Asynchronous Transfer Mode ATM EECS Instructional 异步传输模式ATM EECS教学.ppt
ATM原理概述
ATM中虚连接的分类
• ATM的虚连接分为两种 – 虚通道VPC(Virtual Path Connection) – 虚信道VCC(Virtual Channel Connection) • 无论哪种虚连接，根据建立方式的不同都可分为：
– –
交换虚连接SVC(Switching Virtual Connection) 永久虚连接PVC(Permanent Virtual Connection)
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具体的数据传输协议和物理介质，完成ATM信元的传送
IPOA下ARP协议的实现——典 型组网图
ARP服务器
ATM网络
路由器 WAN
以太网
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主机向ARP服务器登记其IP地址和ATM地址
IPOA下ARP协议的实现— —SVC情况
ATM网络
ARP服务器
IP:192 .168 .1 .1 ATM:50412081
VP交换
VC交换
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一般情况下：
VP交换只改变VPI的值不改变VCI的值
VC交换既改变VPI的值又改变VCI的值
ATM虚连接
Port
1 UNI信元 VPI =1 VCI =1
VPI
1 26
VCI
1 44
3
2
1 2 3
A
UNI信元 VPI =20 VCI =30 2
1
B
NNI信元 VPI =26 VCI =44
3
传统交换方式的优缺点
传统交换方式： 电路交换（Circuit Switching） 因同一连接的信息经过相同的路由，所以时延抖动小 易于高速率的交换 采用固定时隙分配，电路交换只能支持单一速率 带宽浪费 分组交换（Packet Switching） 分组交换可以支持多种速率的交换 系统延迟不确定性 分组交换的交换速率不易提高
ATM(传输模式)
ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)是异步传输模式，是国际电信联盟ITU-T制定的标准。
实际上在20世纪80年代中期，人们就已经开始进行快速分组交换的实验，建立了多种命名不相同的模型，欧洲重在图像通信，把相应的技术称为异步时分复用(ATD)；美国重在高速数据通信，把相应的技术称为快速分组交换(FPS)；国际电联经过协调研究，于1988年正式命名为Asynchronous Transfer Mode (A TM)技术，推荐其为宽带综合业务数据网B-ISDN的信息传输模式。
数据通信传输方式：●基带传输与频带传输●并行传输与串行传输●异步传输与同步传输●单工、半双工与双工传输1、基带传输基带传输就是将DTE经过码型变换、电平转换等必要处理后直接在信道上传输，常用于短距离的数据传输系统中。
2、频带传输频带传输是在数据传输之前首先经过调制器，将基带信号变换成频带信号，然后在信道中传输。
3. 并行传输并行传输是指将数据符号编码后，在两条以上的并行信道上同时传输，一般一次传输一个字符；如：采用8单位代码组成的字符时，可以用8条信道并行传输。
特点：（1）优点：对于每次只传输一个字符，因此它不需要额外的措施来实现收发双方的字符同步；（2）缺点：必须有多条并行信道，成本比较高，不适宜远距离传输。
适用场合：计算机等设备内部或两个设备之间距离比较近时的外线上采用，如计算机到打印机之间的数据传输。
4. 串行传输串行传输是指将数据编码按位或按码元依次在一条信道上传输。
特点：（1）优点：只需要一条传输信道，花费的成本低，易于实现（2）缺点：是要采取措施实现字符同步。
适用场合：是目前外线上主要采用的一种传输方式，通常用于远距离通信。
5.异步传输所谓异步传输是指只要DTE有数据需要发送，就可以在任何时刻向信道发送信号，而接收方通过检测信道上的电平变化与否就能自主判断何时接收数据。
异步传输方式一般以字符为单位传输，每个字符的起始时刻可以是任意的。
ATM网络
PTI编码
类型说明
表示用户数据，无拥塞，未结束
000
001
010 011 100 101
表示用户数据，无拥塞，结束
表示用户数据，拥塞，未结束 表示用户数据，拥塞，结束 表示是分段OAM信元 表示是端到端OAM信息
110
111
表示是资源管理RM信元
预留备用，功能扩展。
注意：PTI编码中最高位（第4比特位）用来区分是用户数
Inter-carrier Interface)的功能和信令为用户
提供包括信元中继在内的各种业务的传送。
1) 用户网络接口
用户网络接口完成用户网络接口的信令处理和 VP/VC交换操作。根据ATM网络类型，用户网络接口分 为公用用户网络接口(简称UNI)和专用用户网络接口 PUNI(Private UNI)。
ATM的优点
1、灵活性：按需要动态分配电路带宽，可以将一条物理传输通
道动态地划分若干个子信道，每个子信道都能够提供不同速率
的业务。
2、高速率：ATM简化了协议的控制，时延少，可以满足局域网
和广域网通信的各种业务要求。
3、多业务：ATM网络作为多业务接入平台，可以满足数据、语
音、图象等不同传输速率的数字业务要求。
信元定界。
信头处理。 信元速率解耦。
2．ATM层
ATM层具有以下四种主要功能： (1) 信元复用和解复用。在源端点负责对来自各个逻辑连接的信 元进行复接，在目的端对接收的信元流进行解复用。 (2) VPI/VCI处理。在每个ATM节点为信元选路，建立端到端的逻
