第四章數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)是為所有進入通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)流提供從源節(jié)點到目的節(jié)點的通路的技術(shù)。當前的數(shù)據(jù)交換技術(shù)有三種最基本的方式：電路交換、報文交換、分組交換（幀交換、信元交換）。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的有效性，可靠性和經(jīng)濟性直接受網(wǎng)絡(luò)所采用的交換方式影響。數(shù)據(jù)交換技術(shù)問題探討假設(shè)有一火箭重800噸，需通過鐵路從制造廠運到發(fā)射場，中間需經(jīng)過三個站點，請設(shè)計出最合理的運輸方案。提示條件：從運輸速度、對火車頭的依賴、鐵路利用率（即費用）進行比較分析

專車專線方案方案特點：專門使用一列火車來運輸火箭，并使用專線，其他車次不得占用。

運輸方案優(yōu)點缺點專車專線速度快鐵路利用率低，費用高專車非專線方案方案特點：專門使用一列火車來運輸火箭，但不使用專線，該火車按照正常的火車時刻表，服從鐵路部門的調(diào)度。

運輸方案優(yōu)點缺點專車非專線提高了鐵路的利用率，降低了費用速度慢，對火車頭的要求較高非專車非專線方案方案特點：不使用專門的火車來運輸，而是將火箭進行拆分，拆分之后火箭與普通貨物一樣進行運輸。

運輸方案優(yōu)點缺點非專車非專線鐵路利用率高，速度較快，對火車頭的要求低運輸前后需對火箭進行拆分、復(fù)原工作三種運輸方式的優(yōu)劣比較方案優(yōu)點缺點甲線乙線丙線速度最快費用較高費用較低速度最慢，對火車頭要求較高費用最低，速度較快，對火車頭要求低運輸前后需對火箭進行拆分、復(fù)原工作電路（線路）交換（CircuitSwitching）即為所有通信雙方設(shè)置專用的數(shù)據(jù)傳輸通路。如有兩部電話需要進行通信，需要一條物理線路將兩部電話連接起來，并通過這條專用線路在兩部電話間傳輸數(shù)據(jù)。

但是若有5部電話需要通信，全連接網(wǎng)絡(luò)需要10條線路。擴展開來，若有N部電話需要通過全連接網(wǎng)絡(luò)通信，則需要N（N-1）/2根線，即采用全鏈接網(wǎng)絡(luò)進行線路交換數(shù)據(jù)時需要的電線數(shù)量與電話數(shù)的平方成正比，而這在現(xiàn)實中是不可能實現(xiàn)的。因此，當電話的數(shù)量增多時，就需要使用交換機或一個具備交換功能的結(jié)點通過非全連接網(wǎng)絡(luò)（如星型、環(huán)形、總線型）把它們連接起來，使任何一個通過該交換機（或者接入到該交換網(wǎng)）的用戶都能夠?qū)崿F(xiàn)通信操作。…

交換機結(jié)點：用于數(shù)據(jù)交換的中間設(shè)備，站點：發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的終端設(shè)備。電路交換的原理

