atm原理培訓膠片b市公開課一等獎省賽課獲獎課件

網絡技術培訓之ATM原理寬帶產品技術支持部/3atm原理培訓膠片b第1頁

ATM概述ATM技術基本概念ATM協(xié)議棧ATM業(yè)務類型流量控制和擁塞控制與算法IPOA協(xié)議和RFC1483ATM信令IMA協(xié)議ATM網絡維護atm原理培訓膠片b第2頁ATM概述ATMForumIETFITU-TATM標準化組織atm原理培訓膠片b第3頁ATM概述傳統(tǒng)交換方式： 電路交換（CircuitSwitching） 浪費帶寬 分組交換（PacketSwitching） 系統(tǒng)延遲不確定性ATM與傳統(tǒng)交換方式比較-1atm原理培訓膠片b第4頁ATM概述ATM（AsynchronousTransferMode）是一個以信元為單位異步轉移模式，異步意味著來自任一用戶信息信元流無須是周期性。ATM結合了電路交換和分組交換優(yōu)點，能在單一主體網絡中攜帶各種信息媒體，承載各種通信業(yè)務，而且能夠確保Qos。ATM與傳統(tǒng)交換方式比較-2atm原理培訓膠片b第5頁ATM概述轉移模式:綜合了傳輸、復用、交叉連接和交換技術ATM是快速分組交換技術、采取統(tǒng)計復用方式一個結合了電路交換和分組交換各自優(yōu)點技術ATM能傳送全部類型業(yè)務量(話音、數(shù)據、圖像)固定比特率簡單可變比特率復雜電路交換多速率電路交換快速電路交換ATM快速分組交換幀中繼分組交換交換技術ATM與傳統(tǒng)交換方式比較-3atm原理培訓膠片b第6頁ATM網面向連接，有N2問題靠鏈路層選路，基于VPI/VCI或標識有阻塞通知與信元丟失優(yōu)先級指示業(yè)務質量有確保，可確保實時業(yè)務網絡ATM化進程重新定位IP網無連接，無N2問題基于網絡層選路，基于IP地址無業(yè)務量控制與阻塞控制業(yè)務質量無確保ATM網與IP網比較ATM概述atm原理培訓膠片b第7頁ATM概述

ATM技術基本概念ATM協(xié)議棧ATM業(yè)務類型流量控制和擁塞控制與算法IPOA協(xié)議和RFC1483ATM信令IMA協(xié)議ATM網絡維護atm原理培訓膠片b第8頁PTI-凈荷類型CLP-信元丟失優(yōu)先級HEC-信頭誤碼控制Payload-載荷,48字節(jié)信頭5字節(jié)(包含GFC,VPI,VCI,PTI,CLP,HEC)GFC-普通流量控制VPI-虛通道標識VCI-虛通路標識8765432112345...53VPIVCIVCIVCIPTICLPHECPAYLOADGFCVPI12345...53UNI信元格式NNI信元格式87654321VPIVCIVCIVCIPTICLPHECPAYLOADVPIATM信元格式ATM技術基本概念atm原理培訓膠片b第9頁ATM信元類型信元包含空閑信元：VPI=0，VCI=0，PTI=0，CLP=1，用于速率適配未賦值信元：VPI=0，VCI=0，PTI=任意值，CLP=0。OAM信元信令信元VP子層：VCI=3用于VP鏈路，VCI=4用于VP連接VC子層：PTI=4用于VC鏈路，PTI=5用于VC連接元信令信元：VPI=任意值，VCI=1普通廣播信元信令：VPI=任意值，VCI=2點對點信令信元：VPI=任意值，VCI=5用戶信元ATM技術基本概念atm原理培訓膠片b第10頁虛通道VP與虛通路VCATM物理連接虛通路連接(VCC)虛通道(VP)

包含多條VC虛通路連接(VCC)

包含多條VP虛通路

(VC)

ATM端節(jié)點之間邏輯通路虛通路(VC)虛通路(VC)E3OC-3

OC-12虛通道(VP)虛通道(VP)連接標識=VPI/VCIATM技術基本概念atm原理培訓膠片b第11頁ATM交換實現(xiàn)ATM交換機翻譯VPI/VCI值每個接口VPI/VCI值唯一45/2637/1832164/1229/3329/3364/121145/2637/1823VPI/VCI端口VPI/VCI端口輸入輸出ATM技術基本概念atm原理培訓膠片b第12頁VP交換和VC交換-1VCI1VCI2VCI3VCI4VPI2VPI3VPI1VPI2VPI3VPI5VPI1VPI4端口1端口2端口3VCI1VCI2VCI1VCI2VP交換VC交換ATM技術基本概念atm原理培訓膠片b第13頁虛通路連接(VCC)虛通道連接(VPC)VP