辑连接。
(3) 信头产生和处理。在呼叫建立阶段，各节点分配VPI/VCI； 在信息传送阶段各节点翻译VPI/VCI。 (4) 一般流量控制。
ATM协议模型(异步传输模式)
ATM（Asynchronous Transfer Mode）协议参考模型一．ATM概述ATM 通信网又称为宽带综合业务数字网，是建立在ISDN（窄带综合业务数字网）的基础上的新型网络。
窄带ISDN用户-网络接口不灵活，其接口处速率不能高于PCM一次群的速率，限制了数据的传输；窄带ISDN的基础-综合数字电话网，其内部是基于64kbit/s的电路交换方式；对技术的适配性很差；窄带ISDN没有网络内部综合分组交换业务，不可能产生综合传输的经济效益。
由此导致窄带ISDN只用于支持传统的话音和低速非话业务。
基于不同传输要求的多媒体业务；更宽更高速率的通信业务要求，以及适应现代通信希望灵活有效的交换技术，业务独立的传输技术等要求，产生了新的交换方式，ATM诞生。
同时当今各种技术的发展（光纤技术，半导体技术等）为ATM的产生奠定了坚实的基础。
二．ATM 的基本工作原理ATM (Asynchronous Transfer Mode)是异步转移模式。
“转移”是指信息在网络中传输和交换两个方面的工作方式。
异步是指在接续和用户中带宽分配的方式．为某个特定用户的信息在信道并不一定周期性地出现。
ATM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，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。
atm交换原理范文
atm交换原理范文ATM（Asynchronous Transfer Mode）交换原理是利用异步传输模式进行数据传输的一种交换技术。
它是一种基于分组交换的技术，将数据分成固定长度的小包，称为单元（cell）。
这些单元经过网络传输，到达目的地后再重新组装为完整的数据。
ATM交换原理主要包括以下几个方面：1.分组交换：ATM将数据分成大小固定的单元进行传输。
每个单元由5个字节的首部和48个字节的有效数据组成，总计53个字节。
利用分组交换的方式，可以灵活地处理各种类型的数据。
2.虚电路：ATM采用虚电路技术实现数据传输。
虚电路是在网络中事先建立的路径，用于传输数据单元。
在建立虚电路时，需要确定源点和目的地并为其分配唯一的标识符。
虚电路提供了一种可靠且有序的传输机制。
3.端到端质量保证：ATM提供端到端的质量保证机制，确保数据能够在网络中快速准确地传输。
这是通过设置各个节点上的缓冲区和拥塞控制机制实现的。
缓冲区能够暂时存储数据并调整传输速度，以适应不同的传输需求。
4.ATM交换机：ATM交换机是ATM网络中的核心设备，用于转发数据单元。
ATM交换机具有高度并行的处理能力，能够同时处理多个传输请求。
通过查找目的地的地址，并利用虚电路标识符，交换机能够快速将数据单元从源节点转发到目的地。
5.ATM网络结构：ATM网络结构采用多层次的结构，包括接入层、分配层和核心层。
接入层负责将用户设备与ATM网络相连接，分配层对数据进行传输和路由选择，核心层则负责在各个网段之间进行数据交换。
ATM交换原理的优点如下：1.高带宽：ATM支持高速数据传输，能够满足多种应用的需求，包括音频、视频和数据传输等。
2.低延迟：由于ATM采用固定长度的单元进行传输，因此可以实现低延迟的数据传输，特别适用于实时应用。
3.灵活性：ATM支持多种应用和各种类型的数据传输，能够适应不同的传输需求。
4.可靠性：ATM提供了端到端的质量保证机制，确保数据能够在网络中快速、准确地传输。
Asynchronous transfer mode
Asynchronous transfer mode(ATM)Asynchronous transfer mode (Asynchronous Transfer Mode, the abbreviation for ATM), also called relay information element. Asynchronous transfer mode (ATM) in ATM reference mode consists of a set of protocols. ATM Exchange with connection-oriented, it is in a cell. Each cell length 53 bytes. Which account for 5-byte header. Information element relay (cell relay) of a standard (ITU) implementation of program, this is a fixed-length packet (information) of Exchange technology. Is referred to as asynchronous, because from a user, contains information element to appear is not a cyclical.异步传输模式（缩写为ATM）也叫中继元信息传输，他是由一系列的程序组成的。
异步传输与面向连接传输在一个单元里转换，每个单元有53个字节，其中有5个字节起作用中继元信息传输是以固定长度的数据包技术交换实现的。
它之所以被称为异步传输是因为无论从使用还是信息元素都不在一个周期内。
