第三章通信子網(wǎng)

第三章通信子網(wǎng)本章內(nèi)容3.1電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與多媒體傳輸3.2傳統(tǒng)面向連接的分組交換網(wǎng)絡(luò)與多媒體傳輸3.3Internet與多媒體傳輸3.4局域網(wǎng)與多媒體傳輸3.5ATM與多媒體傳輸3.6接入網(wǎng)絡(luò)與多媒體傳輸3.7WiMax技術(shù)3.83G移動(dòng)多媒體通信多媒體應(yīng)用對(duì)通信子網(wǎng)的需求回顧占用帶寬大，時(shí)延要求小演變過程而不是全部更新局域網(wǎng)：1、2層廣域網(wǎng):1、2、3層參量要求：帶寬：單向至少支持1.4Mbit/s傳輸時(shí)延：單個(gè)網(wǎng)絡(luò)最大時(shí)延60ms

廣域網(wǎng)每一跳最大時(shí)延10-15ms多點(diǎn)通信：多播支持可靠性：高效平穩(wěn)的差錯(cuò)控制和恢復(fù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)對(duì)多媒體通信的支撐情況

通信網(wǎng)絡(luò)三大類:(1)電信網(wǎng)絡(luò)，如公用電話網(wǎng)PSTN、分組交換網(wǎng)PSPDN、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DDN、窄帶和寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（N-ISDN和B-ISDN）等；(2)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如局域網(wǎng)（LAN）、廣域網(wǎng)（WAN）、光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）、分布列隊(duì)雙總線（DQDB）等；(3)電視傳播網(wǎng)絡(luò)，如有線電視網(wǎng)(CATV),混合光纖同軸網(wǎng)（HFC）、衛(wèi)星電視網(wǎng)等。這些通信網(wǎng)絡(luò)雖然可以傳輸多媒體信息，但這些網(wǎng)絡(luò)都是在一定歷史條件下為了某種應(yīng)用而建立的，都不同程度地存在著各種缺陷。3.1電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與多媒體傳輸電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)最早是為電話通信而設(shè)計(jì)的，采用電路交換的電話網(wǎng)適合連續(xù)語音的傳輸，而數(shù)字傳輸技術(shù)SONET/SDH具有高容量傳輸?shù)哪芰?。ISDN是一個(gè)考慮到綜合業(yè)務(wù)支持的網(wǎng)絡(luò)。電信網(wǎng)絡(luò)其實(shí)非常適合傳輸連續(xù)的音頻媒體流和固定帶寬的視頻數(shù)據(jù)。

3.1.1公共交換電話網(wǎng)（PSTN）

普及程度最高、成本最低。

PSTN以電路交換為基礎(chǔ)，即通過呼叫，在收、發(fā)端之間建立起一個(gè)獨(dú)占的物理通道，該通道有固定的帶寬。由于路由固定，延時(shí)較低，而且不存在延時(shí)抖動(dòng)問題，這對(duì)保證連續(xù)媒體的同步和實(shí)時(shí)傳輸是有利的。但電話信道帶寬較窄，且用戶線是模擬的，多媒體信息需要經(jīng)過Modem接入。可以通過對(duì)用戶雙絞線作技術(shù)改造（如xDSL、ISDN等），使用戶線帶寬增加到2Mb/s以上，基本上可支撐多媒體通信的所有業(yè)務(wù)。租用線業(yè)務(wù)數(shù)字租用線

T1：1.544Mbit/sE1:2.048Mbit/s

T2、T3、T4E2、E3、E4、E5專用線路，滿足要求成本高數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）

DDN利用電信數(shù)字網(wǎng)的數(shù)字通道傳輸，采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)，提供固定或半永久連接的電路交換型鏈接，傳輸速率為n×64kb/s(n=1～31)或更高，其傳輸延時(shí)低且固定（在10個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接條件下最大時(shí)延不超過40ms），帶寬較寬，適于多媒體的實(shí)時(shí)傳輸。因?yàn)辄c(diǎn)對(duì)點(diǎn)、以及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信，都需要網(wǎng)管中心來建立和釋放連接，所以它的服務(wù)對(duì)象必須是大型用戶。3.1.2窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（N-ISDN）

