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运维人员课程体系_数据专业05-97页文档资料_图文

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中国网通运维人员岗位培训丛书-数据专业
第五章 ATM网络技术
(讲师用PPT)
中国网通(集团)有限公司 2019年11月1日

目标
? 掌握ATM网络的基本概念 ? 掌握ATM网络VP与VC的概念 ? 熟悉ATM网络参考模型 ? 掌握ATM各层协议的原理和功能 ? 掌握ATM网络信令原理 ? 掌握ATM网络流量管理原理 ? 熟悉ATM网络管理技术 ? 了解ATM网络与其它网络的互联技术 ? 熟悉ATM网络的组织结构

目录
5.1 ATM网络基本原理 5.2 ATM协议参考模型 5.3 物理层 5.4 ATM层协议 5.5 ATM适配层协议 5.6 ATM信令 5.7 ATM流量管理 5.8 ATM网络管理 5.9 ATM网络与其它网络互连技术 5.10 ATM网络组织

5.1 ATM网络基本原理

5.1.1 概述:ATM起因、ATM协议的简单结构

高层协议

帧同步 时隙1 时隙2
帧1 帧周期

时隙n 帧同步 时隙1 时隙2 帧2

图5.1 SDH的帧结构

时隙n t

封装在下面的ATM协议中 ATM适配层
(AAL1、AAL2、AAL3/4、AAL5) ATM层
物理层

图5.2 ATM协议层结构
ATM:即异步传输模式,是一种分组交换和复用技术,它采用固定长度 的分组(即信元)在传输通道中非周期性的传送各类信息。

5.1 ATM网络基本原理

5.1.2 虚通道和虚信道

沃尔斯堡

物理接入(TP)

物理接入

VCC2 VCC3
VCC1 VCC2 VCC3 VCC4

VP2

VP3

达拉斯

VP1:州际公路 VP2:高速公路 VP3:乡村公路

VP1 VCC1:共乘车道,65km/h VCC2:小车道,55km/h VCC3:卡车道,45km/h VCC4:急救专线

休斯顿

VCC2 VCC3
VCC1 VCC2 VCC3 VCC4

图5.3 ATM概念的交通运输比拟举例

虚通道和虚信道:在ATM网络中定义了两种逻辑通道,即虚通 道(VP)和虚信道(VC)。

5.1 ATM网络基本原理

VC交换

VC交换

VP交换

VCI=n VPI=a

VCI=m VPI=b

VCI=m VPI=c

VCI=p VPI=d

VCI=n

VCI=m
虚信道连接z

VCI=p

VPI=a

VPI=b

VPI=c

VPI=d

虚通道连接w

虚通道连接x

虚通道连接y

图5.6 ATM网络中的VPC和VCC

虚信道连接(VCC):VCC是ATM网络中的两个用户之间建立的端到端虚电路。 连接相邻VC交换节点之间的虚信道称为虚信道链路,而VCC就是由若干端虚信 道链路串接而成的 。
虚通道连接(VPC):和VCC一样,连接相邻VP交换节点之间的虚信道称为虚 信道链路,而VPC就是由若干端虚信道链路串接而成的 。

5.1 ATM网络基本原理
5.1.3 ATM特点
在灵活性方面,ATM采用统计型的时分复用方式,也就是按需动态分配带宽。 取消了每条链路上的差错保护和流量控制。
ATM技术认为物理传输媒质是可靠的,端到端的差错控制即可满足大部分业 务的要求。因此在ATM网络的各级链路上仅对信元头进行差错控制。
采用面向连接的方式。
在信息由终端传送到网络之前,网络先为其逻辑虚连接的建立预留必要的资 源。当用户提出的呼叫请求被网络接纳后,网络即为该呼叫建立一条虚连接。当信息传 输完毕,网络释放资源 。这样的方式允许网络在各种情况下保证最小的信元丢失率。
减少了信头的功能。
为了确保网络中的高速处理能力,ATM信头的功能大大减少,主要起标识 符的作用,ATM硬件实现得到简化,处理速度大大提高。
采用短小的净荷长度。
短小的净荷长度可以减小组装、拆卸信元以及信元在网络中排队等待所引 入的时延,提高传输速率,减少时延抖动 ,更适合于对时延变化有苛刻要求的业务。

目录
5.1 ATM网络基本原理 5.2 ATM协议参考模型 5.3 物理层 5.4 ATM层协议 5.5 ATM适配层协议 5.6 ATM信令 5.7 ATM流量管理 5.8 ATM网络管理 5.9 ATM网络与其它网络互连技术 5.10 ATM网络组织

5.2 ATM协议参考模型
5.2.1 ATM协议标准
标准化组织:有关ATM和B-ISDN的标准化组织大致可分为 两类:正式标准化组织和企业论坛。
正式国际标准化组织有: (1)国际电信联盟的电信标准分部(简称ITU-T) (2)美国国家标准局(ANSI) (3)欧洲电信标准局(ETSI)
企业论坛主要有4个: (1)ATM论坛 (2)Internet工程任务规划局(IETF) (3)帧中继论坛 (4)SMDS利益集团

5.2 ATM协议参考模型

面管理 层管理

5.2.2 ATM协议模型

ATM协议模型包括3个面和4层功能,如图所示,其中3个面分别是:

? 用户面(User Plane),提供用户信息的 传送,而且包括所有相关的机制,如流量 控制和差错恢复等。采用分层控制结构。
? 控制面(Control Plane),提供呼叫和 连接的控制功能,主要涉及的是各种信令 功能完成呼叫或连接的建立、监控和释放 。采用分层结构 。
? 管理面(Management Plane),提供面 管理和层管理功能。

