第十一章 宽带综合业务数字网与ATM要点
ATM网络要点
第四章
单击此处编辑母版副标 单击此处编辑母版标题样式 ATM网络
题样式
通信网的功能结构
一个完整的现代通信网可分为相互依存的三部分：
业务网、传送网、支撑网
电话网 Internet ATM 网 FR 网 信令网 管理网 传送网 SDH/SONET 同步网 光传送网 移动网 支撑网 业务网
主要内容
5.综合业务数字网N-ISDN
N-ISDN：在一个网络中可以传送和处理各种类型的 数据，向用户提供多种业务服务，如电话、传真、 视频以及数据通信等。
1984年CCITT通过I系列建议书，对ISDN定义。 ISDN是以电话IDN为基础发展起来的通信网。
5.综合业务数字网N-ISDN
N_ISDN基本特征
网络资源利用率低。
无法适应大量数据和视频图像的传送。
2、分组交换
分组交换：以分组为信息单位，以存储-转发方式，采 用统计时分复用技术构成用户之间的信息传送通路的 数字交换方式，主要用于数据通信。1Fra bibliotek 10 9 8
20 19 18 17 16 15
14 13 12
7
6
4
3
2
1
5
分组传送：传输速度慢
6.宽带综合业务数字网B-ISDN
80年代中期，人们对新的网络体系结构提出要求：
能真正实现话音，数据和图像等业务的综合。
能适应现行和将来可能的业务。
具有灵活，可变传输速度，能在一个网络中提供 低至几kbps，高至几百Mbps的速度。
崭新的传输方式、交换方式、用户接入方式以及 网络协议的宽带通信网 B-ISDN（宽带综合业务数字网）
电信业务技术之ATM宽带业务
ATM宽带业务通信网络，特别是传统的网络都具有业务特定性的特点，也就是说某一特点的通信网络总是为满足某种特点的业务需求而设计的。
例如：TELEX是用于传送文字信息的；CHINAPAC是用于数据传输的；PSTN 用于话音业务；CATV用于视频服务。
这些网络用于提供非特定业务时均存在诸多问题。
实现网络综合成为网络发展的需求和方向。
80年代初，首次在ISDN上实现了话音和数据业务的综合。
但综合业务数字网ISDN是建立在数字网基础上的，其业务主要针对64Kbit/S电路交换，带宽有限而不能适应新业务和新技术的要求，特别是高清晰图象的传输。
新的网络体系要求：真正实现话音、数据和图象等业务的综合。
能适应现有的和将来可能的业务。
能在同一网络提供低至几kbit/S,高至几百Mbit/S的速率.它将成为B-ISDN,宽带综合业务数字网。
B-ISDN的信息传递方式正是ATM。
应用实例……ATM技术特点ATM真正具有电路交换和分组交换的双重性:ATM面向连接,它需要在通信双方向建立连接,通信结束后再由信令拆除连接。
但它摈弃了电路交换中采用的同步时分复用，改用异步时分复用，收发双方的时钟可以不同，可以更有效地利用带宽。
ATM的传送单元是固定长度53byte的CELL（信元），信头部分包含了选择路由用的VPI/VCI信息，因而它具有交换的特点。
它是一种高速分组交换，在协议上它将OSI第三层的纠错、流控功能转移到智能终端上完成，降低了网络时延，提高了交换速度。
ATM中采用信元承载数据：在ATM中，CELL的长度固定为53byte。
短而固定的信元长度有助于确定信元时延和减少网络节点交换机上的缓冲区资源。
53个byte中有48个是净荷及5个字节的控制信息，协议负载大大减小。
ATM基本业务ATM层只提供基本数据传送能力，通过建立不同的AAL层可以提供不同的通信能力，满足各种电信业务不同的要求。
目前已决定了4种不同的AAL层规程，分别记作AAL1、AAL2、AAL3、AAL4和AAL5。
宽带综合业务数字网
B-ISDN业务
业务特征
业务种类
（1）不同的业务所需的传输速率与带宽不同。 （2）不同的业务在突发性上的表现是不一样的。 （3）不同的业务对实时性要求不同。 （4）不同的业务对传输的可靠性要求不同。 B-ISDN络要做到能够支持具有不同特征的业务。
根据业务对络资源的需求，定义了5种业务类型：恒定比特率（CBR:constant bit rate）业务、实时可变 比特率（rt-VBR：real-time variable bit rate）业务、非实时可变比特率（nrt-VBR：non-real-time variable bit rate）业务、未指定比特率（UBR：unspecified bit rate）业务以及可用比特率（ABR： available bit rate）业务。
B-ISDN络概述
B-ISDN（宽带综合业务数字）是宽带通信络 ，宽带即意味着高速的信息传输。N-ISDN用户线路上的信息速 率可达160kbit/s，但B-ISDN用户线路上的信息传输速率则可高达155.520Mbit/s（或622.Mbit/s）。
