南邮CH2_2_ATM物理层

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在4B/5B编码中，一组4比特信息被编码为5比特组传输 在8B/10B编码中，一组8比特信息被编码为10比特传输。
这两种编码方法可以获得较高的传输效率和丰富的定时信 号。
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物理媒体子层PM
3. 工作模式 B-ISDN终端设备有三种工作状态：激活态、去 活态和紧急态。

基于信元方式
• 每26个用户信元插入一个PL信元( OAM 信元 )，周期和速率与 SDH方式相同。
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两种接口结构



图(a)表示把一个个的ATM信元映射到SDH帧内，而后在网络中传输， SDH传输帧有两大特点：一是呈字节结构，二是含有丰富的帧开销比 特，足以用来完成线路维护和操作控制。 SDH帧的传输开销太大，ITU-T推荐了另一种基于信元(也称Cell-byCell)的接口结构图(b)。 尽管两种接口的方式不同，但速率完全一样(包括净荷能力)。这样一来， 两种接口互通便不成问题。
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3. 信元定界
信元定界的工作过程：



一开始处于搜索状态，当检测到正确的HEC码（即5个连续的字节满足 生成多项式x8+x2+x+1），进入预同步状态。 在预同步状态下，若检测到不正确的HEC码，则返回捕捉状态；若连 续δ 次检测到正确的HEC码，则转移到同步状态。 在同步状态下，若连续α 次检测到不正确的HEC码，则进入捕捉状态。 在捕捉状态，可以按比特逐个检测。在预同步和同步状态下是按信元 逐个检测的，即每隔53B进行检测。
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2. 信元头差错控制




需要强调的是，HEC只对信元头进行差错控制，而信息域 的差错控制是通过端到端来完成的。 经HEC过程后，信元被划分为有效信元和无效信元。 有效信元包括实际的有效信元和个别有错的信元。信元头 有错的有效信元可能是CRC算法的不完善或纠错过程遗漏 所致。 同样，被确定为无效信元的信元除包含不可纠正的多比特 错误或突发错误（Burst Errors）的信元外，也不排除那 些仅出现单比特错误并且可由HEC纠正的信元。 显然，含错的有效信元和被丢弃的无效信元将导致BISDN网络性能的降低。但是出现这样错误的概率是非常 低的。
正确 HEC 按比特 搜索态 逐个检测 预同步态 按信元 逐个检测
不正确 HEC
连续α次不 正确HEC
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同步态 按信元 逐个检测
连续δ次 正确HEC
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3. 信元定界

在信元定界算法中，设置δ的目的是由于除了信元头外，信元的其他 部分也可能出现符合HEC校验的五个字节，这样会出现定界错误。
注意：实际的终端用户所使用的接入速率＜标准的接口速 率，原因是要抛掉：物理层、ATM层、AAL层操作所需开 销。
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接口结构


两种接口结构 基于SDH方式
• • • • 周期T＝125us 就STM-1接口速率来说： 帧速率＝155.520Mb/s 净荷速率＝260/270×155.520＝149.760Mb/s

空信元组成与结构
CLP=1 HEC=52H 6AH
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2. 信元头差错控制
信元头差错控制（HEC，Header Error Control ） 信元头差错控制的目的是保证信元头在传输过程中的可靠 性。 信元差错控制采用CRC编码方式： 生成多项式：x8＋x2＋x＋1 纠检错能力：纠一位错，检多位错
合适了。
• 对于155.520Mb/s和622.080Mb/s的光接口采用了 NRZ(Non-Return to Zero,不归零码)编码方式，实现 时使用1表示发射光，0表示不发光。
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接口编码
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物理媒体子层PM
2. 比特定时和线路编码 上面说明的编码方法是基于比特操作的编码。 还有另一种基于信息块的编码方法，这种编码方法的基本 概念是成组处理比特，在传输前，将比特组转换为另一种 比特编码。 常用的两种编码方法是4B/5B (100 Mb/s)和8B/10B (155 Mb/s) 。
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传输会聚子层TC


信元速率解耦 信头差错控制 信元定界
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1. 信元速率解耦

信元速率解耦是指在没有已分配信元、未分配信元和物理 层OAM信元存在时，将向信元流中插入空信元以适配物理 媒体的传输速率，空信元在接收侧被丢弃。 • 物理层信元速率适配－－－空信元 • ATM层信元速率适配－－－未分配信元
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2. 信元头差错控制



