程控?cái)?shù)字交換技術(shù)第10章PPT課件

1、10第10章 寬帶交換技術(shù) 1第10章 寬帶交換技術(shù) 10.1 10.1 交換方式的技術(shù)特征交換方式的技術(shù)特征10.2 10.2 交換技術(shù)的演變交換技術(shù)的演變10.3 ATM交換技術(shù)交換技術(shù)10.4 10.4 基于基于ATMATM的的B-ISDNB-ISDN協(xié)議模型協(xié)議模型10.5 ATM10.5 ATM交換機(jī)交換機(jī) 10.6 ATM10.6 ATM通信網(wǎng)接口通信網(wǎng)接口10.7 ATM10.7 ATM通信網(wǎng)信令通信網(wǎng)信令 10第10章 寬帶交換技術(shù) 210.1 交換方式的技術(shù)特征交換方式的技術(shù)特征 1. 面向連接和無連接面向連接和無連接 面向連接是指兩個用戶之間的通信信息沿著預(yù)先建立的通路傳輸

2、；面向無連接是指依靠路由來完成選路工作。2. 物理連接和邏輯連接物理連接和邏輯連接 物理連接是建立專用的物理鏈路；邏輯連接不獨(dú)占線路，是在一條物理鏈路上建立多條虛鏈路。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 33. 同步時分交換和異步時分交換同步時分交換和異步時分交換 同步時分是指每個連接屬于不同的呼叫，它們在信道中各自占用不同的時間，但屬于同一呼叫的連接位置是固定的，交換時按照時間位置來區(qū)分每個連接；異步時分是指每個連接所占用的時間、位置都不固定，屬于某個呼叫的連接是根據(jù)該連接所需的帶寬大小來靈活分配的。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 410.2 交換技術(shù)的演變交換技術(shù)的演變 1. 電路交換電路交換1)

3、 電路交換的定義電路交換是以電路連接為目的的交換方式。2) 電路交換的通信過程電路交換的通信過程分為三個階段：電路建立消息傳輸電路拆除。10第10章 寬帶交換技術(shù) 53) 電路交換的特點(diǎn)(1) 電路交換是面向物理連接的交換。在發(fā)送消息前，必須建立起點(diǎn)到點(diǎn)的物理通路。(2) 電路交換采用靜態(tài)復(fù)用、預(yù)分配帶寬并獨(dú)享通信資源的方式，即交換機(jī)根據(jù)用戶的呼叫請求，為用戶分配固定位置、恒定帶寬(通常是64kb/s)的電路。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 64) 電路交換的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)(1) 消息傳送延遲較短。對于每個用戶來說，其信道是按時隙周期性分配的，故消息的傳輸時延小(最大時延為125 ms)，對一次接續(xù)

4、而言，消息的傳輸時延固定不變。(2) 控制簡單。在用戶消息傳送期間，交換節(jié)點(diǎn)對消息不存儲、不分析、不處理，不進(jìn)行任何干預(yù)，也沒有差錯控制措施，即所謂的“透明”傳輸。(3) 建立物理通路的時間較長(以秒為單位)。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 7(4) 電路資源被通信雙方獨(dú)占，話路接通后，即使無消息傳送，也需要占用電路，因此電路利用率低。(5) 不同類型和特性的用戶終端之間不能互通，這是因?yàn)殡娐方粨Q要求通信雙方在消息傳輸、編碼格式、同步方式、通信協(xié)議等方面完全兼容。(6) 呼損嚴(yán)重，即由于對方終端忙或交換網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過重而接續(xù)失敗。綜上所述，電路交換適用于話音等實(shí)時性業(yè)務(wù)。 10第10章 寬帶交換技術(shù)

5、 82. 報文交換報文交換1) 報文交換的定義信息以報文(邏輯上完整的信息段)為單位進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式叫報文交換。2) 報文交換的通信過程報文交換的通信過程分為四個階段：接收和存儲報文處理機(jī)加工處理(給報文加上報頭符號和報尾符號)將報文送到輸出隊(duì)列上排隊(duì)輸出線空閑時發(fā)送報文。例如，A用戶向B用戶發(fā)送信息，A用戶不需要叫通與B用戶之間的電路，而只需要與交換機(jī)接通，由交換機(jī)暫時把A用戶要發(fā)送的報文接收并存儲起來，交換機(jī)根據(jù)報文中提供的B用戶的地址在交換網(wǎng)中確定路由，并將報文送到下一個交換機(jī)，最后送到終端用戶B。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 93) 報文交換的特點(diǎn)在報文交換中，通信的信息以“報文”為

6、基本單位在電路中傳輸。一份報文包括三部分。報頭：包含發(fā)信站地址、終點(diǎn)收信站地址等。正文：用戶所發(fā)出的信息(報文內(nèi)容)。報尾：報文的結(jié)束標(biāo)志。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 104) 報文交換的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)(1) 在報文交換方式中，兩個終端間的線路和交換機(jī)不必同時空閑。(2) 允許各種不同類型的終端相互通信。因?yàn)閳笪慕粨Q機(jī)有對信息進(jìn)行存儲、處理的功能，所以交換機(jī)可以對各種不同速率、不同代碼、不同通信協(xié)議的終端進(jìn)行轉(zhuǎn)換。(3) 信息傳輸?shù)臅r延長(特別是當(dāng)報文很長時)，不利于交互式的業(yè)務(wù)通信。(4) 對處理機(jī)要求高。要求處理機(jī)具有較大的存儲容量和高速的處理能力。因此，報文交換技術(shù)主要用于非交互式通信中，

7、如電報業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)通信中的信箱通信業(yè)務(wù)等。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 113. 分組交換分組交換1) 分組交換的定義信息以分組為單位進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式叫分組交換。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 122) 分組交換的通信過程分組交換的通信過程分為四個階段：信息打包數(shù)據(jù)分組排隊(duì)處理信息轉(zhuǎn)發(fā)。分組交換機(jī)也叫數(shù)據(jù)包交換，處理機(jī)將要傳送的數(shù)據(jù)裁剪并封裝成若干較短的、長度不等的數(shù)據(jù)塊，并在每個數(shù)據(jù)塊中加上必需的控制信息(如初始分組標(biāo)志、源地址、目的地址、控制信息、邏輯信道編號、分組編號、最末分組標(biāo)志等)，然后按規(guī)定的格式進(jìn)行排列組成一個個數(shù)據(jù)分組。交換機(jī)根據(jù)每個分組的地址信息，為分組尋找輸出的通路并將它們發(fā)

8、送(或轉(zhuǎn)發(fā))至目的地。到達(dá)目的地后由分組交換機(jī)拆包，然后根據(jù)分組頭的附加控制信息重新按順序裝配成一個個完整的信息。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 133) 分組交換的優(yōu)點(diǎn)分組交換技術(shù)較好地解決了電路交換和報文交換技術(shù)存在的問題。其優(yōu)點(diǎn)可歸納為以下幾個方面：(1) 不預(yù)先分配資源，帶寬可變，可向不同速率的數(shù)據(jù)終端提供相互通信的通信環(huán)境。(2) 電路資源被多個用戶所共享，電路利用率高。(3) 與報文交換相比，信息被裁剪成較短的分組，信息的傳輸時延較小。(4)“分組”格式統(tǒng)一，便于交換機(jī)處理。電路交換、報文交換和分組交換的區(qū)別如圖10-1所示。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 14圖10-1 電路交換、報