由于目前電路交換的最主要應(yīng)用是電信網(wǎng)，因此我們就以電話為例子，來分析電路交換的工作原理以及它的優(yōu)缺點。但需要注意的是，電路交換并不意味著它就是電話交換網(wǎng)，除了電信網(wǎng)，還有很多地方也可以用到電路交換。我們一般可以認為打電話分為三個步驟：撥號→通話→掛機而在電路交換中，我們形象的把這三步分別稱為：建立連接→通信→釋放連接注意：這里需要指出一個概念，所有象這種必須通過“建立連接→通信→釋放連接”三個步驟的連網(wǎng)方式我們稱為是“面向連接的”連網(wǎng)方式。否則就可以稱為是“無連接的”連網(wǎng)方式。因此電路交換必定是面向連接的。建立連接：發(fā)方站點向接收方站點發(fā)請求，該請求通過中間結(jié)點傳輸至終點；中間結(jié)點分配線路。線路一旦被分配，在未釋放前，將不能被其它站點所使用，即使線路上并沒有數(shù)據(jù)傳輸。通信：物理線路建立后，站點之間進行數(shù)據(jù)傳輸。釋放連接：站點之間的數(shù)據(jù)傳輸完畢，執(zhí)行釋放線路的動作。線路被釋放之后，進入空閑狀態(tài)，可由其它站點通信所用。(((數(shù)據(jù)甲乙交換機電路交換技術(shù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)電路交換舉例在數(shù)據(jù)傳輸期間，源結(jié)點與目的結(jié)點之間有一條由中間結(jié)點構(gòu)成的專用物理連接線路，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束之前，這條線路一直保持。((((交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA電路交換的優(yōu)缺點電路交換的優(yōu)點信息傳輸延遲時間小（《=200ms）2.交換機對用戶的數(shù)據(jù)信息不進行存儲、分析和處理，交換機在處理方面的開銷小，對用戶的數(shù)據(jù)信息不需要附加許多用于控制的信息，傳輸效率高。3.可在用戶間提供“透明”的數(shù)據(jù)傳輸，收發(fā)雙方自動進行速率匹配。電路交換的缺點1.電路接續(xù)時間較長，短報文通信效率低，有呼損。2.電路資源被通信雙方占用，電路利用率低，約為36%（話音）。3.通信雙方在信息傳輸速率、編碼格式、同步方式、通信規(guī)程等方面應(yīng)完全兼容，這就限制了各種不同速率、不同代碼格式、不同通信規(guī)程的用戶終端之間互通。傳輸質(zhì)量較多地依賴于線路的性能，因而差錯率較高。費用按時間、距離計電路交換CircuitSwitching電路交換網(wǎng)的致命缺點電路交換的應(yīng)用

電路交換多用于傳輸信息量較大，通信對象比較確定的用戶。不適合傳送計算機與終端或計算機與計算機之間的數(shù)據(jù)。數(shù)字話音和傳真等業(yè)務(wù)。電路交換中間結(jié)點由具有存儲能力的計算機承擔(dān)，用戶信息可以暫時保存在中間結(jié)點上，該結(jié)點根據(jù)目的地址確定輸出端口和線路，排隊等待線路空閑時再轉(zhuǎn)發(fā)給下一結(jié)點，直至終點。報文交換無需同時占用整個物理線路。存儲－轉(zhuǎn)發(fā)

報文交換(messageswitching)FDCA報文交換技術(shù)存儲數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)發(fā)送給C存儲數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)發(fā)送給D存儲數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)發(fā)送給F存儲數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)發(fā)送給乙甲乙數(shù)據(jù)4.2.1報文交換報文格式：報頭信息報頭中至少要包含的信息：①報文的起始標志②數(shù)據(jù)的開始標志③數(shù)據(jù)源節(jié)點地址④數(shù)據(jù)目的節(jié)點地址及路由信息⑤

控制信息⑥報文編號

不獨占線路，多個用戶的數(shù)據(jù)可以通過存儲和排隊共享一條線路，無線路建立的過程，提高了線路的利用率；

可以支持多點傳輸,報文中增加“地址字段”，中間結(jié)點根據(jù)地址字段進行復(fù)制和轉(zhuǎn)發(fā)。

中間結(jié)點可進行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，增加差錯檢測功能。接收者和發(fā)送者無需同時工作，當接收者處于繁忙時,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以先將報文暫時存儲起來。費用按流量計，與時間及距離無關(guān)報文交換(messageswitching)不足之處：1.由于“存儲－轉(zhuǎn)發(fā)”和排隊，增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，2.報文長度未作規(guī)定，報文只能暫存在磁盤上，磁盤讀取占用了額外的時間；3.任何報文都必須排隊等待：不同長度的報文要求不同長度的處理和傳輸時間，即使非常短小的報文（例如：交互式通信中的會話信息）4.報文交換難以支持實時通信和交互式通信的要求。報文交換(messageswitching)報文交換主要應(yīng)用于公眾電報和電子信箱業(yè)務(wù)。4.2.2分組交換交換機理相同于報文交換，差別在于交換數(shù)據(jù)單元長度不同。將長報文分成若干個小分組進行傳輸，不同站點的數(shù)據(jù)分組可以交織在同一線路上傳輸。提高了線路的利用率。一個分組的典型長度最長是一千位到幾千位。對于固定長度的分組，可以采用高速緩存技術(shù)來暫存分組，提高轉(zhuǎn)發(fā)的速度；

