第6章ATM交換

1、第第6章章. ATM交換技術(shù)交換技術(shù)1.通信網(wǎng)中的三對基本概念通信網(wǎng)中的三對基本概念2.各種交換方式（電路交換，各種交換方式（電路交換，報文交換、報文交換、分組交換，分組交換，ATM交換）交換）1.三對基本概念三對基本概念通信網(wǎng)（信息傳遞）重要概念之通信網(wǎng)（信息傳遞）重要概念之 面向連接的工作方式（物理連接，邏輯連接）面向連接的工作方式（物理連接，邏輯連接） 無連接的工作方式無連接的工作方式通信網(wǎng)（時分復(fù)用）重要概念之通信網(wǎng)（時分復(fù)用）重要概念之 同步時分復(fù)用同步時分復(fù)用 異步時分復(fù)用異步時分復(fù)用通信網(wǎng)（帶寬分配）重要概念之通信網(wǎng)（帶寬分配）重要概念之 固定帶寬分配固定帶寬分配 動態(tài)帶寬分配動

2、態(tài)帶寬分配重要概念之一重要概念之一面向連接工作方式面向連接工作方式連接建立、信息傳送、連接釋放類比：專用車道/公交車無連接工作方式無連接工作方式邊選路（尋址）、邊傳遞信息類比：自駕車春游重要概念之二重要概念之二 位置化信道：依據(jù)信號在時間軸上的位置來區(qū)別每一位置化信道：依據(jù)信號在時間軸上的位置來區(qū)別每一路信號（邏輯信道），無信息傳送時也占用信道；路信號（邏輯信道），無信息傳送時也占用信道； 子信道信息流速率恒定，每幀一個定長數(shù)據(jù)。子信道信息流速率恒定，每幀一個定長數(shù)據(jù)。同步時分復(fù)用同步時分復(fù)用重要概念之二重要概念之二 標志化化信道：標識碼標識哪路信息，與時間位置無標志化化信道：標識碼標識哪路信

3、息，與時間位置無關(guān)；關(guān)； 分組長度可變，分組頭起定界作用分組長度可變，分組頭起定界作用 統(tǒng)計復(fù)用提高信道利用率統(tǒng)計復(fù)用提高信道利用率異步時分復(fù)用異步時分復(fù)用重要概念之三重要概念之三固定帶寬分配固定帶寬分配動態(tài)帶寬分配動態(tài)帶寬分配類比：交通車道類比：交通車道2 .各種交換方式各種交換方式交換的分類交換的分類電路交換電路交換報文交換報文交換分組交換分組交換ATM交換交換2.1 交換方式的分類交換方式的分類交換器所接續(xù)的信號交換器所接續(xù)的信號：模擬交換、數(shù)字交換；窄：模擬交換、數(shù)字交換；窄帶交換、寬帶交換帶交換、寬帶交換交換器所承載的業(yè)務(wù)交換器所承載的業(yè)務(wù)：電話交換、圖像交換、數(shù)：電話交換、圖像交換

4、、數(shù)據(jù)交換據(jù)交換交換器的應(yīng)用場合交換器的應(yīng)用場合：電信交換、數(shù)據(jù)交換、廣播：電信交換、數(shù)據(jù)交換、廣播網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)2.1 交換方式的分類交換方式的分類信息傳送模式：電路傳送模式（信息傳送模式：電路傳送模式（CTM）、分組）、分組傳送模式（傳送模式（PTM）、異步傳送模式（）、異步傳送模式（ATM）交換信息類型：基于電信號的交換方式、基于光交換信息類型：基于電信號的交換方式、基于光信號的交換方式信號的交換方式交換的控制手段：人工交換、機電交換、程控交交換的控制手段：人工交換、機電交換、程控交換換各種交換方式各種交換方式IPIP交換交換多多速速率率電電路路交交換換快快速速電電路路交交換換ATMATM交交