管理平面

控制平面 高层

用户平面 高层

ATM 适配层

ATM

4个功能层分别是:

物理层

? 物理层,完成传输信息(比特/信元)功能。 ? ATM层,负责交换、路由选择和信元复用。 ? ATM适配层(AAL),负责将各种业务的信息适配成ATM信元流。 ? 高层,根据不同的业务特点完成高层功能。

5.2 ATM协议参考模型

B-ISDN层次和子层与OSI层次关系

B-ISDN子层 特别业务(SS) 公共部分(CP)
分段与重装 虚信道层次 虚通道层次 传输特定层次
数字段 再生段

B-ISDN层次 CS
AAL SAR
ATM
PL

OSI层次 数据链路层
物理层

5.2 ATM协议参考模型
ATM信元种类 ? 空闲信元(Idle Cell):用于适配传输速率和信元速率之间的差别。 ? 有效信元(Valid Cell):信元头部经过HEC检验纠错保证正确的信元。 ? 无效信元(Invalid Cell):信元头部发生错误且无法通过HEC改正的信元 。 ? 分配信元(Assigened Cell):通过ATM层向上层提供服务的信元 。 ? 未分配信元(Unassigened Cell):没有承载用户信息的ATM信元。

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5.3 物理层

物理层为ATM层提供以下两种功能:一种是传送有效信

元,另一种是传送定时信息,以实现较高层的服务。

物理层分为两个子层,如图

信元率耦合

物理层

传输汇聚子层(TC)

HEC序列产生和证实 信元定界 传输帧适配 传输帧产生和证实

物理介质子层(PM)

比特定时 物理介质

5.3 物理层
5.3.1 物理介质子层
物理介质子层简称为PM子层,负责在物理媒体上正确传输 和接收比特,主要包括:
? 比特传送 ? 比特定位 ? 线路编码 ? 光电转换。
物理层常用接口的标准:
? ANSI标准T1.624定义的SONET接口 ? ITU-T建议书I.432定义的SDH接口 ? ITU-T定义的PDH接口,速率为2.048Mbit/s的E1

5.3 物理层
5.3.2 传输汇聚子层 传输汇聚子层简称为TC子层,主要功能有:
? 传输帧适配:产生适合在物理介质传输的信息流 ? HEC控制 ? 信元定界 ? 信元速率耦合 ? 扰码等

5.3 物理层
传输帧的产生和适配有两种方法:
? 基于信元的传输 ? 基于SDH的传输

PL信元 1

K≤26

1

2

PL物理层

ATM层信元

K

PL信元 1

物理层信元

图5.11 基于信元接口的帧结构

5.3 物理层

基于SDH的传输:

13

5

9字节 SOH

261字节 AU-4

STM-1

AU-4 PTR SOH ATM信元 53字节

J1

B3

C2

G1

F2

H4

Z3

C-4

Z4

Z5

VC-4 POH

VC-4

ATM 异步转移模式 AU 管理单元 C 容器 POH 通道开销

PTR 指针 SOH 段开销 STM-1 同步转移模式 VC-4 虚容器4

图5.12 155.520Mbit/s SDH 接口的帧结构

5.3 物理层

信元率耦合:即速度匹配功能
具有同步时隙的物理介质需要该功能。为了使信元流适应于传输 比特率,需要在发送端插入空闲信元,并在接收端剔除空闲信元。此 过程称为信元率耦合。
信元差错控制(HEC):
检测到多位误码 (丢弃信元)

没有检测 到差错
(没有动作)

纠正 模式

没有检测到误码 (没有动作)

检测 模式

检测到单个误码 (纠正)
图5.14 HEC接收端行为

检测到误码 (丢弃信元)

5.3 物理层

信元定界:
? 从PM子层的比特流或字节流中识别出正确信元的过程称为信元定界。 ? 信元定界利用HEC和信头的前4个字节的相关性来实现。

逐比特检测
捕获态

正确的HEC 不正确的HEC

逐信元检测
预同 步态

α次连续不 正确的HEC

同步态
逐信元检测

δ次确连的续HE正C

图5.15 信元定界状态图

5.3 物理层
扰码 : ? 采用扰码的原因:避免信头中出现误码,加强信元定界的可靠性和
安全性;
? 扰码的作用:使信元负载字段中的数据随机化。
? 扰码格式:
? 对基于SDH方式的物理层,采用(X43+1)的自同步扰码SSS。 ? 对基于信元方式的物理层,采用分散抽样扰码DSS,它通过将一个伪
随机序列PRBS(X31+X28+1)模2加到信元上来实现。

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5.4 ATM层协议
5.4.1 ATM信元
信元是ATM的基本数据单位,共53个字节(前5个字节的信元头+后 48个字节的净荷),其格式如下:
传输通道
H PH P H P H PH P

信头

净荷

UNI信元 GFC

VPI

VCI

PTI CLP HEC

NNI信元

VPI

VCI

PTI CLP HEC

图5.16 ATM信元格式

5.4 ATM层协议
ATM层功能:
? 构造信元; ? 信元接收和信头有效性检测; ? 利用VPI/VCI进行信元中继、前向传递和复制; ? 利用VPI/VCI进行信元复用和分用; ? 区分信元净荷类型; ? 解释已定义的和预保留的信头值; ? 信元优先级处理; ? 支持多类业务质量(QOS); ? 用法参数控制(UPC); ? 简明前向拥塞指示(EFCI); ? 一般流量控制(GFC); ? 连接分配和取消。

