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完整版ATM传输技术毕业设计论文

优秀论文归档资料

未经允许切勿外传

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摘要：

本文简要介绍了ATM技术的定义，分析了ATM信元、工作原理、协议结构及各层功能，重点分析了其数据链路层，并对ATM和IP技术进行简单对比，而且讨论了ATM在计算机通信网中的应用。

关键词：

ATM信元传输技术

一、ＡＴＭ的出现与发展

随着社会不断发展，网络服务不断多样化，人们可以利用网络干很多事情，如收发信件、家庭办公、Videoondemand、网络电话，这对网络的要求越来越高，有人还不禁提出这样一个想法:

能否把这些对带宽、实时性、传输质量要求各不相同的网络服务由一个统一的多媒体网络来实现，做到真正的一线通？

回答是肯定的，这就是ATM网络。

幸运的是，现在的半导体和光纤技术为ATM的快速交换和传输提供坚实的保障。

SDH和SONET技术提供了大容量的可靠传输，目前的STM-I标准为155.52M。

二、ATM网络中的传输技术

1.ATM的定义

ATM是异步传送模式的简称，即在ATM传输模式中，信息被分成信元来传递，而包含同一用户消息的信元不需要在传输链路上周期性出现，所以这种传输模式是异步的。

ATM的特点是将话音、数据及图像等所有的数据信息分解成固定长度（48字节）的数据块，在数据块前装配地址、丢失优先级、流量控制、差错控制信息等5字节的信头，构成53字节的定长信元，并以信元形式在网络中进行传送，且在接收端恢复成所需格式。

ATM信元是固定长度的分组，信头主要完成寻址的功能；信息段用来装载来自不同用户，不同业务的信息。

话音，数据，图象等所有的数字信息都要经过切割，封装成统一格式的信元在网中传递，并在接收端恢复成所需格式。

由于ATM技术简化了交换过程，去除了不必要的数据校验，采用易于处理的固定信元格式，所以ATM交换速率大大高于传统的数据网，如x.25，DDN，帧中继等。

另外，对于如此高速的数据网，ATM网络采用了一些有效的业务流量监控机制，对网上用户数据进行实时监控，把网络拥塞发生的可能性降到最小。

对不同业务赋予不同的"特权"，如语音的实时性特权最高，一般数据文件传输的正确性特权最高，网络对不同业务分配不同的网络资源，这样不同的业务在网络中才能做到"和平共处"。