ATM (Asynchronous Transfer Mode, asynchronous transfer mode a way to pass a comprehensive business information on high speed, high efficiency, control of flexible, innovative information transfer mode, has been ITU-T (International Telecommunication Union T elecommunication Standardization sector) to transfer and exchange of voice. Images, data and multimedia information tools, people's attention, is today one of the hot topics of information exchange. The birth of ATM technology has its inevitability, with the advent of the information society, people on communication needs are far beyond the traditional telephone and telegraph services, data communications, broadband communications, demand is increasing, due to their bandwidth and traffic requirements, the traditional means of communication have been very difficult to achieve. For example, the existing network are designed for a specific business, often do not apply to other business: CNN cannot transfer telephone service, telecom network cannot transmit TV signals. Obviously these networks to support new business capacity is not enough. It is hoped that in future, it is best to only one network exists, it is not dependent on the business, with the flexibility, security, economic and efficient use of all resources, ATM technology is considered implementation of key technologies.ATM（异步传输模式）是一种高速.高效.高灵活度.高创新度的综合信息传输模式，他被国际信联认定为传输声音图像和多媒体的工具，他已经成为一个备受人们关注的热门话题。
atm采用信元作为数据传输的基本单位它的长度为
atm采用信元作为数据传输的基本单位它的长度为
ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）是一种使用信元（cell）作为数据传输的基本单位的通讯技术。
一个信元的大小是固定的，通常有53个字节，其中有5个字
节的头部，48个字节的有效负载。
由于ATM采用固定数据包大小通讯，可以提高传输数据的效率。
ATM采用信元，因此就需要建立和维护大量的信元连接，才能实现传输。
与信元结合使
用的校验码帧，可以用来检测和纠正ATM信号中传输过程中出现的任何错误。
此外，ATM信号中还可以在帧对帧的传输中，采用特定的协定或规约，以实现信号的控制和同步。
在ATM网络通讯中，信元的长度最少有5字节，最多53个字节，有一部分是头部，头
部作用是确定此信元是根据什么规约传输，其余部分是实际要传输的数据信息，这些数据
会被打包成多个信元，全部数据在传输中会被确保不丢失。
ATM通讯技术的优点还有其两个帧之间的有序性，在传输之间，不能有延迟的情况发生，当延迟情况发生时，会有相应的报警机制，以确保保护重要数据的完整性。
总而言之，ATM采用信元作为数据传输的基本单位，一个信元的长度为53个字节，其中有5个字节的头部，48个字节的有效负载。
信号在传输中，可以检测和纠正传输过程中
出现的任何错误。
ATM技术具有高效率、安全性高等特点，因此受到越来越多的使用。
ATM异步转移模式介绍
ATM异步转移模式介绍在现代互联网时代，异步转移模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）是一种高度灵活的网络传输技术。
ATM技术的主要目标是提供高速、高带宽的数据传输服务，适用于各种不同类型的应用场景，包括数据、音频、视频等。
ATM异步转移模式是一种基于分组交换的通信技术，其中数据被分成较小的固定大小的单元（通常为53字节），每个单元都包含有关传输的控制信息。
ATM网络通过将数据拆分成这些小单元并以异步方式传输它们来实现高效的数据传输。
这种异步转移模式使得ATM网络具有低延迟和高带宽的特点，从而可以更好地支持实时应用。
ATM异步转移模式的核心是ATM交换机，它是网络中的节点，负责处理传输的ATM单元。
ATM交换机可以分类为两种类型：ATM交换机和ATM路由器。