5.4 ATM层协议

UNI上预先分配的信头值:

类型 为物理层使用保留
未分配的信元 元信令
一般广播信令 点对点信令 F4段OAM流 F4端到端OAM流
资源管理 为未来功能保留

字节1 pppp0000 gggg0000 ggggyyyy ggggyyyy ggggyyyy ggggzzzz ggggzzzz ggggzzzz ggggzzzz

字节2 00000000 00000000 yyyy0000 yyyy0000 yyyy0000 zzzz0000 zzzz0000 zzzzvvvv zzzzvvvv

字节3 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 vvvvvvvv vvvvvvvv

字节4 0000ppp1 0000xxx0 00010a00 00100aa0 01010aa0 00110a0a 01000a0a vvvv110a vvvv111a

字节5 HEC有效码 HEC有效码 HEC有效码 HEC有效码 HEC有效码 HEC有效码 HEC有效码 HEC有效码 HEC有效码

5.4 ATM层协议

预分配的VPI和VCI :

特定用法

VPI(16进制) VCI(16进制)

未赋值信元

00

00 00

元信令

XX

00 01

通用广播信令

XX

00 02

Q.2931(点对点)

XX

呼叫控制规程

00 05

本地管理接口ILMI协议

00

01 00

5.4 ATM层协议

负载类型指示符 (PTI):

PTI
000 001 010 011 100 101 110 111





用户数据信元,没有经历拥塞,ATM层用户到ATM层用户指示=0

用户数据信元,没有经历拥塞,ATM层用户到ATM层用户指示=1

用户数据信元,经历拥塞,ATM层用户到ATM层用户指示=0

用户数据信元,经历拥塞,ATM层用户到ATM层用户指示=1

OAM F5段相关信元

OAM F5端到端相关信元

资源管理信元

为未来功能而保留

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5.1 ATM网络基本原理 5.2 ATM协议参考模型 5.3 物理层 5.4 ATM层协议 5.5 ATM适配层协议 5.6 ATM信令 5.7 ATM流量管理 5.8 ATM网络管理 5.9 ATM网络与其它网络互连技术 5.10 ATM网络组织

5.5 ATM适配层协议

5.5.1 协议模型

AAL AAL公共部分(CP)

AAL业务访问点(AAL-SAP) AAL-PDU原语 业务特定汇聚子层(SSCS)
可以是空的 SSCS-PDU原语
公共部分汇聚子层(CPCS)
CPCS-PDU原语
分段与重装(SAR) SAR-PDU原语 ATM业务访问点(ATM-SAP)

CPCS

SSCS

SAR

SSCS

5.5 ATM适配层协议
拆装子层SAR : ? 信息格式装拆 ? ATM信元负载编号 ? ATM负载字节填充和去除
汇聚子层CS : ? 功能:对高层应用的数据进行检错纠错处理,对于实时
业务必须考虑收发业务时钟的同步。 ? 组成:
? 公共部分汇聚子层CPCS ? 业务特定汇聚子层SSCS

5.5 ATM适配层协议

业务类型 :

业务类别

属性

A类

B类

发端和收端之 间的定时关系

要求

C类

D类

不要求

比特率

恒定

可变

连接方式

面向连接

非连接

AAL(s)

AAL1

AAL2

AAL3/4或AAL5

业务类型 举例

CBR

rt-VBR

nrt-VBR

电路仿真 分组视频、音频 帧中继 X.25

UBR IP

5.5 ATM适配层协议

1. 恒定比特率实时业务适配-AAL1 应具备的功能 : ? 传送和递交恒定比特率的业务数据单元 ? 信源和信宿之间必须传递定时信息 ? 能够在信源和信宿之间传送用户数据中包含的特定结构信息。 数据单元结构:

4bit

4bit

SN

SNP

47字节 SAR-SDU

CI SC

CRC P

SAR-PCI

SAR-SDU

5.5 ATM适配层协议

时钟信息传送方法 :
(1)同步残留时间标志SRTS法 :

网络数据

时间标记检测

FIFO缓存区

数据

终端

抖动

滤波器

PLL

本地时钟

图5.19 SRTS接收端工作过程

5.5 ATM适配层协议

(2)自适应时钟法 :

网络数据

FIFO缓存区

充满程度

抖动

滤波器

PLL

数据

终端

本地时钟

图5.20 自适应时钟法接收端工作过程

5.5 ATM适配层协议

结构信息传送SDT : ? 非P格式: ? P格式 :

47字节SAR-PDU负载区

非P类型 P类型

1bit 7bit 保留 偏移量

47字节AAL用户信息
46字节 AAL用户信息

图5.21 结构信息传送

5.5 ATM适配层协议

前向纠错编码FEC :采用Reed-Solomen编码

信元 1 中的 字节 2 顺序

信元顺序 数据 数据

FEC FEC

46

数据

FEC

47

数据

FEC

124字节

4字节

图5.22 AAL1中RS码

5.5 ATM适配层协议

2.可变比特率实时业务适配-AAL2

应具备的功能 : ? 信源和信宿存在定时关系,为了降低信息传输的延时抖动,需要在信元负载区尚未填
充满就将未满信元送出
? 必须采取面向连接的方式传送数据 ? 允许在同一虚信道连接VCC复用多个连接过程 分层结构:
与特定业务有关的CS层(SSCS)