9、文交換和分組交換的區(qū)別 10第10章 寬帶交換技術(shù) 154. ATM交換交換在B-ISDN(Broadband Integrated Services Digital Network)環(huán)境下的交換采用異步傳送模式(ATM，Asynchronous Transfer Mode)，這是一種新型的交換方式，這種方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 可以把不同種類(如話音、數(shù)據(jù)、圖像)、不同速率(固定、可變)、不同性質(zhì)(突發(fā)性、連續(xù)性)以及不同性能要求(時延要求、誤碼率要求)的信息在網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)透明傳輸；(2) 能對通信網(wǎng)中各種各樣的信息(包括話音、數(shù)據(jù)、圖像)進(jìn)行綜合交換和傳輸；(3) 能按需要提供不同的帶寬和不同

10、的業(yè)務(wù)等級，使網(wǎng)絡(luò)的資源得到充分利用；(4) 能夠比較容易地增加新業(yè)務(wù)。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 16ATM采用的是一種統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用技術(shù)，在這種模式中，雖然保持了時隙的概念，但取消了同步傳輸模式(STM，Synchronous Transfer Mode)中幀的概念，在ATM時隙中實(shí)際存放的是信元(Cell)。用戶的信息被裁剪組織成53字節(jié)固定長度的短信元格式，且來自同一用戶的信息(信元)并不需要周期性，在一幀中占用的時隙數(shù)也不固定，可以有1至多個時隙，從這個意義上說，這種轉(zhuǎn)移模式是異步的。各時隙之間也不要求連續(xù)，純粹是“見縫插針”，因此信號傳輸速度快，電路利用率高。表10.1歸納了電路交

11、換、分組交換和ATM交換的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 17表表10.1 電路交換、分組交換和電路交換、分組交換和ATM交換比較交換比較 交換技術(shù) 特 點(diǎn) 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) 電路交換 (1) 呼叫建立時刻進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源分配； (2) 通信過程中執(zhí)行端到端協(xié)議，數(shù)據(jù)透明傳輸； (3) 采用同步時分復(fù)用技術(shù)，帶寬固定分配 (1) 信息交換的時延??； (2) 對話音信息控制簡單，當(dāng)電路接通之后，交換機(jī)的控制電路不再干預(yù)消息的傳輸 (1) 通路的建立時間長； (2) 帶寬利用率低； (3) 不同類型和特性的用戶終端不能互通 分組交換 (1) 呼叫建立時刻不進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源分配，電路資源被多個

12、用戶所共享； (2) 帶寬可變，用可變比特率傳送信息； (3) 采用面向無連接的傳輸方式； (4) 網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)之間需進(jìn)行流量、差錯控制 (1) 可向不同速率的數(shù)據(jù)終端提供通信環(huán)境； (2) 帶寬統(tǒng)計(jì)復(fù)用，信道利用率高； (3) 采用逐段鏈路的差錯控制和流量控制，出現(xiàn)差錯可以重發(fā)，可靠性高； (4) 線路動態(tài)分配，當(dāng)網(wǎng)中線路或設(shè)備發(fā)生故障時， “分組”可以自動地避開故障點(diǎn) (1) 對實(shí)時性業(yè)務(wù)支持不好； (2) 附加的控制信息較多，傳輸效率較低； (3) 協(xié)議和控制復(fù)雜 ATM 交換 (1) 采用時隙劃分的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用； (2) 采用面向連接并預(yù)約傳輸資源的工作方式，在傳輸用戶數(shù)據(jù)之前

13、先建立端到端的虛連接 (1) 帶寬可變，支持綜合業(yè)務(wù)的接入； (2) 以固定長度的短信元為傳輸單位，響應(yīng)時間短，網(wǎng)速快； (3) 信元中不含數(shù)據(jù)校驗(yàn)，簡化了交換機(jī)的功能 10第10章 寬帶交換技術(shù) 1810.3 ATM交換技術(shù)交換技術(shù) 10.3.1 ATM信元與復(fù)用信元與復(fù)用ATM本質(zhì)上是一種尋址型特殊分組轉(zhuǎn)移模式，它使用異步時分復(fù)用技術(shù)將不同速率的數(shù)字業(yè)務(wù)(如話音、數(shù)據(jù)、視頻)的混合信息流分割成固定字節(jié)長度的信元，在B-ISDN中進(jìn)行快速分組傳輸和交換，也就是說，進(jìn)入B-ISDN的信息流是一串串的信元流。B-ISDN與用戶間的接口也規(guī)定為以信元為基礎(chǔ)單位。B-ISDN用的ATM終端其自身具有

14、信元接口。不具有信元接口功能的終端，如目前電信網(wǎng)中所用的各種終端，則在入網(wǎng)前必須經(jīng)信元裝拆設(shè)備進(jìn)行信元化，即規(guī)格化后才能進(jìn)入網(wǎng)中。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 191. ATM信元結(jié)構(gòu)信元結(jié)構(gòu)ATM的基本單位是信元，每個信元長度固定為53個字節(jié)，前5個字節(jié)為信頭(Header)，后48個字節(jié)為信息域(數(shù)據(jù)塊)。信元的大小與業(yè)務(wù)類型無關(guān)，任何業(yè)務(wù)的信息都經(jīng)過切割封裝成相同長度、統(tǒng)一格式的信息分組。ATM信元結(jié)構(gòu)如圖10-2所示。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 20圖10-2 ATM信元結(jié)構(gòu) 10第10章 寬帶交換技術(shù) 21路由的選擇由信頭中的標(biāo)號決定。發(fā)送的順序是從信頭的第1字節(jié)開始，其余字節(jié)按增

15、序方式發(fā)送。在一個字節(jié)內(nèi)，發(fā)送的順序是從第8比特開始，然后遞減。對于各域而言，首先發(fā)送的比特是最高有效位(MSB，The Most Significant Bit)。由于ATM是面向接續(xù)的技術(shù)，因此同一虛接續(xù)中的信元順序保持不變。ATM信元的信息域包括用戶數(shù)據(jù)、維護(hù)數(shù)據(jù)、信令信息等，它們透明地穿過網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)沒有差錯控制處理。為了支持各種業(yè)務(wù)，根據(jù)業(yè)務(wù)特性定義了幾種類型的ATM適配層(AAL)，以便將信息裝入ATM信元，并提供特定的業(yè)務(wù)功能(如時鐘恢復(fù)，信元丟失恢復(fù)等)。AAL的特殊信息包含在ATM信元的信息域中。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 22ATM采用5個字節(jié)的信頭和短小的信息域，比其他