ATM交换机主要用于在ATM网络内进行数据的转发和传输，而ATM路由器则用于将ATM网络与其他类型网络连接起来。
这两种类型的设备共同构成了ATM网络的基础。
ATM异步转移模式的优势在于其能够提供高质量和高效的数据传输。
一方面，通过将数据分成小单元并以异步方式传输，ATM网络可以减少传输时延，保证实时应用的数据传输质量。
另一方面，ATM网络具有高带宽的特点，可以提供大容量的数据传输服务，适用于高密度和高带宽的应用场景。
此外，ATM异步转移模式还有以下几个重要特点：1. 虚电路：ATM网络使用虚电路（Virtual Circuit，VC）技术来跟踪和管理传输的数据。
每个VC都有唯一的标识符，用于标识发送和接收数据的节点。
这种虚电路技术使得ATM网络具有更好的可靠性和灵活性。
2. QoS支持：ATM异步转移模式支持服务质量（Quality of Service，QoS）保证机制。
通过为不同类型的数据流分配不同的优先级和带宽资源，ATM网络可以满足不同应用的特定需求，提供更好的用户体验。
3.多路复用：ATM网络使用多路复用技术来提高传输效率。
网络接口ATM协议
⽹络接⼝ATM协议ATM协议的概念ATM(Asynchronous Transfer Mode)是⼀种以信元为单位的异步转移模式。
它是基于B-ISDN宽带综合服务数字⽹标准⽽设计的⽤来提⾼⽤户综合访问速度的⼀项技术。
在交换形式上⽽⾔，ATM 是⾯向连接的链路，任何⼀个 ATM 终端与另⼀个⽤户通信的时候都需要建⽴连接，所以，ATM 拥有电路交换的特点；在ATM交换⽅式中，⽂本、语⾳、视频等所有数据将被分解为长度固定的信元（cell）。
信元长度固定为53字节。
ATM技术是⽬前唯⼀实现QoS的技术；同时⽀持语⾳、数据、图像等宽带业务、技术成熟，标准化程度⾼；在业界被⼴泛⽀持；具有良好的⽹络互联和互通能⼒；不断演进以适应不断出现的新业务。
ATM协议的两个重要组成部分ATM的⽹络模型如上所⽰，包含两个重要部分：UNI和NNI。
① UNI（⽤户-⽹络接⼝）：UNI为ATM⽹中的⽤户⽹络接⼝，它是⽤户设备与⽹络之间的接⼝，直接⾯向⽤户。
按其所在位置不同⼜可分为公⽤⽹UNI和专⽤⽹UNI（P-UNI），PUNI不必象公⽹接⼝考虑严格的⼀致性，因⽽PUNI接⼝形式更多、更灵活。
② NNI（⽹络节点接⼝）：⼀般为两个交换机之间的接⼝，同样也分为公⽹NNI（和专⽤⽹NNI（PNNI）。
公⽹NNI和PNNI的差别很⼤，如公⽹NNI的信令为No.7信令体系的宽带ISDN⽤户部分（BISUP），⽽PNNI则完全基于UNI接⼝，仍采⽤UNI信令结构。
ATM的信元ATM是⼀种⾼速分组交换技术。
分组交换的基本数据传输单元是分组，⽽ATM的基本数据传输单元是信元。
在ATM交换⽅式中，⽂本、语⾳、视频等所有数据将被分解为长度固定的信元（cell）。
信元有⼀个5字节的信元头（header）与⼀个48字节的⽤户数据（user data），信元长度为53字节。
GFC：⼀般流量控制VPI ：虚通道标识VCI ：虚信道标识PTI ：净荷类型CLP：-信元丢失优先级HEC：信头误码控制ATM信元交换过程物理链路是连接ATM交换机-ATM交换机、ATM交换机-ATM主机的物理线路。
异步传输模式(ATM).
ATM信元格式（三）
• 信头内容在用户-网络接口（UNI）和网络节点接口（NNI）中略有差别
VPI：NNI中为12比特，UNI中为8比特。
GFC：4比特，只用于UNI接口，目前置为0000，将来可能用于流量控制或标示 不同的接入。
公共 UNI B-ICI
ATM公网
UNI
NNI
NNI NNI
ATM专网
ATM交换方式的特点
ATM交换方式的特点: 以信元为单位的异步转移模式异步意味着来自任
意用户的信息信元流不必是周期性的便于实现线 路带宽的共享和统计复用 ATM网络能同时传送多种类型的信息承载多种通 信业务并且能够提供QoS Quality of Service 服 务 信元长度固定容易实现硬件交换实现高速交换
ATM原理
学习目标
l掌握ATM交换的特点和方式 l掌握ATM信元的结构和ATM的一 些基本概念 l了解ATM 协议栈的结构掌握 AAL2和AAL5的适配过程 l掌握ATM在WCDMA中的应用
什么是ATM
ATM即异步转移模式: 综合了传输复用交叉连接和交换的技术 ATM是快速分组交换技术采用统计复用方式 一种结合了电路交换和分组交换的各自优点的
VPI和VCI只有局部意义，每个VPI/VCI在相应的VP/VC 交换节点被处理，相同的VPI/VCI值在不同VP/VC链路 段并不代表同一个“虚连接”。
VP交换和VC交换（三）
虚通路连接 (VCC) 虚通道连接(VPC)
UNI
VC 交换
VPI = 1 VCI = 1
NNI VP 交换
VPI = 2 VCI = 44
• UNI = 用户到网络接口 • NNI = 网络到网络接口
ATM交换分类
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EE290F 22 April 2004 Shanna Crankshaw
ATM – definition
"A transfer mode in which information is organized into cells; it is asynchronous in the sense that the recurrence of cells containing information from an individual user is not necessarily periodic".