下面讨论HEC的性能 对于光纤传输系统来说，绝大多数的错误是单比特错误。 统计表明，正常工作条件下光纤传输系统发生单比特错误 的概率高于99%。 基于这一特征，ATM中采用的HEC方案是最优的，HEC算 法保证恢复单比特错误，同时尽量减少在突发错误条件下 误判信元头的概率。
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物理媒体子层PM
物理媒体子层提供比特流传输、定时和媒体的物理接入。 1. 物理媒体




未来的宽带综合业务数字网的主干网和用户接入网将建立在光纤传输的 基础上，但是这不能确定在B-ISDN的UNI接口上SB和TB接口参考点使 用的传输媒体一定是光纤。 因为UNI接口的覆盖范围比接入网窄得多，大多数范围在200m以下。 在这种情况下可以使用电媒体，而电气接口的价格较为便宜，易于安装 和维护。 对于同轴电缆，155.50Mb/s的传输距离可以达到200m， 622.080Mb/s的传输距离可以达到100m。如果在电气接口中插入光 传输系统，可以获得比100m~200m更大的接口范围，但是需要两次 光电转换。
SB B-TE1 R
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TB B-NT2 B-NT1
UNI
ATM骨 干网
SB B-TA
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TE2/ B-TE2
物理媒体子层PM
2. 比特定时和线路编码 • 比特定时的功能包括波形的产生和接收以及定时信号的 插入和提取。 • ITU-T建议G.703规定，155.520Mb/s的电接口采用 CMI(Coded Mark Inversion,码标记反转)。


CMI编码采用00或11表示传输码1，采用10或01表示传输码0，传输 码为1时00和11交替出现。 CMI编码实现简单，便于定时信号提取，无直流分量同时低频分量少， 无比特差错倍增现象，通过符号变换可以返现单比特错误。 但是CMI编码使得编码信号传送速率加倍，对于155.520Mb/s的接口 影响不大，但是对于622.080Mb/s的接口则这种编码方法就不
• 信元速率解耦 • 信头差错控制 • 信元定界
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传输会聚子层TC


传输会聚子层完成传输帧的产生、提取及传输帧的适配功 能，它与具体的传输系统有关。 ITU-T制定了3种传输会聚子层的相关协议 • 基于同步数字网络（SDH， Synchronous Digital Hierarchy,同步数字序列） • 基于准同步数字网络（PDH，Plesio-chronous Digital Hierarchy，准同步数字序列） • 基于信元的传输系统
• 物理媒体子层PM

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ATM物理层


物理媒体子层PM 传输会聚子层TC
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比特率

I.432建议定义了两种B-ISDN UNI物理层接入速率，分 别是： • 155.520Mb/s－STM-1接口 光/电两种规范，双向对称 • 622.080Mb/s－STM-4接口 光接口规范，双向对称（上下622），双向非对称 （下行622，上行155）。
宽带交换技术
通信与信息工程学院
B-ISDN 用户－网络接口 (UNI)
ATM物理层
传输会聚子层-TC 物理媒体子层-PM
ATM物理层


物理层的主要任务是进行物理线路编码和信息传输。 它向上为ATM层提供信元流的传输，向下适配不同 的传输系统。 物理层可以分为两个子层：
• 传输会聚子层TC

传输会聚子层执行的是与物理媒体无关的协议，主要任务是确 认传输正确与否； 物理媒体子层主要负责物理媒体的选择、位定时和线路编码。
2. 信元头差错控制


在接收端有两种工作模式：纠错模式和检错模式。 一开始处于纠错模式（缺省工作模式）
• • • 未检测出错误，不进行差错处理，停留在纠错模式 查出1位错误，纠正后，转入检错模式 查出多位错误，丢弃后，转入检错模式 发现错误，丢弃该信元，停留在检错模式 未发现错误，转回纠错模式
未检测到错 （不动作） 检测到多位错（丢弃信元） 检测到错 （丢弃信元）

δ值的大小决定了系统避免这种定界错误的能力。 δ 值 越大，信元定界的准确性就越高，但同时同步的时间就越 长。
设置α的目的是由于信元头的出错会使信元头的五个字节不能满足 HEC校验，但此时系统并未是不。




α的值越大，由于HEC出错而导致系统认为失步的可能性 就越小，但同时系统察觉出系统失步的时间就越长。 所以，δ和α的值会影响信元定界的性能。 ITU-T针对不同的传输系统定义了不同的δ和α值。

检错模式下：
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纠错 模式
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未检测到错 （不动作）
检错 模式
检测到一位错（纠正）