16、通信協(xié)議的信息格式都小得多，這種小的固定長度的數(shù)據(jù)單元就是為了減少組裝、拆卸信元以及信元在網(wǎng)絡(luò)中排隊(duì)等待所引入的時延，確保更快、更容易地執(zhí)行交換和多路復(fù)用功能，從而支持更高的傳輸速率。這好比火車上的每節(jié)車廂，無論是客車還是貨車，其車廂大小都是一樣的，從而方便了火車中轉(zhuǎn)時靈活快速地加掛或減少車廂。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 232. ATM信元復(fù)用信元復(fù)用目前，電話網(wǎng)中的數(shù)字信號復(fù)用基本屬于同步傳遞方式(STM)，其特點(diǎn)是在由N路原始信號復(fù)合成的時分復(fù)用信號中，各路原始信號的出現(xiàn)呈周期性。所以只要根據(jù)時間就可以確定現(xiàn)在傳輸?shù)氖悄囊宦吩夹盘?。異步傳遞方式(ATM)的各路原始信號不一定按照一定的

17、時間間隔周期性地出現(xiàn)，每個數(shù)據(jù)單元可以處在任何傳輸幀的任何位置，來自不同信息源(不同業(yè)務(wù)和不同發(fā)源地)的信元匯集到一起，在一個緩沖器內(nèi)排隊(duì)，隊(duì)列中的信元逐個輸出到傳輸線路，在傳輸線路上形成首尾相接的信元流。信元的信頭中寫有信息的標(biāo)志，說明該信元去往的地址，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)信頭中的標(biāo)志來轉(zhuǎn)移信元。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 24由于信息源產(chǎn)生信息是隨機(jī)的，信元到達(dá)隊(duì)列也是隨機(jī)的，因此速率高的業(yè)務(wù)信元來得十分頻繁，十分集中；速率低的業(yè)務(wù)信元則來得很稀疏。具有同樣標(biāo)志的信元在傳輸線路上并不對應(yīng)著某個固定的時間(時隙)，也不是按周期出現(xiàn)的。也就是說，信息和它在時域中的位置之間沒有任何關(guān)系，這種復(fù)用方式叫做統(tǒng)

18、計(jì)復(fù)用(Statistic Multiplex)。可見，統(tǒng)計(jì)復(fù)用是按需分配帶寬的，可以滿足不同用戶傳遞不同業(yè)務(wù)的帶寬需要。圖10-3所示為待發(fā)送的用戶信息分解成信元并進(jìn)行多路復(fù)用的示意圖。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 25圖10-3 用戶信息被分解成ATM信元 10第10章 寬帶交換技術(shù) 2610.3.2 ATM網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)連接1. VCI/VPI虛信道標(biāo)識符虛信道標(biāo)識符/虛通路標(biāo)識符虛通路標(biāo)識符VPI(VP Identifier)、VCI(VC Identifier)是ATM技術(shù)中兩個最重要的概念，VCI/VPI用于表示信元的邏輯路由地址。對于一個給定的接口，在兩個方向上都將可能存在不同的虛

19、通路(VP，Virtual Path)，若干虛通路被復(fù)用在一條物理層連接上，而在每條虛通路內(nèi)部又可能含有許多條虛信道(VC，Virtual Channel)。屬于同一VC的信元群擁有相同的虛信道識別符VCI，屬于同一VP的不同VC擁有相同的虛通路識別符VPI。VCI和VPI都作為信頭的一部分與信元同時傳輸。VPI、VCI的取值規(guī)則：在組成一個連接的各個鏈路上，VPI/VCI的取值是相互獨(dú)立的，從而可達(dá)到充分利用VPI/VCI資源的目的。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 272. VC/VP虛信道虛信道/虛通路虛通路1) 虛信道(VC)在一個虛通路連接(VPC)中，傳送具有相同VCI的信元所占有的子

20、信道叫做虛信道(VC)。在ATM中，因?yàn)槊織l鏈路容易被該鏈路上的各種接續(xù)共享，而不是固定分配，所以每個接續(xù)被稱為虛信道，信元流通過一條虛信道進(jìn)行傳輸。虛信道是ATM網(wǎng)絡(luò)鏈路端點(diǎn)之間的一種邏輯聯(lián)系，是在兩個或多個端點(diǎn)之間傳送ATM信元的通信通路，可用于用戶到用戶、用戶到網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)的信息轉(zhuǎn)移。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 282) 虛通路(VP)在一條通信線路上具有相同VPI的信元所占有的子信道叫做虛通路(VP)。傳輸通道、虛通路(VP)和虛信道(VC)的關(guān)系如圖10-4所示。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 29圖10-4 ATM中傳輸通道、虛通路(VP)和虛信道(VC)的關(guān)系 10第10章

21、寬帶交換技術(shù) 303. VPC/VCC虛通路連接/虛信道連接ATM中的虛通路連接和虛信道連接如圖10-5所示。 圖10-5 ATM中的虛通路連接和虛信道連接 10第10章 寬帶交換技術(shù) 311) 虛信道連接(VCC)一個或多個級聯(lián)的VC鏈路構(gòu)成一個VCC。VCC的作用是為ATM虛信道(VC)建立一條虛電路。該虛電路連接可用在以下三個方面：(1) 用戶到用戶應(yīng)用：VCC跨越連接兩個端點(diǎn)上的用戶設(shè)備，信息將以ATM信元的形式直接從一個用戶設(shè)備傳到另一個用戶設(shè)備。(2) 用戶到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：VCC處在用戶設(shè)備和一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間，實(shí)現(xiàn)用戶到某一網(wǎng)絡(luò)單元的接入。(3) 網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：VCC位于兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

22、之間。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 322) 虛通路連接(VPC)一個或多個級聯(lián)的VP鏈路構(gòu)成一個VPC。VPC的作用是為ATM虛通路(VP)建立一條虛電路。該虛電路連接同樣可以應(yīng)用于用戶到用戶、用戶到網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞。當(dāng)對信元進(jìn)行交換或復(fù)用時，首先必須在虛通路連接(VPC)基礎(chǔ)上進(jìn)行，然后才是虛信道連接(VCC)。一個端到端的連接由源和目的地之間的一系列串聯(lián)鏈路(Link)組成。這就是說，虛信道連接(VCC)將劃分成若干不同段的虛信道鏈路(Virtual Circuit Links)，每一段虛信道上都標(biāo)識以惟一的VCI值，從一段虛信道鏈路到另一段虛信道鏈路VCI的值將被翻譯改變。同

23、樣的道理也適合于虛通路連接(VPC)和虛通路鏈路(Virtual Path Links)。10第10章 寬帶交換技術(shù) 3310.3.3 虛通路交換與虛信道交換虛通路交換與虛信道交換 1. VP交換交換VCI/VPI值在經(jīng)過ATM交換節(jié)點(diǎn)時，該VP交換點(diǎn)根據(jù)VP連接的目的地，將輸入信元的VPI值改為新的VPI值賦予信元并輸出，該過程稱為VP交換。VP交換的實(shí)現(xiàn)比較簡單，往往只是傳輸通道的某個等級數(shù)字復(fù)用線的交叉連接，如圖10-6所示。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 34圖10-6 VP交換過程(a) VP交換；(b) VPI轉(zhuǎn)發(fā)表 10第10章 寬帶交換技術(shù) 352. VP/VC交換交換VC交換要