分組交換實現(xiàn)的關(guān)鍵：分組長度的選擇，分組越小，冗余量（分組中的控制信息等）在整個分組中所占的比例越大，最終將影響用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩环纸M越大，數(shù)據(jù)傳輸出錯的概率也越大，增加重傳的次數(shù)，也影響用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省.25分組交換網(wǎng)：131字節(jié)，（128字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)、3字節(jié)的控制信息）以太網(wǎng)中：1500字節(jié)。ATM網(wǎng)中：53個字節(jié)分組交換A數(shù)據(jù)BC分組1分組2分組3分組4分組5甲乙分組交換技術(shù)分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

發(fā)送分組結(jié)點交換機主機在結(jié)點交換機

A

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點交換機

C

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點交換機

E

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達目的主機

H5報文分組交換的原理在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。

1111010假定這個報文較長不便于傳輸數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報文分組交換的原理每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。首部首部首部分組

1分組

2分組

3請注意：現(xiàn)在左邊是“前面”分組交換的原理分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3分組首部的重要性每一個分組的首部都含有地址等控制信息。分組交換網(wǎng)中的結(jié)點交換機根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點交換機。用這樣的存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能到達最終目的地。分組交換的原理接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3收到的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分組交換的原理最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來的報文。這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯，在轉(zhuǎn)發(fā)時也沒有被丟棄。報文1111010分組交換采用了兩種不同方法來管理被傳輸?shù)姆纸M流：數(shù)據(jù)報，虛電路。數(shù)據(jù)報：借鑒報文交換的思想，面向無連接的數(shù)據(jù)傳輸。采用數(shù)據(jù)報方式傳輸時，被傳輸?shù)姆纸M稱為數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報（Datagram）數(shù)據(jù)報的前部增加地址信息的字段，網(wǎng)絡(luò)中的各結(jié)點，根據(jù)地址信息和一定的路由規(guī)則，選擇輸出端口，暫存和排隊數(shù)據(jù)報，并在傳輸媒體空閑時，發(fā)往相鄰結(jié)點，直至最終站點。當一對站點之間需要傳輸多個數(shù)據(jù)報時，由于每個數(shù)據(jù)報均被獨立地傳輸和路由，因此在網(wǎng)絡(luò)中可能會走不同的路徑，具有不同的時間延遲。按序發(fā)送的多個數(shù)據(jù)報可能以不同的順序達到終點。站點必須具有存儲和重新排序的能力。abcdefeacbfcaefccbbacfdebac數(shù)據(jù)報（Datagram）

虛電路又被稱為面向連接的分組數(shù)據(jù)傳輸，工作過程類似于線路交換，但電路是“虛擬”的。物理媒體被理解為由多個子信道（稱之為邏輯信道LC）組成，子信道的串接形成虛電路（VC），利用不同的虛電路來支持不同的用戶數(shù)據(jù)的傳輸。虛電路（VirtualCircuit）A1——B1虛電路:VC1=LC1（3）+LC2（2）+LC3（1）A2——C1虛電路:VC2=LC1（2）+LC2（1）+LC4（3）A3——D1虛電路:VC3=LC1（1）+LC5（4）

用戶A1用戶A2用戶A3

結(jié)點A中繼結(jié)點1傳輸媒體中繼結(jié)點2用戶B1用戶C1結(jié)點B用戶D1結(jié)點D結(jié)點C12312134LC1LC2LC4LC3LC5虛電路進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程：