基于ATM的B-ISDN协议参考模型B-ISDN区别于N-ISDN的并不只有信息传送速率，两者的技术本质也是不同的。 B-ISDN基于ATM技术，N-ISDN主要基于电路交换技术，因而两种络存在较大的差异。在B-ISDN中，用户完全可以 做到在不同的时刻要求不同的带宽，并且可以在实时性和可靠性方面提出要求，即B-ISDN能真正意义上支持各种 不同的业务，尽管这些业务要求的传输速率、时延和可靠性B-ISDN络概述
目录
02 B-ISDN用户——络接 口参考配置
03 模式
04 B-ISDN业务
05 发展驱动因素
简称B-ISDN，是在ISDN的基础上发展起来的，可以支持各种不同类型、不同速率的业务，不但包括连续型业 务，还应包括突发型宽带业务，其业务分布范围极为广泛，包括速率不大于64kbit/s的窄带业务，宽带分配型业 务，宽带交互型通信业务，宽带突发型业务等。
通信工程师：异步传输模式(ATM)网络考试题(三)
通信工程师：异步传输模式（ATM）网络考试题（三）1、问答题简述ATM技术的特点。
正确答案：ATM技术是新一代的网络，综合了电路交换和分组交换的优势，可以支持高速和低速的实时业务，具有高效的网络运营效率。
ATM具有（江南博哥）如下基本特点：（1）采用时隙划分的方法进行复用；（2）ATM网络采用面向连接并预约传输资源的方式（3）在ATM网络内部取消逐段链路的差错控制和流量控制，只在网络的边缘进行控制；（4）ATM信元的头部功能降低。
2、判断题ATM流量管理是指联合使用一系列的控制功能以确保每个连接接收合适的业务流量。
（）正确答案：对3、单选ATM信元是定长的，而且信元的长度较小，只有（）字节。
A、33B、43C、53D、63正确答案：C4、判断题ATM方式既具有电路交换的“处理简单”的特点，支持实时业务和数据透明传输；同时也具有分组交换支持变比特率业务的特点，并且能对链路上传输的业务进行统计复用。
（）正确答案：对5、多选TM层功能可以分为（）等功能。
A、信元复用/解复用B、信元的产生和提取C、信元VPI/VCI的翻译D、一般流量控制正确答案：A, B, C, D6、判断题ATM网络的流量控制是为实现预先规定的网络性能、避免网络拥塞、优化网络资源、提高网络利用率、支持不同质量要求的业务而进行的一系列操作。
（）正确答案：对7、多选ATM网的OAM功能分成（）和再生段级。
A、虚通路级B、虚通道级C、传输通道级D、数字段级正确答案：A, B, C, D8、填空题ATM的一个核心的目标就是能为网络中传送的（）提供不同的QoS保证。
正确答案：信元流9、填空题ATM网络物理层中的比特定位是指采用适合于物理媒介传输的波形，根据需要插入和取出（）并进行线路编码。
正确答案：定时信息10、问答题阐述B－ISDN协议参考模型平面的功能。
正确答案：协议参考模型分成三个平面：分别表示用户信息、控制和管理三方面的功能。
其中：（1）用户面提供用户信息的传送，采用分层控制结构。
IP和ATM基础知识
IP和ATM基础知识第一节IP基础知识局域网、广域网及路由器的概念局域网（LAN）是处于同一建筑、同一大学或方圆几公里远地域内的专用网络，用于连接办公室或工厂中的个人计算机和工作站，以便共享资源和交换信息，LAN 的覆盖范围比较小。
广域网（WAN）是一种跨越大的地域的网络，可以包含一个国家或更大，它包含需要互通信息的所有机器，习惯上称这些机器为主机（host），相应地将连接主机的通信网络称为通信子网（简称子网subnet），通过把网络的通信部分与应用部分（主机）分开，可简化网络设计。
子网一般由传输线和交换单元组成。
传输线指在机器间传送比特流的线路（circuit）；交换单元是一种特殊的计算机，用于连接两条或更多的传输线，当数据从输入线到达时，交换单元必须为它选择一条输出线以传递它们，这种交换设备称为路由器（router）。
路由器的主要功能是连接多个独立的网络或子网；实现网络间的最佳寻径及数据报传送；进行流量管理、过滤、负载分流、负载均衡及冗余容错等。
路由器工作在最低三层协议中，其中最高层为网络层，即TCP/IP的IP层或SPX/IPX的IPX层。
路由器的三层功能即为通信子网的全部功能，它具有很强的异种网互联能力，互联的两个物理网络其最低二层协议可互不相同，它们通过路由器的第三层得到统一。
TCP/IP技术基础1．TCP/IP协议TCP/IP是一种网际互联通信协议，运行在各自不同的操作系统和网络协议下的异种计算机或网络，通过TCP/IP协议可很方便地实现网络互联。
TCP/IP协议簇把整个网络协议分为四个层次：应用层、传输层、网络层和网络接口层（或称数据链路层），图2-1示出了TCP/IP的层次结构。
图2-1 TCP/IP层次结构TCP/IP协议把计算机硬件（含网卡）间经传输介质相互连接成的网络称为物理网络，IP层通过网络接口层与物理网络连接，网络接口层是数据链路层的一种软件，通常为网络接口设备驱动程序，它管理网络的硬件，完成从IP地址到硬件地址的映射过程，封装并发送输出的数据分组，接收输入的数据分组并将其发往对应的模块；IP 层与TCP层构成虚拟的逻辑网络，处于网络层的IP层直接承担隔离和统一物理网络的功能，并与TCP一起把整个网际中的各物理网络统一为一个虚拟的逻辑网络，用统一的TCP/IP规程在网际进行寻径（IP层）、传递数据报（IP层）和在信源机与信宿机之间实现端到端的连接（TCP协议）。