5、換換幀幀中中繼繼分分組組交交換換幀幀交交換換光交換光交換CTMPTM電電路路交交換換終端終端傳輸媒介傳輸媒介終端終端電信號電信號電信號電信號信息信息信息信息點對點通信點對點通信在電信系統(tǒng)中，只有兩個終端的通信稱為點對點通信。在電信系統(tǒng)中，只有兩個終端的通信稱為點對點通信。1、電路交換、電路交換點對點通信舉例點對點通信舉例話音話音數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)無交換的多個終端要實現(xiàn)相互間通信，必須以全互無交換的多個終端要實現(xiàn)相互間通信，必須以全互 連的方式兩兩相連。連的方式兩兩相連。若終端數(shù)為若終端數(shù)為n，則線對數(shù)為，則線對數(shù)為C2n= n(n-1)/2（當終端（當終端n=100時，線對數(shù)時，線對數(shù)=100X(100

6、-1)/2=4950）無交換的多個終端的通信無交換的多個終端的通信(終端終端=5、線對數(shù)、線對數(shù)=10)用戶間通過交換設(shè)備連接用戶間通過交換設(shè)備連接用戶環(huán)線用戶環(huán)線交換設(shè)備交換設(shè)備引入交換的終端間的通信引入交換的終端間的通信多個交換節(jié)點組成的通信網(wǎng)多個交換節(jié)點組成的通信網(wǎng)引入交換的終端間的通信引入交換的終端間的通信中繼線中繼線電路交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)交換機ABCDEFGH電路交換工作過程電路交換工作過程A和和B之間如何通話？之間如何通話？A 和 B 之間建立電路連接通話在 A 到 B 的連接上進行通話結(jié)束，拆除連接(交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA思考：

7、電路交換的特點？思考：電路交換的特點？交換節(jié)點即交換機應(yīng)具備什么樣的功能？交換節(jié)點即交換機應(yīng)具備什么樣的功能？交換節(jié)點是如何實現(xiàn)接續(xù)的？交換節(jié)點是如何實現(xiàn)接續(xù)的？電路交換的特點電路交換的特點電路交換必定是面向連接的。電路交換必定是面向連接的。 電路交換的三個階段：電路交換的三個階段：建立連接通信（始終占據(jù)線路資源）釋放連接電路交換傳送計算機數(shù)據(jù)效率低電路交換傳送計算機數(shù)據(jù)效率低計算機數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。計算機數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。這導(dǎo)致通信線路的利用率很低。這導(dǎo)致通信線路的利用率很低。交換節(jié)點可控制的接續(xù)類型交換節(jié)點可控制的接續(xù)類型： 本局接續(xù)、出局接續(xù)、入局接續(xù)、轉(zhuǎn)接接續(xù)本局接續(xù)、出局接續(xù)、入局接續(xù)、

8、轉(zhuǎn)接接續(xù)交換節(jié)點的基本功能交換節(jié)點的基本功能q 能按目的地址正確地進行選路以及在中繼線上轉(zhuǎn)能按目的地址正確地進行選路以及在中繼線上轉(zhuǎn)發(fā)信號發(fā)信號q 能控制連接的建立與拆除能控制連接的建立與拆除交換節(jié)點必須具備的基本功能交換節(jié)點必須具備的基本功能：q 能正確接收和分析從用戶線或中繼線發(fā)來的呼叫能正確接收和分析從用戶線或中繼線發(fā)來的呼叫信號、地址信號信號、地址信號交換節(jié)點接續(xù)類型圖示交換節(jié)點接續(xù)類型圖示 人工交換階段：人工交換階段： 磁石式電話機磁石式電話機 共電式電話機共電式電話機早期的人工交換早期的人工交換早期的電路交換是由人工完成的早期的電路交換是由人工完成的 電子式自動交換階段：電子式自動

9、交換階段：人工交換之后是自動交換人工交換之后是自動交換 機電式自動交換階段：機電式自動交換階段： 程控交換機階段：程控交換機階段： 步進制交換機步進制交換機: 原理：由用戶撥出的電話號碼直接控制步進繼電器選線，接通線路。原理：由用戶撥出的電話號碼直接控制步進繼電器選線，接通線路。 缺點：步進繼電器動作噪聲大缺點：步進繼電器動作噪聲大到機房維護人員難以承受。到機房維護人員難以承受。縱橫制交換機縱橫制交換機：原理：改進了步進繼電器，由用戶撥號直接控制改為間接控制，接原理：改進了步進繼電器，由用戶撥號直接控制改為間接控制，接線器動作噪聲小。線器動作噪聲小。半電子交換機半電子交換機：話路部分采用機械接