交換VC

交換VC

交換NNINNIVPI=2

VCI=44VPI=1

VCI=1VPI=26

VCI=44VPI=20

VCI=30UNIUNI這種逐跳轉發(fā)被稱為信元轉發(fā)VP交換和VC交換-2ATM技術基本概念atm原理培訓膠片b第14頁無連接：包路由路徑1=S1,S2,S6,S8路徑2=S1,S4,S7,S8數(shù)據能夠走不一樣路徑、不按照次序抵達面向連接：信元交換VC=S1,S4,S7,S8數(shù)據沿著相同連接按照次序抵達時延比較固定、易控制S2S6S4S7S3S5S1S8111222S2S6S4S7VCS1S8S3S5面向連接特點ATM技術基本概念atm原理培訓膠片b第15頁ATM是一個面向連接技術SetupSetupSetupSetup無連接,逐段轉發(fā)數(shù)據報較長,不固定長度網絡服務質量無法確保面向連接,一次呼叫,高速轉發(fā)信元53字節(jié),固定長度服務質量(Qos)確保無連接交換網絡面向連接ATM網絡ATM技術基本概念atm原理培訓膠片b第16頁ATM技術基本概念ATM統(tǒng)計復用atm原理培訓膠片b第17頁ATM概述ATM技術基本概念

ATM協(xié)議棧ATM業(yè)務類型流量控制和擁塞控制與算法IPOA協(xié)議和RFC1483ATM信令IMA協(xié)議ATM網絡維護atm原理培訓膠片b第18頁面管理層管理控制平面用戶平面高層高層SAALAALATM層物理層信令信息ATM協(xié)議參考模型ATM協(xié)議棧atm原理培訓膠片b第19頁ATM

適配層(AAL)ATM層物理層2個子層:傳輸匯聚(TC)FramingHEC物理媒介(PM)物理媒介譯碼ATM物理層ATM協(xié)議棧atm原理培訓膠片b第20頁信元頭產生和提取；信元丟失優(yōu)先級處理，處理CLP；載荷類型指示處理，經過PTI提取EFCI信息，區(qū)分F5OAM信元，RM信元與用戶信元通用流量控制，GFC；信元接續(xù)標識處理，VPI/VCI值驗證、識別、變換等處理，信元交換；UPC/NPC算法等；F4，F(xiàn)5OAM功效。ATM

適配層(AAL)ATM層物理層ATM層ATM協(xié)議棧ATM層功效atm原理培訓膠片b第21頁ATM交換P

H

YA

T

MPort1P

H

YA

T

MPort2PortVPIVCI11512339ATM層ATM交換P

H

YA

T

MPort1P

H

YA

T

MPort2PortVPIVCI12372151ATM層P

H

YA

T

MA

A

LP

H

YA

T

MA

A

LVPI2

VCI37VPI3

VCI39NNIUNIUNIATM層完成信元交換ATM協(xié)議棧atm原理培訓膠片b第22頁2個子層：匯聚子層(CS)分段和重組(SAR)ATM

適配層(AAL)ATM層物理層ATM適配層ATM協(xié)議棧atm原理培訓膠片b第23頁SARCSAALAAL=流量參數(shù)+QoS參數(shù)+SARCS：分配不一樣服務質量業(yè)務以不一樣流量類型SAR：信元<->包ATM適配層功效ATM協(xié)議棧atm原理培訓膠片b第24頁ATM適配層等級ATM協(xié)議棧atm原理培訓膠片b第25頁ATM協(xié)議棧ATM適配層-AAL1AAL1主要適合用于信源和信宿間有嚴格定時關系且面向連接CBR類業(yè)務；CSI標識不一樣應用，如時鐘信號傳遞和結構化數(shù)據傳遞等；SC放置每個信元序號，用于檢測信元丟失及誤插入。CRC-3和奇偶校驗位用來確保序號域中信元序號正確傳輸；atm原理培訓膠片b第26頁ATM協(xié)議棧ATM適配層-AAL5AAL5用于信源和信宿間不要求時間同時業(yè)務，以提供面向連接或非面向連接數(shù)據傳輸，且傳輸速率可變；CPCS-PDU載荷，用于承載CPCS用戶信息，如SSCS-PDU；PAD，0到47字節(jié)，用于將CPCS-PDU補充為48字節(jié)整數(shù)倍；CPCS-UU，用于透明裝載CPCS用戶到用戶信息；公共部分指示CPI，用于將CPCS尾調整到8字節(jié)，默認編碼為0，這一字段也可被用于消息類型功效；LENGTH，長度，用于指示出按字節(jié)計算CPCS-PDU載荷長度，當被置為0時，它指示出異常終止功效；atm原理培訓膠片b第27頁ATM協(xié)議棧ATM適配層-AAL5AAL5SAR將CPCS-PDU分割成48字節(jié)SAR-PDU，或依據ATM層提供信息ATM-UU重組CPCS-PDU，因協(xié)議簡單而被大量使用atm原理培訓膠片b第28頁ATM概述ATM技術基本概念ATM協(xié)議棧