以電路交換為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，因此也具有延時(shí)低而固定的特點(diǎn)。它的用戶接入速率有兩種：基本速率（BRI）144kb/s(2B+D)和基群速率（PRI）2.048Mb/s(30B+D)。

ISDN支持包括話音、數(shù)據(jù)、圖像等各種多媒體業(yè)務(wù)，能夠滿足不同用戶的要求。通過多點(diǎn)控制單元建立多點(diǎn)連接，在N-ISDN上可實(shí)現(xiàn)較高質(zhì)量的可視電話會(huì)議和電視會(huì)議。

3.2傳統(tǒng)面向連接的分組交換網(wǎng)絡(luò)與多媒體傳輸X.25幀中繼3.2傳統(tǒng)面向連接的分組交換網(wǎng)絡(luò)與多媒體傳輸因?yàn)橛?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)是突發(fā)數(shù)據(jù)，讓收發(fā)端點(diǎn)獨(dú)占信道就會(huì)浪費(fèi)大量帶寬，分組交換網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。主張電信思路的設(shè)計(jì)者建立的分組交換網(wǎng)絡(luò)是面向連接的，這是早期分組交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個(gè)分支。典型的X.25和幀中繼網(wǎng)絡(luò)是否支持多媒體傳輸？3.2.1分組交換公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)（PSPDN）-X.25

基于X.25協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在發(fā)送端被分割成單元（分組或稱打包），各節(jié)點(diǎn)交換機(jī)存儲(chǔ)來自用戶的數(shù)據(jù)包，等待電路空閑時(shí)發(fā)送出去。窗口流控制和繁瑣的差錯(cuò)恢復(fù)機(jī)制，不超過2Mbit/s，一般為64kbit/s，導(dǎo)致變化和不可控的時(shí)延。延時(shí)較大，這些都使連續(xù)媒體的同步和實(shí)時(shí)傳輸成為問題。

隨著光纖越來越普遍地作為傳輸媒介，傳輸出錯(cuò)的概率越來越小，在這種情況下，重復(fù)地在鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層實(shí)施差錯(cuò)控制，不僅顯得冗余，而且浪費(fèi)帶寬，增加報(bào)文傳輸延遲。由于分組交換公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)PSPDN是在早期低速、高出錯(cuò)率的物理鏈路基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其特性已不再適應(yīng)目前多媒體應(yīng)用所需要的高速遠(yuǎn)程鏈接的要求，因此，PSPDN不適合于開放多媒體通信業(yè)務(wù)。3.2.2幀中繼網(wǎng)絡(luò)（FR）

FR是一種簡化的幀交換模式，由于信息轉(zhuǎn)移僅在鏈路層處理，因此簡化了交換過程和協(xié)議，具有較高的吞吐量和較低的延時(shí)，對(duì)中高速、突發(fā)性強(qiáng)的多媒體業(yè)務(wù)極具吸引力。尤其是利用FR作為多媒體用戶接入方式是經(jīng)濟(jì)有效的方案。幀中繼網(wǎng)是開放會(huì)議電視業(yè)務(wù)的LAN遠(yuǎn)程互聯(lián)的一種優(yōu)選技術(shù)。3.3Internet與多媒體傳輸現(xiàn)在大量的信息是通過Web向用戶提供的，包括多媒體信息、視頻和音頻流等。Internet網(wǎng)絡(luò)及其體系結(jié)構(gòu)是否能夠有效地支持多媒體傳輸呢？為了更好地理解這里問題，我們從基本的TCP、UDP和IP協(xié)議說起。3.3Internet與多媒體傳輸Internet的多媒體傳輸能力多媒體電子郵件多播與MBoneInternet23.3.1Internet的多媒體能力

基于網(wǎng)際協(xié)議IP的Internet是由不同網(wǎng)絡(luò)（又稱為子網(wǎng)）互連所組成的，是網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)該從網(wǎng)絡(luò)層來觀察其多媒體通信的適應(yīng)性，而不是從子網(wǎng)角度。IP沒有帶寬的限制決定于鏈路服務(wù)所提供的帶寬穿越不同的路由，遭遇不同的路由時(shí)延