汇聚子层 (CS)

CS公共部分 (CPCS)
拆装子层 (SAR)

公共子层 (CPS)

ATM适配层 (AAL)

5.5 ATM适配层协议
AAL2连接复用

AAL-SAP1 QOS1

AAL-SAP2
QOS2 AAL层

AAL-SAP3 QOS3

ATM-SAPm

ATM-SAPn

ATM层

5.5 ATM适配层协议

数据格式:
SSCS-PDU头部

AAL-SAP

AAL-SDU SSCS-PDU

CPS-PH STF-PH

CPS-SDU CPS-PP CPS-分组 CPS-PDU负载 CPS-PDU AAL-SAP

ATM-SDU

信头

信元负载区

ATM-PDU=ATM信元

SSCS-PDU尾部 S S C S
A A L
C P S

5.5 ATM适配层协议

CPS-分组数据格式:

8bit

6bit 5bit 5bit

CID

LI

UUI HEC

1~45/64字节 CPS-INFO

CPS-PH

CPS-分组

CPS-PDU数据格式:

8bit

1bit 1bit

OSF

SN P

CPS-PP

47字节

PAD

STF

CPS-PDU负载区

CPS-PDU

5.5 ATM适配层协议

AAL2复用和解复用实例

CPS-PDU CPS-PDU

CPS-PDU

CPS-PDU

CPS-PDU

16字节
CPS-分组 16字节

16字节 CPS-分组 16字节

24字节 CPS-分组

45字节 CPS-分组

64字节 CPS-分组

CPS-PDU
6字节

18字节

26字节

CPS-PDU

19字节

25字节

CPS-PDU

信头

ATM-SDU

ATM-PDU=信元

39字节 CPS-PDU

8字节

CPU-SDU信息 CPU-PDU重叠部分将装载入下一 个CPS-PDU信息
填充区(PAD)

CPS分组头部(CPS-PH):3字节 CPS-PDU头部(STF):1字节

5.5 ATM适配层协议

3.数据业务传送适配协议-AAL3/4
两种业务传送工作模式 : ? 消息(Messsage)工作模式

CS-SDU头部

AAL-SDU
CS-SDU CS-PDU

填塞区 CS-SDU尾部

SAR-PDU SAR-PDU头部

SAR-PDU SAR-PDU尾部

SAR-PDU SAR-PDU填塞区

5.5 ATM适配层协议
? 流(Stream)工作模式

AAL-SDU

AAL-SDU

AAL-SDU

填塞区

CS-SDU头部

CS-PDU

CS-SDU尾部

SAR-PDU SAR-PDU头部

SAR-PDU SAR-PDU尾部

SAR-PDU SAR-PDU填塞区

5.5 ATM适配层协议
业务传送模式有两种同等层的操作过程:
? 确保操作(Assured Operation):该操作重传丢失或损坏的
AAL-SDU。由于强制进行流量控制,所以该操作仅适合点到点 的AAL连接。
? 非确保操作(Non-Assured Operation):在该方式下,丢失
或损坏的AAL-SDU不保证重传和纠正,流量控制是可选的。

5.5 ATM适配层协议

SAR-PDU格式:
2bit 4bit 10bit ST SN MID
SAR-PDU头部

44字节 SAR-PDU负载区
SAR-PDU

6bit 10bit LI CRC SAR-PDU尾部

AAL3/4规定了4种不同的数据类型:
? 消息开始BOM:ST=10。表示后面SAR-PDU负载区中承载的是—个SAR-SDU的第一段。 ? 消息继续COM:ST=00。表示后面SAR-PDU负载区中承载的是一个SAR-SDU的中间部分。 ? 消息结束EOM:ST=01。表示后面SAR-PDU负载区中承载的是一个SAR-SDU的结束段。 ? 单段消息SSM:ST=11。后面SAR-PDU负载区中承载的是一个完整的SAR-SDU。

5.5 ATM适配层协议

公共会聚子层 CPCS-PDU格式

8bit 8bit 16bit CPI Btag BAsize
CPCS-PDU头部

1~64字节

0~3bit 8bit 8bit 16bit

CPCS-PDU负载区

PAD AL Etag LI

CPCS-PDU尾部

CPCS-PDU

5.5 ATM适配层协议

4.高效数据业务传送适配-AAL5
SAR子层功能:
? 将来自CPCS-PDU的信息分成48字节的单位 ? 利用ATM层信头中类型指示域PT中AUU指示CPCS-PDU开始、中间和结束

会聚子层CS:

? 分成CPCS和SSCS两个子层

? SSCS格式和协议目前没有定义

? CPCS格式如下 :

0~47bit 8bit 8bit 16bit 32bit

CPCS-PDU负载区

PAD UU CPI LI

CRC

CPCS-PDU尾部

CPCS-PDU

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5.1 ATM网络基本原理 5.2 ATM协议参考模型 5.3 物理层 5.4 ATM层协议 5.5 ATM适配层协议 5.6 ATM信令 5.7 ATM流量管理 5.8 ATM网络管理 5.9 ATM网络与其它网络互连技术 5.10 ATM网络组织

5.6 ATM信令
ATM连接的建立有两种方式 : ? 基于永久性建立机制的PVC(Permanent Virtual Connection) ? 基于按需建立机制的SVC(Switched Virtual Connection)
ATM网络接口信令类型: ? 用户-网络接口信令UNI:User-Network Interface ? 网络-网络接口信令NNI: Network-Network Interface
ATM网络常用信令标准: ? UNI信令:UNI3.0、UNI3.1、UNI4.0 ? NNI信令:PNNI1.0、IISP