ATM業(yè)務類型流量控制和擁塞控制與算法IPOA協(xié)議和RFC1483ATM信令IMA協(xié)議ATM網絡維護atm原理培訓膠片b第29頁ATM業(yè)務分類Constantbitrate CBRVariablebitrate-realtime VBR-RTVBR-nonrealtime VBR-NRTUnspecifiedbitrate UBRAvailablebitrate ABRATM業(yè)務類型atm原理培訓膠片b第30頁峰值信元率PCR：最大數(shù)據速率

在不丟失數(shù)據情況下一條連接能夠傳遞速率可維持速率SCR：應用產生平均信元速率最大突發(fā)長度MBS：最大信元突發(fā)長度最小信元速率MCR：應用應付延遲能力信元抖動容限CDVT：信元間隔上限ATM流量參數(shù)ATM業(yè)務類型atm原理培訓膠片b第31頁包含峰－峰信元時延抖動：peak-to-peakCDV最大信元傳遞時延MaxCTD：

信元從一個端點到另一個端點所需要時間信元丟失率CLR：

能夠接收因網絡擁塞而造成信元丟失百分比ATMQoS參數(shù)ATM業(yè)務類型atm原理培訓膠片b第32頁ATM業(yè)務類型業(yè)務類型與參數(shù)描述atm原理培訓膠片b第33頁開銷QoS流量參數(shù)低高Tolerance1字節(jié)5字節(jié)

頭47字節(jié)

負荷信元抖動信元丟失PCR峰值信元率實時視頻和音頻CBR業(yè)務類型ATM業(yè)務類型atm原理培訓膠片b第34頁VBR業(yè)務類型負荷QoS流量參數(shù)LOWHIGHTolerance1-8

字節(jié)5字節(jié)

信元頭1-47字節(jié)

負荷信元丟失

(NRT)信元丟失(RT)PCRSCR峰值信元率可維持信元率MBS最大突發(fā)長度信元丟失分組音頻和視頻ATM業(yè)務類型atm原理培訓膠片b第35頁公共廣域網負荷5字節(jié)

頭44字節(jié)

負荷QoS流量參數(shù)低高沒有質量確保全憑上帝保佑ToleranceCell丟失Cell抖動4字節(jié)UBR業(yè)務類型ATM業(yè)務類型atm原理培訓膠片b第36頁局域網互聯(lián)OverheadNocell

overheadUses

congestion

feedback

instead5Byte

Header48Byte

PayloadQoS流量參數(shù)低高PCRMCR峰值信元率最小信元率Tolerance信元丟失信元抖動ABR業(yè)務類型ATM業(yè)務類型atm原理培訓膠片b第37頁ATM概述ATM技術基本概念ATM協(xié)議棧ATM業(yè)務類型

流量控制和擁塞控制與算法IPOA協(xié)議和RFC1483ATM信令IMA協(xié)議ATM網絡維護atm原理培訓膠片b第38頁ATM網流量管理機制流量控制和擁塞控制與算法呼叫請求建立連接階段關鍵技術是連接允許控制。通信過程中對入網流量監(jiān)測與控制關鍵技術是使用參數(shù)控制。擁塞控制階段關鍵技術是選擇信元丟棄與擁塞指示。atm原理培訓膠片b第39頁ATM網絡我需要一個VC:XMbpsY抖動Z信元丟失網絡資源是否足夠？確保QoS請求契約QoS確保機制——CAC流量控制和擁塞控制與算法atm原理培訓膠片b第40頁QoS確保機制——UPCATM網絡你違反了契約，應該任何處罰你呢？?決定?契約違約應用流量控制和擁塞控制與算法atm原理培訓膠片b第41頁000010MarkedUPC