10、點，控制部分采用電子器件。：話路部分采用機械接點，控制部分采用電子器件。全電子交換機全電子交換機：話路部分和控制部分均采用電子器件。：話路部分和控制部分均采用電子器件。模擬程控交換機模擬程控交換機：1965年年5月美國開通了第一個程控交換機月美國開通了第一個程控交換機。數(shù)字程控交換機數(shù)字程控交換機：1970年法國開通了第一個數(shù)字程控交換機年法國開通了第一個數(shù)字程控交換機?？偨Y(jié)電路交換中總結(jié)電路交換中“交換交換”的含義的含義在這里，在這里，“交換交換”(switching)的含義是：的含義是：轉(zhuǎn)接把一條電話線轉(zhuǎn)接到另一條電話線，使它們連通起來。從通信資源的分配角度來看，從通信資源的分配角度來看，

11、“交換交換”就是按照某種方式就是按照某種方式動態(tài)地分配動態(tài)地分配傳輸線路傳輸線路的資源。的資源。 2、報文交換、報文交換在 20 世紀 40 年代，電報通信也采用了基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理的報文交換(message switching)。 長途報文需要經(jīng)過報文交換中心轉(zhuǎn)發(fā)。在報文交換中心，一份份電報被接受下來，并被穿成紙帶，操作員以每份報文為單位，撕下紙帶，根據(jù)報文的目的地址，拿到相應(yīng)的發(fā)報機轉(zhuǎn)發(fā)出去。這是人工報文交換，后來也有自動報文交換。報文交換的時延較長，從幾分鐘到幾小時不等。現(xiàn)在報文交換已經(jīng)很少有人使用了。 報文交換優(yōu)點報文交換優(yōu)點報文交換不需要為通信雙方預(yù)先建立一條專用的通信線路，不存在連接

12、建立時延，用戶可隨時發(fā)送報文。 通信雙方不是固定占有一條通信線路，而是在不同的時間一段一段地部分占有這條物理通路，因而大大提高了通信線路的利用率。 報文交換優(yōu)點報文交換優(yōu)點由于采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式，使之具有下列優(yōu)點：a.在報文交換中便于設(shè)置代碼檢驗和數(shù)據(jù)重發(fā)設(shè)施，加之交換結(jié)點還具有路徑選擇，就可以做到某條傳輸路徑發(fā)生故障時，重新選擇另一條路徑傳輸數(shù)據(jù)，提高了傳輸?shù)目煽啃?；b.在存儲轉(zhuǎn)發(fā)中容易實現(xiàn)代碼轉(zhuǎn)換和速率匹配，甚至收發(fā)雙方可以不同時處于可用狀態(tài)。這樣就便于類型、規(guī)格和速度不同的計算機之間進行通信；c.提供多目標服務(wù)，即一個報文可以同時發(fā)送到多個目的地址，這在電路交換中是很難實現(xiàn)的；d.允

13、許建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級，使優(yōu)先級高的報文優(yōu)先轉(zhuǎn)換。報文交換的不足之處報文交換的不足之處由于數(shù)據(jù)進入交換結(jié)點后要經(jīng)歷存儲、轉(zhuǎn)發(fā)這一過程，從而引起轉(zhuǎn)發(fā)時延（包括接收報文、檢驗正確性、排隊、發(fā)送時間等），而且網(wǎng)絡(luò)的通信量愈大，造成的時延就愈大，因此報文交換的實時性差，不適合傳送實時或交互式業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)。 報文交換只適用于數(shù)字信號。 報文交換的不足之處報文交換的不足之處 由于報文長度沒有限制，而每個中間結(jié)點都要完整地接收傳來的整個報文，當輸出線路不空閑時，還可能要存儲幾個完整報文等待轉(zhuǎn)發(fā)，要求網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點有較大的緩沖區(qū)。為了降低成本，減少結(jié)點的緩沖存儲器的容量，有時要把等待轉(zhuǎn)發(fā)的報文存在磁盤上，進一步