5.6 ATM信令

5.6.1 ATM UNI信令

ATM

UNI

端点

ATM 端点

UNI

专用ATM

UNI

网络

ATM 端点

UNI UNI
公用ATM 网络

PNNI B-ICI

专用ATM 网络
公用ATM 网络

UNI
ATM 端点

图5.45 UNI参考配置点

5.6 ATM信令
1. 信令过程概述
信令的作用:用以向ATM网络的复杂操作或规则集合指明发生了某种事件。 信令的传送:信令消息和用户数据信息可在相同的信道中传送(信令带内
传送),也可采用独立的信道传送(信令带外传送),信令带外传送方式比 带内传送更具灵活性。
ATM信令传送:采用独立的信令信道/连接用于信令消息的传送。 信令操作过程:信令操作是以连接建立请求和响应为基础的。协议一般可
处理以下网络状态:
? 呼叫初始化 ? 呼叫处理 ? 呼叫传送 ? 连接建立 ? 连接释放

5.6 ATM信令

2. ATM寻址方式
ATM地址是ATM终端系统的标识,ATM地址可用于动态连接过程的建立,连接建立后将返 回连接标以符即VPI/VCI数值。 ATM网络地址一般采用OSI规定的网络业务接入点NSAP规范,地址长度为20字节。

AFI=39

AFI=47

AFI=45

AFI 1 IDP

AFI 1 IDP

IDI DCC 2

IDI ICD 2

IDI

AFI 1
IDP E.164

HO-DSP
DSP 13 ESI 19 SEL

HO-DSP
DSP 13 ESI 19 SEL

图5.46 专用ATM地址格式

9
HO-DSP 13 DSP
ESI 19
SEL

5.6 ATM信令
3. 连接控制消息
所有呼叫控制消息的格式 包括两部分内容:
? 适于所有消息的信息单元 ? 消息类型相关的信息单元

域长度 1 1
1~16

比特编号 876 543 2 1
协议标识符 00 001001
呼叫标识 0 0 0 0 的长度
呼叫标识

1

消息类型

1~2 0~n

消息长度
基于消息类型 的消息单元

5.6 ATM信令

4.点到点连接的操作过程

主叫用户

UNI

ATM交换机

UNI

被叫用户

状态 空闲
呼叫初始化 呼出处理 呼叫转移
激活

SetUp
Call Proceeding Alerting Connect
Connect Ack

状态 空闲
呼叫初始化
呼出处理
呼叫转移 激活

端到端信息传送
请求释放
Disconnect acknowledge 请求释放
Release

Release Complete

空闲

空闲

状态 空闲
呼叫提供
呼入处理 呼叫接收 连接请求
激活

SetUp
Call Proceeding Alerting Connect
Connect Ack
端到端信息传送

状态 空闲
呼叫提供 呼入处理 呼叫接收 连接请求 激活

释放提示
Disconnect acknowledge 释放提示 Release

空闲 Release Complete 空闲

5.6 ATM信令
5.6.2 临时交换机间信令IISP
产生的原因: ? 专用网络互通的PNNI协议功能非常强大,也非常复杂,无法短时间内完成; ? 为了能尽快推广ATM交换机,需要一种用于各种交换机之间互通的协议; ? ATM论坛使用CISCO开发的一种基于UNI的简单信令协议作为PNNI的替代协议,
简称IISP协议。
工作原理: ? 将UNI信令用于交换机到交换机的通信; ? 使用每个交换机内配置好的地址前缀表在交换机间发送信令请求,不需要VC
路由协议;
? 交换机接受到一个信令请求时,检查目的ATM地址与前缀表是否一致,并通知
具有最长前缀匹配的端口,然后使用UNI过程,将信令请求发送该端口。

5.6 ATM信令
5.6.3 ATM PNNI信令
1.PNNI概述 PNNI协议的网络接口规范由两个核心部分组成:路由选择和信令

网络管 理协议
NNI

PNNI 路由选择
PNNI 信令
AAL-5

路由选 择协议
UNI

交换层

5.6 ATM信令

PNNI协议采用分层结构

第2层

F

M

第1层

B

F

B

A

C

1

D E

F H
G

2

J

M

J

I

K

3

M

L

O

N

4

5.6 ATM信令
2.PNNI寻址方式和网络前缀 ATM网络前缀 ? 工作在网络侧的ATM交换机是采用专用的网络前缀支持的; ? 一个ATM网络前缀是地址域中前x位,x取值范围在0至地址长度之间; ? 网络前缀是不包括ESI和SEL部分的ATM地址; ? 网络层次是以地址前缀为基础的,前缀的任意比特均表示一个层次,PNNI层次结
构可支持多达105个层次 ;
PNNI前缀 ? PNNI协议中的前缀是系统的ATM地址的前n位,前缀最多可包括除SEL字节之外的
多达19字节(152比特)
? 一般PNNI前缀字节越长,可提供的寻址信息更细致 地址总结 ? 不同集合的地址可以进行地址总结 ? 地址的可达可采用地址总结广播

