jié)實(shí)現(xiàn). 華中科技大學(xué)電信系 汪小燕21一、概述n信道填充：n對(duì)于一條以恒定速率傳送atm信元的信道

8、，若在它的發(fā)送端上沒有其他信元傳送時(shí)，則應(yīng)向信道送出空閑信元.在信道的接收端，應(yīng)把收到的空閑信元丟掉，對(duì)其信息域也不做任何處理.n上述方法使得（1）信道上永遠(yuǎn)處于信元傳送狀態(tài).（2）信道上時(shí)間被等分為一系列小段，每個(gè)小段傳送一個(gè)信元. 華中科技大學(xué)電信系 汪小燕22一、概述n采用面向連接的方式工作.n“面向連接”指的是用戶的通信是經(jīng)過一個(gè)由系統(tǒng)分配給自己的虛電路來進(jìn)行，這個(gè)虛電路可能是這個(gè)用戶長期占用的(專用電路)或者是用戶在進(jìn)行通信前臨時(shí)申請(qǐng)的(臨時(shí)電路)虛電路.華中科技大學(xué)電信系 汪小燕23一、概述n兩個(gè)等級(jí)的虛電路vp連接、vc連接：n在一個(gè)物理通道中可以包含一定數(shù)量的虛通路（vp），虛

9、通路的數(shù)量由信頭中的vpi值決定.而在一條虛通路中可以包含一定數(shù)量的虛信道(vc）并且虛信道的數(shù)目由信頭中的vci值決定.natm信元的交換既可以在vp級(jí)進(jìn)行，也可以在vc級(jí)進(jìn)行.華中科技大學(xué)電信系 汪小燕24華中科技大學(xué)電信系 汪小燕25一、概述n在一條通信線路上具有相同相同vpivpi的信元的信元所占有的子通路叫做一個(gè)一個(gè)vpvp鏈路鏈路.多個(gè)vp鏈路可以通過vp交叉連接設(shè)備或vp交換設(shè)備串聯(lián)起來.多多個(gè)串聯(lián)的個(gè)串聯(lián)的vpvp鏈路構(gòu)成一個(gè)鏈路構(gòu)成一個(gè)vpvp連接連接(vpc)(vpc).nvpc中傳送的具有相同相同vcivci的信元的信元所占有的子信道叫做一個(gè)一個(gè)vcvc鏈路鏈路.多個(gè)vc

10、鏈路可以通過vc交叉連接設(shè)備或vc交換設(shè)備串聯(lián)起來.多個(gè)串聯(lián)多個(gè)串聯(lián)的的vcvc鏈路構(gòu)成一個(gè)鏈路構(gòu)成一個(gè)vcvc連接連接(vcc)(vcc).華中科技大學(xué)電信系 汪小燕26二、atm交換的基本原理n1. atm交換的基本原理：natm網(wǎng)從概念上講是分組交換網(wǎng)。每一個(gè)atm信元在網(wǎng)中獨(dú)立傳輸。atm網(wǎng)又是面向連接的通信網(wǎng)，端到端接續(xù)是在網(wǎng)絡(luò)通信開始以前建立。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕27二、atm交換的基本原理n交換節(jié)點(diǎn)的接續(xù)功能:n對(duì)于每一個(gè)接續(xù)，它指配唯一用于輸入和輸出線路的接續(xù)識(shí)別符，即vpi/vci交換:n它在交換節(jié)點(diǎn)上建立路由選擇表，提供每一接續(xù)的輸入和輸出接續(xù)識(shí)別符間的關(guān)聯(lián)。natm

11、交換：指atm信元從輸入的邏輯信道到輸出端的邏輯信道的消息傳遞。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕28二、atm交換的基本原理n2. 舉例：（p176圖7.12）華中科技大學(xué)電信系 汪小燕29華中科技大學(xué)電信系 汪小燕30二、 atm交換的基本原理n3. atm交換機(jī)需要實(shí)現(xiàn)的基本功能：n路由選擇路由選擇n信頭翻譯信頭翻譯。n排隊(duì)排隊(duì)。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕31三、 atm交換機(jī)模塊結(jié)構(gòu)（p177圖7.13）華中科技大學(xué)電信系 汪小燕32三、atm交換機(jī)的模塊結(jié)構(gòu)n輸入模塊im:終接輸入的信號(hào)，提取atm信元。n輸出模塊om:為atm信元流的物理傳輸作準(zhǔn)備。n交換機(jī)構(gòu)csf:把用戶業(yè)務(wù)信元通過自律

12、選路從輸入模塊轉(zhuǎn)送到輸出模塊。n接續(xù)許可控制cac:處理和翻譯信令信息，并決定是否容許接續(xù)。n系統(tǒng)管理sm:執(zhí)行一切管理和通信控制功能，以確保交換系統(tǒng)的正確和有效操作華中科技大學(xué)電信系 汪小燕33四、atm信元交換機(jī)構(gòu)n1. 共享存儲(chǔ)型交換結(jié)構(gòu)n1.1原理：（ p179圖7.14 ）華中科技大學(xué)電信系 汪小燕34四、atm信元交換機(jī)構(gòu)n共享存儲(chǔ)器atm交換結(jié)構(gòu)的核心是一個(gè)ram。各個(gè)輸入端口的信元流復(fù)接成一條高速信元流，然后寫入ram之中。對(duì)應(yīng)每個(gè)輸出端口，在ram中都有一個(gè)隊(duì)列。因此，輸入信元寫入ram時(shí)，是根據(jù)信元中的vpivci來寫入其隊(duì)列的。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕35四、atm信元