經過

標識CLP

丟棄?決定?算法：普通信元速率算法(GCRA)DropQoS確保機制——UPC流量控制和擁塞控制與算法atm原理培訓膠片b第42頁QoS確保機制——UPC32000010標識UPC丟棄流量控制和擁塞控制與算法（1）讓信元經過：信元被UPC認為是守約。（2）將信元打標簽：僅僅只對CLP=0信元打標簽，將CLP位改為1，允許其經過。（3）丟棄信元：信元違規(guī)，不能被繼續(xù)向下傳輸。atm原理培訓膠片b第43頁QoS確保機制——EPD/PPD流量控制和擁塞控制與算法早期包丟棄（EPD）和部分包丟棄（PPD）。1、當發(fā)送流量超出申請帶寬時候，UPC開始丟棄信元，PPD發(fā)揮作用，丟棄同一個AAL5包中除去包尾其余信元。2、PPD功效并不能確保UPC不丟棄AAL5包最終一個信元，所以會出現(xiàn)上一個包最終一個信元被丟棄了，影響到下一個包，使兩個包成為了一個壞包。3、EPD功效在交換機發(fā)生擁塞時候起作用，當擁塞發(fā)生時候，交換機將按照包而不是信元來丟棄，不過EPD功效并不能區(qū)分哪些包是正常包，哪些包是壞包，所以并不能選擇性地丟棄壞包。atm原理培訓膠片b第44頁私網公共ATM網絡整形過數(shù)據實際數(shù)據我要恪守契約，所以我必須對我流量進行整形前進,多保重在用戶側進行流量整形改變流量特征漏桶算法ShaperQoS確保機制——流量整形流量控制和擁塞控制與算法atm原理培訓膠片b第45頁流量控制和擁塞控制與算法流量控制算法通常采取漏桶算法GCRA（普通信元速率算法GenericCellRateAlgorithm）。我們假設一用戶向網絡申請一項業(yè)務所申請最大網絡帶寬為PCR，記T=1/PCR，則T意味著用戶每隔大于T時間向網絡發(fā)送一個信元。atm原理培訓膠片b第46頁流量控制和擁塞控制與算法信元抵達交換機時間—信元預期抵達

后續(xù)信元2在信元1抵達T時間后按時抵達，而且信元3預期在t2+T也就是t1+2T時刻抵達（記初始時刻交換機在此時收到用戶信元1為t1）。atm原理培訓膠片b第47頁流量控制和擁塞控制與算法信元抵達交換機時間—信元遲抵達

信元2遲到了，信元2原來預期在t1+T時刻抵達，但它實際抵達交換機時刻t2>t1+T，需要注意是即使信元2遲到了，不過信元3預期抵達交換機時間為t2+T，并不是t1+2T。atm原理培訓膠片b第48頁流量控制和擁塞控制與算法信元抵達交換機時間—信元提早抵達

用戶端發(fā)送速率大于所約定PCR值，造成信元2抵達交換機時間早于所預期t1+T，即使此時t2<t1+T，不過t1+T-t2<=Latm原理培訓膠片b第49頁流量控制和擁塞控制與算法信元抵達交換機時間—信元過早抵達