14、增加了傳送時延。 3 分組交換分組交換是 20 世紀 60 年代美蘇冷戰(zhàn)時期的產(chǎn)物。60 年代初，美國國防部領(lǐng)導(dǎo)的遠景研究規(guī)劃局ARPA (Advanced Research Project Agency) 提出要研制一種生存性(survivability)很強的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的電路交換(circuit switching)的電信網(wǎng)有一個缺點：正在通信的電路中有一個交換機或有一條鏈路被炸毀，則整個通信電路就要中斷。如要改用其他迂回電路，必須重新?lián)芴柦⑦B接。這將要延誤一些時間。 分組交換網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生背景新型網(wǎng)絡(luò)的基本特點新型網(wǎng)絡(luò)的基本特點網(wǎng)絡(luò)用于計算機之間的數(shù)據(jù)傳送，而不是為了打電話。網(wǎng)絡(luò)能夠連接不

15、同類型的計算機，不局限于單一類型的計算機。所有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點都同等重要，因而大大提高網(wǎng)絡(luò)的生存性。計算機在進行通信時，必須有冗余的路由。網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當盡可能地簡單，同時還能夠非?？煽康貍魉蛿?shù)據(jù)。 請注意名詞請注意名詞“結(jié)點結(jié)點”“結(jié)點”的英文名詞是 node。雖然 node 有時也可譯為“節(jié)點”，但這是指像天線上的駐波的節(jié)點，這種節(jié)點很像竹竿上的“節(jié)”。在網(wǎng)絡(luò)中的 node 的標準譯名是“結(jié)點”而不是“節(jié)點”。報文分組交換的原理（一）分組交換的原理（一）在發(fā)送端，先把較長的報文在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段的、固定長度的數(shù)據(jù)段。 11010001101010101

16、10101011100010011010010假定這個報文較長不便于傳輸數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)報文分組交換的原理（二）分組交換的原理（二）每一個數(shù)據(jù)段前面添加上每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首部首部構(gòu)成分組。構(gòu)成分組。首部首部首部分組 1分組 2分組 3請注意：現(xiàn)在左邊是“前面”分組交換的原理（三）分組交換的原理（三）分組交換網(wǎng)以分組交換網(wǎng)以“分組分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單作為數(shù)據(jù)傳輸單元。元。依次依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。端在左邊）。數(shù) 據(jù)首部分組 1數(shù) 據(jù)首部分組 2數(shù) 據(jù)首部分組 3分組首部的重要性分組首部的重要性每一個每一個分組的首部都含有分組的首部都含

17、有地址地址等控制信等控制信息。息。分組交換網(wǎng)中的結(jié)點交換機根據(jù)收到的分組交換網(wǎng)中的結(jié)點交換機根據(jù)收到的分組的首部中的分組的首部中的地址信息地址信息，把分組，把分組轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點交換機。到下一個結(jié)點交換機。用這樣的用這樣的存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能方式，最后分組就能到達到達最終目的地最終目的地。分組的形成分組的形成分組交換的原理（四）分組交換的原理（四）接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。數(shù) 據(jù)首部分組 1數(shù) 據(jù)首部分組 2數(shù) 據(jù)首部分組 3收到的數(shù)據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)分組交換的原理（五）分組交換的原理（五）最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)最后，在接收

18、端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為恢復(fù)成為原來的報文原來的報文。這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯，在轉(zhuǎn)發(fā)時也沒有被丟棄?，F(xiàn)差錯，在轉(zhuǎn)發(fā)時也沒有被丟棄。報文1101000110101010110101011100010011010010分組交換的優(yōu)點分組交換的優(yōu)點高效高效 動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用。是逐段占用。 靈活靈活 以分組為傳送單位和查找路由。以分組為傳送單位和查找路由。迅速迅速 不必先建立連接就能向其他主機不必先建立連接就能向其他主機發(fā)送分組；充分使用鏈路的帶寬。發(fā)送分組；充分使用鏈路的帶寬?？煽靠煽?完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

19、；自適應(yīng)的路由完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；自適應(yīng)的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。 分組交換帶來的問題分組交換帶來的問題分組在各結(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)時需要分組在各結(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)時需要排隊排隊，這，這就會造成一定的就會造成一定的時延時延。 分組必須攜帶的首部（里面有必不可少分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的的控制信息）也造成了一定的開銷開銷。 分組交換的分類分組交換的分類數(shù)據(jù)報：面向無連接的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)報：面向無連接的數(shù)據(jù)傳輸,工作過工作過程類似于報文交換。采用數(shù)據(jù)報方式傳程類似于報文交換。采用數(shù)據(jù)報方式傳輸時，被傳輸?shù)姆纸M稱為數(shù)據(jù)報。輸時，被傳輸?shù)姆纸M稱為數(shù)