13、交換機(jī)構(gòu)n1.2 注意點(diǎn)：n這種交換結(jié)構(gòu)的性能，受下列因素的限制：n(1)處理時(shí)間：一個(gè)控制中心-在一個(gè)信元傳輸?shù)臅r(shí)間內(nèi)(在155520mbs時(shí)約為282s)要對(duì)n個(gè)入口中的信元進(jìn)行判斷。n(2)ram讀寫時(shí)間：一個(gè)信元傳輸?shù)臅r(shí)間內(nèi)內(nèi)對(duì)ram進(jìn)行n次寫操作和n次讀操作。如對(duì)于3232、端口速率為155520mbs的共享存儲(chǔ)器交換結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)器的訪問周期必須為1ns。n( 3 )存儲(chǔ)器容量：存儲(chǔ)器容量設(shè)計(jì)應(yīng)使信元的丟失率不超過用戶能容忍的丟失率的上限。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕36四、atm信元交換機(jī)構(gòu)n2. 共享媒體型交換結(jié)構(gòu)：n2.1原理：（ p181圖7.18 ）華中科技大學(xué)電信系 汪小燕3

14、7四、atm信元交換機(jī)構(gòu)n在共享媒體atm交換結(jié)構(gòu)中，各個(gè)輸入端口的信元被同步地分時(shí)復(fù)接到一組高速媒體上如時(shí)分復(fù)用總線等。每個(gè)輸出端口也與這組高速媒體相連，輸出端口利用地址過濾器(af)將發(fā)往本端口的信元接收下來。n2.2 注意點(diǎn)：n這種交換結(jié)構(gòu)的吞吐量受時(shí)分總線和fifo容量的限制。n總線的速度為各端口速度的n倍。n各輸出端口設(shè)置緩沖區(qū)。對(duì)緩存器容量的要求較高n各緩沖區(qū)的寫入速度為各端口速度的n倍。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕38四、atm信元交換機(jī)構(gòu)n3. 空分交換結(jié)構(gòu)：n實(shí)現(xiàn)不同的入/出線之間的交換。n3.1選路方式:n利用選路標(biāo)識(shí)自選路由（banyan網(wǎng)絡(luò)）n使用路由選擇表n3.2具體實(shí)

15、現(xiàn)方式：n簡(jiǎn)單空分接線器n多級(jí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)華中科技大學(xué)電信系 汪小燕39五、輸入和輸出模塊n1. 輸入模塊：n1.1功能結(jié)構(gòu)： （ p185圖7.24 ）華中科技大學(xué)電信系 汪小燕40五、輸入和輸出模塊n1.2 sdh功能 (適配物理層傳送規(guī)范的統(tǒng)稱)n光電轉(zhuǎn)換、線路解碼、比特定時(shí)恢復(fù)。n1.3 信元定界和hec功能n信元定界、信頭校驗(yàn)、丟棄壞/空信元n1.4 upc/npc 占用參數(shù)控制/網(wǎng)絡(luò)參數(shù)控制-從集中式或分散式的接續(xù)容許控制中接收關(guān)于vpc和vcc以及業(yè)務(wù)流量的信息， n它由upcnpc數(shù)據(jù)庫、信頭內(nèi)容檢查、 upcnpc機(jī)制、業(yè)務(wù)流量配置模塊、信頭差錯(cuò)計(jì)數(shù)和非一致性信元計(jì)數(shù)等六部分組成

16、。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕41五、輸入和輸出模塊n1.5 信元處理功能nvpvc(虛通路虛信道)數(shù)據(jù)庫、信令信元篩選、管理信元篩選和信頭標(biāo)識(shí)翻譯。n1.6 輸入模塊接續(xù)允許控制im-cac功能n處理和翻譯信令信息，決定是否允許接入。n虛電路的接續(xù)建立、更改和終止。n1.7 輸入模塊系統(tǒng)管理 im-smn性能管理、故障管理、配置管理、安全管理、計(jì)費(fèi)管理、業(yè)務(wù)流量管理等。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕42五、輸入和輸出模塊n2. 輸出模塊n2.1功能結(jié)構(gòu)： （ p185圖7.24 ）華中科技大學(xué)電信系 汪小燕43五、輸入和輸出模塊n2.2傳輸匯聚子層: n信頭差錯(cuò)控制域 hec 產(chǎn)生n信元編碼n將a

17、tm信元裝入sdh信息幀: 信元映射和信元速率匹配 (插入空閑信元vpi=0,vci=0)n2.3sdh功能模塊n負(fù)責(zé)sdh信息幀在光纖鏈路上的傳輸。華中科技大學(xué)電信系 汪小燕44五、輸入和輸出模塊n2.4atm層信元處理功能nvpi/vci值的插入: 利用vp/vc數(shù)據(jù)庫。n信令信元和管理信元的插入: 三種信元混合輸出。n內(nèi)部標(biāo)識(shí)符的提取和處理:n路由信息:輸出端口、信元延遲、信元丟失等。n信頭標(biāo)識(shí)翻譯功能: 信元信息差錯(cuò)檢查及時(shí)間戳等。n2.5輸出模塊接續(xù)允許控制om-cac: n2.6輸出模塊系統(tǒng)管理om-sm:華中科技大學(xué)電信系 汪小燕45六、atm交換的呼叫和連接控制n1. 接續(xù)許可控制cac模塊功能：n處理和翻譯信令信