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1、无连接的分组交换中，分组只在发送时才占用网络资源，网络资源可由各个业务共享。1.1.2 ATM基础概念（一） ATM异步交换模式ATM 即异步转移模式，ATM 是一种基于信元的交换和复用技术，综合了电路交换和分组交换的特点：ATM 是面向连接的，即任何一个ATM 终端用户在与另一用户通信时都需要建立连接；另一方面ATM 传输采用了固定长的信元，因而其又具有分组交换的特点，ATM 又利用了统计复用的原理使各连接可以共享带宽资源。（二） ATM信元结构ATM传送信息的基本载体是ATM信元，信元长度为53字节，分为信头和净荷两部分，信头为5字节，净荷为48字节。图：ATM 信元格式信头内容在用户-网

2、络接口（UNI）和网络节点接口（NNI）中略有差别（图2-1），主要由以下几部分构成。 VPI：虚通路标识，NNI中为12比特，UNI中为8比特。 VCI：虚通道标识，16比特，标识虚通路中的虚通道，VPI/VCI一起标识一个虚连接。 HEC：信头差错控制，8比特，用于检测出有错误的信头。HEC的另一个作用是进行信元定界，利用HEC字段和它之前的4字节的相关性可识别出信头位置。由于在不同的链路中VPI/VCI的值不同，所以在每一段链路都要重新计算HEC。 PT：净荷类型，3比特。用于指示本信元为用户数据信元或OAM信元等。 比特3为0表示为数据信元、为1表示为OAM信元。对OAM信元，1，2比

3、特位表明了OAM 信元的类型。对数据信元，比特2用于前向拥塞指示（EFCI/Explicit Forward Congestion Indication），当经过某一节点出现拥塞时，就将这一比特置为1；比特1用于表示是否为AAL5封装的最后一个信元（AAL5的最后一个信元此比特位为一, 其他信元为零）。（三） 虚连接ATM是面向连接的交换，这个连接用VPI、VCI来标识。VPI、VCI的取值只有局部意义，即只在通过物理媒质直接相连的两个接口之间有效，相同的值在其它接口可以重复使用。从路由的角度看，VPI和VCI是信元在ATM 网络中传输的路由地址，多个路由地址形成了一条并且标识一条连接。当交换

4、网络接收到信元时，根据信元头中的VPI 和VCI查找映射表，确定输出的VPI和VCI。如图所示，userA发出的VPI/VCI=0/40的信元，经switchB 后VPI/VCI 被交换成VPI/VCI=1/45；经switchC 后VPI/VCI=100/45；经switchD 后VPI/VCI=3/50；经switchE 后VPI/VCI=2/60，最后送到userF。这里（0,40）（1,45）（100,45） （3,50）（2,60）标识了A 与F 之间的一个连接。ATM连接的示意图ATM交换分为VP交换和VC交换两种。VP交换就是指在交换的过程中只改变VPI 的值，透传VCI的值，而

5、VC交换过程中VPI、VCI都改变。因此在使用中，VP就相当于一个大的管道，而VC相当于一个小的管道。虚通路与虚通道的关系如图所示。VC、VP和物理传输通道的关系ATM 连接建立的方式有两种：1、PVC（P）PVC 即Permanent VC，是通过网管预先建立的，不论是否有业务通过或终端设备接入，PVC 一直保持，直到由网管释放。2、SVC（P）SVC 即Switched VC，是用户需要通信时，通过终端设备由信令建立的虚通道。SVC 类似于电话网的用户线路，用户每次在通信前必须发起呼叫请求，网络通过信令为通信双方建立起相应虚通道后，进行通信，通信完成后，由信令释放SVC。（四） ATM交换

6、过程各类业务在经适配进入ATM 网后，便由ATM 交换机或交叉连接设备提供交换和中继功能，从而到达目的地。ATM 交换机或交叉连接设备的作用是：根据输入信元的VPI/VCI 标识以及它本身在建立连接时产生的路由表，将该信元转发到相应的输出端口，并对该信元的头部进行适当处理，如改变其VPI/VCI 值，在拥塞时有可能改变CLP 值，最后还要重新计算HEC 值，以保护新产生的信元头。ATM 交换机实质上是一个能将输入端口中的信元，按照其路由标记送到它所要求的输出端口的功能块。因此，ATM 交换机最主要的功能是路由功能。（五） ATM地址在IP 网络中，如果两台主机要相互通信，必须知道对方的IP 地

7、址；如果希望给朋友发邮件，必须知道对方的E-Mail 地址，因此地址是设备的重要标识。在ATM 网络中如果是SVC 方式的连接，必须知道双方的ATM 地址（PVC方式则没有必要）。ATM 地址有两种，一种是E.164 地址，与电话号码类似；另外一种是NSAP 地址。NASP 方式的ATM 地址的长度为20 个字节，也由两部分组成：“网络前缀”（13 字节）+“用户部分”（7 个字节）=“用户标识”（6 个字节）+选择符（1 个字节）。“网络前缀”由交换机提供，“用户部分”由用户设备提供，一般情况，组成“用户部分”的“用户标识”（6 个字节）就是用户设备的MAC 地址（6 个字节），“选择符”（