虛電路建立：發(fā)送方發(fā)送含有地址信息的特定的控制信息塊（如：呼叫分組），該信息塊途經(jīng)的每個中間結(jié)點根據(jù)當前的邏輯信道（LC）使用狀況，分配LC，并建立輸入和輸出LC映射表，所有中間結(jié)點分配的LC的串接形成虛電路（VC）。虛電路（VirtualCircuit）用戶A1用戶A2用戶A3

結(jié)點A中繼結(jié)點1傳輸媒體中繼結(jié)點2用戶B1用戶C1結(jié)點B用戶D1結(jié)點D結(jié)點C12312134LC1LC2LC4LC3LC5虛電路（VirtualCircuit）數(shù)據(jù)傳輸：站點發(fā)送的所有分組均沿著相同的VC傳輸，分組的發(fā)收順序完全相同；分組中只帶邏輯信道號，而不帶地址。用戶A1用戶A2用戶A3

結(jié)點A中繼結(jié)點1傳輸媒體中繼結(jié)點2用戶B1用戶C1結(jié)點B用戶D1結(jié)點D結(jié)點C12312134LC1LC2LC4LC3LC5虛電路（VirtualCircuit）虛電路釋放：數(shù)據(jù)傳輸完畢，采用特定的控制信息塊（如：拆除分組），釋放該虛電路。通信的雙方都可發(fā)起釋放虛電路的動作。用戶A1用戶A2用戶A3

結(jié)點A中繼結(jié)點1傳輸媒體中繼結(jié)點2用戶B1用戶C1結(jié)點B用戶D1結(jié)點D結(jié)點C12312134LC1LC2LC4LC3LC5虛電路的建立和釋放需要占用一定的時間，不適合站點之間具有頻繁的、短小數(shù)據(jù)交換的場合.永久虛電路PVC和呼叫虛電路SVC。永久虛電路:兩站點間事先建立固定的鏈接，占用固定的邏輯信道，任何時候，站點之間都可以通信。呼叫虛電路則根據(jù)需要，動態(tài)建立和釋放虛電路。虛電路（VirtualCircuit）用戶A1用戶A2用戶A3

結(jié)點A中繼結(jié)點1傳輸媒體中繼結(jié)點2用戶B1用戶C1結(jié)點B用戶D1結(jié)點D結(jié)點C12312134LC1LC2LC4LC3LC5A1—B1永久虛電路數(shù)據(jù)報：1.傳輸無需連接建立和釋放的過程，每個分組需進行路由選擇；2.每個數(shù)據(jù)報中需帶較多的地址信息；3.用戶的連續(xù)數(shù)據(jù)塊會無序地到達目的地；接受站點處理復(fù)雜。4.當使用網(wǎng)狀拓撲組建網(wǎng)絡(luò)時，任一中間結(jié)點或者線路的故障不會影響數(shù)據(jù)報的傳輸（可以選擇不同的路徑），可靠性較高。5.數(shù)據(jù)報比較適合站點之間少量數(shù)據(jù)的傳輸。數(shù)據(jù)報和虛電路的比較UDP數(shù)據(jù)傳輸

