交换 Chap_07 IP+ATM

第七章ATM交换技术本章教学基本要求：1．了解ATM的定义及信元结构；2．理解虚信道和虚通路；3．理解ATM协议分层结构；4．理解ATM交换的基本原理；5．理解ATM连接的建立和清除；6．掌握ATM交换机的组成；7．掌握ATM交换结构。

本章教学主要内容：一、ATM的基本概念二、B-ISDN/ATM协议三、ATM交换的基本原理四、ATM交换机的组成五、ATM交换结构六、ATM连接建立和清除一、ATM的基本概念1．ATM的定义ATM（Asynchronous Transfer Mode），即异步转移模式，被ITU-T定义为宽带综合业务数据网B-ISDN的信息传输模式。

术语“转移”包括了传输和交换两个方面，所以转移模式是指信息在网络中传输和交换的方式。

“异步”是指在接续和用户中带宽的分配方式。

因此，ATM就是在用户接入、传输和交换级综合处理各种通信量的技术。

2．ATM的信元结构ATM信元的长度是固定的，而且信元的长度较小，只有53字节，分为信头和净荷两部分，信头为5个字节，净荷为48个字节。

ATM信元的信头内容在用户-网络接口（UNI）和网络节点接口（NNI）中略有差别，如图7.1所示。

(1)GFC：一般流量控制，4比特。

仅用于UNI接口，用于控制ATM接续的业务流量，减少用户边出现的短期过载。

只控制产生于用户终端方向的信息流量，而不控制网络方向的业务流量。

(2)VPI：虚通道标识，其中NNI为12比特，UNI为8比特。

(3)VCI：虚通路标识，16比特，标识虚通道内的虚通路，VCI与VPI的组合来标识一个虚连接。

(4)PTI：净荷类型指示，3比特，用来指示信元类型。

(5)CLP：信元丢失优先级，1比特。

用于信元丢失级别的区别，CLP为1，表示该信元为低优先级，为0则为高优先级，当传输超限时，首先丢弃的是低优先级信元。

(6)HEC：信头差错控制，8比特，监测出有错误的信头，可以纠正信头中1比特的错误。

第7章广 域 网197当信元装载入C-4时，由于C-4长度9×260=2340字节，而信元长度是53字节，两者不是整数倍关系，所以有ATM 信元会跨越C-4边界。

此时无法借助C-4的边界定界信元。

信元定界可以使用POH 中的指示字节H4或使用HEC 检验的方法。

目前使用HEC 检验的方法较多，而H4字节很少。

另外在SDH 帧结构中已经保护了实现再生段、数字段和传输路径的OAM 功能，因此在SDH 的物理层中不需要PL-OAM 信元。

可见，SDH 帧结构中有效负载区可以用于完全传输A TM 层的信元，速率为：155.520×260×9/（270×9）=149.760Mbit/s ，该速率和基于信元传输的速率是相同的。

3．基于PDH 的ATM 传输准同步数字序列（PDH ）与同步数字序列（SDH ）或直接的ATM 传输网络相比，在线路传输资源、资源能力、快速交换和复接以及OAM 操作方法等方面有许多不足。

在PDH 上传输ATM 信元，不仅有利于在PDH 传输系统开设多种业务，同时可以为PDH 传输系统稳建过渡到SDH 系统打下基础。

ITU-T 为每种PDH 传输速率定义了ATM 适配格式，可以采取3种方法：直接在PDH 帧结构中传输ATM 信元、重建传输帧的格式用以传输ATM 信元，以及在PDH 传输帧的基础上构建ATM 传输帧。

7.5.4 ATM 的交换方式1．ATM 交换的基本原理和要求在前面介绍ATM 传输网络中引入VCC 和VPC 概念时讲述到VP 交换和VC 交换，实际上ATM 交换就是相应的VC/VP 交换。

ATM 交换完成的功能是显然的，即进行VPI/VCI 转换和将来自于特定VC/VP 的信元根据要求输出到另一特定的VC/VP 上。

完成这样功能的一个ATM 交换单元可以由3部分（如图7.28所示）：即入线处理和出线处理部件、ATM 交换单元和ATM 控制单元组成。

报文交换的不足之处
①由于数据进入交换结点后要经历存储、转发 这一过程，从而引起转发时延（包括接收报 文、检验正确性、排队、发送时间等），而 且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大， 因此报文交换的实时性差，不适合传送实时 或交互式业务的数据。
②报文交换只适用于数字信号。
报文交换的不足之处
③由于报文长度没有限制，而每个中间结点都 要完整地接收传来的整个报文，当输出线路不 空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发， 要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降 低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时 要把等待转发的报文存在磁盘上，进一步增加 了传送时延。
报文交换优点
③由于采用存储转发的传输方式，使之具有下列优点：
a.在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施， 加之交换结点还具有路径选择，就可以做到某条传 输路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据， 提高了传输的可靠性；b.在存储转发中容易实现代 码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于 可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计 算机之间进行通信；c.提供多目标服务，即一个报 文可以同时发送到多个目的地址，这在电路交换中 是很难实现的；d.允许建立数据传输的优先级，使 优先级高的报文优先转换。
➢依次把各分组发送到接收端（假定接收 端在分左组边1 ）。
首部 数 据
分组 2
首部 数 据
分组 3
首部 数 据
分组首部的重要性
➢每一个分组的首部都含有地址等控制信 息。
➢分组交换网中的结点交换机根据收到的 分组的首部中的地址信息，把分组转发 到下一个结点交换机。
➢用这样的存储转发方式，最后分组就能 到达最终目的地。
三种交换的比较
电路交换 连接建立

第三层交换机的工作原理
当发送站A对默认网关的IP地址广播出一个ARP请求时， 如果第三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B 站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址。
否则，第三层交换模块根据路由信息向B站广播一个 ARP请求，B站得到此ARP请求后向第三层交换模块回 复其MAC地址，B站得到此ARP请求后向第三层交换模 块回复其MAC地址，第三层交换模块保存此地址并回 复给发送站A，同时将B站的MAC地址发送到第二层交 换功能模块的MAC地址表中。之后，A再向B发送的数 据包便全部交给第二层交换处理，信息因此得以高速 交换。
2个子层： 汇聚子层 (CS) 分段和重组 (SAR)
为了提高交换网络的速率， 对ATM层作了尽可能的简 化，而ATM层未提供处理 的信元丢失、误传、时延、 时延抖动等与业务服务质
量密切相关的功能，由 AAL层完成。
ATM适配层-AAL1
•AAL1主要适用于信源和信宿间有严格定时关系且面向连接的CBR 类业务； •CSI标识不同的应用，如时钟信号传递和结构化数据传递等； •SC放置每个信元的序号，用于检测信元丢失及误插入。 •CRC-3和奇偶校验位用来保证序号域中信元序号的正确传输；
2008.4
交换式连接组网
表明了交换型局域网中交换 机所实现的功能，站点A和E，站 点B和F，站点C和D之间分别建立 起三条独立连接，从而实现站点 A和E、B和F、C和D之间数据包的 互发。很明显，交换式连接的局 域网以数据链路层的帧为数据交 换单位，围绕局域网交换机构成 网络，从根本上解决了共享以太 网所带来的问题。
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ATM适配层
AAL位于ATM层之上，这一层是和业务相关的，即针对不同 的业务，采用不同的适配方法。但都要将上层传来的信息流（长 度、速率各异）分割成48字节长的ATM业务数据单元，同时将