一般而言，傳輸質(zhì)量差，時(shí)延變化非常嚴(yán)重。

IPv6提供流標(biāo)簽，區(qū)分常規(guī)數(shù)據(jù)和高優(yōu)先級(jí)分組，標(biāo)識(shí)不同的實(shí)時(shí)流，改善多媒體數(shù)據(jù)的傳輸。IPv4不保障，TCP保障

TCP:反饋重傳的差錯(cuò)控制、流量控制和擁塞控制，報(bào)文按序傳送，不適合。1）按序報(bào)文增加媒體流的隨機(jī)時(shí)延2）滑窗控制，窗口滿，暫停發(fā)送，媒體流斷斷續(xù)續(xù)，對(duì)等時(shí)性不利3）慢啟動(dòng)，擁塞避免，窗口立即降為1，嚴(yán)重?fù)p害媒體流的平穩(wěn)和均勻性。

TCP不適合傳輸多媒體數(shù)據(jù)流。UDP的使用前提是底層網(wǎng)絡(luò)的差錯(cuò)率低且不擁塞，UDP適合。通過協(xié)議增強(qiáng)和補(bǔ)充的方式，提供支持。帶寬依賴于端到端之間的所有鏈路、節(jié)點(diǎn)、子網(wǎng)和路由器。帶寬高，應(yīng)用好通過設(shè)施和協(xié)議增強(qiáng)、提供新的媒體流時(shí)延約束和資源預(yù)留，已越來越好。3.3.2多媒體電子郵件MIME－MultipurposeInternetMailExtension，多用途因特網(wǎng)郵件擴(kuò)展格式。

解決電子郵件關(guān)于多媒體信息表示的格式問題。3.3.3多播和MBone多播（Multicast）的應(yīng)用需求MBone是重疊在Internet之上具體實(shí)現(xiàn)的一種虛擬的多播骨干網(wǎng)。隧道連接多播島AS之間的路由算法有協(xié)議獨(dú)立的多播（ProtocolIndependentMulticast，PIM）

PIM-DM、PIM-SM3.3.4Internet2設(shè)計(jì)目標(biāo)是要克服現(xiàn)在的Internet固有的吞吐量、時(shí)延和時(shí)間抖動(dòng)，使之適合傳輸多樣化的多媒體數(shù)據(jù)流。實(shí)驗(yàn)性網(wǎng)絡(luò)3.4局域網(wǎng)與多媒體傳輸標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)交換以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)無線以太網(wǎng)3.4局域網(wǎng)與多媒體傳輸局域網(wǎng)的優(yōu)勢是數(shù)據(jù)率高，支持多播。但是傳統(tǒng)的競爭式協(xié)議有損于連續(xù)媒體流的傳輸。因此，局域網(wǎng)是否支持多媒體傳輸，關(guān)鍵看其協(xié)議的特性，是否會(huì)損害數(shù)據(jù)包傳輸?shù)牡葧r(shí)性，傳輸時(shí)延是否有保障。局域網(wǎng)與多媒體傳輸10BASE-T以太網(wǎng)1978年提出，傳輸速率為10Mbps，最大站間距離為1500米，可通過中繼器擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，速度有限，不能完全適應(yīng)多媒體通信實(shí)時(shí)性要求和媒體種類變換的要求，但對(duì)靜態(tài)媒體的傳輸效果還可以。100BASE-T快速以太網(wǎng)是由快速以太網(wǎng)聯(lián)盟開發(fā)的100Mbps高速以太網(wǎng)，組成的LAN較好地支持多媒體通信，IEEE已將100BASE-T確定為IEEE802.3u標(biāo)準(zhǔn)。千兆以太網(wǎng)聯(lián)盟開發(fā)的1000Mbps以太網(wǎng)技術(shù)，已作為IEEE802.3z和802.3ab標(biāo)準(zhǔn)，千兆以太網(wǎng)技術(shù)顯著地提高了網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬，可用在任何規(guī)模的局域網(wǎng)的通信中。但以太網(wǎng)沒有提供QoS的支持，這對(duì)多媒體通信來說是一種缺陷。重發(fā)器重發(fā)器服務(wù)器以太網(wǎng)構(gòu)成交換以太網(wǎng)

