异步传输模式ATM网络.ppt

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1、第七章 异步传输模式ATM网络 ATM是80年代中期作为一种广域网技术提出的，它具有高带宽、低延时等特性。当时，许多人认为ATM将是各种协议的终结者，它将 会一统语音/视频/公网/专网/广域网/局域网，形成一个覆盖全球的 集成网络。90年代，众多设备供应商纷纷推出商用化ATM设备，运营 商也纷纷采用这一技术，ATM技术一度成为网络建设的主流。但时至今日，ATM不仅没有实现一统网络的梦想，反而将越来越 多的市场空间让给了以太网。IP与以太网的无缝融合挡住了ATM向桌 面的扩张 n ATM的缺陷 高昂的部署成本，复杂的分层和操作技术等等，这种缺陷决定 了ATM的局限性。因此，当初对ATM的宣传和预

2、测是有泡沫的。7.1 ATM主要技术特点n n 异步传输模式：异步传输模式：采用标记多路复用技术，充分利用带宽，提高 采用标记多路复用技术，充分利用带宽，提高 传输效率 传输效率n n 以 以统计时分多路复用方式 统计时分多路复用方式动态分配网络带宽，网络传输延时 动态分配网络带宽，网络传输延时 小，适应实时通信的要求；小，适应实时通信的要求；n n 面向连接的技术 面向连接的技术，采用小、长度固定的数据单元，采用小、长度固定的数据单元(cell(cell信元 信元)作 作 为传输单位，其长度只有 为传输单位，其长度只有53 53个字节 个字节 各类信息 各类信息(数字、语音、图像、视频 数字

3、、语音、图像、视频)均可用信元为单位进 均可用信元为单位进 行传送，行传送，ATM ATM能够支持多媒体通信 能够支持多媒体通信n n 采用 采用虚通路 虚通路和 和虚通道 虚通道两级虚电路机制，增加了电路分配灵活性 两级虚电路机制，增加了电路分配灵活性n n 数据传输率可在 数据传输率可在155Mb/s 155Mb/s 2.4Gb/s 2.4Gb/sn n 支持 支持端到端 端到端方案，支持从 方案，支持从LAN LAN到 到WAN WAN的应用，统一网络结构 的应用，统一网络结构n n 可根据不同应用特性要求 可根据不同应用特性要求提供多个服务质量 提供多个服务质量(QoS QoS)类别

4、类别 传输信元(数据分组)以连续流的形式在线路上进行传输 每个信元长度为53个字节，包括信元头和信息段 信元头由5个字节(目的地址、信元类型、优先级等)构成，功能 是路由。信息段由48个字节构成（各种信息）采用VPI(虚通道标识)和VCI(虚通路标识)技术，使信元交换以 每秒千兆位的传输速率 ATMATM基本原理基本原理用户-网络接口(UNI)网络节点接口(NNI)ATM的虚通道(VP)和虚通路(VC)u u ATM ATM的一条物理链路上可包含多条虚通道 的一条物理链路上可包含多条虚通道VP VP，同时，同时VP VP又可包含 又可包含 多条虚通路 多条虚通路VC VC物理链路、虚通道和虚通

5、路的关系VP VP V C V C。虚通路。虚通路VC VC链路 链路-是用于顺序单向传递 是用于顺序单向传递ATM ATM信元的信息基本通路 信元的信息基本通路。虚通道。虚通道VP VP链路 链路-是一束具有相同端点的 是一束具有相同端点的虚通路 虚通路VC VC链路集 链路集 物理链路、虚通道和虚通路的关系 物理链路、虚通道和虚通路的关系 连接等级 连接等级：虚通道连接 虚通道连接(VPC)(VPC)和 和虚通路连接 虚通路连接(VCC)(VCC)虚通道连接 虚通道连接(VPC)(VPC)：在 在虚通道 虚通道级 级中两个 中两个ATM ATM终端用户之间建立的连接 终端用户之间建立的连接

6、 虚通道链路 虚通道链路VPL VPL 两个 两个ATM ATM设备之间的链路 设备之间的链路 虚通路连接 虚通路连接(VCC)(VCC)：在 在虚通路 虚通路中 中两个 两个ATM ATM终端用户之间建立的连接 终端用户之间建立的连接 虚通路链路 虚通路链路VCL VCL 两个 两个ATM ATM设备之间的链路 设备之间的链路 1 1、ATM ATM的连接 的连接物理链路、虚通道和虚通路的关系虚通路链路虚通道链路 虚通道 虚通道(VP)(VP)虚通路 虚通路(VC)(VC)(1)虚通道连接(2)虚通路连接2 2、ATM ATM虚通道 虚通道VP VP/虚通路 虚通路VC VC的变换 的变换（

7、VC和VP一起变换才是真正的ATM交换）。虚通道VP变换，仅对信元虚通路标识 虚通路标识VPI VPI的值进行变换(即只改变 VPI值），虚通路标识 虚通路标识VCI VCI的值保持不变。虚通路VC变换，同时对VPI VPI和 和VCI VCI均变换 均变换(VPI、VCI值同时改变)交换过程：交换过程：。交换机先接收带有虚通道标识 虚通道标识VPI/VPI/虚通路标识 虚通路标识VCI VCI标记的信元。根据信元标记查路由表，确定转发端口并更新信元标记VPI/VCI。根据更新的VPI/VCI值，信元被转发到下一段虚通道上说 说 明 明：。信元的VPI和VCI值，标识了一个信元的路由信息。信元