虛電路：1.傳輸需連接建立和釋放的過程，每個鏈接只需一次路由選擇；2.數(shù)據(jù)塊中僅含少量的地址信息（LC號），用戶的連續(xù)數(shù)據(jù)塊沿著相同的路徑，按序到達目的地；接受站點處理方便。3.如果虛電路中的某個結(jié)點或者線路出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致虛電路傳輸失效。4.虛電路方式較適合站點之間大批量的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)報和虛電路的比較TCP數(shù)據(jù)傳輸X.25 分組格式查資料，解釋X.25分組格式1）解釋X.25協(xié)議（面向連接的虛電路分組交換技術(shù)，TDM，《2Mbit/s）2）三層：物理（X.21,V系列,RS232）、數(shù)據(jù)鏈路（交換X.25幀，HDLC協(xié)議，CRC）、網(wǎng)絡(luò)層（分組）。X.25分組格式IP分組格式分組交換的優(yōu)點1.向用戶提供不同速率、不同代碼、不同同步方式以及不同通信控制協(xié)議的數(shù)據(jù)終端間能夠互相通信的靈活的通信環(huán)境。2.在網(wǎng)絡(luò)負荷較輕的情況下，能夠較好的滿足會話型通信實時性要求。3.實現(xiàn)線路的動態(tài)時分復(fù)用，通信線路的利用率高，節(jié)省費用。4.可靠性高，采用差錯校驗與重發(fā)的功能，而且在網(wǎng)內(nèi)發(fā)生故障時，網(wǎng)絡(luò)中的路由機制會使分組自動地選擇一條新的路由避開故障點，不會造成通信中斷。

。5.分組多路通信：可以同時與多個用戶終端進行通信，可把同一信息發(fā)送到不同用戶。6.計費與傳輸距離無關(guān)：網(wǎng)絡(luò)計費按時長、信息量計費，與傳輸距離無關(guān)，特別適合那些非實時性，而通信量不大的用戶。

7.能與公用電話網(wǎng)、用戶電報網(wǎng)和低速數(shù)據(jù)網(wǎng)及其他專用網(wǎng)相連。分組交換的缺點1.由網(wǎng)絡(luò)附加的傳輸信息多，對長報文通信的傳輸效率比較低。當把一份報文劃分為許多分組在交換網(wǎng)內(nèi)傳輸時，為了保證這些分組能夠按照正確的路徑安全準確地達到終點，就要給每個數(shù)據(jù)分組加上控制信息（分組頭）。除此之外，還要設(shè)計許多不包含數(shù)據(jù)信息的控制分組，用以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通路的建立、保持和拆除，并進行差錯控制和流量控制等。2.技術(shù)實現(xiàn)復(fù)雜。分組交換機要對各種類型的“分組”進行分析處理，為“分組”在網(wǎng)中的傳輸提供路由，并且在必要時自動進行路由調(diào)整；交換機還要為用戶提供速率、代碼和規(guī)程的變換，為網(wǎng)絡(luò)的管理和維護提供必要的報告信息等。快速分組交換FPS快速分組交換技術(shù)：在分組交換基礎(chǔ)上演變而來，建立在光纖線路上，能滿足對語音、數(shù)據(jù)、視像等多媒體業(yè)務(wù)的應(yīng)用。交換技術(shù)：幀中繼(FrameRelay)幀長度可變時；信元中繼(CellRelay)幀長度不變時；快速分組交換FPS主要作了如下的改進：縮短分組長度為53個字節(jié)（一般幾百～幾千個字節(jié)）。盡量取消在低層次上對數(shù)據(jù)單元的差錯流量路由等操作，盡量同化低級通信協(xié)議。采用虛電路與虛通道方式。交換機與交換協(xié)議控制采用超大規(guī)模集成電路及并行處理與分布式控制技術(shù)。（1）幀中繼協(xié)議簡化了X.25分組級功能，只有兩個層次：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層。使網(wǎng)內(nèi)節(jié)點的處理大為簡化，在幀中繼網(wǎng)中，一個節(jié)點收到一個幀時，大約只需執(zhí)行6個檢測步驟。實驗結(jié)果表明，采用幀中繼時一個幀的處理時間可以比X.25的處理時間減少一個數(shù)量級，因而提高了幀中繼網(wǎng)的處理效率。