24、和VP交換同時進(jìn)行，因?yàn)楫?dāng)一條VC鏈路終止時，VP連接(VPC)就終止了，這個VPC上的所有VC鏈路將各自執(zhí)行交換過程，加到不同方向的VPC中去，如圖10-7所示。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 36圖10-7 VP/VC交換過程(a) VP/VC交換；(b) VP/VC轉(zhuǎn)發(fā)表 10第10章 寬帶交換技術(shù) 373. VP交換與交換與VP/VC交換比較交換比較對于VP交換，其內(nèi)部包含的所有VC捆綁在一起選擇相同的路由，穿過交換節(jié)點(diǎn)后并不拆散。相應(yīng)地，VP鏈路內(nèi)的每個VCI的值保持不變。而VP/VC交換則不同，一個進(jìn)入交換節(jié)點(diǎn)的VP中的某VC鏈路被交換到另一輸出VP中去，不但VPI值發(fā)生了改變，而且

25、對應(yīng)的VCI的值也被更換。從上述交換過程可以看出，雖然ATM交換是異步時分交換，但其原理與同步時分交換(時隙交換)有相似之處，區(qū)別在于用VCI/VPI代替了時隙交換中時隙的序號。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 38VP交換是靠B-ISDN協(xié)議分層模型的管理平面控制完成的，VP/VC交換則由B-ISDN協(xié)議分層模型的控制平面負(fù)責(zé)完成(管理平面、控制平面的相關(guān)內(nèi)容將在10.4節(jié)中講述)。VP交換設(shè)備(通常是交叉連接器和集中/分配器)僅對信元的VPI進(jìn)行處理和變換，功能較為簡單；VC交換設(shè)備(ATM交換機(jī)、復(fù)接/分接器)則要同時對VPI/VCI進(jìn)行處理和變換，功能較為復(fù)雜。VPI和VCI只有局部意義，

26、每個VPI/VCI在相應(yīng)的VP/VC交換節(jié)點(diǎn)被處理，相同的VPI/VCI值在不同的VP/VC鏈路段并不代表同一個“虛連接”。由于VP交換具有簡單性，因而在早期可率先在網(wǎng)上投入使用，其容量也容易做得較大。另一方面，在B-ISDN骨干網(wǎng)高層節(jié)點(diǎn)，業(yè)務(wù)流量可以按局向劃分，這一點(diǎn)正符合VP交換的特性。所以，在B-ISDN網(wǎng)絡(luò)中，VP交換與VP/VC交換都是需要的。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 3910.3.4 ATM信頭的功能信頭的功能ATM信頭用來標(biāo)志異步時分復(fù)用信道上屬于同一虛通路的信元，并完成適當(dāng)?shù)穆酚蛇x擇。ATM層的全部功能均由信頭來實(shí)現(xiàn)。在傳送信息時，網(wǎng)絡(luò)只對信頭進(jìn)行操作而不處理信息域的內(nèi)容

27、。接收端對信元的識別不再靠嚴(yán)格的參考定時，而是靠信元中的信頭標(biāo)記信息來識別該信元究竟屬于哪一個連接。圖10-8(a)、(b)分別是用戶-網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)的信頭結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口(NNI)的信頭結(jié)構(gòu)。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 40圖10-8 ATM信頭功能(a) UNI信頭結(jié)構(gòu)；(b) NNI信頭結(jié)構(gòu) 10第10章 寬帶交換技術(shù) 41ATM信頭各部分的功能解釋如下所述。GFC(General Flow Control)：一般流量控制，占4bit，只用于UNI接口。在B-ISDN中，為了控制共享傳輸媒體的多個終端的接入而定義了GFC。由GFC控制可產(chǎn)生用戶終端方向的信息流量，從而減小用戶側(cè)出

28、現(xiàn)的短期過載。VPI(Virtual Path Identifier)：虛通路標(biāo)識符，對VP進(jìn)行識別。在UNI信元中，VPI為8bit，表示一條ATM鏈路最多可以包括28=256條虛通路。在NNI信元中，VPI為12bit，表示一條ATM鏈路最多可以包括212=4096條虛通路。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 42VCI(Virtual Channel Identifier)：虛信道標(biāo)識符，用于虛信道路由選擇。在UNI和NNI信元中，VCI字段都為16bit，故對每個VP定義了216=65536條虛信道。V C I 和 V P I 結(jié) 合 ， 可 在 U N I 信 元 中 標(biāo) 識1677721

29、6(25665536)條連接，在NNI信元中標(biāo)識268435456(409665536)條連接。PTI(Payload Type Identifier)：信息類型指示段，也叫凈荷類型指示段，占3bit，用來標(biāo)識信息字段中的內(nèi)容是用戶信息還是控制信息。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 43CLP(Cell Loss Priority)：信元丟失優(yōu)先級，占1bit，用于表示信元的相對優(yōu)先等級。在ATM網(wǎng)中，接續(xù)采用統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用方式，所以當(dāng)發(fā)生超限過載和擁塞而必須扔掉某些信元時，首先丟棄的是低優(yōu)先級信元。CLP的意義就是確保重要的信元不丟失。當(dāng)CLP=0時，信元具有高優(yōu)先級，應(yīng)保留；當(dāng)CLP=1時，信元

30、為低優(yōu)先級，應(yīng)丟棄。HEC(Header Error Control)：信元頭差錯控制，占8bit，用于錯誤信頭的監(jiān)測、糾正。HEC還被用于信元定界，這種無需任何幀結(jié)構(gòu)就能對信元進(jìn)行定界的能力是ATM特有的。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 4410.4 基于基于ATM的的B- -ISDN協(xié)議模型協(xié)議模型 ATM技術(shù)的目的是給出一套對B-ISDN用戶進(jìn)行服務(wù)的系統(tǒng)，通常這些服務(wù)系統(tǒng)是由基于ATM的B-ISDN協(xié)議模型的定義給出的。該模型描述了ATM網(wǎng)絡(luò)的功能，它包括三個平面四個層，如圖10-9所示。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 45圖10-9 基于ATM的B-ISDN協(xié)議分層模型 10第10章 寬

31、帶交換技術(shù) 461. 平面的劃分平面的劃分平面的劃分主要是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中不同的傳送功能、控制功能和管理功能以及信息流的不同種類來劃分的。ATM協(xié)議模型的三個平面分別為用戶面、管理面和控制面?？刂泼?、用戶面都分為四個層，管理面不分層。(1) 用戶面(User)：主要提供用戶信息流的傳輸，以及相應(yīng)的控制(如流量控制、差錯控制等)。通常的數(shù)據(jù)協(xié)議、話音和視頻等業(yè)務(wù)應(yīng)用都包括在這個區(qū)域。(2) 控制面(Control)：提供呼叫連接的控制功能，主要用于信令傳輸，完成網(wǎng)絡(luò)與終端間的呼叫建立和撤銷有關(guān)的功能。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 47(3) 管理面(Management)：是性能管理、故障管理以及各個