采用交換技術(shù)的HUB稱為以太網(wǎng)交換機(jī)，這種網(wǎng)絡(luò)也稱為交換式以太網(wǎng)。1）交換表

MAC地址、交換機(jī)接口號(hào)、時(shí)間過濾，高速轉(zhuǎn)發(fā)，廣播學(xué)習(xí)2）存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和直通式計(jì)算機(jī)接入交換機(jī)，全雙工通信，不需要CSCA/CD，提供非常好的多媒體傳輸質(zhì)量。FDDI(光纖分布式數(shù)據(jù)接口)FDDI實(shí)際上是以光纖為傳輸媒介的、速率為100Mbps的令牌環(huán)局域網(wǎng)的ANSI標(biāo)準(zhǔn)。IEEE已將FDDI確定為IEEE802.8標(biāo)準(zhǔn)。它既可用于主機(jī)與外圍設(shè)備之間、各主機(jī)之間的互連，又可作為主干網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)LAN連接。FDDI是一種提供面向連接傳輸服務(wù)的高速局域網(wǎng)，固定分配通信信道帶寬。16個(gè)面向連接服務(wù)，每個(gè)6.144Mbps。由于它專用于數(shù)據(jù)傳輸，不能為不同媒體選擇不同協(xié)議、不能動(dòng)態(tài)分配帶寬，所以對(duì)多媒體通信支持有局限性。

節(jié)點(diǎn)機(jī)PABXCTVCTV數(shù)據(jù)交換機(jī)………2MbpsTELTELFAXFAX2Mbps會(huì)議電視FDDI以太網(wǎng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)FDDI結(jié)構(gòu)及應(yīng)用3.4.2無線局域網(wǎng)傳統(tǒng)的802.11MAC機(jī)制

DCF，PCF不足：1）DCF：沖突，長時(shí)間霸占2）無優(yōu)先級(jí)：時(shí)延敏感的媒體流不能優(yōu)先發(fā)送3）PCF提供的QoS是有限的

CFP起始時(shí)間不可預(yù)計(jì)：AP信道空閑才能發(fā)送信標(biāo)，進(jìn)而搶奪信道。被探尋站的傳輸持續(xù)時(shí)間未知：分片基本的DCF工作模式

RTS-CTS-DATA-ACK序列報(bào)文交換的DCF802.11e的MAC機(jī)制及其QoS保障定義了混合協(xié)調(diào)功能HCF,增強(qiáng)DCF和PCF。HCF以新的訪問方式提供改善的訪問帶寬并且減少了高優(yōu)先級(jí)通信的時(shí)延HCF包含兩種信道訪問方法。1)增強(qiáng)分布式信道訪問EDCA（擴(kuò)展了DCF功能）2)HCF可控信道訪問HCCA（擴(kuò)展了PCF功能）

兩者定義了通信量類型（TrafficCategories，TC），如e-mail可以賦予低優(yōu)先級(jí)，VOIP可以賦予高優(yōu)先級(jí)。

每個(gè)類別配置4個(gè)參數(shù)：最小競爭窗口CWmin

最大競爭窗口CWmax

發(fā)送機(jī)會(huì)TXOP

仲裁幀間間隔AIFSEDCA的工作原理高優(yōu)先級(jí)的通信量可以獲得比低優(yōu)先級(jí)通信量更多的發(fā)送機(jī)會(huì)，即等待時(shí)間少額外時(shí)間段長度根據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)類型而定。AIFS定義額外等待時(shí)間段1）等待AIFS時(shí)間段后，生成一個(gè)CWmin和CWmax之間的隨機(jī)數(shù)字作為等待時(shí)間，然后空閑則使用信道。高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)－>低的CWmin和CWmax