20、據(jù)報。 虛電路是面向連接的數(shù)據(jù)傳輸，工作過虛電路是面向連接的數(shù)據(jù)傳輸，工作過程類似于電路交換，不同之處在于此時程類似于電路交換，不同之處在于此時的電路是虛擬的。的電路是虛擬的。 虛電路和數(shù)據(jù)報服務(wù)虛電路和數(shù)據(jù)報服務(wù)兩種服務(wù)的思路來源不同兩種服務(wù)的思路來源不同 虛電路服務(wù)的思路來源于傳統(tǒng)的電信網(wǎng)。電信網(wǎng)負責保證可靠通信的一切措施，因此電信網(wǎng)的結(jié)點交換機復(fù)雜而昂貴。數(shù)據(jù)報服務(wù)力求使網(wǎng)絡(luò)生存性好和使對網(wǎng)絡(luò)的控制功能分散，因而只能要求網(wǎng)絡(luò)提供盡最大努力的服務(wù)?？煽客ㄐ庞捎脩艚K端中的軟件（即TCP）來保證。 虛電路和數(shù)據(jù)報服務(wù)虛電路和數(shù)據(jù)報服務(wù)對比的方面虛電路服務(wù)數(shù)據(jù)報服務(wù)連接的建立必須有不要路由選擇在

21、虛電路建立時進行，所有分組均按同一路由每個分組獨立選擇路由當路由器出故障時所有通過出故障的路由器的虛電路均不能工作出故障的路由器可能會丟失分組，一些路由可能發(fā)生變化分組的順序總是按照發(fā)送順序到達目的站到達目的站時不一定按發(fā)送順序三種交換方式比較三種交換方式比較對比的方面 電路交換報文交換分組交換是否需要建立連接只在需要的時候建立交換鏈路不需要不一定，可隨時直傳，但傳輸數(shù)據(jù)的鏈路是共享的路由選擇不需要需要不一定是否分組不不需要是否存儲轉(zhuǎn)發(fā)不需要需要實現(xiàn)方法或技術(shù)PSTN、ISDNX.25、ATM、幀中繼三種交換的比較三種交換的比較 P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報文報文報文A B C

22、D A B C DA B C D報文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報文P2P1連接釋放CTM-Circuit Transfer ModePTM-Packet Transfer ModeATM-Asynchronous Transfer Mode各種交換方式各種交換方式IP交換交換多多速速率率電電路路交交換換快快速速電電路路交交換換ATMATM交交換換幀幀中中繼繼報報文文交交換換電電路路交交換換分分組組交交換換光交換光交換PTMCTM幾種錯誤的觀點幾種錯誤的觀點1、數(shù)據(jù)通信一定是分組交換、數(shù)據(jù)通信一定是分組交換2、分組交換比電路交換通信質(zhì)量高、分組交換比電路交換通信質(zhì)量高3、數(shù)據(jù)通信必須

23、是數(shù)字信號、數(shù)據(jù)通信必須是數(shù)字信號2022-6-27現(xiàn)代交換技術(shù)51ATMATM誕生的背景誕生的背景 ATMATM交換交換（Asynchronous Asynchronous Transfer Mode)Transfer Mode)通信網(wǎng)絡(luò)：非實時性的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實時性的語音和視頻業(yè)務(wù)滿足突發(fā)性強、瞬時業(yè)務(wù)量大、業(yè)務(wù)通信速率可變2022-6-27現(xiàn)代交換技術(shù)53公共公共電話網(wǎng)電話網(wǎng)綜合綜合數(shù)字網(wǎng)數(shù)字網(wǎng)窄帶綜合窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)寬帶綜合寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)2022-6-27現(xiàn)代交換技術(shù)54 1876-1910：人工交換：人工交換(Manual Switch) 1910-1970：機