32、面間綜合管理的網(wǎng)管協(xié)議。它提供兩種功能，即面管理功能和層管理功能。 面管理功能：負(fù)責(zé)對各個面間的信息進(jìn)行綜合管理。面管理功能不分層。 層管理功能：層管理功能是一個分層的結(jié)構(gòu)，主要用于各層內(nèi)部的管理，監(jiān)控各層的操作，完成與協(xié)議實(shí)體內(nèi)的資源和參數(shù)相關(guān)的管理功能，處理與特定的層相關(guān)的操作維護(hù)(OAM)信息流。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 482. 各層的功能各層的功能協(xié)議參考模型的分層結(jié)構(gòu)從下到上依次為：物理層、ATM層、ATM適配層(AAL)和高層四個層次。各層間的數(shù)據(jù)傳輸如圖10-10所示。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 49圖10-10 ATM協(xié)議模型各層間的數(shù)據(jù)傳輸 10第10章 寬帶交換技術(shù)

33、 501) 物理層物理層是承運(yùn)信息流的載體，位于B-ISDN的最底層，主要負(fù)責(zé)信元編碼，將ATM層送來的邏輯比特或符號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的物理傳輸媒介可傳送的信號，并正確地收/發(fā)這些物理信號。為了實(shí)現(xiàn)信元的無差錯傳輸，物理層又被分為物理媒體相關(guān)子層和傳輸會聚子層，由它們來分別保證信元的正確傳送。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 51(1) 物理媒體子層(PM，Physical Media)。PM子層處理具體的傳輸介質(zhì)，它只支持與物理媒體有關(guān)的比特功能，因而它取決于所用的傳輸媒質(zhì)(光纜、電纜)。其主要功能有：比特傳送、比特同步、比特定時、比特定位校準(zhǔn)、線路編碼和電/光轉(zhuǎn)換等。其中，比特定時功能主要完成產(chǎn)生和

34、接收適于所用媒質(zhì)的信號波形、插入或抽取比特定時信息以及線路編碼和解碼。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 52(2) 傳輸會聚子層(TC，Transmission Convergence)。傳輸會聚子層的主要功能是：幀的適配、信元定界、信頭差錯控制校驗(yàn)等。其功能與物理媒體無關(guān)。TC子層所做的工作實(shí)際上是鏈路層的工作。它負(fù)責(zé)將ATM信元嵌入正在使用的傳輸媒體的傳輸幀中，或用相反的方法從傳輸媒體的傳輸幀中提取有效的ATM層信元，完成ATM信元流與物理媒體上傳輸?shù)谋忍亓鞯霓D(zhuǎn)換工作，即把從PM子層傳來的光電信號恢復(fù)成信元，并將它傳送給ATM層處理或進(jìn)行相反的操作。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 53在TC子層

35、，ATM層信元嵌入傳輸幀的過程為：ATM信元解調(diào)(緩存)信頭差錯控制(HEC)產(chǎn)生信元定界傳輸幀適配傳輸幀生成。從傳輸幀中提取有效ATM信元的過程為：傳輸幀接收傳輸幀適配信元定界信頭差錯控制(HEC)檢驗(yàn)ATM信元排隊(duì)。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 542) ATM層ATM層為異步傳遞方式層，位于物理層之上，負(fù)責(zé)生成與業(yè)務(wù)類型無關(guān)的、統(tǒng)一的信元標(biāo)準(zhǔn)格式，提供ATM業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元的公共傳送功能。它還完成信元的復(fù)用與分解，路由選擇/交換，信頭的產(chǎn)生、提取和一般流量控制等功能。ATM層利用信頭中各個功能字段可實(shí)現(xiàn)下列四種功能。(1) 信元的復(fù)用與分解。ATM層相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)層，主要做路由工作，它提供了虛通

36、路(VP)和虛信道(VC)兩種邏輯信息傳輸線路。信元發(fā)送時由多個VP和VC合成一條信元流。接收時進(jìn)行相反的操作，由一條信元流分解成多條VP和VC。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 55(2) 利用VPI和VCI尋路。路由功能由虛通路識別符(VPI)和虛信道識別符(VCI)完成。在虛通路處理設(shè)備(VPH，VP Handler)和虛信道處理設(shè)備(VCH，VC Handler)中讀取各個輸入信元的VPI和VCI值，根據(jù)信令建立的路由在ATM交換區(qū)域或ATM交叉節(jié)點(diǎn)處完成對任意輸入的ATM信元的VPI和VCI值變換(每一輸入信元的VPI域值在虛通路節(jié)點(diǎn)被譯為新的輸出VPI域值，虛通路識別符和虛信道識別符的

37、值在虛信道交換節(jié)點(diǎn)處也被譯為新域值)，更新各輸出信元的VCI和VPI值。路由功能設(shè)置VPI、VCI兩層的原因是為了得到一種高效的路由方法，避免為計(jì)算路由花費(fèi)大量的CPU資源，因此，ATM交換機(jī)之間可以只用VP交換，ATM與用戶端之間再用VC交換。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 56(3) 信頭的產(chǎn)生和提取。信頭的產(chǎn)生和提取在ATM層和上層的交互位置完成。在發(fā)送端，信頭產(chǎn)生功能從ATM適配層接收信元信息域以后，添加一個相應(yīng)的ATM信頭(不包括信頭校驗(yàn)編碼HEC序列)；在接收端，信頭提取操作功能抽掉ATM信頭部分，并將信元信息域內(nèi)容提交給上一層ATM適配層。簡單地說，就是在將信元遞交給適配層之前去掉

38、信頭，而在相反的方向上加上信頭。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 57(4) 一般流量控制。在用戶-網(wǎng)絡(luò)接口上實(shí)現(xiàn)流量控制，這個功能是由信頭中的GFC支持的。用戶設(shè)備中的ATM層與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的ATM層所完成的功能有所區(qū)別。對于用戶設(shè)備中的ATM層來講，它所完成的核心功能在于給ATM層適配所形成的信息幀加上信頭，從而形成能夠在ATM網(wǎng)中傳送的信元。與此同時，通過分配與識別信頭中的VPI與VCI值完成信元的復(fù)接與分接功能；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的ATM層所完成的核心功能在于信頭的變換，通過變換信頭實(shí)質(zhì)上完成了VP交換與VC交換的功能。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 583) ATM適配層(AAL)適配層(AAL)介

