信息传输与交换技术课件第05章atm交换.pptVIP

信息传输与交换技术 第5章 ATM交换 ATM网络技术基础 ATM诞生的背景 在电话网中，呼叫一旦建立起来，通信的双方以64 kb/s的速率独自占有该连接，这种独占性使得话音或数据信息传递的实时性非常好，但影响了设备资源的利用率，不适合速率变化很大的数据通信业务。 在分组交换通信网中，信息的传递都是以分组为单位进行传输、复接和交换的。分组交换一方面采用统计复用方法提高带宽的利用率，另一方面为了保证数据传递的可靠性，在数据链路层采用逐段转发、差错校正的控制措施。这种控制措施保证了数据的正确传递，但同时也致使传输数据产生附加的随机时延。 ATM诞生的背景 随着通信技术和通信业务需求的发展，电信网络必须向宽带综合业务数字网(B-ISDN)方向发展，这就要求通信网络和交换设备既要容纳非实时性的数据业务，又要容纳实时性的电话和电视信号业务，还要考虑到满足突发性强、瞬时业务量大以及业务通信速率可变的要求。 在这样的通信业务条件下，一种新的传送模式——“异步传送模式”ATM (Asynchronous Transfer Mode)出现了。异步传送模式是相对传统电路交换采用的同步传送模式STM (Synchronous Transfer Mode)而言的。 同步传送模式的主要特征是采用了时分复用技术，各路信号都是按一定时间间隔周期性出现的；异步传送模式则采用统计时分复用，各路信号不是按照一定时间间隔周期性出现的，要根据标志来识别每路信号。采用该传送模式后，大大提高了网络资源的利用率。 ATM的概念 ATM的具体定义为：ATM是一种传送模式，在这一模式中用户信息被组织成固定长度的信元，信元随机占用信道资源，也就是说，信元不按照一定时间间隔周期性地出现。从这个意义上来看，这种传送模式是异步的(统计时分复用也叫异步时分复用)。 图1 ATM 信元 ATM技术的特点 固定长度的短分组：在ATM中采用固定长度的短分组，称为信元(Cell)。固定长度的短分组决定了ATM系统的处理时间短、响应快，便于用硬件实现，特别适合实时业务和高速应用。 统计时分复用：信元在时间上没有固定的复用位置，而是按需分配带宽，进行统计时分复用，可以满足不同用户传递不同业务的带宽需要。 面向连接并预约传输资源的方式工作：电路交换通过预约传输资源保证实时信息的传输，分组交换模式中的虚电路工作模式取消了资源预定的策略，虽然提高了网络的传输效率，但却有可能使网络接收超过其传输能力的负载，造成所有信息都无法快速传输到目的地。 ATM技术的特点 ATM方式采用的是分组交换中的虚电路形式，同时在呼叫建立时向网络提出传输所希望使用的资源，网络根据当前的状态决定是否接受这个呼叫。 资源的约定并不像电路交换那样给出确定的电路或PCM时隙，只是给出用以表示将来通信过程中可能使用的通信速率。采用预约资源的方式，可以保证网络上的信息在一个允许的差错率下传输。 考虑到业务具有波动的特点和交换中同时存在的连接的数量，根据概率论中的大数定理，网络预分配的通信资源小于信源传输时的峰值速率。可以说ATM方式既兼顾了网络运营效率，又能够使接入网络的连接进行快速数据传输。 ATM技术的特点 取消逐段链路的差错控制和流量控制：ATM协议运行在误码率很低的光纤传输网上，同时预约资源机制保证网络中传输的负载小于子网络的传输能力，所以 ATM取消了网络内部节点之间链路上的差错控制和流量控制，将这些工作推给了网络边缘的终端设备完成。 如果信元头部出现差错，会导致信元传输的目的地发生错误，即所谓的信元丢失和信元错插，这时就简单地丢弃信元，至于如何处理由于这些错误而导致信息丢失后的情况则由通信的终端处理。 如果信元净荷部分(用户的信息)出现差错，判断和处理同样由通信的终端完成。对于不同的传输媒体可以采取不同的处理策略。例如，对于计算机数据通信(文本传输)，显然必须使用请求重发技术要求发送端对错误信息重新发送；而对于话音和视频这类实时信息发生的错误，接收端可以采用某种掩盖措施，减少对接收用户的影响。 ATM技术的特点 ATM信元头部的功能降低：由于ATM网络中链路的功能变得非常有限，因此信元头部变得异常简单。其功能包括： 标志虚电路，这个标志在呼叫建立阶段产生，用以表示信元经过网络中传输的路径。依靠这个标志可以很容易地将不同的虚电路信息复用到一条物理通道上。 信元的头部增加纠错和检错机制，防止因为信元头部出现错误导致信元误选路由。 很少的维护开销比特，不再像传统分组交换中那样，包含信息差错控制、分组流量控制以及其它特定开销。 因此ATM技术既具有电路交换的“处理简单”、支持实时业务等特点，又具有分组交换的支持变比特率(VBR)业务的特点，并能对链路上传输的业务进行统计复用。 虚信道连接、虚通路、虚信道 虚连