高優(yōu)先級(jí)的CWmax+AIFS>低優(yōu)先級(jí)CWmin+AIFS

避免低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)完全被封鎖。2）每一個(gè)優(yōu)先級(jí)類型設(shè)置一個(gè)TXOP，定義一個(gè)受限的時(shí)間間隔，盡可能在此時(shí)間內(nèi)發(fā)送盡可能多的幀，數(shù)據(jù)大則多次發(fā)送。語音數(shù)據(jù)，TXOP限制小，因?yàn)檎Z音數(shù)據(jù)包短，F(xiàn)TP、電子郵件和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)則設(shè)置較大的TXOP限制值。解決了傳統(tǒng)模式下低速率站點(diǎn)占用信道太長的問題。3）AP通過使用“通信量說明”TSPECs請(qǐng)求來控制網(wǎng)絡(luò)訪問容量。一個(gè)站點(diǎn)為每一個(gè)類型發(fā)一個(gè)TSPECs請(qǐng)求，具體說明為此類型申請(qǐng)的數(shù)據(jù)量以及可以承受的時(shí)延。若AP計(jì)算從各個(gè)站點(diǎn)收到的請(qǐng)求超過網(wǎng)絡(luò)容量，將拒絕這些請(qǐng)求，即實(shí)施許可控制若申請(qǐng)?jiān)饩芙^，則站點(diǎn)不再發(fā)送，而是結(jié)合到低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)中。PCF的工作原理HCCA的工作原理劃分為無競爭周期CFP和競爭周期CP，但允許在CP期間的任何時(shí)刻啟動(dòng)CFP，這種CFP稱為可控訪問期（ControlledAccessPhase，CAP）。1）當(dāng)AP要與一個(gè)站點(diǎn)收發(fā)幀的時(shí)候，則以無競爭方式啟動(dòng)一個(gè)CAP，采用這種機(jī)制，AP總能獲得信道的訪問權(quán)限，因?yàn)槠涞却龝r(shí)間比任何EDCA用戶最短的AIFS時(shí)間還要短。2）HCCA為每一個(gè)應(yīng)用配置單獨(dú)的服務(wù)質(zhì)量設(shè)置。位于AP中的混合協(xié)調(diào)器HC控制對(duì)信道的訪問，輪流查詢單個(gè)站點(diǎn)，并且根據(jù)已經(jīng)配置好的具體QoS參數(shù)，設(shè)置訪問信道的權(quán)限，無競爭。因此，高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)時(shí)延不會(huì)隨通信量增加而損失。3）CP期間，所有站點(diǎn)以EDCA方式工作4）HCCA定義了通信量類TC和通信量流TS，意味著不僅站點(diǎn)間需要排隊(duì)，而且同一站點(diǎn)內(nèi)不同的通信流也需要排隊(duì)。5）站點(diǎn)給出每個(gè)通信量類的隊(duì)列長度，HC可以利用這些信息，為某個(gè)站點(diǎn)賦予優(yōu)先級(jí)，或調(diào)整其調(diào)度策略。6）站點(diǎn)也可以被賦予一個(gè)TXOP，即在HC給定時(shí)間內(nèi)連續(xù)發(fā)送多個(gè)幀。

通常認(rèn)為HCCA是最先進(jìn)和最復(fù)雜的協(xié)調(diào)功能，因?yàn)镠CCA可以設(shè)置非常精確的QOS能力。具有QOS能力的站點(diǎn)能夠請(qǐng)求的傳輸參數(shù)可以是數(shù)據(jù)率、時(shí)延抖動(dòng)等，使得VOIP和視頻流媒體應(yīng)用可以在無線局域網(wǎng)上工作很好。