39、于ATM層和高層之間，執(zhí)行高層協(xié)議的適配，負(fù)責(zé)將高層的信令或不同類型業(yè)務(wù)的用戶消息分段適配成ATM信元。適配的原因是由于各種業(yè)務(wù)(話音、數(shù)據(jù)和圖像等)所要求的業(yè)務(wù)質(zhì)量(如時延、差錯率等)不同。ATM網(wǎng)絡(luò)要滿足寬帶業(yè)務(wù)的需求，使業(yè)務(wù)種類、信息轉(zhuǎn)移方式、通信速率與通信網(wǎng)設(shè)備無關(guān)，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐该餍院挽`活性，就要通過AAL完成適配，消除各種業(yè)務(wù)信號在質(zhì)量條件上的差異。換個角度說，ATM層只統(tǒng)一了信元格式，為各種業(yè)務(wù)提供了公共的傳輸能力，并沒有滿足大多數(shù)應(yīng)用層(高層)的要求，故需用一個適配層來作ATM層與應(yīng)用層的橋梁。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 59AAL按其功能可以進(jìn)一步分為兩個子層：信元拆裝子

40、層和會聚子層。(1) 信元拆裝子層(SAR，Segmentation And Reassembly)：SAR子層位于AAL層下面，其主要目的是將高層信息拆開裝到一個適當(dāng)?shù)奶撨B接上連續(xù)的ATM信元中；在相反方向上，將一個虛連接的全部信元內(nèi)容組裝成數(shù)據(jù)單元并交給高層。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 60(2) 會聚子層(CS，Convergence Sublayer)：CS子層位于AAL層上面，其作用是根據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的條件控制信元的延時抖動和信元丟失，在接收端恢復(fù)發(fā)送端的時鐘頻率，并對幀進(jìn)行流量控制和差錯控制。ITU-T定義了四類ATM適配功能，即：AAL1、AAL2、AAL3/4、AAL5。這四

41、類功能分別對應(yīng)ATM層上傳送的A、B、C、D四種業(yè)務(wù)。A、B、C、D四種業(yè)務(wù)是根據(jù)三個基本參數(shù)來劃分的，這三個參數(shù)分別是：源和目的之間的定時要求、比特率要求和連接方式。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 61表表10.2 10.2 三個基本參數(shù)、三個基本參數(shù)、ABCDABCD四種業(yè)務(wù)、四種業(yè)務(wù)、AALAAL適配類型適配類型以及服務(wù)質(zhì)量的對應(yīng)關(guān)系以及服務(wù)質(zhì)量的對應(yīng)關(guān)系 四種業(yè)務(wù) 基本參數(shù) A 類 B 類 C 類 D 類 源和目的定時 需要 不需要 比特率 恒定 可變 連接方式 面向連接 無連接 AAL3 AAL4 AAL 類型 AAL1 AAL2 AAL5 用戶業(yè)務(wù)舉例 電路仿真 運(yùn)動圖像視頻/聲頻

42、面向連接數(shù)據(jù)傳輸 無連接數(shù)據(jù)傳輸 服務(wù)質(zhì)量 QoS1 QoS2 QoS3 QoS4 10第10章 寬帶交換技術(shù) 62 AAL1：第一類AAL，恒定比特率實(shí)時業(yè)務(wù)適配協(xié)議，用于適配ATM層的A類業(yè)務(wù)(恒定比特率業(yè)務(wù)CBR)。常見業(yè)務(wù)為64 kb/s話音業(yè)務(wù)、固定碼率非壓縮的視頻通信及專用數(shù)據(jù)網(wǎng)的租用電路。AAL1的功能包括用戶信息的分段和重組、丟失和誤插信元的處理、信息到達(dá)延遲時間的處理以及在接收端恢復(fù)源端時鐘頻率。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 63 AAL2：第二類AAL，可變比特率實(shí)時業(yè)務(wù)適配協(xié)議，用于適配ATM層的B類業(yè)務(wù)(可變比特率業(yè)務(wù)VBR)。常見業(yè)務(wù)為壓縮的分組話音通信和壓縮的視頻傳

43、輸。該業(yè)務(wù)具有傳遞介面延遲特性，其原因是接收器需要重新組裝原來的非壓縮話音和視頻信息。AAL2的功能與AAL1相似。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 64 AAL3/4：第三/四類AAL，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送適配協(xié)議，由AAL3、AAL4合并而成，用于適配ATM層的C、D兩類業(yè)務(wù)(可變比特率業(yè)務(wù)VBR)。支持面向連接和無連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和信令，具有可變長度用戶數(shù)據(jù)的分段、重組及誤碼處理等功能。該業(yè)務(wù)適用于文件傳遞和數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)。 AAL5：第五類AAL，高效數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送適配協(xié)議。該協(xié)議對應(yīng)ATM層的D類業(yè)務(wù)，支持無連接數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，常見業(yè)務(wù)為數(shù)據(jù)報業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)。10第10章 寬帶交換技術(shù) 654) 高層高層是

44、各種業(yè)務(wù)的應(yīng)用層，它根據(jù)不同業(yè)務(wù)(數(shù)據(jù)、信令或用戶消息)的特點(diǎn)，完成端到端的協(xié)議功能，如支持計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和LAN的數(shù)據(jù)通信，支持圖像和電視業(yè)務(wù)、電話業(yè)務(wù)等。上述物理層、ATM層和AAL層的功能全部或部分地呈現(xiàn)在具體的ATM設(shè)備中。比如在ATM終端或終端適配器中，為了適配不同的應(yīng)用業(yè)務(wù)，需要有AAL層功能來支持不同業(yè)務(wù)的接入；在ATM交換設(shè)備和交叉連接設(shè)備中，要用到信頭的選路信息，必須有ATM層功能的支持；在傳輸系統(tǒng)中，則需要物理層功能的支持。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 66表10.3 ATM協(xié)議模型中的各層功能 高 層 高 層 功 能 會聚子層 (CS) 會聚功能，即將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)變換成 CS

45、 數(shù)據(jù)單元； 處理信元丟失、誤傳，向高層用戶提供透明的順序傳輸； 處理信元延遲變化； 流量/差錯控制 AAL 層 信元拆裝 子層(SAR) 以信元為單位對 CS 數(shù)據(jù)分段或重組， 產(chǎn)生 48 個字節(jié)的 ATM 信元有效負(fù)載； 把 SAR-PDU(協(xié)議數(shù)據(jù)單元)交給 ATM 層； 把 SAR-SDU(業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元)交給 CS； 在發(fā)送端發(fā)生擁塞時監(jiān)測信元的丟失； 在接收端接收信元的有效負(fù)載 ATM 層 異步傳遞 方式層 一般流量控制； 信頭的產(chǎn)生和提?。?信元 VCI、VPI 翻譯； 信元 VP/VC 交換； 信元復(fù)用與分解 傳輸會聚 子層(TC) 信頭差錯校正； 信元同步； 信元速率適配； 傳