5.6 ATM信令

3. PNNI物理网络和逻辑视图 物理网络: ? 由实际交换机(包括网络节点)、终端系统和互联线路组成; ? 是PNNI网络的最低层次。
逻辑视图

逻辑链路

逻辑组

B

E

逻辑节点高层

A

B

C

E

F

逻辑节点

逻辑链路

D

G

逻辑组

5.6 ATM信令
4.PNNI组成单元 节点和节点地址:ATM终端系统地址有20字节,其中前19字节用于PNNI路由选择, 最后1字节用于节点配置其范围内的不同ATM终端系统。
对等组和对等组负责节点: ? 对等组在网络中是通过其负责节点和网络中其他组或其成员进行通信; ? 对等组负责节点可由相应选举算法产生,最高优先级的节点成为该对等组的负责
节点。如果两个节点优先级相同,则根据节点标识符决定负责节点; ? 负责节点可表示对等组或逻辑组,这些节点又称为逻辑组节点。
对等组标识符和终端系统地址 ? 14字节的对等组标识符中,第1字节是层次指示符,其余13字节用于对等组标识; ? 标识符信息由两部分组成:分配的前缀层次和前13字节的终端系统地址。

5.6 ATM信令
节点标识符 ? 节点可有两种类型(逻辑组节点和非逻辑组节点),相应存在两种节点标识符。 ? 节点标识符长度22个字节
链路连接类型和路由控制信道 ? 物理链路连接:VPI=0,VCI=18; ? 虚通道连接:VPI=此VPC的VPI,VCI=18; ? 交换虚连接SVCC:信令分配;
内部链路:用于连接对等组内部各节点的逻辑链路称为内部链路或水平链路
外部链路:连接不同对等组节点的链路称为外部链路
上联链路:用于向更高层次的逻辑组传送边界节点的互联性信息的链路称为上联链
路。高层对等组的负责节点间采用上联链路来传递信息。

5.6 ATM信令
5.PNNI数据报
PNNI消息交换是由PNNI数据报承载的 PNNI数据报由3个部分组成:
? PNNI头部 ? PNNI分组 ? 归属于该分组的信息组
PNNI数据报类型有4种:
? 邻域发现数据报Hello ? PNNI拓扑状态数据报PTSP ? PNNI拓扑状态元素PTSE ? 数据库汇总 ? PTSE请求

5.6 ATM信令

PNNI数据报格式:

PNNI 头部

数据报类型

数据报长度

协议版本

支持的最新版本

支持的最旧版本

预留

字节 0 2
4 6 8

PNNI分组

PNNI 数据报

信息组

n

5.6 ATM信令
6.拓扑数据同步和信息传送
拓扑数据库的同步和传播采用了初始数据库交换并向同组节点洪泛传 送的方法。
7.PNNI信令
路由选择 责任中继列表DTL 回溯和备选路由的选择 呼叫建立和释放操作

5.6 ATM信令

呼叫过程:

主叫用户

UNI SetUp

主叫 端节点

NNI

被叫 端节点

UNI 被叫用户

SetUp

SetUp

Alerting Call Proceeding
Connect

Alerting Call Proceeding
Connect

Alerting Call Proceeding
Connect

Connect Ack

数据传送

Connect Ack

Release Release Complete

Release Release Complete

Release Release Complete

目录
5.1 ATM网络基本原理 5.2 ATM协议参考模型 5.3 物理层 5.4 ATM层协议 5.5 ATM适配层协议 5.6 ATM信令 5.7 ATM流量管理 5.8 ATM网络管理 5.9 ATM网络与其它网络互连技术 5.10 ATM网络组织

5.7 ATM流量管理
5.7.1 流量控制
由于ATM技术支持高速传输和基于信元的工作机制,信元 流量的控制必须是包含以下诸多方面,如连接允许控制、用法 控制、网络资源管理、端到端的流量控制以及端系统的主动参 与控制过程,另外,完备的流量控制也可使ATM网络支持包括 语音、视频和多媒体数据在内的多种流量类型业务。流量管理 过程的一个重要方面是监测用户是否获得了要求的业务质量的 服务。

5.7 ATM流量管理
5.7.1 流量控制
连接接纳控制(CAC) 用法参数控制 信元丢失优先级和选择性丢弃 选择性分组丢弃

5.7 ATM流量管理
5.7.2 拥塞控制
拥塞控制定义 在ATM中,拥塞定义为一种不正常的状态。在这种状态下,用户提供给 网络的负载接近或超过了网络的设计极限,从而不能保证流量合同中规 定的QoS。这种现象主要是因为网络资源受限或突然出现故障所致。
拥塞控制的因素 一些应用的特性对拥塞的产生负有一定责任,例如,连接模式、重传策 略、认证策略、响应机制和流量控制。与应用特性相反,一定的网络特 性对控制拥塞起到了积极作用,如排队策略、服务调度策略、信元废弃 策略、路由选择、传播时延、处理时延和连接模式。

5.7 ATM流量管理
5.7.2 拥塞控制
拥塞管理 4种拥塞管理方法: 资源分配 用法参数控制(UPC)废弃 完全预约连接接纳控制(CAC) 网络工程 拥塞回避
拥塞回避的目的是避免严重拥塞,而使网络的负载进入轻度拥塞 区域。 也就是说,拥塞回避试图工作在吞吐量关于负载曲线的“转折”点上。 拥塞回 避方法有:前向显拥塞通知(EFCI)、用法参数控制(UPC)标记、 “过预