3.5ATM與多媒體傳輸ATM網(wǎng)絡(luò)的概念和特性ATM協(xié)議參考模型ATM連接和交換ATM提供的服務(wù)和QoS3.5ATM與多媒體傳輸ATM在設(shè)計(jì)中就考慮到多媒體傳輸。ATM在WAN環(huán)境下是非常成功的，大量電信提供商在其廣域網(wǎng)核心中實(shí)現(xiàn)了ATM.許多ADSL實(shí)現(xiàn)也采用ATM。但是，其在LAN領(lǐng)域是失敗的。因?yàn)槠鋸?fù)雜性，其作為單個(gè)網(wǎng)絡(luò)一統(tǒng)天下的夢(mèng)想破滅。盡管這樣，基于現(xiàn)有ATM部署的系統(tǒng)仍然還會(huì)使用一段時(shí)間。ATM中的一些技術(shù)是非常先進(jìn)的，新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可能會(huì)采用其思想。3.5.1ATM的概念和特性電路交換和分組交換的不足寬帶網(wǎng)絡(luò)需要適應(yīng)各種信道速率，具有低時(shí)延特性，并與具體的業(yè)務(wù)種類無關(guān)。異步傳輸模式ATM(AsynchronousTransferMode)應(yīng)運(yùn)而生。ATM屬于分組交換，但結(jié)合了電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)，是在光纖通信之上建立起來的交換技術(shù)。目前，ATM是運(yùn)行在PSTN網(wǎng)絡(luò)的SDH/SONET骨干網(wǎng)之上的核心協(xié)議。1、同步轉(zhuǎn)移模式STM和異步轉(zhuǎn)移模式ATMSTM來源于同步時(shí)分技術(shù)。同步時(shí)分技術(shù)采用固定幀長度結(jié)構(gòu)，根據(jù)時(shí)隙在幀內(nèi)的相對(duì)位置來識(shí)別信道，即幀中的時(shí)隙周期性出現(xiàn)，需要同步信號(hào)來進(jìn)行同步定位。ATM而不是根據(jù)時(shí)隙位置來識(shí)別信道的，其采用異步時(shí)分（統(tǒng)計(jì)時(shí)分）方式，利用時(shí)隙中的標(biāo)記來識(shí)別信道和交換。因此，不需要同步信號(hào)進(jìn)行時(shí)隙定位，這就是異步的含義。STM屬于時(shí)分電路交換，ATM屬于固定數(shù)據(jù)包長度的分組交換，采用面向連接的轉(zhuǎn)發(fā)方式。2、ATM的特點(diǎn)－解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在問題固定長度的短數(shù)據(jù)單元（稱為信元）的傳輸機(jī)制。代替?zhèn)鹘y(tǒng)的長度可變的分組傳輸，有利于高速轉(zhuǎn)發(fā)和縮短時(shí)延。長度固定的信元首部便于硬件處理，縮短在節(jié)點(diǎn)的處理時(shí)間。支持各種速率業(yè)務(wù)。

ATM采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用方式，當(dāng)各終端的比特流在鏈路控制器中形成完整信元后，按先到先服務(wù)的原則插入到空閑時(shí)隙內(nèi)，不同類型的業(yè)務(wù)可以復(fù)用在一起。高速率信源占用較多的時(shí)隙，低速率信源則占用較少的時(shí)隙。這樣，一般的多媒體數(shù)據(jù)源，可變比特流VBR信源就適合按照這種信道復(fù)用方式進(jìn)行傳輸。采用面向連接的技術(shù)。

ATM在底層是以面向連接的方式傳送數(shù)據(jù)，以獲得電路交換的實(shí)時(shí)性優(yōu)點(diǎn)。高層進(jìn)行差錯(cuò)控制和流量控制。由于光纖信道的誤碼率非常低，信道容量大，因此，ATM不在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行差錯(cuò)控制和流量控制，而是放在高層處理，明顯地提高信元的數(shù)據(jù)率及其實(shí)時(shí)性。ATM的缺點(diǎn)信元首部的開銷太大，即5字節(jié)的信元首部在整個(gè)53字節(jié)的信元中所占的比例相當(dāng)大。ATM的技術(shù)復(fù)雜且價(jià)格較高。ATM能夠直接支持的應(yīng)用不多。10千兆以太網(wǎng)的問世，進(jìn)一步削弱了ATM在因特網(wǎng)高速主干網(wǎng)領(lǐng)域的競爭能力。3、信元結(jié)構(gòu)