46、輸幀的生成； 信元定界 層 管 理 物理層 物理媒體 子層(PM) 比特定時(位同步)； 傳輸物理媒體 10第10章 寬帶交換技術(shù) 6710.5 ATM交換機(jī)交換機(jī) 10.5.1 ATM交換機(jī)的任務(wù)交換機(jī)的任務(wù)1. 寬帶業(yè)務(wù)對寬帶業(yè)務(wù)對ATM交換機(jī)的要求交換機(jī)的要求寬帶業(yè)務(wù)覆蓋的范圍十分廣泛，傳送速率可以是固定的，也可以是可變的；對業(yè)務(wù)特性可以是實(shí)時的也可以是非實(shí)時的。不同的業(yè)務(wù)對于信元丟失率、誤碼率、時延抖動等服務(wù)參數(shù)有著特殊的需求。寬帶業(yè)務(wù)的這些特性要求ATM交換機(jī)具有下列最基本的能力。(1) 多速率交換。從幾kb/s150Mb/s范圍內(nèi)的許多速率都要在寬帶交換機(jī)中進(jìn)行交換。10第10章

47、寬帶交換技術(shù) 68(2) 多點(diǎn)交換。要求提供點(diǎn)到點(diǎn)與點(diǎn)到多點(diǎn)的選播/組播/廣播連接功能。 (3) 多媒體業(yè)務(wù)支持。ATM網(wǎng)絡(luò)中允許接入的業(yè)務(wù)有不同形式，為了滿足每一種業(yè)務(wù)的質(zhì)量要求，對交換機(jī)性能有很高的要求。 信元丟失/信元誤碼率。要求ATM交換機(jī)的信元丟失率應(yīng)在1011108范圍之內(nèi)，即大約每十億個信元才丟失一個。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 69 連接阻塞率。由于ATM交換機(jī)內(nèi)部并不實(shí)際建立路由，只是在其路由表中指出該連接的信元VPI/VCI轉(zhuǎn)換，因此一旦在交換機(jī)的入線和出線之間沒有足夠的可用資源來保證已建立連接的質(zhì)量，系統(tǒng)就會發(fā)生連接阻塞。因此，要求在盡量擴(kuò)大ATM交換機(jī)入線和出線規(guī)模的

48、同時設(shè)計(jì)內(nèi)部無阻塞的交換設(shè)備，使ATM交換機(jī)具有高性能的吞吐量和低指標(biāo)的阻塞率。 交換時延。交換時延是指通過交換機(jī)交換一個ATM信元時所用的時間。要求ATM交換機(jī)的交換時延值在1001000 ms之間，時延抖動為幾百微秒。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 702. ATM交換機(jī)的主要工作交換機(jī)的主要工作ATM交換機(jī)是ATM寬帶網(wǎng)絡(luò)中的核心設(shè)備，需要完成物理層和ATM層的功能。對于物理層，它的主要工作是對不同傳輸媒介電器特性進(jìn)行適配。對于ATM層，它的主要工作是完成ATM信元的交換，即VP/VC交換。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 71圖10-11 ATM交換機(jī)的功能模塊 10第10章 寬帶交換技術(shù)

49、721. ATM接口模塊接口模塊ATM接口模塊位于ATM交換機(jī)的邊緣，為ATM信元的物理傳輸媒質(zhì)和ATM交換模塊提供對外的接口，完成入線處理和出線處理。其中，入線處理是對各入線上的ATM信元進(jìn)行處理(如緩沖、信元復(fù)制、虛信道識別碼VCI翻譯、多個低速設(shè)備的多路信息分流等)，使它們成為適合送入ATM交換單元處理的形式，完成的功能類似于B-ISDN協(xié)議模型中將信息由物理層向ATM層提交的過程；出線處理則是對ATM交換單元送出的ATM信元進(jìn)行處理(如緩沖、VCI翻譯、合并等)，使它們成為適合在線路上傳輸?shù)男问剑愃朴贐-ISDN協(xié)議模型中將信息由ATM層向物理層提交的過程。10第10章 寬帶交換技術(shù)

50、 73為了能夠靈活地提供各種業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)配置，適應(yīng)各種現(xiàn)有的和將來的業(yè)務(wù)，ATM接口模塊分為兩大類：一類是業(yè)務(wù)接口模塊；另一類是ATM接口模塊。1) 業(yè)務(wù)接口模塊業(yè)務(wù)接口模塊用來提供與具體業(yè)務(wù)相關(guān)的接口，完成業(yè)務(wù)接口處理，以及AAL層和ATM層的功能。業(yè)務(wù)接口的處理包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層甚至更高層的功能，如業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的識別、用戶數(shù)據(jù)和信令的分離或組裝。業(yè)務(wù)信令轉(zhuǎn)換為ATM信令，由交換機(jī)的控制模塊進(jìn)行處理。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)則根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型，進(jìn)行不同類型的ATM適配。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 742) ATM接口模塊(1) 輸入模塊。輸入模塊是信息比特流出/入ATM交換系統(tǒng)的入口，包含物理層和A

51、TM層功能。物理層信號要由這一模塊接收并處理SDH附加位，ATM信元也在這里提取。此外，在交換處理以前，輸入模塊要向每一信元附加內(nèi)部標(biāo)簽。內(nèi)部標(biāo)簽用于通過信元交換單元進(jìn)行路由選擇，它包括內(nèi)部處理信息，如源用戶、終接用戶、信元序號、信元類型、信元信息差錯檢查和時間標(biāo)記等。這些信息對于交換內(nèi)部性能的監(jiān)測非常有用，例如時間標(biāo)記記錄了信元在交換中的處理時間。所以，輸入模塊還要處理信頭，預(yù)處理用戶數(shù)據(jù)信元，識別包含信令和管理信息的信元，并將它們從用戶數(shù)據(jù)信元中分揀出來。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 75圖10-12 輸入模塊的功能和信元流(a) 輸入模塊的功能；(b) 信元流 10第10章 寬帶交換技術(shù)

52、 76由圖10-12可知，輸入模塊由如下6個基本功能模塊組成： 同步數(shù)字系列(SDH)功能模塊； 信元定界和信頭差錯控制(HEC)功能模塊； 占用參數(shù)控制和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)控制(UPC/NPC)功能模塊； 信元處理功能模塊； 輸入模塊系統(tǒng)管理(IM-SM)功能模塊； 輸入模塊接續(xù)容許控制(IM-CAC)功能模塊。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 77同步數(shù)字系列功能模塊與信元定界和信頭差錯控制功能模塊用來提供物理層功能。ATM層功能模塊由UPC/NPC和信元處理功能模塊提供。IM-CAC和IM-S功能模塊是接續(xù)容許控制和系統(tǒng)管理功能駐留在輸入模塊的部分。 同步數(shù)字系列(SDH)功能模塊。ATM交換系統(tǒng)接口

53、是標(biāo)準(zhǔn)的B-ISDN用戶-網(wǎng)絡(luò)接口和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口。它們基于同步數(shù)字系列(SDH)和信元物理層技術(shù)規(guī)范。SDH物理層功能分為兩個子層，即傳輸匯聚子層(TC)和物理媒體子層(PM)。物理媒體子層涉及諸如比特定時和線路編碼等傳輸特性。傳輸匯聚子層處理物理層功能，它們獨(dú)立于傳輸媒體特性。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 78 UPC/NPC功能模塊。這個功能模塊負(fù)責(zé)ATM層功能處理。ATM層處理適用于3種類型的ATM層信息流，即用戶信元、信令信元和管理信元。處理順序?yàn)椋合冗M(jìn)行UPC和NPC處理，然后是信元處理。信元處理時，信元被送到ATM交換系統(tǒng)的不同部分進(jìn)行處理。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 79(2)