幀中繼技術(shù)的特點：（2）傳送的基本單元為幀，幀的長度可變的，最大長度允許1600字節(jié)，要比X.25網(wǎng)的缺省分組128字節(jié)長，特別適合于封裝局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)單元，減少了分段與重組的處理開銷。（3）在數(shù)據(jù)鏈路層完成動態(tài)(統(tǒng)計)復(fù)用、幀透明傳輸和差錯檢測，但與X..25網(wǎng)不同的是幀中繼網(wǎng)內(nèi)節(jié)點若檢測到差錯，將出錯的幀丟棄，不采用重傳機制，減少了幀編號、流量控制、應(yīng)答等開銷，由此減少了交換機的處理時間，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量，降低了網(wǎng)絡(luò)遲延。例如X.25網(wǎng)內(nèi)每個節(jié)點進行幀檢驗產(chǎn)生的時延為5～10ms，而幀中繼節(jié)點的處理時延小于2ms。（4）幀中繼技術(shù)提供了一套有效的帶寬管理和阻塞控制機制，使用戶能合理傳送超出約定帶寬的突發(fā)性數(shù)據(jù)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。（5）

幀中繼現(xiàn)可提供用戶的接入速率在64Kbit/s～2.048Mbit/s,也可達45Mbit/s。（6）與X.25分組交換一樣，幀中繼采用了面向連接的工作模式，可提供PVC業(yè)務(wù)、SVC業(yè)務(wù)。由于幀中繼SVC業(yè)務(wù)對用戶的資費并不能帶來明顯的好處，實際上主要用作局域網(wǎng)的互連，僅采用PVC業(yè)務(wù)。（7）幀中繼技術(shù)具有高效性、經(jīng)濟性、可靠性、靈活性和長遠性。它可用于局域網(wǎng)互聯(lián)、將局域網(wǎng)連入廣域網(wǎng)、建立虛擬專用網(wǎng)和ATM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入等。

2.幀中繼的幀格式FFACIFCSDLCI(高階比特)DLCI(低)C/READEEAFECNBECN87654321EA=0EA=1FFAIFCSQ.922核心LAPFX.25源點終點12345786FR源點終點12345786X.25與幀中繼的操作方式：專用網(wǎng)接口：所有的數(shù)據(jù)設(shè)備安裝帶有FRN接口的E1（或T1）多路選擇器；其它應(yīng)用（語音傳輸、電話會議等）僅安裝非幀中繼接口；公用網(wǎng)接口應(yīng)用：塊數(shù)據(jù)交換、文件傳送、字符交互、互聯(lián)LAN、支持多個低速復(fù)用。3.幀中繼的應(yīng)用X.25分組交換與幀中繼交換的比較2.048MbspISDN是由電話綜合數(shù)字網(wǎng)演變而成的一個網(wǎng)絡(luò)，它提供端到端的數(shù)字連接，以支持包括話音和非話業(yè)務(wù)在內(nèi)的多種電信服務(wù)，并為用戶接入提供一組有限的多用途用戶網(wǎng)絡(luò)間的標準接口。N_ISDN是以數(shù)字式電話網(wǎng)為基礎(chǔ)，采用電路交換方式，基于64Kbit/s的ISDN,數(shù)據(jù)速率限為2Mbit/s；B_ISDN則是真正意義上的綜合，采用快速分組交換方式，即ATM技術(shù)。數(shù)據(jù)速率為155.520Mbit/s，622.080Mbit/s。4.4異步傳輸模式（ATM）4.4.1ATM技術(shù)背景B-ISDN對傳輸模式的要求：對信息損傷小（信息傳送的時延和時延抖動要小，信息丟失和差錯率要小）；能靈活支持各種業(yè)務(wù)；具有高速傳送信息的能力；簡單易行（簡化信息處理過程，簡化對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理的要求）。1.ATM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)ATM技術(shù)是B-ISDN的核心技術(shù)；ATM網(wǎng)采用多級的交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；ATM網(wǎng)絡(luò)是由ATM終端和ATM交換機構(gòu)成；接口：用戶-網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）網(wǎng)絡(luò)-網(wǎng)絡(luò)接口（NNI）ATM網(wǎng)：專用ATM網(wǎng)公用ATM網(wǎng)接入ATM網(wǎng)4.4.2ATM的基本概念HighlevelHighlevelATMAALI.362/363ATMLayerI.361PhysicalLayerU_PlaneC_PlaneManagementPlanePlaneManagementLayerManagement2.ATM層次模型和信元格式(1)ATM層次模型GFC/VPIVPIVPIVCIVCIVCIPTCLPHECPAYLOAD1234548字節(jié)(2)ATM信元格式GFC:generalflowcontrol 通用流量控制VPI：virtualpathidentification 虛通道標識符

