ATM交换技术.pptx

1第5章 ATM交换技术4.ATM4.ATM交换结构，交换结构，5.ATM5.ATM网络的信令网络的信令25.3.25.3.2 ATMATM交换结构交换结构实现结构可以分为时分交换和空分交换实现结构可以分为时分交换和空分交换模式，模式，时分交换模式包括共享总线、共享环和共享时分交换模式包括共享总线、共享环和共享存储器结构。存储器结构。空分交换模式包括全互连网络和多级互连网空分交换模式包括全互连网络和多级互连网络。络。路由方式有自选路由和存储表选路方式。路由方式有自选路由和存储表选路方式。31.1.共享存储器型结构共享存储器型结构 核心是个核心是个RAMRAM，对应每个出口在对应每个出口在RAMRAM中设置一个队列，中设置一个队列，各输入口信元流各输入口信元流复接成一条高速信元流，复接成一条高速信元流，根据输根据输入信元入信元VPI/VCIVPI/VCI查表写入相应队列缓查表写入相应队列缓存。存。输出时，在一个信元时输出时，在一个信元时隙依次从各个队列读取隙依次从各个队列读取一个信元，按照路由表一个信元，按照路由表项填入项填入VPI/VCIVPI/VCI并转送并转送给相应输出端口。给相应输出端口。存储器为通用器件，代价低。存储器为通用器件，代价低。属于无阻塞结构，信元丢失只属于无阻塞结构，信元丢失只发生在队列溢出时。发生在队列溢出时。存储控制较复杂。存储控制较复杂。42 2.共享媒体型交换结构共享媒体型交换结构 各输入口信元串各输入口信元串/并转换后被同步分时复接并转换后被同步分时复接到一高速媒体上，如时分复用总线等。到一高速媒体上，如时分复用总线等。每个输出口也与高速媒体相连，每个输出口也与高速媒体相连，利用地址过滤器利用地址过滤器(AF)(AF)将发往本将发往本端口的信元接收下来。端口的信元接收下来。5共享媒体型特点共享媒体型特点(1)(1)结构简单，但吞吐量有限。时分总线传送结构简单，但吞吐量有限。时分总线传送速率是端口速率的速率是端口速率的N N倍，总线速率受限于总线倍，总线速率受限于总线的电气特性，上限的电气特性，上限10G10G左右。左右。(2)(2)易于实现广播和点到多点通信。易于实现广播和点到多点通信。(3)(3)适于各接口模块流量不均的情况，易于实适于各接口模块流量不均的情况，易于实现不同的服务等级和优先控制。现不同的服务等级和优先控制。(4)(4)无阻塞结构，信元丢失只限溢出，总线错无阻塞结构，信元丢失只限溢出，总线错误会影响到所有虚电路连接。误会影响到所有虚电路连接。63 3.空分交换结构空分交换结构 利用触点开关或电子开关利用触点开关或电子开关构成矩阵，控制开关通断构成矩阵，控制开关通断来实现任一路入线和出线来实现任一路入线和出线之间的信元转移通路之间的信元转移通路。特点：特点：无阻塞结构，信元丢失只无阻塞结构，信元丢失只限于队列溢出。限于队列溢出。易于扩展易于扩展连线数量多，容量受限连线数量多，容量受限。73 3.空分交换结构空分交换结构 85.3.3 ATM排队方式ATMATM系统，无论采用哪种信元交换机构，系统，无论采用哪种信元交换机构，由于输出信元都是以统计复用形式竞争由于输出信元都是以统计复用形式竞争虚连接的输出信道资源，因此必须设置虚连接的输出信道资源，因此必须设置排队机制来解决资源竞争问题。排队机制来解决资源竞争问题。在排队中，队列溢出会引起信元丢失，在排队中，队列溢出会引起信元丢失，不同排队策略会有不同的交换时延和时不同排队策略会有不同的交换时延和时延抖动，将直接影响延抖动，将直接影响ATMATM交换机性能。交换机性能。