2.ATM的信元结构及原理

ITU对ATM的定义是：

ATM是一种异步转移模式。

异步是指ATM统计复用的性质。

转移模式是指网络中所采用的复用、交换、传输技术，即信息从一地转移到另一地所用的传递方式。

在这种转移模式中，信息被组织成信元（cell），来自某用户信息的各个信元不需要周期性地出现。

因此，ATM就是一种在网络中以信元为单位进行统计复用和交换、传输的技术。

ATM采用异步时分复方式，将来自不同信息源的信元汇集到一起，在缓冲器内排队，队列中的信元根据到达的先后按优先等级逐个输出到传输线路上，形成首尾相接的信元流。

具有同样标志的信元在传输线上并不对应着某个固定的时隙，也不是按周期出现的。

异步时分复用使ATM具有很大的灵活性，任何业务都按实际信息量来占用资源，使网络资源得到最大限度的利用。

此外，不论业务源的性质有多么不同（如速率高低、突发性大小、质量和实时性要求如何），网络都按同样的模式来处理，真正做到完全的业务综合。

为了提高处理速度、保证质量、降低时延和信元丢失率，ATM以面向连接的方式工作。

通信开始时先建立虚电路，并将虚电路标志写入信头，网络根据虚电路标志将信元送往目的地。

虚电路是可以拆除释放的。

在ATM网络的节点上完成的只是虚电路的交换。

为了简化网络的控制，ATM将差错控制和流量控制交给终端去做，不需逐段链路的差错控制和流量控制。

因此，ATM结合了电路交换和分组交换的优点，即ATM兼顾了分组交换方式统计复用、灵活高效和电路交换方式传输时延小、实时性好的优点。

能在单一的主体网络中携带多种信息媒体，承载多种通信业务，并且能够保证QoS。

ATM交换分为VP交换和VC交换两种。

VP交换指在交换的过程中只改变VPI的值，透传VCI的值，而VC交换过程中VPI、VCI都改变。

3.ATM的协议参考模型及各层功能

在ITU-T的I.321建议中定义了B-ISDN协议参考模型，该模型为一个立体模型，包括三个面：

用户面U、控制面C和管理面M，而在每个面中又是分层的，分为物理层、ATM层、AAL层和高层。

协议参考模型中的三个面分别完成不同的功能：

（1）用户平面U：

提供用户信息流传送的功能，同时也具有一定的控制功能，如流量控制、差错控制等；

（2）控制平面C：

提供呼叫控制和连接控制功能，利用信令进行呼叫和连接的建立、监视和释放；

（3）管理平面M：

提供两种管理功能：

包括层管理和面管理。

层管理（分层），完成与各协议层实体的资源和参数相关的管理功能，如元信令，同时还处理与各层相关的OAM信息流；面管理（不分层），它完成与整个系统相关的管理功能，并对所有平面起协调作用。

4.ATM的协议参考模型中各层功能：

（1）物理层又划分为两个子层：

PM（物理媒体子层）和TC（传输会聚子层）。

PM（物理媒体子层）负责线路编码光电转换、比特定时，以确保数据比特流的正确传输；传输会聚子层功能为信元速率解藕；HEC的产生校验；信元定界；传输帧适配；传输帧产生恢复。

（2）ATM层主要完成四项功能：

一般流量控制；信头的产生和提取；信元VPIVCI的翻译；信元复用和分路。

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1.绪论

1.1研究背景

网络被认为是互联网发展的第三阶段。

网络的设计和实施能够带来切身实际的利益，城域网、企业网、局域网、家庭网和个人网络都是网络发展的体现。

网络发明的初衷并不仅仅是表现在它的规模上，而是互联互通，资源共享，消除资源访问的壁垒，让生活更加方便、快捷、高效。

随着网络技术的发展，网络在应用方面也体现出了很大的潜力，能够共享和调度成千上万的计算设备协同并发工作，能汇聚数百万计的信息资源加以归类、分析和发布，还可以让世界每一个角落的人们实时沟通交流。

在现代高速发展的社会里，企业与企业之间的联系日益密切，大量的、复杂的信息交流显得由为重要。

随着电子科技的高速发展，那些如何复杂大量的信息，通过网络技术帮助下，就可以轻而易举的从某一地方传送到另一地方，而且简单、快速、准确，给人们带来了很大的方便。

而在现代企业中，网络技术在管理中的应用，已显得举足轻重。

随着企业信息化进程的进一步深入和发展，计算机在企业中的应用越来越广泛，而企业对计算机的依赖越来越强。

随着网络应用的日益丰富以及人们在日常生活中对网络依赖的日渐紧密，那么对于网络吞吐量，网络延时，网络链路的稳定性以及网络服务的多样性就会产生新的要求，同时也希望网络应用的花销能更加低廉，这样针对电信网络运营商所提供的服务将会产生巨大的挑战，本实时通信系统的成功应用将会给运营商们提供更加方便，快捷，稳定，并且低廉的网络运营成本，本实时通信系统帮助企业实现巨大的商业价值的同时也为用户带来的更加高效，快速，稳定并且廉价的网络服务资源。

1.2选题理论

1.2.1需求分析方法

在软件的设计和开发过程中，需求分析是一个重要的阶段，是项目开发的基本要素，是项目实现和实行的关键。

软件工程的需求分析指的是了解用户需求，在软件的功能上和客户沟通并且达成一致，评估软件的风险系数和项目需要付出的代价，最终形成一个完善设计实现的复杂过程。

目前比较流行的软件需求分析方法有：

结构化分析方法和面向对象的分析方法。

1.结构化分析

结构化分析方法给出一组帮助系统分析人员产生功能规约的原理与技术。

它一般利用图形表达用户需求，使用的手段主要有数据流图、数据字典、结构化语言、判定表以及判定树等。

结构化分析的步骤如下：

①分析当前的情况，做出反映当前物理模型的DFD;②推导出等价的逻辑模型的DFD;③设计新的逻辑系统，生成数据字典和基元描述;④建立人机接口，提出可供选择的目标系统物理模型的DFD;⑤确定各种方案的成本和风险等级，据此对各种方案进行分析;⑥选择一种方案;⑦建立完整的需求规约。