宽带综合业务与ATM适配协议
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计算 机 与通 仓 技 术 .
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宽带综合业务与
沈雁蓉
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ATM——精选推荐
9.5 ATM网技术9.5.1 ATM概述综合业务数字网ISDN是由电话综合数字网IDN(Integrated Digital Network)为基础发展起来的通信网。
电话网是各国主要的电信网，为了使模拟网发展成为数字网，首先要将大量模拟电话网改造成为能实现传输和交换的数字网，这就形成电话IDN。
而ISDN不仅要利用IDN的数字交换和数字传输，而且要在用户终端之间实现端到端的双向数字传输，并把各种信息源的电信业务(电话、电报、传真、数据、图像)采用一个共同的接口，综合在同一网内进行传输和处理，统一计费，并可在不同的业务终端之间实现通信，使数字技术的综合和电信业务的综合互相结合在一起构成综合业务数字网。
1．A TM技术的定义A TM是一种信元交换和多路复用技术。
信元(Cell)实际上是分组，为了与X.25的分组有别，所以将A TM的信息单元命名为信元。
A TM信元具有固定长度，总共53个字节，前5个字节是信头(Header)，其余48个字节是信息段。
信头中有信元去向的逻辑地址、优先级、信头差错控制、流量控制等信息。
信息段中装入被分解成数据块的各种不同业务的用户信息或其他管理信息，并透明地穿过网络。
来自不同业务和不同源端发送的信息统一以固定字节的信元汇集一起，在A TM交换机的缓冲区排队，然后传送到线路上，由信息头中的地址来确定信元的去向。
由于信元发自不同的速率，每个信道不象同步时分复用是对应于某个固定的时隙，而是由信头的标志来区分信息的方法叫异步时分复用，这种方法可使任何业务按实际需要占用资源，保证网络资源得到合理利用。
A TM网络中的交换由A TM交换机完成，A TM交换机中的连接可以分为永久虚拟电路（PVC）和交换虚拟电路（SVC）两种。
PVC是在源地址与目的地址之间的永久性硬件电路连接。
SVC是根据实时交换要求建立的临时交换电路连接。
两者的最大区别是：PVC不论是否有数据传输，它都保持连接；而SVC在数据传输完成后就自动断开。
ATM交换与宽带综合业务数字网
2.3 面向连接的工作方式
1）虚通道与虚信道： ATM传输通道可分割成若干个逻辑子信道 ，为便于应用和管理， 逻辑子信道可按两个等级来划分： 虚通道（VP--Virtual Path） 虚信道（VC--Virtual Channel ）
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2.3 面向连接的工作方式
VCI VCI VCI VCI = = = = 4 5 6 5
传输媒体的载荷能力而插入的信元。
物理层OAM信元（physical layer OAM cell）包含了和 物理层有关的操作维护信息。
在ATM层上预分配信元头值如表7.3以及表7.4所示。
19
20
未分配信元（Unassigned Cell）是由ATM层产生的不 包含用户信息的信元。当发送侧没有信息要发送时， ATM层就向传输线上插入未分配信元，使收发两侧能 异步工作。未分配信元与物理层空闲信元分别在各自 的层上保证了发送器和接收器能完全异步工作，所不
具有高速传送信息的能力
5
1、ATM与B-ISDN的产生与发展
3）ATM与B-ISDN的产生和发展
1983年，美国贝尔实验室的Turner J.等人提出了快速分组交换 （FPS－Fast Packet Switching）原理，研制了原型机。 同年，法国Coudreuse J.P.提出了ATD交换概念，并在法国电信 研究中心（CNET）研制了演示模型。 FPS和ATD概念提出以后，很多设备制造公司、邮电管理部门和 标准化组织表示了强烈的兴趣，进行了深入的研究。
接口的参考配置、业务特性等主要相关技术。
1
IP网络的特点是简单、经济，与之相比，ATM网络存
在着技术复杂与运营成本高的致命缺点，ATM技术和 IP技术的融合不可避免。IP交换（泛指一类）就是 ATM技术和IP技术融合的产物，多协议标记交换 （MPLS—Multi-Protocol Label Switching）是IP交换的 一种，是下一代网络（NGN—Next Generation Network）的核心技术，是下一代骨干网所采用的交换 技术。ATM作为一种优秀的传送模式，在现有通信网 络向NGN的演变过程中，仍然会扮演着不同的角色， 发挥着重要的作用。