95.3.3 ATM排队方式 在交换机构内部设置缓存器队列，效在交换机构内部设置缓存器队列，效率很高，但对存储器速率要求也很高，率很高，但对存储器速率要求也很高，且存储器管理复杂。且存储器管理复杂。在输出模块设置缓存器队列，效率较在输出模块设置缓存器队列，效率较高，同样对存储器速率也有较高要求高，同样对存储器速率也有较高要求很高。很高。在输入模块设置缓存器队列，实现简在输入模块设置缓存器队列，实现简单，会有信元延迟，交换机负荷能力单，会有信元延迟，交换机负荷能力较低。较低。综合改进结构，附加独立的环回队列缓存综合改进结构，附加独立的环回队列缓存区，输出冲突的信元环回等下一信元周期区，输出冲突的信元环回等下一信元周期再输出，吞吐率高，较低丢失率，但延时再输出，吞吐率高，较低丢失率，但延时较大，交换结构复杂。较大，交换结构复杂。105.4 ATM网络的信令ATMATM网络按面向连接模式工作，需要通过信令建立网络按面向连接模式工作，需要通过信令建立和拆除连接，和拆除连接，CACCAC负责连接管理。负责连接管理。连接管理由连接管理由UNIUNI信令信令(ATM(ATM网络接入信令）和网络接入信令）和NNINNI信令信令(ATM(ATM网络局间信令）完成，信令消息通过网络局间信令）完成，信令消息通过SAALSAAL层适层适配成配成ATMATM信元后进行交换和传输。信元后进行交换和传输。UNIUNI信令完成连接建立、维持和释放；协商用法参信令完成连接建立、维持和释放；协商用法参数，分配网络资源。数，分配网络资源。NNINNI信令协议规范网间消息传递和信令协议规范网间消息传递和B-ISUPB-ISUP协议，包协议，包括基本呼叫、单连接控制、附加业务、网络接口和括基本呼叫、单连接控制、附加业务、网络接口和应用处理等部分。应用处理等部分。115.4.1 ATM网络信令体系结构 125.4.2 信令AAL 信令信令AAL(SAAL)AAL(SAAL)层，将信令协议的消层，将信令协议的消息适配成息适配成ATMATM信元。信元。SSCOPSSCOP提供传送信令消息所需的差错提供传送信令消息所需的差错控制和流控等功能。控制和流控等功能。SSCFSSCF是高层信令与是高层信令与SSCOPSSCOP之间服务原之间服务原语的映射，提供连接控制中的特殊语的映射，提供连接控制中的特殊需求、数据定时、多次连接等，增需求、数据定时、多次连接等，增强强SSCOPSSCOP功能。功能。135.4.3 ATM寻址ATMATM网络地址是根据网络地址是根据OSIOSI网络业务接入点网络业务接入点(NSAP)NSAP)模型建立的。模型建立的。连接在连接在B-ISDNB-ISDN外围的电信网络设备是基外围的电信网络设备是基于于E.164E.164建立的建立的(电话网号码电话网号码)，因此必须，因此必须进行相关映射。进行相关映射。145.4.4 UNI信令UNIUNI信令，是信令，是ATMATM终端向交换机请求建立终端向交换机请求建立与其他终端建立与其他终端建立SVC(SVC(交换虚电路连接交换虚电路连接)的的方法。方法。UNIUNI信令消息不承载任何数据，只承载有信令消息不承载任何数据，只承载有关连接的信息，如目的关连接的信息，如目的ATMATM地址、业务流地址、业务流描述及描述及QoSQoS参数等。参数等。UNIUNI信令支持建立点到点和点到多点的信令支持建立点到点和点到多点的SVCSVC，点到点，点到点SVCSVC可以是双向的，而点到可以是双向的，而点到多点的多点的SVCSVC则是从发者流向收者的单向虚则是从发者流向收者的单向虚通路。通路。