用戶信元發(fā)送速率太大，造成信元2抵達交換機太早，t1+T-t2>L，交換機認為用戶所發(fā)送過來信元2違約。atm原理培訓膠片b第50頁流量控制和擁塞控制與算法信元抵達交換機時間—信元抵達總結atm原理培訓膠片b第51頁流量控制和擁塞控制與算法信元抵達交換機時間—信元抵達時間在容限內假如用戶端連續(xù)以大于PCR速率突發(fā)了4個信元。右圖：第一個信元抵達交換機時間比預期t0+T早了時間e，其中e=L/3，因為信元1提前時間e<=L，沒有違約；atm原理培訓膠片b第52頁流量控制和擁塞控制與算法信元抵達交換機時間—信元抵達時間在容限內緊接著信元2、信元3分別比它們預期抵達時間提前了2e和3e，都不算違約atm原理培訓膠片b第53頁流量控制和擁塞控制與算法信元抵達交換機時間—信元抵達時間超出容限不過因為累積效應信元4抵達時間比所預期早得太多，超出了L容限，被交換機認為違約。atm原理培訓膠片b第54頁流量控制和擁塞控制與算法信元違約監(jiān)控另外，圖中信元3預期抵達時間是t1+2T，不是t2+T，這么做是對用戶信元所發(fā)送信元流保持一個嚴格監(jiān)控策略。atm原理培訓膠片b第55頁流量控制和擁塞控制與算法漏桶算法了解漏桶算法用一句話概括就是：用戶發(fā)送信元抵達ATM交換機能夠比這個信元預期抵達時間晚，也能夠早一點，不過不能太早。漏桶算法兩個關鍵點：一個是信元預期抵達時間(t0+T)，另外一個就是信元抵達時間不能太早(<L)。atm原理培訓膠片b第56頁流量控制和擁塞控制與算法漏桶算法信元在經過第一個漏桶時以對應于PCR速率向下漏，經過第二個漏桶時以對應于SCR速率向下漏。BT=(MBS-1)(1/SCR-1/PCR)；(BT為二級漏桶突發(fā)容忍度，是時間單位)atm原理培訓膠片b第57頁流量控制和擁塞控制與算法漏桶算法任何一個漏桶加入信元后發(fā)生溢出都被認為信元流不符合協(xié)議，這些信元將被丟棄或打標簽。這種算法稱作通用信元速率算法，簡稱GCRA算法流程：①信元抵達第一級漏桶，首先采取GCRA(1/PCR,CDVT)計算，不滿足信元直接處理（丟棄或者標識）。②第一級漏桶后計算，經第二級漏桶GCRA(1/SCR,BT+CDVT)計算，不滿足信元直接處理（丟棄或者標識）。atm原理培訓膠片b第58頁流量控制和擁塞控制與算法流控參數(shù)設置標準盡可能在接入側做流量控制，在匯聚側做流量監(jiān)管。在流量收斂和可能發(fā)生擁塞地方做流量控制。經過多個交換節(jié)點業(yè)務，用戶帶寬由節(jié)點中最小SCR決定?；谏厦鏄藴剩胀ㄒ髽I(yè)務盡可能在MA5100上做流量控制，降低突發(fā)性，把業(yè)務流量平穩(wěn)化，在Radium8750上做流量監(jiān)管。atm原理培訓膠片b第59頁ATM概述ATM技術基本概念ATM協(xié)議棧ATM業(yè)務類型流量控制和擁塞控制與算法

IPOA協(xié)議和RFC1483ATM信令IMA協(xié)議ATM網絡維護atm原理培訓膠片b第60頁IPOA協(xié)議和RFC1483RFC1483中定義兩種類型封裝：RFC1483R（路由封裝）：描述了ATMAAL5PDU上攜帶網際（IP包）業(yè)務RFC1483B（橋封裝）：描述了ATMAAL5PDU上攜帶網絡內部(MAC幀)業(yè)務RFC1483中兩種類型封裝atm原理培訓膠片b第61頁IPOA協(xié)議和RFC1483RFC1483R協(xié)議結構atm原理培訓膠片b第62頁IPOA協(xié)議和RFC1483RFC1483B協(xié)議結構atm原理培訓膠片b第63頁IPOA協(xié)議和RFC1483RFC1483AAL5協(xié)議結構atm原理培訓膠片b第64頁TCPIPLLC/SNAPAALATMPHYTCP數(shù)據包IP數(shù)據包增加5字節(jié)信元頭帶VPI/VCI和CLPAppDataTCPHeaderIPHeaderLLCAppDataTCPHeaderIPHeaderAppDataTCPHeader匯聚子層(CS)SARAppDataTCPHeaderIPHeaderLLCQoS+分段到48字節(jié)信元中或匯聚到PDU中傳輸匯聚(STS,STM,DS)物理介質(MMF,SMF,STP,UTP）ATM對TCP/IP數(shù)據幀處理IPOA協(xié)議和RFC1483atm原理培訓膠片b第65頁ATM概述ATM技術基本概念ATM協(xié)議棧ATM業(yè)務類型流量控制和擁塞控制與算法IPOA協(xié)議和RFC1483

ATM信令IMA協(xié)議ATM網絡維護atm原理培訓膠片b第66頁ATM網絡中信令接口PrivateUNIPNNIPublicUNIBISUPBISUPBICIATM專網公用ATM網(運行商1)公用ATM網(運行商2)ATM信令atm原理培訓膠片b第67頁

關于UNI信令協(xié)議主要有：1、Q.2931、Q.2971（ITU-T）2、UNI3.1、UNI4.0（ATMForum）ATM信令UNI（UserNetworkInterface）信令atm原理培訓膠片b第68頁※PublicUNI：用于ATM用戶設備與