2.面向对象分析

面向对象是在结构化设计方法出现很多问题的情况下应运而生的。

从结构化设计的方法中，我们不难发现，结构化设计方法求解问题的基本策略是从功能的角度审视问题域。

它将应用程序看成实现某些特定任务的功能模块，其中子过程是实现某项具体操作的底层功能模块。

在每个功能模块中，用数据结构描述待处理数据的组织形式，用算法描述具体的操作过程。

面对日趋复杂的应用系统，这种开发思路逐渐暴露了一些弱点。

那么面向对象的分析首先根据客户需求抽象出业务对象;然后对需求进行合理分层，构建相对独立的业务模块;之后设计业务逻辑，利用多态、继承、封装、抽象的编程思想，实现业务需求;最后通过整合各模块，达到高内聚、低耦合的效果，从而满足客户要求。

1.4.2系统开发设计方法

软件的开发设计模型是将软件开发的整个过程、事件以及任务提取汇总而成的结构化框架。

软件的开发包括了需求分析、系统设计、编码实现以及单元、系统测试等阶段，有时也会有一部分的后期维护阶段。

软件的开发设计模型能够更加清晰、直观地反应出软件设计开发的全部过程，明确定义了开发过程中所需要完成的事件和任务。

常见的软件设计模型有：

边做边改模型、瀑布模型、原型模型、增量模型、螺旋模型、演化模型、喷泉模型、智能模型、混合模型等，下面将列举并介绍其中比较常用的两种模型。

第2章实时通信系统的需求分析

2.1客户业务需求分析

网络如今已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，无论是个人娱乐还是工作拓展，以及将来的智能生活和办公需求，都需要网络的承载，随着网络应用发展的突飞猛进，人们对网络的承载能力，业务种类的多样性，以及网络的稳定性提出了更高，更多的要求。

本通信系统针对自己的核心客户需求给出了不同的定制方案，本文针对各大客户的共同需求，有以下几个方面.

1.网络带宽方面，要求核心网单口接入全面铺设10Gbps端口，最大单机承载达到960Gbps。

2.服务多样性方面，要求全面支持IEEE802.1q，802.1p，802.1ad等全业务承载，对于多用户网桥要求支持基于虚拟专用局域网业务建连，对于核心网要求采用MPLS方式承载接入。

3.网络稳定性方面，要求支持多链路，多接点通信保护，倒换时间不超过50ms，核心网保护需要支持BFD，FRR两种工作模式。

4.链路维护方面，要求支持ITU-TY.1731的链路检测和诊断。

5.网络运营质量和分级管理方面，要求支持层次化业务分级和管理。

6.网管方面：

需要提供图形化管理界面，需要具备跨厂商设备识别管理能力，动态路由计算能力，多业务配置管理能力。

2.2网络拓扑和设备需求分析

通过对客户现网运营拓扑的分析，本系统给出了适用的各种网络需求拓扑以及相应的设备安排。

本系统的网络拓扑中需要包含一个MPLS核心域和多个以太网交换边缘域，称之为标准域。

第3章实时通信系统的详细设计.....................24-44

3.1基于单点直通业务的模块功能设计...................24-34

3.2基于多点桥接业务的模块功能设计...................34-44

第4章实时通信系统相关功能的实现...................44-60

4.1协议转换模块的实现...................45-54

4.2业务承载模块相关功能的实现...................54-60

共2页:

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第5章实时通信系统测试...................60-65

5.1端到端系统测试...................60-62

5.1.1链路保护业务承载测试...................60

5.1