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2018/10/5
现代通信网
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GFC（Generic
Flow Control 一般流量控制）： 由 4bit 组成，仅用于 UNI 控制ATM接续的业务流 量，支持点到点和点到多点的接续。此外它只 控制产生于用户端的信息流量。不控制网络方 向的业务流量。 VPI（ Virtual Path Identifier 虚路经标志符）： 用于虚路经路由选择。当用于 UNI 时，由 8bit 组 成；当用于NNI时，由12bit组成。 VCI （ Virtual Channel Identifier 虚信道标志 符）：16bit组成，用于虚信道路由选择。 PT（Payload Type 信息类型）：3bit组成，用 于区别信元信息段的信息类型。即它是用户数 据还是管理数据。
图11.5 VP、VC和物理传输通道之间的关系
2018/10/5 现代通信网 15
信源头再加上47字节的用户数据信息就构成一 个了完整的ATM信元， ATM的信元结构如图11.6所 示。
图11.6 信元结构
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用户接口称作用户网络接口（UNI），中继接 口称作网络节点接口（NNI）。它们对应于ATM两 种不同信头的信元格式。如图11.7所示，是这两种 信头的结构图。
2018/10/5
现代通信网
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第一节 B-ISDN概述 人们从八十年代中期开始研究一种新的 网络体制，它能够提供高于PCM一次群速率， 适应全部已有的和将来可能的业务，从低速 的遥控遥测到高清晰度电视（HDTV）业务都 采用统一方式在网络中传输与交换，可以支 持任意速率的，从语音、数据到视频业务的 ISDN。原CCITT于1990年将这样的网络定义 为宽带综合业务数字网，简称B-ISDN。
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现代通信网
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UNI、NNI：对应于ATM两种不同信头的信元 格式，字段VPI和VCI为信元所选择的虚路径和虚 信道信息,表示路由,VCI占16比特,UNI的VPI取8比 特 ,NNI 的 VPI 为 12 比特;PT字段长2比特 ,为属性信 息,标明信元所载信息的属性;R（RES）为一个备 用比特 , 供将来使用 ;C （ CLP ）表示信元的优先 度,CLP＝0表示高优先度,CLP=1表示低优先度,其 对应的信元可能首先被网络丢弃 ; 字段 HEC 为 8 比 特长的CRC校验码,用来提高信头的传输可靠度。
图 11.7 ATM
信 元 格 式
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现代通信网
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所有ATM网络中的信息称为信元（Cell）， 信元由信头（Header）和信息段（Payload） 组成。信元固定长度为53个字节，前5个字节 为信头，后48个字节是用户数据组成信息字段， 发送顺序是由上到下先从第一字节开始发送， 由左到右每个字节先从第8位开始发送。
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现代通信网
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图11.4 时隙的异步复用过程
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VP和VC都是用于描述ATM信元单向传输的路 由，每个VP可以用复用方式容纳多个VC，属于同一 VC的信元群具有相同的VCI，属于同一VP的不同VC 具有不同的VCI，而分属不同VP的VC可有相同的 VCI，VP间具有不同的 VPI值。VP、VC和物理传输 通道之间的关系如图11.5所示。
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④ 每条链路（Link）容量被该链路上个接续共 享，而非固定分配，每个接续也称为虚信道 （VC）。面向连接的工作方式。 ⑤ 减少了中间节点的外处理时间，延迟及网 络处理的复杂性。 ⑥ 保证现行网络的应用和未来通信业务网络 的发展。 ⑦ 线路上的传送通常可以在使用它的用户中 自由分配，不享受速率限制。