5.7 ATM流量管理
5.7.2 拥塞控制
拥塞恢复 拥塞恢复是对网络进入严重拥塞区域的一种响应。拥塞恢复方
法包括:选择性废弃信元、动态UPC、丢失反馈和连接终结 。

目录
5.1 ATM网络基本原理 5.2 ATM协议参考模型 5.3 物理层 5.4 ATM层协议 5.5 ATM适配层协议 5.6 ATM信令 5.7 ATM流量管理 5.8 ATM网络管理 5.9 ATM网络与其它网络互连技术 5.10 ATM网络组织

5.8 ATM网络管理
5.8.1 网络管理概述
ATM网络管理主要是提供给网络管理人员进行网络控制、配置 和监控操作,以向网络用户提供合适的业务。ATM网络采用面向 连接的工作协议,网络拓扑构建和维持是网络管理的重要部分。网 络管理人员期望能在不影响网络中通信业务量的前提下可管理网络 中的变化,如节点增加删除;并期望能够及时获得网络当前的各种 状态,如节点或中继的设备。

5.8 ATM网络管理

5.8.2 ATM相关的MIB

Internet(1)

管理(2)

专用(4)

传输(10)
DS1 (18) DS3 (30) SONET (39)

ATM MIB(37) ATM MIB 对象(1)

企业(1) ATM论坛(353)

图5.57

管理(1) UNI(2) 网络管理(5)

ILMI MIB
ATM相关的MIB树

M4 MIB CES MIB LANE MIB PNNI MIB

5.8 ATM网络管理
5.8.3 本地管理接口ILMI
ILMI(Integrated Local Management Interface)最初的目标 是支持两个ATM系统本地信息的交换。ATM端系统使用ILMI 协议可自动获得有关接口的配置和状态信息,这里的接口信 息包括接口的物理和链路的配置、ATM地址登记信息以及其 他相关的业务。另外,在和相邻节点的信息交换过程中,可 获得有关构建初始网络拓扑信息、提供信令的路由信息以及 进行便于个人工作的配置数据等信息。

目录
5.1 ATM网络基本原理 5.2 ATM协议参考模型 5.3 物理层 5.4 ATM层协议 5.5 ATM适配层协议 5.6 ATM信令 5.7 ATM流量管理 5.8 ATM网络管理 5.9 ATM网络与其它网络互连技术 5.10 ATM网络组织

5.9 ATM网络与其他网络互连
5.9.1 帧中继互连
ATM和帧中继协议的互联必须考虑以下因素: ● 数据帧和信元的转换和映射 ● 帧中继的阻塞指示(FECN和BECN)与ATM阻塞指示的映射 ● 帧中继丢弃指示和ATM信元丢弃优先级映射 ● 业务量管理参数映射 ● 差错监测和状态管理支持 ● 使用数据封装的应用或更高层次

5.9 ATM网络与其他网络互连
5.9.1 帧中继互连
网络互联 帧中继/ATM PVC网络互联功能提供帧中继端系统和ATM
端系统 互通的能力,互联操作的完成可设置在不同的位置,如帧中继 系统 帧中继网络或ATM端系统等。注意,在网络互联的工作方式中, ATM一般是作为传输通道,端到端传输的信息仍是帧中继格式 而并 不是信元格式。也就是说,互联方式对ATM端系统并不是透明 的, 即端系统应能理解帧中继有关的信息。

5.9 ATM网络与其他网络互连

5.9.1 帧中继互连
网络互联

FR CPE IWF

ATM

ATM CPE



FR-SSCS

帧中继 CPCS

链路层 SAR

ATM PHY

FR-SSCS CPCS SAR ATM PHY

5.9 ATM网络与其他网络互连
5.9.1 帧中继互连
业务互联 帧中继和ATM PVC业务互联功能提供帧中继业务和ATM
业务 的互联,参见图5.61。注意在网络互联中,ATM是作为传输 方 式,端到端的信息传输单元是帧结构,而不是信元结构。 而在业 务互联中,帧中继用户和ATM网络用户并不知道通信连接 经历了 不同网络协议的转换过程,帧中继终端或CPE并不需了解 存在

5.9 ATM网络与其他网络互连

5.9.1 帧中继互连

业务互联

FR CPE IWF

ATM

备选协议转



无 SSCS

帧中继 CPCS

链路层 SAR

ATM PHY

ATM CPE
无 SSCS CPCS SAR ATM PHY

5.9 ATM网络与其他网络互连

5.9.2 局域网仿真

ATM网络上提供局域网仿真LANE(LAN Emulation)的目的 是实现LAN通过ATM网络进行互连。
LAN仿真协议模型

LAN 主机 高层协议
MAC 物理层

ATM LAN桥 桥接功能

MAC 物理层

LANE
AAL5 ATM 物理层

ATM 交换机

ATM

物理层

物理层

ATM 主机
高层协议
LANE AAL5 ATM 物理层

5.9 ATM网络与其它网络互连技术

5.9.3 IP Over ATM

LIS-1 H

H 以太网 LAN

应用层 TCP IP AAL ATM
物理层

IP 路由器

ATM 链路

ATM网络

主机 LIS-2

H:主机 LIS:逻辑IP子网

应用层 AAL ATM 物理层

ATM 链路

LIS-3

H

H

IP 路由器

H

H

LIS-4

5.9 ATM网络与其它网络互连技术

IPOA体系结构:IPOA包括两个协议 ? RFC1483:主要描述了在AAL5上多个协议的封装方式 ? RFC1577:利用ATM动态SVC兼容能力来支持直接连接的ATM站,但只支持IP和ARP