ATM信元，是一個(gè)固定長度的信息塊。總長度53字節(jié)，首部為5個(gè)字節(jié)，負(fù)荷部分是48個(gè)字節(jié)。信元首部的兩種格式用戶網(wǎng)絡(luò)接口UNIVS網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)接口NNIUNI是用戶終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的接口

NNI則是網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間的接口字段含義：GFC（GenericFlowControl）:一般流量控制，用于實(shí)現(xiàn)端點(diǎn)到交換機(jī)的流量控制。VPI（VirtualPathIdentifier）：虛擬路徑標(biāo)識(shí)符，標(biāo)識(shí)ATM中一條虛擬路徑連接。VCI（VirtualChannelIdentifier）:虛擬信道標(biāo)識(shí)符，標(biāo)識(shí)ATM中一條虛擬信道連接。PT（PayloadType）:負(fù)荷類型，用戶數(shù)據(jù)信元或管理信元，表示用戶信元的類型和擁塞指示。CLP（CellLossPriority）：信元丟失優(yōu)先級(jí)，指示擁塞時(shí)應(yīng)優(yōu)先丟棄哪些信元。HEC（HeaderErrorControl）:信元首部差錯(cuò)控制，用來確保信元首部的正確性，可以進(jìn)行多比特的差錯(cuò)檢測和1比特的糾錯(cuò)。3.5.2ATM協(xié)議參考模型立體模型，水平上分為層，垂直上分為面。1）用戶平面。分層結(jié)構(gòu)，提供用戶所要求的應(yīng)用、協(xié)議和服務(wù)2）控制平面。分層結(jié)構(gòu)，包括呼叫建立、維護(hù)以及撤銷連接等有關(guān)的功能。3）層管理和平面管理。層管理執(zhí)行各層實(shí)體間的控制交互管理，平面管理則執(zhí)行與系統(tǒng)整體有關(guān)的管理功能，協(xié)調(diào)各平面之間的關(guān)系。用戶和控制平面可分為物理層、ATM層、ATM適配層和用戶層。簡化的ATM的協(xié)議參考模型可以將ATM的協(xié)議參考模型分三層，大體上與OSI的最低兩層相當(dāng)（無法嚴(yán)格對(duì)應(yīng)）。

ATM層物理層PMD子層TC子層ATM適配層(AAL層)SAR子層CS子層321ATM的層次1、物理層（分為兩個(gè)子層）靠下面的是PMD子層，即物理媒體相關(guān)子層(PhysicalMediumDependentSublayer)ATM層物理層PMD子層TC子層ATM適配層(AAL層)SAR子層CS子層321ATM的層次PMD子層負(fù)責(zé)在物理媒體上正確傳輸和接收比特流。它完成只和媒體相關(guān)的功能，如線路編碼和解碼、比特定時(shí)以及光電轉(zhuǎn)換等。1、物理層（分為兩個(gè)子層）靠上面是TC子層，傳輸匯聚子層(TransmissionConvergenceSublayer)ATM層物理層PMD子層TC子層ATM適配層(AAL層)SAR子層CS子層321ATM的層次TC子層實(shí)現(xiàn)信元流和比特流的轉(zhuǎn)換，包括速率適配（空閑信元的插入）、信元定界與同步、傳輸幀的產(chǎn)生與恢復(fù)等。TC子層的存在使得ATM層實(shí)現(xiàn)了與下面的傳輸媒體完全無關(guān)。典型的TC子層就是SONET/SDH。2、ATM層ATM層基本服務(wù)是完成ATM網(wǎng)上的用戶與設(shè)備間的信息傳輸（交換、復(fù)用等）。信息傳輸通過在這些用戶和設(shè)備間建立連接進(jìn)行，而連接按照ATM網(wǎng)端點(diǎn)間的虛連接（虛電路）概念建立的。設(shè)備類型：端點(diǎn)和中間結(jié)點(diǎn)。端點(diǎn)是用戶設(shè)備，中間結(jié)點(diǎn)是ATM交換機(jī)。所有的連接在端點(diǎn)開始并在另外的端點(diǎn)結(jié)束，結(jié)點(diǎn)交換端點(diǎn)傳輸?shù)男畔?。連接可以是永久的，永久虛電路PVC；也可以是暫時(shí)的，交換虛電路SVC。建立PVC或SVC的方法是采用虛路徑連接VPC和虛信道連接VCC。ATM利用虛路徑和虛信道的標(biāo)識(shí)符VPI、VCI來管理連接。2、ATM層ATM層物理層PMD子層TC子層ATM適配層(AAL層)SAR子層CS子層321ATM的層次主要完成交換和復(fù)用功能，與傳送ATM信元的物理媒體或物理層無關(guān)。