15点到多点连接定义点到多点连接定义：一个附属于终节点的：一个附属于终节点的相关相关VCVC和和VPVP链路的会聚。当一链路的会聚。当一ATMATM链路被链路被指定为根链路，当这个根收到信息时便把指定为根链路，当这个根收到信息时便把信息拷贝发送到该树的全部叶节点，且叶信息拷贝发送到该树的全部叶节点，且叶节点间通信必须通过根节点。节点间通信必须通过根节点。ATM UNIATM UNI支持对称连接和不对称连接。在支持对称连接和不对称连接。在虚连接的每个方向上，带宽被独立地指定。虚连接的每个方向上，带宽被独立地指定。16UNIUNI信令提供寻址格式规约，依据信令提供寻址格式规约，依据OSIOSI网络业务网络业务接入点接入点(NSAP)(NSAP)地址模式组织建立连接，地址模式组织建立连接，ISO ISO 1058910589中规定了登记过程的格式，使不同厂商中规定了登记过程的格式，使不同厂商系统间易于互通。系统间易于互通。ATMATM请求式连接容许用户通过请求式连接容许用户通过UNIUNI交换地址信息交换地址信息以及其它监控信息，支持识别端到端能力参数。以及其它监控信息，支持识别端到端能力参数。就是说，能识别就是说，能识别ATM PDUATM PDU内部使用什么协议，内部使用什么协议，从而使两个端用户可运行不同类型的协议系列。从而使两个端用户可运行不同类型的协议系列。171.地址登记 182.连接控制消息 193.连接建立和清除 204.连接释放 215.4.5 NNI信令NNINNI信令是信令是B-ISDNB-ISDN中中ATMATM交换机之间针对交换机之间针对交换式虚连接的操作规范的信令系统，交换式虚连接的操作规范的信令系统，支持宽带网络内部和网络之间的虚电路支持宽带网络内部和网络之间的虚电路建立、管理和终止。建立、管理和终止。B-ISDNB-ISDN网络分为公网和专用网，公网网络分为公网和专用网，公网NNINNI信令为信令为No.7No.7号信令体系的宽带号信令体系的宽带ISDNISDN用户用户部分部分(B-ISUP)(B-ISUP)，而专用网则采用，而专用网则采用UNIUNI的信的信令结构。令结构。221.宽带网络承载接口宽带网络承载接口(B-ICI)(B-ICI)B-ICIB-ICI，定义了两个公用，定义了两个公用ATMATM网间接口，网间接口，基于基于NNINNI接口格式，支持不同运营商网络接口格式，支持不同运营商网络间的多种业务传送，包括基于信元的间的多种业务传送，包括基于信元的PVCPVC方式业务、帧中继业务、电路仿真业务方式业务、帧中继业务、电路仿真业务以及以及SVCSVC业务等。业务等。B-ICI 2.1B-ICI 2.1，定义了在互连不同承载网络，定义了在互连不同承载网络的接口上对的接口上对SVCSVC的支持，属于承载网络之的支持，属于承载网络之间的信令。间的信令。23B-ICI 2.1B-ICI 2.1规范了规范了1111种功能信令方式：种功能信令方式：双向或单向点到点连接双向或单向点到点连接单向点到多点网络连接单向点到多点网络连接UNI3.1 QoSUNI3.1 QoS和承载能力和承载能力ATMATM终端系统访问终端系统访问ATMATM资源缺乏造成的呼叫拒绝资源缺乏造成的呼叫拒绝信令网维护管理信令网维护管理节点间控制平面的信令标识方式节点间控制平面的信令标识方式SVCSVC测量过程测量过程多个承载网络间呼叫的标签方法多个承载网络间呼叫的标签方法变比特率变比特率(VBR)(VBR)连接支持连接支持承载网络之间承载网络之间NSAPNSAP地址格式支持地址格式支持 242.B-ISUPB-ISUP B-ISUPB-ISUP，是公用，是公用ATMATM网网NNINNI信令，基于信令，基于N-N-ISUPISUP信令做了适当改造，以适应信令做了适当改造，以适应ATMATM应用应用环境。