应用层 TCP/UDP
IP IPOA AAL5 ATM 物理层
(a)IPOA体系结构

CPCS-PDU负载区

1~65535字节

填充字段PAD

0~47字节

用户-用户标识CPSS-UU 1字节

通用部分指示CPI

1字节

长度字段

2字节

CRC校验字段

4字节

(b)AAL5 CPCS-PDU 格式

5.9 ATM网络与其它网络互连技术

RFC1483的两种数据封装:
? LLC封装

3字节 3字节 2字节
RFC1483 LLC OUI PID

IP数据报 IP-PDU

AAL5 CPCS

CPCS-PDU

ATM信头

净荷

ATM信元 ATM信头

CPCS-PDU尾 净荷

? 基于VC的多路复用:

5.9 ATM网络与其它网络互连技术
路由协议的LLC封装
LLC 0xAA-AA-03(3字节) OUI 0x00-00-00(3字节) 以太类型 0x08-00(2字节) 非ISO PDU (1~65527字节)
桥接协议的LLC封装(Ethernet/802.3)
LLC 0xAA-AA-03(3字节) OUI 0x00-80-C2(3字节) PID 0x00-01 或 0x00-07(2字节)
PAD 0x00-00(2字节) 目的MAC地址
MAC帧的剩余部分 LAN FCS(如果PID的值是0x00-01)

5.9 ATM网络与其它网络互连技术
路由协议的VC多路复用技术
? 格式和AAL5 CPCS-PDU 负载区格式一样,不需要增加额外的
标识字段。
桥接协议的VC多路复用技术(Ethernet/802.3)
PAD 0x00-00(2字节) 目的MAC地址
MAC帧的剩余部分 LAN FCS(由VC标识)

5.9 ATM网络与其它网络互连技术
ATMARP工作过程
? 主机A期望发送到IP地址是IP_ADDR_B的主机B。 ? 主机A向ATM ARP服务器发出携带IP_ADDR_B的ARP解析消息。 ? ATM ARP服务器返回携带主机B的ATM地址的ARP应答。 ? 主机A接收到ARP响应,可更新ARP缓存,并向主机B发送IP数据报。
ATMARP服务器的功能
? 支持ATMATP 格式 ? 基于ATMARP表的ATM地址解析 ? ATMARP表的更新 ? 维持ATMARP表

5.9 ATM网络与其它网络互连技术
ATMARP客户机的功能
? 支持ATM ARP格式 ? ATM地址和IP地址登记到服务器 ? 向服务器周期发出更新地址信息 ? 通过向服务器发送ATMARP请求以解析ATM地址 ? 维持当前的ARP缓存
ATMInARP业务的功能:
? 支持ATMInARP格式 ? 向接收端发送反向ARP请求消息以解析IP地址 ? 返回与连接对应的携带IP地址信息的反向ARP应答 ? 维护本地的反向ARP缓存

5.9 ATM网络与其它网络互连技术

下一跳解析协议NHRP
NHRP建立在CLIP模型之上,但是使用“非广播多路访问”(NBMA)取代了LIS 的概念,NBMA意味着允许多个设备连到同一网络,但可以配置到不同的广播域, 并且支持不同LIS中主机间的直接通信。

IP网关

主机

NBMA网络

主机

NBMA网络

IP网关

NBMA网络

主机

IP网络

ATM网络

主机

主机

5.9 ATM网络与其它网络互连技术

NHRP数据报的封装格式 ? 头部区域:20字节的固定长度区域

2字节

2字节

地址类型

协议类型

协议SNAP

SNAP 跳数计数

数据报长度

校验和

扩展偏移

版本 操作类型 TLSA

TLSSA

? 必备部分,包括公共头部部分以及零个或多个客户机信息项CIE ? 扩展部分(备选部分) :格式和类型及长度域相关

目录
5.1 ATM网络基本原理 5.2 ATM协议参考模型 5.3 物理层 5.4 ATM层协议 5.5 ATM适配层协议 5.6 ATM信令 5.7 ATM流量管理 5.8 ATM网络管理 5.9 ATM网络与其它网络互连技术 5.10 ATM网络组织

5.10 ATM网络组织

5.10.1 ATM骨干网网络组织

整体网络结构 ? 北电ATM骨干网共有节点137个(在网122个),交换机274台(在网240台); ? 在北方各省采用三级结构:长途骨干网,省网和本地网组成; ? 在南方各省采用两级结构:长途骨干网和本地网组成。 ? 长途数据网采用平面结构,全网划分为六个大区,见下表

大区

所含省、区、市

大区核心节点

北部大区

北京、辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古、山西、天津

北京、沈阳

华东大区

山东、河南、河北、江苏

南京、济南

东部大区

上海、浙江、安徽、福建、江西

上海、杭州

南部大区

广东、广西、湖南、湖北、海南

广州、武汉

西部大区 重庆、四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、

宁夏、新疆

S 网大区 北京、上海、广州、深圳、成都、武汉、东莞、苏州、香港 北京、上海、广州

5.10 ATM网络组织
骨干网大区结构

5.10 ATM网络组织
网络编码方案: 86+网号(1X1X2X3)+区域代码+本区域用户号码
? 网号:4位,中国网通长途数据网ATM业务网网号为1942,帧中继业务网网号为1943 ? 区域代码:有3位,为其所在本地网的代码 ? 用户号码:长6位,前三位代表交换机号,后三位为端口号

5.10 ATM网络组织

5.10.2 省网网络组织

核心层

核心1

核心2

汇聚层

接入层
虚框内表示是同一地市不同汇聚节点

155M链路

2×155M链路

谢谢




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