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现代通信网
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图11.3 B-ISDN/ATM基本组成结构
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现代通信网
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第二节 ATM技术 ATM最初是从两个方向开始研究的，一种是从 改进同步时分复用（STD）出发，提出异步时 分复用（ATD）；另一种是从改进分组交换出 发，提出快速分组（FPS）。ATM技术融合了 电路交换传送模式、采用了时分统计复用和信 息分组的设计思想发展而成的.
第十一章 宽带综合业务数字网与ATM
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现代通信网
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ATM作为宽带综合业务数据网的统一 标准的传送模式,以单一的网络结构，综合 地处理语音、视频、数据等多种信息，有 效地利用带宽，并支持未来各种新业务。 目前，ATM技术有较为广泛的应用领域， 商用化程度不断在提高，市场占有率也在 逐年扩大。
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• ATM交换原理 • ATM网络பைடு நூலகம்点提供信元的交换功能 ,称为 交换节点。实际上 ,交换节点完成的只是 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,所以在接收端,这些信元到 达的次序总是和发送端的发送次序相同。 一个交换节点包含若干条输入复用线和 输出线(二者数量可以不等)。
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现代通信网
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ATM的统计复用
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现代通信网
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ATM概述 ATM网与IP网的比较
•ATM网 面向连接，有N2 问题 靠链路层选路，基于VPI/VCI或标记 有阻塞通知与信元丢失优先级指示 业务质量有保证，可保证实时业务 网络ATM化进程的重新定位 •IP网 无连接，无N2 问题 基于网络层选路，基于IP地址 无业务量控制与阻塞控制 业务质量无保证
2018/10/5 现代通信网 3
宽带网络的体系如图11.1所示，它为四层结 构，即由应用系统层、业务平台层、网络层 和传送层构成。
图11.1宽带网络体系
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图11.2 引入B－ISDN的网络基本结构 图11.2是引入B－ISDN后的网络基本结构,有四个基本网： 第一个网是以语音业务为主的电话网； 第二个网是以数据通信为主体的分组交换网； 第三个网是的多频道广播电视网； 第四个网是由ATM构成的宽带交换网，它能实施话音、 高速数据和活动图像的综合传输。
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现代通信网
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⑧ 对于断续发送的数据的用户，当它间断时， 可以将信道提供给别的用户，提高信道的使用率。 ⑨ 事实上，ATM提出初始就有两个研究方向， 一种是从改进同步时分复用（ STD ）出发，提出 异步时分复用（ ATD ）。另一种是从改进分组交 换出发，提高快速分组（ FPS ），这两者的进一 步结合就是现在的ATM。
2018/10/5
现代通信网
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ATM的基本特点有: ① 所有信元在ATM网中以固定格式传送； 采用长度较小的固定长度信元。 ② 信头在交换节点处被翻译或产生新的信 头；简化了信头功能 ③ 信息段被透明传送，不执行差错控制； 免除了差错控制和流量控制,大大简化了网络 控制。
2018/10/5
现代通信网