8、经过交换机时,VPI/VCI值根据路由表改变新的值。VPI/VCI只有局部意义，多个值共同标识一个端到的虚连接3 3、ATM ATM交换机信元的交换过程 交换机信元的交换过程 ATM交换缓存技术。输入缓存：。输入缓存：在输入线路上设置缓存器，解决竞争拥塞 在输入线路上设置缓存器，解决竞争拥塞(仲裁逻辑 仲裁逻辑)。输出缓存：。输出缓存：在输出线路上设置输出缓存器，采用 在输出线路上设置输出缓存器，采用先进先出 先进先出方法 方法。中央缓存：。中央缓存：在交换结构的中央设置缓存器，被所有输出 在交换结构的中央设置缓存器，被所有输出/输入线 输入线 共用 共用。反馈缓存：。反馈缓存：将无法输出的

9、将无法输出的 信元，通过反馈缓存器 信元，通过反馈缓存器 重新送输入端口 重新送输入端口 ATM ATM交换是 交换是ATM ATM网络技术的核心，它的交换结构直接影响 网络技术的核心，它的交换结构直接影响ATM ATM 网络的规模和性能。网络的规模和性能。7.2 7.2 ATMATM协议参考模型协议参考模型1、物理层 控制在物理媒体上进行二进制位的传输和接收。物理介质子层PM：在物理介质上正确发送和接收比特流。传输会话子层TC：为上层(ATM层)提供统一的接口 具体任务：信元描述、信头错误控制序列产生和确认、信元率 减低、传输帧适应、传输帧的产生和恢复 传输介质：双绞线、同轴电缆 光纤 传输

10、速率：155Mb/s 155Mb/s 2.4Gb/s 2.4Gb/s 模型包括三个层次：物理层ATM层ATM适配器物理介质子层PM传输会话子层TC2、ATM层 是 是ATM ATM适配器和物理层之间的接口，是 适配器和物理层之间的接口，是ATM ATM网络的核心。具 网络的核心。具 体 体负责建立连接和信元如何通过ATM网络。主要功能：流量/拥塞控制、信元头生成与去除、VPI/VCI值的修改、信元的复用与分离、速率调整 3 3、ATM ATM适配器层 适配器层(ALL)(ALL)负责在高层协议和 负责在高层协议和ATM ATM层之间提供接口，具体完成数据单元和 层之间提供接口，具体完成数据单元

11、和 ATM ATM信元之间的翻译工作 信元之间的翻译工作。接收来自上层数据，将其 接收来自上层数据，将其 分解成固定大小的 分解成固定大小的ATM ATM 数据段，数据可以是数 数据段，数据可以是数 据、音 据、音/视頩数据，速度 视頩数据，速度 可固定或可变 可固定或可变。接收端执行上述逆过程 接收端执行上述逆过程。ATM ATM的 的7.3 ATM局域网仿真(LANE)LANE技术主要用了仿真服务器(LES),其功能是进行MAC-to-ATM 地址转换，通过地址转换可把分布在ATM边缘的仿真客户机(LEC)连接起来 LANE的核心是LAN仿真软件。该软件工作于OSI的数据链路层，独 立于上

12、层协议，仿真软件由LEC和LES组成 LANE LANE提供了在 提供了在ATM ATM网上运行现有 网上运行现有LAN LAN协议 协议(IEEE802.3(IEEE802.3和 和802.5)802.5)的手 的手段，它定义了如何以 段，它定义了如何以ATM ATM作为骨干网互联现有的 作为骨干网互联现有的LAN LAN，以及现有的以太，以及现有的以太网 网/令牌环网上的主机如何在对等环境下与具有 令牌环网上的主机如何在对等环境下与具有ATM ATM接口的主机、服务 接口的主机、服务器、路由器、桥接器等 器、路由器、桥接器等ATM ATM终端设备组成仿真 终端设备组成仿真LAN LAN进行

13、通信。进行通信。在 在ATM ATM局域网仿真网络中 局域网仿真网络中,ATM,ATM交换网络的各种功能（呼叫建立、信 交换网络的各种功能（呼叫建立、信元拆装等）对原局域网都是透明的 元拆装等）对原局域网都是透明的,因此 因此,原局域网终端的硬件和软件 原局域网终端的硬件和软件系统不需作任何改动。系统不需作任何改动。q LANE的工作方式1 1、LAN Switch LAN Switch从 从Ethernet Ethernet终端接收一帧 终端接收一帧(帧的目的地址是 帧的目的地址是ATM ATM网络另一 网络另一 端一台 端一台Ethernet Ethernet终端 终端)。仿真客户机(LE

14、C)(驻留在 驻留在LAN Switch LAN Switch中 中)于是 于是 发送一个 发送一个MAC-to-ATM MAC-to-ATM地址转换请求到 地址转换请求到LES LES(LES(LES驻留在 驻留在ATM Switch ATM Switch中 中)2 2、LES LES发送多点组播至网络上其它 发送多点组播至网络上其它LEC LEC(LANE(LANE的工作方式 的工作方式)3 3、在地址表中含有、在地址表中含有被叫 被叫MAC MAC地址 地址的 的LEC LEC向 向LES LES作出响应 作出响应,同时 同时LEC LEC接着 接着 向其它 向其它LEC LEC广播这个响应 广播这个响应 4 4、发送地址转换请求的、发送地址转换请求的LEC LEC 认知这个响应 认知这个响应,并得到目 并得到目 的地的 的地的ATM ATM 地址 地址,接着便 接着便 通过 通过ATM ATM网建立一条 网建立一条交换 交换 型虚电路 型虚电路(SVC)(SVC)至目的 至目的LEC,LEC,用 用ATM ATM信元传送数据 信元传送数据