VCI：virtualchannelidentification 虛通路標識符

PT：payloadtype 凈負荷類型CLP：celllosspriority 信元丟失優(yōu)先級HEC：headererrorcontrol 信頭差錯控制ATM是面向連接的；網(wǎng)絡(luò)資源是由各連接統(tǒng)計復(fù)用的：一種虛連接（在連接時，網(wǎng)絡(luò)僅對連接進行資源的預(yù)分配，只有在傳輸信元時才占用）；ATM支持VPC、VCC；一條虛連接由VPI和VCI兩部分標識：VPI和虛通道的網(wǎng)絡(luò)資源由網(wǎng)管系統(tǒng)以半永久方式分配；虛通道內(nèi)的虛通路通過信令動態(tài)地占用虛通道的資源；每個虛通道可允許4094個虛連接。3.ATM連接為什么既設(shè)VP，又設(shè)VC？既設(shè)VP，又設(shè)VC可實現(xiàn)ATM兩級交換；設(shè)VP：可簡化網(wǎng)絡(luò)的資源管理；提高了交換機的交換效率；可為企業(yè)網(wǎng)提供安全機制。ATM的VC建立方式：PVC（半永久連接）SVC（通過信令動態(tài)分配VPI、VCI）VPI、VCI的值只有局部意義；在交換機內(nèi)部通過端口號+VPI、VCI來唯一標識一個連接。PMD（物理介質(zhì)相關(guān)子層）：155.520Mbit/s（電/光接口）622.080Mbit/s（光接口）4.4.3ATM物理層21OSI-RMTCPMDATM物理層TC（傳輸會聚子層）：信元流比特流計算HECATMTCPMD（信元頭的前4字節(jié)）000000000X8+X2+X+1=商余數(shù)將余數(shù)01010101得HEC適配同步傳輸、信元速率去耦如信元裝在SDH中傳輸，當無數(shù)據(jù)發(fā)送時應(yīng)插入空信元；操作維護信元（OAM）用于傳送操作控制信息、以及信元速率去耦A(yù)TMTCPMD定位信元的邊界檢查存在有效信元頭？移位寄存器（40位）PMDTC如果是有效信元頭，將移位寄存器中左8位對右32位進行計算HEC；如果不是有效信元頭，將右1位，繼續(xù)計算。傳輸匯聚子層信元頭保護機制HEC8bits G(X)=X8+X2+X+1 糾正單個位差錯和檢測多個位差錯檢錯模式糾錯模式糾正單個位差錯檢測多個位差錯，丟棄信元未檢到錯檢到錯丟棄信元未檢到錯搜索預(yù)同步同步正確HEC不正確HEC6個連續(xù)正確HEC7個連續(xù)不正確HEC*信元定界機制功能：信元復(fù)用/解復(fù)用信元傳輸（信元頭的生成/去除、信元VPI/VCI轉(zhuǎn)換）流量控制（一般流量控制GFC）和阻塞控制4.4.4ATM層ATMTCAALATM層不提供任何應(yīng)答機制，不進行差錯控制（光纖傳輸）；在實時業(yè)務(wù)（按順序投送）環(huán)境下，重發(fā)一個偶然出錯的信元比丟棄該信元更糟；路由表11/1225/1231/1543/10端口號、VPI/VCIATM流量控制：控制入網(wǎng)的業(yè)務(wù)量，盡量避免阻塞；ATM阻塞控制：當出現(xiàn)阻塞，采取措施，如在信元頭中CLP=1的信元，將其丟棄。檢查CLP=1？YATM描述流量和QOS的參數(shù)：峰值信元速率 （PCR，PeakCellRate)可維持信元速率 （SCR，SustainedCellRate)最小信元速率（MCR，MinimumCellRate)最大突發(fā)長度（MSB，MaximumBurstBlock)允許的信元抖動容限（CDVT，CellDelayVariationTolerance)峰值信元時延抖動（Peak-to-PeakCellDelayVariation)最大信元傳送時延（MaximumCellTransferDelay)信元丟失率（CellLossRatio）信元錯誤率（CellErrorRatio）嚴重出錯的信元塊比例（Severely-erroredCellBlockRatio）信元誤插率（CellMis-insertionRate）源流量參數(shù)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)4.4.5ATM適配（AAL）層高層AALCSSSCSCPCSSSCFSSCOPSARATM48字節(jié)可變長業(yè)務(wù)特定協(xié)調(diào)功能業(yè)務(wù)特定面向連接協(xié)議公共部分會聚子層裝、拆子層53=5+48字節(jié)信源/宿定時關(guān)系A(chǔ)BCD需要 不需要比特率 恒定 可變連接模式面向連接無連接ATM服務(wù)類型AAL類型 AAL-1AAL-2AAL-5AAL3/4話音、N-ISDN業(yè)務(wù)適配低比特率和短分組的實時業(yè)務(wù)IPoA,信令無連接數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)ATM服務(wù)類型類別CBRRT-VBRNRT-VBRABRUBR示例E1電路電視會議多媒體郵件WWW文件傳送帶寬保證YYY可選N阻塞反饋無無無有無通信保證實時實時突發(fā)突發(fā)突發(fā)1.信令的高層協(xié)議： 提供呼叫連接建立、保持和釋放的命令Q.2931支持點到點的呼叫Q.2971支持點到多點的呼叫4.4.6ATM連接管理ATMUNI3.1ATMUNI4.0SSCS(特定業(yè)務(wù)會聚子層)

