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ATM异步传输模式是什么 ATM异步传输模式介绍【详解】

发布时间:2019-05-29 02:15 来源:未知 编辑:admin

  随着Internet与多媒体技术的飞速发展,Web上的图像、音频、视频等多媒体内容越来越多,用户需要有更高的接人速率。而现有的电路交换和分组交换很难胜任宽带高速的交换任务。对于电路交换,当数据的传输速率及其突发性变化很大时,交换的控制就变得十分复杂;对于分组交换,当数据传输速率很高时,协议数据单元在各层的处理成为很大的开销,无法满足实时性很强的业务的时延要求。异步传输模式ATM(Asynchronous Transfer Mode)就是建立在电路交换和分组交换基础上的一种新的交换技术,他可以很好地进行宽带信息交换。 ATM信元格式及速率

  ATM传送信息的基本载体是ATM信元。ATM信元采用53B的固定长度,其中48B为数据,另附加5B作为信头。在信元交换过程中,主要是参照信头的内容对信元进行处理。信头内容在UNI和NNI中略有不同,如图1所示。

  PTI(Payload Type):载荷类型指示,用于指明信元中的载荷(数据域中携带的数据)类型。 CLP(Cell Loss Priority):信元丢失优先级,用于拥塞控制。当网络出现拥塞时,首先抛弃CLP等于1的信元。

  HEC(Header Error Contr01):信元差错控制,用来检测信头中的错误,并可以纠正信头中的1 b差。HEC的另一个作用是用于信元定界,利用HEC字段和他之前的4B的相关性可识别出信头位置。HEC的功能在物理层实现。

  与普通IP传输的非面向连接不同,ATM是一种面向连接的交换方式。ATM交换机是根据信元头的信息,基于信元完成的。一个ATM交换机可能只使用信元头的VPI部分,或只使用VCI部分,或者两个部分都使用来决定如何转发信元。其工作过程大致是;ATM交换机接收来自特定输入端口的、带有标记的VPI/VCI字段和表明属于特定虚电路的信元,然后检查路由表,从中找出从哪个输出端口转发该信元,并设置输出信元的VPI/VC!值。就像电话呼叫的例子,只使用信元头部的VPI字段进行ATM信元的大量交换是非常有用的。

  ATM采用了虚连接技术,将逻辑子网和物理子网分离。类似于电路交换,ATM首先选择路径,在2个通信实体之间建立虚通路,将路由选择与数据转发分开,使传输中间的控制较为简单,解决了路由选择瓶颈问题。设立虚通路和虚通道两级寻址,虚通道是由两结点间复用的一组虚通路组成的,网络的主要管理和交换功能集中在虚通道一级,减少了网管和网控的复杂性。在一条链路上可以建立多个虚通路。在一条通路上传输的数据单元均在相同的物理线路上传输,且保持其先后顺序,因此克服了分组交换中无序接收的缺点,保证了数据的连续性,更适合于多媒体数据的传输。 在信头的各个组成部分中,VPI和VCI是最重要的了。这两个部分合起来构成了一个信元的路由信息,该信息表示这个信元从哪里来,到哪里去。为此常把这两个部分合起来记作VPI和VCI。ATM交换就是依据各个信元上的VPI和VCI,来决定把他们送到哪一条输出线上去。

  每个ATM交换机建立一张对照表。对于每个交换端口的每一个VPI和VCI,都有对应表中的一个入口。当VPI和VCI分配给某一信道时,对照表将给出该交换机的一个对应输出端口以及用于更新信头的VPI和VCI值。

  当某一信元到达交换机时,交换机将读出该信元信头的VPI和VCI值,并与路由对照表比较。当找到输出端口时,信头的VPI和VCI被更新,信元被发往下一段路程。

  在ATM环境中,怎样使用VP和VC呢?VP就像一个能够携带许多VC(最多可达65 000条)的管道或通道,他可以是从交换机到交换机的虚拟线路,也可以是横穿ATM网络由终端到终端的所有线路。除了最大的专用局域网或广域网外,65 000条VC在当今是足够的。实际上支持复杂的VP并不需要这么多VC,许多ATMLAN发送点仅支持一条虚通道,即

  VPI=0。当只有一条VP被支持时,他不用作端到端的连接,所以这里并不要求VC一定在给定的VP中,这样VC可连接任何一组站群而不受VP的影响。通常数据是在一条VC中传送的。

  另一方面,交换机在典型情况下,必须支持成百上千条不同的VP,最大可能支持上百万条不同的VC。通常客户系统希望能够提供给他们用户一条通过网络的专用VP,VP可以连接网络中任意2个端到端用户,若VP使用这种方式,则被称为一条虚通道连接(VPC)或称为一个虚通道路径(VP Channel)。他可以带有永久虚拟线路(PVC,Permanent Virtual Circuits)和交换虚拟线路(SVC,Switched Virtual Circuits)。如图2所示。