54、 輸出模塊。輸出模塊和輸入模塊類似，它處理交換系統(tǒng)話務(wù)量的輸出。該模塊的主要功能是從信元交換單元接收信元，對其預(yù)處理，然后送到輸出鏈路進(jìn)行物理傳輸。輸出模塊支持B-ISDN用戶-網(wǎng)絡(luò)接口和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口，呼出話務(wù)由映射到SDH信號的ATM信元組成。輸出模塊的功能如圖10-13(a)所示，相應(yīng)的信元流如圖10-13(b)所示。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 80圖10-13 輸出模塊的功能和信元流(a) 輸出模塊的功能；(b) 信元流 10第10章 寬帶交換技術(shù) 81由圖10-13可知，輸出模塊由以下5個基本功能模塊組成： 輸出模塊系統(tǒng)管理(OM-SM)功能模塊； 輸出模塊接續(xù)容許控制(OM-CAC

55、)模塊； 信元處理模塊； 傳輸匯聚功能模塊； 同步數(shù)字系列(SDH)功能模塊。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 82 傳輸匯聚功能模塊。物理層的傳輸匯聚子層產(chǎn)生SDH信息幀和信頭差錯控制(HEC)，并且把ATM信元映射到SDH信息域。傳輸匯聚功能模塊如圖10-14所示，它反映了ATM信元進(jìn)行SDH傳輸?shù)奶幚聿襟E。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 83圖10-14 傳輸匯聚功能模塊 10第10章 寬帶交換技術(shù) 84信頭差錯控制(HEC)域利用信元首標(biāo)的前4個字節(jié)生成。信元編碼在信元信息域完成。由于它們工作在信元的不同部分，因此這兩步處理順序可變。信元映射和信元率重組的功能是把ATM信元裝入SDH信息域。

56、封裝處理以保證信元順序，使AT信元字節(jié)結(jié)構(gòu)和SDH信息域字節(jié)結(jié)構(gòu)保持一致。SDH功能模塊負(fù)責(zé)SDH信息幀在光纖鏈路上的傳輸，如圖10-15所示。該模塊由4個功能組成，即SDH信息幀產(chǎn)生、SDH附加位產(chǎn)生、信息域配置和光/電信號轉(zhuǎn)換。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 85圖10-15 SDH功能模塊 10第10章 寬帶交換技術(shù) 86 ATM層功能模塊。由于輸入模塊已經(jīng)對輸入信元進(jìn)行了信元首標(biāo)的處理，因此輸出模塊的ATM層功能較為簡單。首先，輸出模塊必須取掉輸入模塊向每一信元附加的內(nèi)部標(biāo)簽。其次，輸出模塊需要翻譯多點(diǎn)傳遞信元的虛通路標(biāo)識符或虛信道標(biāo)識符。輸出模塊還要把從接續(xù)容許控制和系統(tǒng)管理中接收的信

57、令和信元插入輸出信元流。最后，輸出模塊需要對輸出信元計(jì)數(shù)，以支持計(jì)費(fèi)管理。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 87信元處理功能塊在信元交換單元處理后，接收輸出用戶信元。信令信元可從接續(xù)容許控制模塊直接或通過信元交換單元間接接收。與此類似，管理信元也可從系統(tǒng)管理功能模塊直接或通過信元交換單元間接接收。如圖10-16所示，信元處理模塊由4部分組成，它們是VP/VC數(shù)據(jù)庫、信令信元插入、管理信元插入以及內(nèi)部信息處理。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 88圖10-16 信元處理模塊 10第10章 寬帶交換技術(shù) 89 輸出模塊接續(xù)容許控制(OM-CAC)模塊。當(dāng)接續(xù)容許控制集中處理時，輸出模塊作用不大。為了減輕接

58、續(xù)容許控制處理負(fù)擔(dān)，需要把它的一些功能分散到輸出模塊。例如，把高層輸出信令信息封裝到信令信元。 輸出模塊系統(tǒng)管理(OM-SM)模塊。為了減輕系統(tǒng)管理集中處理的負(fù)擔(dān)，一些系統(tǒng)管理功能可以分散到輸出模塊。例如，輸出模塊系統(tǒng)管理可以處理操作和維護(hù)信元的產(chǎn)生。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 902. ATM控制模塊控制模塊ATM控制模塊是交換機(jī)的中央樞紐，它通過信令和管理軟件完成資源管理、流量控制、交換模塊的動作控制以及設(shè)備管理和網(wǎng)絡(luò)管理等功能(設(shè)備管理和網(wǎng)絡(luò)管理通常也在外接的管理維護(hù)模塊上完成)。控制模塊可分為輸入控制器、輸出控制器和控制單元。(1) 輸入控制器：完成信元定界、信頭有效性檢驗(yàn)、信元類型

59、分離等功能。(2) 輸出控制器：完成信元形成、速率適配、傳輸幀的形成等功能。(3) 控制單元：完成VPC和VCC的建立和拆除、信令信元的發(fā)送、OAM信元的處理和發(fā)送等功能。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 913. ATM交換模塊交換模塊ATM交換模塊由三部分組成，即互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、對應(yīng)于每條輸入線的輸入控制器(IC)和對應(yīng)于每條輸出線的輸出控制器(OC)，三者的關(guān)系如圖10-17所示。1) 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)即ATM交換網(wǎng)絡(luò)，它提供了信元交換的通路，將信元從一個VP/VC交換到另一個VP/VC。交換模塊還完成一定的流量控制功能，主要是優(yōu)先級控制和ABR業(yè)務(wù)的流量控制。與傳統(tǒng)的交換網(wǎng)絡(luò)一樣，ATM交換網(wǎng)絡(luò)

60、也有兩種結(jié)構(gòu)：一種是空分交換結(jié)構(gòu)，另一種是時分交換結(jié)構(gòu)。 10第10章 寬帶交換技術(shù) 92圖10-17 交換模塊的一般模型 10第10章 寬帶交換技術(shù) 93(1) 空分交換結(jié)構(gòu)?？辗纸粨Q結(jié)構(gòu)如圖10-18所示。 圖10-18 空分交換結(jié)構(gòu) 10第10章 寬帶交換技術(shù) 94 自選路由方式。圖10-19所示為采用自選路由交換模塊構(gòu)成的交換網(wǎng)絡(luò)對信頭的處理過程。自選路由方式通過給信元加一些尋路標(biāo)識來提供快速的選路功能。采用自選路由時，VPI/VCI的翻譯任務(wù)必須在交換網(wǎng)絡(luò)的輸入端完成。然后在信頭前插入內(nèi)部標(biāo)識符，使得交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的信元格式大于53字節(jié)。信頭擴(kuò)展要求增加內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的速度。每個連接(從輸入到輸出)