24、電交換：機電交換(Electromechanical Switching) 1960-現(xiàn)在：電子交換現(xiàn)在：電子交換(Electronic Switching)2022-6-27現(xiàn)代交換技術(shù)55 數(shù)字技術(shù)提高了網(wǎng)絡(luò)的性能，增加了網(wǎng)絡(luò)容量。數(shù)字技術(shù)提高了網(wǎng)絡(luò)的性能，增加了網(wǎng)絡(luò)容量。 數(shù)字傳輸：數(shù)字傳輸：PCM 脈沖編碼調(diào)制的數(shù)字傳輸于脈沖編碼調(diào)制的數(shù)字傳輸于60年代用于局間中繼。年代用于局間中繼。 綜合數(shù)字網(wǎng)是數(shù)字交換和數(shù)字傳輸?shù)目偤?，它綜合數(shù)字網(wǎng)是數(shù)字交換和數(shù)字傳輸?shù)目偤?，它可以減少成本，提高網(wǎng)絡(luò)性能?？梢詼p少成本，提高網(wǎng)絡(luò)性能。2022-6-27現(xiàn)代交換技術(shù)56 產(chǎn)生背景：產(chǎn)生背景： （1）8

25、0年代中期，電話普及率達到較高的程度。年代中期，電話普及率達到較高的程度。 （2）網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀是：電話網(wǎng)與各專業(yè)網(wǎng)并存）網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀是：電話網(wǎng)與各專業(yè)網(wǎng)并存 電話網(wǎng)電話網(wǎng) 數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng) 傳真網(wǎng)傳真網(wǎng) 電纜電視電纜電視(CATV)網(wǎng)網(wǎng)ISDN思想的產(chǎn)生思想的產(chǎn)生2022-6-27現(xiàn)代交換技術(shù)57ISDN是這樣一種網(wǎng)絡(luò)，它由電話綜合是這樣一種網(wǎng)絡(luò)，它由電話綜合數(shù)字網(wǎng)數(shù)字網(wǎng)(IDN)演變而成，提供端到端的數(shù)字演變而成，提供端到端的數(shù)字連接，以支持一系列廣泛的業(yè)務(wù)連接，以支持一系列廣泛的業(yè)務(wù)(包括話音包括話音和非話業(yè)務(wù)和非話業(yè)務(wù))，它為用戶進網(wǎng)提供一組有限，它為用戶進網(wǎng)提供一組有限的標準多用途用戶網(wǎng)絡(luò)接口。的

26、標準多用途用戶網(wǎng)絡(luò)接口。2022-6-27現(xiàn)代交換技術(shù)58 人們尋求一種集業(yè)務(wù)表示、網(wǎng)絡(luò)傳輸、復(fù)用人們尋求一種集業(yè)務(wù)表示、網(wǎng)絡(luò)傳輸、復(fù)用和交換于一體的一元化網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)絡(luò)不僅能滿足和交換于一體的一元化網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)絡(luò)不僅能滿足現(xiàn)在通信業(yè)務(wù)的要求，而且能在未來相對較長的時現(xiàn)在通信業(yè)務(wù)的要求，而且能在未來相對較長的時間內(nèi)滿足新的業(yè)務(wù)通信的要求，這樣一個理想的網(wǎng)間內(nèi)滿足新的業(yè)務(wù)通信的要求，這樣一個理想的網(wǎng)絡(luò)稱之為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，即絡(luò)稱之為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，即。 2022-6-27現(xiàn)代交換技術(shù)59 速率跨度大，突發(fā)性強，含多媒體速率跨度大，突發(fā)性強，含多媒體業(yè)務(wù)成份，應(yīng)用要求懸殊。業(yè)務(wù)成份，應(yīng)

27、用要求懸殊。v問題：問題： 什么交換技術(shù)適合什么交換技術(shù)適合B-ISDN?61v電路交換的特點電路交換的特點： 主要用來交換主要用來交換64kb/s的數(shù)字化語音信號，采的數(shù)字化語音信號，采用用PCM同步時分復(fù)用，以時隙為基礎(chǔ)實現(xiàn)同步時分復(fù)用，以時隙為基礎(chǔ)實現(xiàn)面向連接的電路交換。面向連接的電路交換。 特點是用戶獨占通信信道，特點是用戶獨占通信信道，實時響應(yīng)好實時響應(yīng)好，能，能保證傳送時延要求，但保證傳送時延要求，但不適應(yīng)變比特業(yè)務(wù)不適應(yīng)變比特業(yè)務(wù)應(yīng)應(yīng)用，慢速業(yè)務(wù)浪費資源，快速業(yè)務(wù)帶寬不滿用，慢速業(yè)務(wù)浪費資源，快速業(yè)務(wù)帶寬不滿足足B-ISDN要求。要求。62v分組交換的特點分組交換的特點： 其工作