8、1 个字节）用来区分用户设备的子用户。哪些是用户侧设备呢？带ATM 接口（155M 光口或电口）的ATM-LANSWITCH、插上ATM 网卡的计算机（ATM 网卡通过光纤与交换机互连），该计算机的ATM 地址就是计算机的“网络前缀”+该ATM 网卡的用户部分（网卡自带的）。NSAP 方式的地址，第一个字节必须是0x39、0x45、0x47 中的一个。（六） ATM统计复用ATM复用ATM 的最大特点，就是对任何形式的业务分布都能达到最佳的网络资源利用率。要达到这一目标就要对网络资源进行统计复用。所谓统计复用就是根据各种业务的统计特性，在保证业务质量要求的前提下，在各业务间动态地分配网络资源，

9、以达到最佳的资源利用率。如图2-4 所示，用户D、C、A 的数据按到达的先后顺序排列到输出线路上，而用户B 因为此时没有数据，故不占用输出线路的带宽资源，从这个意义上说，ATM 连接是一个虚连接。（七） ATM分层结构ATM 协议参考模型分成三个平面：用户面、控制面和管理面，三个功能层：物理层、ATM 层和ATM 适配层（AAL）。ATM-协议参考模型协议参考模型中的三个面分别完成不同的功能： 用户平面：采用分层结构，提供用户信息流的传送，同时也具有一定的控制功能，如流量控制、差错控制等； 控制平面：采用分层结构，完成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； 管理平面

10、：包括层管理和面管理。其中层管理采用分层结构，完成与各协议层实体的资源和参数相关的管理功能。同时层管理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。各层还可细分为几个子层，各层和子层的功能如下表所示。表：ATM 协议参考模型的分层及其功能（八） ATM适配层功能ATM 适配层（AAL）位于ATM 层之上，这一层是和业务相关的，即针对不同的业务，采用不同的适配方法。但都要将上层传来的信息流（长度、速率各异）分割成48 字节长的ATM 业务数据单元，同时将ATM 层传来的ATM 业务数据单元组装、恢复再传给上层。由于上层信息种类繁多，AAL

11、层处理比较复杂，所以分了两个子层：汇聚子层（CS）和拆装子层（SAR）。为了提高交换网络的速率，对ATM 层作了尽可能的简化，而ATM 层未提供处理的信元丢失、误传、时延、时延抖动等与业务服务质量密切相关的功能，由AAL 层完成。不同类型的业务需要不同的适配，ITU-T 研究各种业务的特点，根据源和目的的定时、比特率、连接方式将业务分为类，并相应地定义了AAL1、AAL2、AAL3/4 及AAL5。1、AAL1AAL1协议针对的是固定速率的、面向连接的业务，在信源和信宿之间需要定时信息的传送。这类业务典型的例子是目前的电路交换业务，如话音业务、各类NISDN 业务。AAL1的帧结构如下：对于A

12、AL 1 中CS 首标部分字段的解释CSI：标识不同的应用，如时钟信号传递和结构化数据传递等；SC：放置每个信元的序号，用于检测信元丢失及误插入；CRC-3 和奇偶校验位用来保证序号域中信元序号的正确传输；2、AAL2AAL2 是为端到端具有定时关系的可变比特率（VBR）业务提出的，如VBR音响和电视。3、AAL3/4现有局域网的远程互连一般采用X.25 或帧中继技术，存在着程度不等的瓶颈，因此，利用ATM 技术实现局域网的远程互连，是ATM 网初期的重要应用。在ATM 网中，数据业务有两类：远程计算机局域网互连对应于无连接的数据业务，另一类是面向连接的数据业务。AAL3/4 协议用于对这些业

13、务的适配。4、AAL5AAL5支持收发端之间没有时间同步要求的可变比特率业务，它提供与AAL3/4类似的业务，主要用来传递计算机数据、UNI 信令信息和ATM 上的帧中继。定义AAL5 的主要原因是减少开销，使其成为简单而有效的AAL。AAL5 的帧结构如下：其中： PAD填充字段，由硬件层自动完成，将PDU 负载的长度调整成适合ATM信元传输的长度。 CPCS-UU未用。 CPI目前唯一的用处就是将CPCS-PDU 的尾部定位成64 比特（8 字节）（CPCS-UU+CPI+Length+CRC），编码为“0x00”。 Length指示了负载字段的长度，单位是“八位位组”。编码“0x00”用

14、于“中断”功能。 CRC保护除了CRC 自身以外的所有CPCS-PDU 字节。1.2 ATM关键技术1.2.1 ATM拥塞管理（一）ATM 网络拥塞管理的重要性根据ITU-T 的定义，ATM 网络的拥塞指的是网络元素（如交换机、复接器或传输设备等）的一种状态，在这种状态下网络不能保证已建立连接的服务质量或者不能接纳新的连接请求。出现拥塞的原因有两方面：一是由于网络中流量强度不可预测地随机波动而造成网络负荷过重；二是由于网络本身出现故障。任何一个实用的电信网都需要解决网络拥塞的管理问题，也就是解决有限的网络资源与用户需求间的矛盾-在满足用户对服务质量要求的前题下尽可能地充分利用网络资源。ATM 网与以往的电路交换方式或分组交换