CP(公共部分)SSCF特定業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)功能SSCOP特定業(yè)務(wù)面向連接協(xié)議CPCS公共部分會聚子層SAR分組與重組功能SAAL信令適配層2.ATM的呼叫過程：

UNIVPI=0/VCI=5主叫ATM被叫SETUPCALLPRO.SETUPCALLPRO.ALERTINGALERTINGCONN.CONN.CONN.ACKCONN.ACKATMIAMIAAACMANMAFIE.164HO-DSPESISEL1661AFI主管機構(gòu)和格式識別碼DCCAFI=39ICDAFI=47E.164AFI=45DCC數(shù)據(jù)國家代碼（2）ICD國際代碼標識符（2）E.164ITU_T指定編碼ESI(6字節(jié))端系統(tǒng)標識符LANMAC地址SEL(1字節(jié))選擇符ATM物理地址格式：HO-DSP高層選定的DSP信元交換技術(shù)信元交換技術(shù)是將信息以信元為單位進行傳送的一種技術(shù)，是一種高速分組交換方式，適用于各種類型信息的傳輸，是提供綜合業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)。ATM（異步傳輸方式）是信元交換的實際應(yīng)用標準，它是當前發(fā)展最快的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。傳輸介質(zhì)使用光纜或雙絞線，其傳輸速率已達到155Mbps和622Mbps,并向2Gbps進軍。ATM采用的是面向連接的高速交換和多路復(fù)用技術(shù)，能保證網(wǎng)絡(luò)帶寬不隨用戶數(shù)增加而下降，而且每個用戶可享用專用帶寬并可根據(jù)用戶的需求變化來調(diào)節(jié)用戶的帶寬。ATM有3層結(jié)構(gòu)：物理層，ATM層和ATM自適應(yīng)層。ATM的特點是支持復(fù)雜的多媒體應(yīng)用；相對傳統(tǒng)LAN擁有可靠的服務(wù)質(zhì)量；良好的伸縮性；提高生產(chǎn)率；改進現(xiàn)有應(yīng)用