28、模式是將信息分成若干段，裝配成有源其工作模式是將信息分成若干段，裝配成有源目的地址、控制碼、校驗碼及包封的分組，并目的地址、控制碼、校驗碼及包封的分組，并以分組為單元進行交換和統(tǒng)計復(fù)用傳送。以分組為單元進行交換和統(tǒng)計復(fù)用傳送。 其特點是占用帶寬隨意，其特點是占用帶寬隨意，資源利用率高，但實資源利用率高，但實時響應(yīng)差時響應(yīng)差，逐段轉(zhuǎn)發(fā)模式轉(zhuǎn)送效率低，網(wǎng)絡(luò)吞，逐段轉(zhuǎn)發(fā)模式轉(zhuǎn)送效率低，網(wǎng)絡(luò)吞吐量較小，不能適應(yīng)寬帶高速業(yè)務(wù)交換傳送的吐量較小，不能適應(yīng)寬帶高速業(yè)務(wù)交換傳送的需要。需要。63異步轉(zhuǎn)移模式異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)的產(chǎn)生的產(chǎn)生，設(shè)想一種新的方，設(shè)想一種新的方案，既具有電路交換那樣控制簡單、實時性

29、好案，既具有電路交換那樣控制簡單、實時性好的特點，又具有分組交換的統(tǒng)計復(fù)用那樣資源的特點，又具有分組交換的統(tǒng)計復(fù)用那樣資源利用率高的特點。利用率高的特點。ATM方案方案：采用分組統(tǒng)計復(fù)用方式，以適應(yīng)各類信息傳送的需要；采用固定長度分組，使交換能按照類似于電路模式進行，保障業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量；所有交換節(jié)點不檢錯，以提高網(wǎng)絡(luò)信息轉(zhuǎn)移速度。異步異步分組交換（按需分配帶寬）信元就是分組各信元不需要嚴格按照一定的規(guī)律出現(xiàn)傳遞模式傳遞模式傳輸復(fù)用交換 異步傳遞模式異步傳遞模式ATM被國際電聯(lián)電信標準部（被國際電聯(lián)電信標準部（ITU-T）于于1992年年6月定義為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的傳遞模式。月定義為寬帶綜合業(yè)務(wù)

30、數(shù)字網(wǎng)的傳遞模式。1）ATM是異步時分復(fù)用技術(shù)是異步時分復(fù)用技術(shù)（2）ATM分組（信元）長度固定、短小分組（信元）長度固定、短小（3）ATM支持多業(yè)務(wù)傳輸支持多業(yè)務(wù)傳輸（4）ATM是面向連接的傳輸技術(shù)。是面向連接的傳輸技術(shù)。66STD（Synchronous Time Division）：）： 通過時間位置來區(qū)別每一個邏輯信道通過時間位置來區(qū)別每一個邏輯信道ATD（Asynchronous Time Division）：）： 通過標記來區(qū)別每一個邏輯信道通過標記來區(qū)別每一個邏輯信道 虛連接虛連接 信頭標簽的方式信頭標簽的方式 與地址的不同與地址的不同面向連接的通信方式面向連接的通信方式 短小、

31、定長的短小、定長的53字節(jié)字節(jié)傳統(tǒng)分組交換ATMATM的分組信元ATM ATM 信元信元ATMATM采用采用固定長度固定長度信元信元的快速交換，它集合了的快速交換，它集合了電路交換和分組交換的優(yōu)點。電路交換和分組交換的優(yōu)點。信元信元 (Cell) (Cell) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) ATMATM是是固定長固定長度度（53Bytes)53Bytes)的信元中繼。的信元中繼。 信元頭占信元頭占5 5字節(jié)；字節(jié)；信息段（凈荷）信息段（凈荷）占占4848字節(jié)。字節(jié)。信元頭信元頭 格式格式UNI UNI ( (用戶用戶-網(wǎng)絡(luò)接口）網(wǎng)絡(luò)接口）NNI NNI ( (網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)-網(wǎng)絡(luò)接口）網(wǎng)絡(luò)接口） GFC:GFC: 基本