What is it really?
Fast packet switching, high data
rates
Low-level network layer—above physical layer, below AAL (ATM adaptation layer)
Single transport mechanism for different types of traffic (voice, data, video, etc.)
Network management of group of connections, not many individual ones
Setup time is for a VP, adding VC’s to it involves minimal processing
Request for VCC originates
CBR, voice/video using real-time VBR, IPbased traffic using ABR and UBR, etc. Each cell must be self-identifying (overhead)
ATM cell contents
Header – 5 bytes General Flow Control (GFC) – traffic control for
UNI
GFC VP identifier VP identifier
VC identifier PT CLP
Header error control
5-byte header
Info field, 48 bytes
NNI
VP identifier
VC identifier PL type CLP
Header error control
Streamlined protocol, minimal error and flow control capabilities
Fixed packet size = ATM cell
Simplified processing, management
Synchronous Transfer Mode
Virtual Path Connection (VPC), bundle of VCC’s
Physical channel
Virtual path
Virtual channels
Logical connections
VPC = bundle of VCC’s with the same endpoints all switched together
Pre-assigned “slots,” frame boundaries, global timing
Slots identified by position from the start of the frame
BW allocated in units of slots Idle slots wasted Efficient for Constant Bit Rate traffic
bit errors in header Information – 48 bytes
Stallings, Data & Computer Communications, 6th ed., Table 11.2
PT coding ______________Interpretation____________
e.g. LAN, router-to-router reliability
ATM advantages
Universality
Mixed traffic types, real-time and non-real-time
Scalability
LANs, MANs, WANs, WLANs
different QoS, alleviates short-term overloads VPI – routing field for network VCI – routing to/from user Payload type Cell loss priority (CLP) Header error control (HEC) – can correct single
Many types of traffic
Large geographic distribution
Traffic modeling, control
VPC exists? Yes
No
Establish new VPC
Can QoS be Yes satisfied?
No
Block VCC or request mogranted?
No
Reject VCC request
Make connection
ATM Adaptation Layer (AAL)
Videoconferencing, TV, pay-per-view, VOD, etc.
rt-Variable bit rate
Non-real-time services
nrt-VBR – high end system QoS, critical response time
Bank transactions, airline reservations, etc.
Contrast with STM
“Bandwidth on demand”—Slots assigned on demand, users take any empty slot
Nothing pre-assigned, no global timing Slot Cell, fixed size of 53 bytes Arbitrary bit rates: can support T-1 using
000 User data cell, congestion not experienced, SDU type=0 001 User data cell, congestion not experienced, SDU type=1 010 User data cell, congestion experienced, SDU type=0 011 User data cell, congestion experienced, SDU type=1 100 OAM segment associated cell 101 OAM end-to-end associated cell 110 Resource management cell 111 Reserved for future function
Info field, 48 bytes
53 byte cell
VC’s are not always VC’s
Virtual Channel
Transmission is connection-oriented
VC set up by some signaling protocol before any cells can be sent
AAL user
CS AAL
SAR sublayer
ATM layer
Physical layer
Layer above ATM
Service dependent
Mask ATM specifics from user; universality
SAR: segmentation and reassembly. “Translates” service data from a non-ATM format into ATM cells, then back again at destination
CS: convergence sublayer. Takes care of delay jitter, error checking, remove corrupted cells
ATM Service Categories
Real-time services
Constant bit rate – uncompressed audio/video info
Efficient use of network resources Bandwidth on demand concept
Simplified network infrastructure
ATM challenges
In-network mux/buffering can lead to cell delay or loss QoS guarantees
Unspecified bit rate – best-effort service
e.g. text/image messaging, telecommuting
Available bit rate – bursty apps requiring reliable endto-end connection
SDU = Service Data Unit OAM = Operations, Administration, and Maintenance