  在一个VP通道中,系统用户可以建立PVC和SVC,而无需系统以任何方式参与,甚至系统的交换机也不必直接支持SVC。VP通道能够提供一条路径将公用网中不同的公司互相隔离开来。在使用公用ATM服务器的这条路径中,就需要用复合VP通道互联用户网络中的网点。

  在公用ATM网络环境中,若系统不提供VP通道的能力(有些可能没有),则系统只能提供PVC,这是因为交换机不能直接支持SVC(有些从不支持),有些系统也不希望支持SVC(因为他使企业间帐目复杂化,并增加了保密数据的流量)。若无VP通道,系统通常

  在公用网络中,PVC是用户提前申请并由系统建立的。PVC在对外连接ATM网络设备(如以太网或带ATM的FDDI转换器、ATM集线器)时是相当有用的。许多非ATM信号源可通过单个PVC动态多路复合返回到指定点。在ATM主机间使用PVC也可限制预定端点的通信。在公用网中这是符合要求的。

  在专有网络(LAN或WAN)中,由于终端站可以自己申请建立SVC,所以SVC是站点之间的通信更可取的路径。这就是当今大多数专用非ATMLAN和WAN的工作方式。因此,占用网络ATM交换机必须直接支持SVC。但是,若终端站或边缘设备不支持SVC或是按要求不允许申请连接SVC,这时在专用网中有用PVC的,PVC必须由网络控制者提前建立。但由于路径是预定的,所以当网络出现故障时,PVC比SVC优越性差。故此,在专用网络中虚通道VP不重要甚至不需要了,如图4所示。

  在B-ISDN中,ATM交换机连接着用户线路和中继线路。在用户线路上和中继线路上传送的都是ATM信元。ATM信元交换机的通用模型及其原理如图5所示。其通用模型有一些输入线路和一些输出线路,通常在数量上相等(因为线路是双向的)。在每一个周期从每一输入线路取得一个信元(如果有的话)。通过内部的交换结构(switching fabric),并且逐步在适当的输出线路上传送。从这一角度上看,ATM交换机是同步的。而且,他不关心信息的内容和形式。他简单地把信息分割成相同长度的分组,并给分组加上头部,以使分组能到达目的地。ATM信头只有很少的几项功能,这使其能被网络无时延地处理。

  所有的ATM交换机都有2个共同的目标:一个是以尽可能低的丢失率交换所有的信元;另一个是决不能在虚电路上记录信元。可以说,ATM交换机的任务,就是根据ATM信头上虚通道标识符和虚通路标识符,把送人的ATM信元转送到相应的中继线或用户线上去。举例来说,用户A正在使用虚通道VPI;2、虚通路VCI=1向北京发送一幅图片;同时又在使用VPI=3、VCI=1向北京发送一段语音;同时还在用VPI=4、VCI=2从深圳接收数据。那么,交换机就应该把从用户线的ATM信元转送到中继线C上,把从用户线的ATM信元也转送到中继线C上;同时把从中继线的ATM信元转送到用户A上,如图6所示。

  由于在B-ISDN上,用户线和中继线上传送的都是ATM信元,所以对ATM交换机来说,可以在许多情况下对中继线和用户线不予区分,这样就可以得到一个抽象的ATM模型。联接在这个交换机模型上的一部分线路向这个交换机抄送出ATM信元,因而叫做这个交换机的入线;另一部分线路则从这个交换机接收ATM信元,因而叫做这个交换机的出线。ATM交换机的功能就是根据送人的ATM信元的VPI和VCI,把他们送到相应的出线上去。

  为了完成上述ATM信元的工作,一个ATM交换机一般由3个基本部分构成:入线处理和出线处理部分、ATM交换单元、ATM控制部分。其中,ATM交换单元完成交换动作;ATM控制单元对ATM交换单元的动作进行控制;入线处理部分对各入线上的ATM信元进行处理,使他们成为适合送入ATM交换单元的形式;出线处理部分对ATM交换单元送出的ATM信元进行处理,使他们成为适合于传输的形式。

  我们知道,在通信线路上常常是传送一个比特一个比特的串行信号,而在ATM交换单元中为了提高速度,常常需要一次读入若干比特的并行信号。因此,诸如串/并转换等功能,在入、出线处理部件里总是需要的。事实上,为了简化交换单元的设计,我们也总是把那些可以在入线和出线就能处理的事放人到人、出线处理部件上工作。

  交换机的主要功能是提供一种方法,将来自输入端口的信元快速、有效地路由到输出端口。ATM交换设备将进行单个信元的输入处理、标头的转换以及输出处理。信元标头必须按输出端口的要求进行转换。为确保信元进入适当的物理链路,交换机必须对信员进行输出处理。

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