32、流量控制基本流量控制v VPI:VPI: 虛通道標識，標識數(shù)據(jù)包下一跳虛通道標識，標識數(shù)據(jù)包下一跳v VCI:VCI: 虛信道標識，與虛信道標識，與VPIVPI共同使用，共同使用，標識標識 數(shù)據(jù)包下一跳數(shù)據(jù)包下一跳 v HEC:HEC: 信元頭校驗。信元頭校驗。 ATMATM的邏輯連接的邏輯連接ATMATM采用采用面向連接面向連接的方式（即虛電路形式）的方式（即虛電路形式）ATMATM的虛連接分為：的虛連接分為：v 虛通道連接虛通道連接 （VPC)VPC)v 虛信道連接虛信道連接 (VCC)(VCC)虛通道虛通道VPVP和虛信道和虛信道VCVC虛通道標志虛通道標志VPIVPI和虛信道標志和虛信

33、道標志VCIVCIVPVPVCVCVPIVPIVCIVCI的理解的理解 打比方：打比方：v VP-VP-路路v VPI-VPI-路名路名v VC-VC-某條路上的車道某條路上的車道v VCI-VCI-車道號車道號ATMATM交換原理交換原理ATMATM交換是以信元為單位進行交換交換是以信元為單位進行交換vATMATM交換本質(zhì)上是分組交換交換本質(zhì)上是分組交換vATMATM交換分為交換分為VPVP交換和交換和VCVC交換交換VPVP交換與交換與VCVC交換的區(qū)別交換的區(qū)別 VP VP交換：交換：VPIVPI變，變，VCIVCI不變不變 VCVC交換：交換：VPIVPI變，變，VCIVCI變變VPV

34、P交換與交換與VCVC交換交換什么是什么是ATM 綜合了傳輸、復(fù)用、交叉連接和交換的技術(shù)綜合了傳輸、復(fù)用、交叉連接和交換的技術(shù)一種結(jié)合了電路交換和分組交換的各自優(yōu)點的技術(shù)一種結(jié)合了電路交換和分組交換的各自優(yōu)點的技術(shù) ATM是是快速分組交換快速分組交換技術(shù)、采用技術(shù)、采用統(tǒng)計復(fù)用方式統(tǒng)計復(fù)用方式 ATM能傳送所有類型的業(yè)務(wù)量能傳送所有類型的業(yè)務(wù)量(話音、數(shù)據(jù)、圖像話音、數(shù)據(jù)、圖像等等)總結(jié)總結(jié)傳統(tǒng)交換方式傳統(tǒng)交換方式存在以下存在以下缺陷缺陷： ：電路交換（電路交換（Circuit Switching）因同一連接的信息經(jīng)過相同的路由，因同一連接的信息經(jīng)過相同的路由， 所以時延抖動小所以時延抖動小采

35、用采用固定時隙分配固定時隙分配 帶寬浪費（資源獨占）帶寬浪費（資源獨占）分組交換（分組交換（Packet Switching）分組交換可以支持多種速率的交換分組交換可以支持多種速率的交換系統(tǒng)延遲不確定性系統(tǒng)延遲不確定性(X.25協(xié)議）協(xié)議）一、一、ATMATM的引入的引入問題：問題：能否把這些對帶寬、實時性、傳輸質(zhì)量能否把這些對帶寬、實時性、傳輸質(zhì)量要求各不相同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)由一個統(tǒng)一的多媒體要求各不相同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)由一個統(tǒng)一的多媒體網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)（B-ISDNB-ISDN）來實現(xiàn)？）來實現(xiàn)？ 答案：答案：交換技術(shù)發(fā)展歷程：電路交換交換技術(shù)發(fā)展歷程：電路交換-分組交換分組交換-幀中繼幀中繼-ATM-ATM二、二、ATM的總體的總體 綜合電路和分組交換的優(yōu)點：定長與異步綜合電路和分組交換的優(yōu)點：定長與異步定長的數(shù)據(jù)包定長的數(shù)據(jù)包48 Bytes5 BytesATM復(fù)用器DCBADACC4321ATM統(tǒng)計復(fù)用示意圖統(tǒng)計復(fù)用示意圖圖圖像像數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)語語音音4321ATMATM是快速分組交換技術(shù)、采用統(tǒng)計復(fù)用方式是快速分組交換