环境。B-ISUPB-ISUP为每个功能创建相关应用服务单为每个功能创建相关应用服务单元元(ASE)(ASE)，确保不同单元之间相互独立。，确保不同单元之间相互独立。可通过增加新的可通过增加新的ASEASE来适应新的服务。来适应新的服务。B-ISUPB-ISUP提供了用于独立控制呼叫和连接提供了用于独立控制呼叫和连接的基本框架体系。的基本框架体系。252.B-ISUPB-ISUP基本消息类型基本消息类型 消息消息功能功能ACM地址发送完毕地址发送完毕IAM开始呼叫第一条消息，启动一条虚电路试占过程开始呼叫第一条消息，启动一条虚电路试占过程IAA表示表示IAM可接受，所需带宽可得到可接受，所需带宽可得到IAR表示资源不足，不能接受呼叫表示资源不足，不能接受呼叫ANM沿呼叫反向发送，表明被叫已应答沿呼叫反向发送，表明被叫已应答REL用以指示电路释放，可由任一方发起用以指示电路释放，可由任一方发起RLC作为作为REL的确认消息，表明虚电路已释放的确认消息，表明虚电路已释放RSG复位复位SUS表明主叫方已被临时挂起表明主叫方已被临时挂起26典型的呼叫建立和拆除过程 273.PNNIPNNI PNNIPNNI规定了在专网规定了在专网ATMATM交换机间采用的路交换机间采用的路由和信令协议，可使不同厂商由和信令协议，可使不同厂商ATMATM交换机交换机进行相互操作。进行相互操作。PNNIPNNI版本版本1 1采用采用IPIP路由概念，可在路由概念，可在ATMATM交换交换机间动态寻路，使用虚电路路由选择，支机间动态寻路，使用虚电路路由选择，支持信源路由、持信源路由、QoSQoS路由和链路状态路由等路由和链路状态路由等选择方式。选择方式。28 PNNIPNNI路由协议路由协议 本质上是一种发布拓扑信息的方法，使所有节本质上是一种发布拓扑信息的方法，使所有节点都了解点都了解ATMATM网络拓扑，从而进行一致选路。网络拓扑，从而进行一致选路。以信源路由为基础，由连接起点决定其通向目以信源路由为基础，由连接起点决定其通向目的点完整路由来选择通道，起始节点将完整路的点完整路由来选择通道，起始节点将完整路径参数装配在呼叫建立消息中，发送节点一直径参数装配在呼叫建立消息中，发送节点一直遵守所选路径，除非遇到阻塞。遵守所选路径，除非遇到阻塞。方法是以链接状态路由为基础，周期性地与相方法是以链接状态路由为基础，周期性地与相邻节点交换邻节点交换“hellohello”分组，构成分组，构成 “链接状态链接状态更新更新”表，形成网络拓扑模型。表，形成网络拓扑模型。29PNNI PNNI 信令协议，定义了动态建立、维护信令协议，定义了动态建立、维护和清除和清除 ATM ATM 连接的过程，基于连接的过程，基于 ATMATM论坛论坛UNIUNI规范和规范和Q.2931Q.2931。采用源路由方式，起始节点拥有整个对等采用源路由方式，起始节点拥有整个对等组详细信息，负责选择通过对等组的整个组详细信息，负责选择通过对等组的整个路由。路由。PNNIPNNI选路，利用分级网络拓扑图决定源与选路，利用分级网络拓扑图决定源与目的间一条或多条通道，以目的间一条或多条通道，以DTLDTL形式提供形式提供完整路径信息，并请求保存到堆栈中，中完整路径信息，并请求保存到堆栈中，中间节点只传送间节点只传送DTLDTL，不关心路径计算，不关心路径计算。