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计算机网络实用技术知识点之ATM原理

2007-01-19 15:46   【 】【我要纠错

  1.AIM的定义与功能

  CCITr在I系列建议中给ATM下了这样的定义:ATM是一种转换模式(即前面所说的传输方式),在这一模式中信息被组织成信元(Cell),包含一段信息的信元并不需要周期性地出现在信道上,从这个意义上来说,这种转换模式是异步的。

  ATM的特点是进一步简化了网络功能。ATM网络不参与任何数据链路层功能,将差错控制与流量控制工作都交给终端去做。

  图5.3是分组交换、帧中继和ATM交换三种方式的功能比较。可以看出,分组交换网的交换节点参与了OSI第1层到第3层的全部功能;帧中继节点只参与第2层功能的核心部分(2a),也即数据链路层中的帧定界、0比特插入和CRC检验功能,第2层的其它功能,即差错控制和流量控制,以及第3层功能则由终端处理;ATM网络则更为简单,除了第1层的功能之外,交换节点不参与任何工作。从功能分布的情况来看,ATM网和电路交换网有点相似,可以说ATM网是综合了分组交换和电路交换的优点而形成的一种网络。

  ATM克服了其它传送方式的缺点,能够适应任何类型的业务,不论其速度高低、突发性大小、实时性要求和质量要求如何,都能提供满意的服务。

  2.AIM的信元

  信元(Cell)实际上就是分组,只是为了区别于X.25的分组,才将ATM的信息单元叫做信元。ATM的信元具有固定的长度,即总是53个字节。其中5个字节是信头(Header),48个字节是信息段。信头包含各种控制信息,主要是表示信元去向的逻辑地址,另外还有一些维护信息、优先级及信头的纠错码。信息段中包含来自各种不同业务的用户数据,这些数据透明地穿越网络。信元的格式与业务类型无关,任何业务的信息都同样被切割封装成统建一格式的信元。

  ATM的信头有两种格式,分别对应用户一网络接口UNI和网络节点接口NNI.UPI在信头的格式如图5.4所示,其中各字段的含义及功能如下:

  (1)一般流量控制字段GFC(Generic Flow Control),又称接入控制字段。当多个信元等待传时,用以确定发送顺序的优先级。

  (2)虚通道标识字段VPI (Virtual Path Identifier)和虚通路标识字段VCI (Virtual Channel Identifier)用做路由选择。

  (3)负荷类型字段PT (Payload Type)用以标识信元数据字段所携带的数据的类型。

  (4)信元丢失优先级字段CLP (Cell Loss Priority〉用于阻塞控制,若网络出现阻塞时,-l首先丢弃CLP置位的信元。

  (5)信头差错控制字段EEC (Head Error Control)用以检测信头中的差错,并可纠其中的1比特错。 EC的功能在物理层实现。

  3.A1M的工作方式

  ATM采用如图5.5所示的异步时分复用方式工作,来自不同信息源的信元汇集到一起,自在一个缓冲器内排队,队列中的信元逐个输出到传输线路,在传输线路上形成首尾相接的信元流。信元的信头中写有信息的标志(如A和B),说明该信元去往的地址,网络根据信头中的标志来转移信元。

  次序复用到传输线上。具有同样标志的信元在传输线上并不对应某个固定的时间间隙,也不是按周期出现的,也即信息和它在时域中的位置之间没有任何关系,信息只是按信头中的标志来区分的。这种复用方式称为异步时分复用(Asynchronous Time Division Multiplex),又称统计复用(Statistic Multiplex)。而在同步时分复用方式(如PCM复用方式)中,信息以它在一帧中的时间位置(时隙)来区分,一个时隙对应着一条信道,不需要另外的信息头来标志信息的身份。

  异步时分复用方式使ATM具有很大的灵活性,任何业务都可按实际需要来占用资源。对于特定的业务,传送速率可随信息到达的速率而变化,因此网络资源得到了最大限度的利用。ATM网络可以适用于任何业务,不论其特性如何(速率高低、突发性大小、质量和实时性要求等),网络都按同样的模式来处理,真正做到了完全的业务综合。

  若某个时刻队列中没有等待发送的信元,此时线路上就出现未分配信元(信头中含有标志φ);反之,若某个时刻传输线路上找不到可以传送信元的机会(信元都已排满),而队列已经充满缓冲区,此时为了尽量减少对业务质量的影响,将优先级别低的信元丢弃。缓冲区的容量必须根据信息流量来计算,以使信元丢失率在10-9以下。

  为了提高处理速度和降低延迟,ATM以面向连接器的方式工作。网络的处理工作十分简单:通信开始时建立虚电路,以后用户将虚电路标志写人信头(即地址信息),网络根据虚电路标志将信元送往目的地。

  经过ATM复用后,信元流速率取决于传输线路的速率,如果采用单模光纤,速率可高达数Gbpso每条虚电路的速率与属于该虚电路的信元出现的频率有关。

  ATM网络中的节点提供信元的交换。其实,ATM网络的节点完成的只是虚电路的交换,因为同一虚电路上的所有信元都选择同样的路由,经过同样的通路到达目的地。在接收端,这些信元到达的次序总是和发送次序相同。

  ATM交换节点的工作比X.25分组交换网中的节点要简单得多。ATM节点只做信头的CRC检验,对于信息段的传输差错根本不过问。 ATM节点不做差错控制(信头中根本没有信元的编号),也不参与流量控制,这些工作都留给终端去做。 ATM节点的主要工作就是读信头,并根据信头的内容快速地将信元送往要去的地方,这件工作在很大程度上依靠硬件来完成,所以ATM交换的速度非常快,可以和光纤的传输速度相匹配。

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