信元的VPI/VCI轉(zhuǎn)換（就是將一個(gè)入信元的VPI/VCI轉(zhuǎn)換成新的數(shù)值）信元首部的產(chǎn)生與提取流量控制ATM的功能一般流量控制信元首部的產(chǎn)生信元首部的去除信元首部的轉(zhuǎn)換信元匯集和分檢信元速率無關(guān)處理網(wǎng)絡(luò)擁塞控制信元丟棄3、ATM適配層－AAL,ATMAdaptationLayerAAL作用是增強(qiáng)ATM所提供的服務(wù)，負(fù)責(zé)適配從用戶層來的信息和應(yīng)用，以形成ATM網(wǎng)絡(luò)可以利用的格式和可以支持的應(yīng)用類型。AAL將用戶的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU裝入信元的負(fù)荷字段，或進(jìn)行相反的操作。AAL屏蔽用戶對(duì)ATM層的具體操作，因?yàn)樗徒oATM的信息有多種格式，每一種都要求對(duì)ATM網(wǎng)絡(luò)有不同的適配，ATM定義了不同類型的AAL服務(wù)。數(shù)據(jù)協(xié)議必須產(chǎn)生與ATM網(wǎng)絡(luò)適配的信息單元，例如IP。AAL的兩個(gè)子層匯聚子層（ConvergenceSublayer，CS）對(duì)來自用戶層的信息單元，如IP，做分段準(zhǔn)備，以便之后CS層能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)包再組裝成原來的數(shù)據(jù)包。為此，CS子層加入了控制信息附在用戶信息上，包括標(biāo)頭和后綴形式。CS控制信息將與用戶數(shù)據(jù)一起放入信元的負(fù)荷部分。分段與組裝子層（SegmentationandReassembly,SAR）把來自CS的信息單元（匯聚子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元CS-PDU）分割為48字節(jié)的負(fù)荷，這部分是用戶實(shí)際通信的有用信息。穿越ATM適配層和ATM層之間的信息單元只能是48字節(jié)長。同樣，接收時(shí)SAR子層將組裝多個(gè)48字節(jié)的信息單元成CS子層所要求的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，完成相逆的過程。AAL(ATMAdaptationLayer)層的作用就是增強(qiáng)ATM層所提供的服務(wù)，并向上面高層提供各種不同的服務(wù)。

ATM適配層AAL

ATM層物理層PMD子層TC子層ATM適配層(AAL層)SAR子層CS子層321ATM的層次3.6接入網(wǎng)絡(luò)與多媒體傳輸對(duì)于視頻應(yīng)用來講，用戶接入的帶寬是一個(gè)難點(diǎn)。用戶計(jì)算機(jī)是通過接入網(wǎng)接入到主干通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的，因此要求其既要速率高，又要便宜，大量用戶要能夠用得起。這就是常說的“最后一公里問題”。必須采取新的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和方法加以解決。3.6接入網(wǎng)絡(luò)與多媒體傳輸信息使用的對(duì)稱與非對(duì)稱模式電話線接入網(wǎng)ADSL有線電視接入網(wǎng)HFC光纖接入網(wǎng)3.6.2電話線接入網(wǎng)非對(duì)稱數(shù)字用戶線路ADSL

使用現(xiàn)有用戶的電話線，在一對(duì)雙絞銅線上傳輸高速數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，雙向速率不同，上行為64kb/s，下行為1.544或6.144Mb/s。ADSL基本原理電話線2MHz帶寬，