WCDMA 03 ATM 基本原理.doc

ATM基本原理內(nèi)部公開資料編碼產(chǎn)品名稱ATM基本原理使用對象核心網(wǎng)工程師產(chǎn)品版本編寫部門軟交換產(chǎn)品部資料版本ATM基本原理擬 制：UMTS技術(shù)支持小組日 期：200705審 核：日 期：審 核：日 期：批 準(zhǔn)：日 期：華 為 技 術(shù) 有 限 公 司版權(quán)所有 侵權(quán)必究目 錄第1章 概述11.1 電路交換和分組交換的區(qū)別11.2 ATM交換21.3 ATM交換、電路交換和分組交換的區(qū)別2第2章 ATM技術(shù)的基本概念62.1 ATM信元結(jié)構(gòu)62.2 虛連接112.3 ATM的交換過程152.4 ATM地址152.4.1 公用ATM地址（E.164地址）162.4.2 專用ATM地址（NSAP地址）162.4.3 對接ATM地址協(xié)商172.5 ATM的統(tǒng)計(jì)復(fù)用18第3章 ATM協(xié)議棧193.1 ATM的分層結(jié)構(gòu)193.2 物理層203.3 ATM層203.4 ATM適配層21第4章 ATM業(yè)務(wù)類型234.1 CBR業(yè)務(wù)234.2 rt-VBR業(yè)務(wù)234.3 nrt-VBR業(yè)務(wù)234.4 UBR業(yè)務(wù)244.5 ABR業(yè)務(wù)24第5章 流量控制和擁塞控制與算法265.1 ATM網(wǎng)絡(luò)的擁塞管理265.1.1 ATM網(wǎng)絡(luò)擁塞管理的重要性265.1.2 網(wǎng)絡(luò)擁塞管理的基本思想265.2 漏桶算法305.2.1 信元的守約305.2.2 容忍度（緩沖深度）325.2.3 結(jié)論345.3 流控算法分析355.3.1 GCRA算法分析355.3.2 第一級(jí)漏桶分析365.3.3 第二級(jí)漏桶分析375.3.4 CDVT的估算37第6章 IPOA協(xié)議和RFC1483396.1 概述396.2 IPOA基本工作原理396.3 RFC1483基本概念406.4 RFC1483B協(xié)議41第7章 ATM信令437.1 ILMI的基本概念437.2 UNI信令簡介437.2.1 UNI 3.1437.2.2 Q.2931/2971447.2.3 IISP447.2.4 UNI 4.0447.2.5 PNNI 1.045第8章 IMA協(xié)議468.1 IMA概述46小 結(jié)48472008-09-18華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散第47頁, 共52頁ATM基本原理內(nèi)部公開第1章 概述1.1 電路交換和分組交換的區(qū)別最基本的兩類交換模式是面向連接的電路交換和面向無連接的分組包交換。電路交換方式是面向連接的，按時(shí)隙交換，獨(dú)占線路資源。打電話之前先撥電話號(hào)碼，建立起兩個(gè)人之間的連接線路，然后通話、掛斷，這種通訊方式稱為面向連接的交換，又因?yàn)橥ㄓ嵉膬烧哂幸粭l電路存在，所以稱為電路交換。在網(wǎng)絡(luò)資源分配上，電路交換中網(wǎng)絡(luò)資源可由信令系統(tǒng)在連接建立時(shí)分配，分配給一個(gè)連接的網(wǎng)絡(luò)資源不能被別的連接占用，只在連接拆除時(shí)才釋放網(wǎng)絡(luò)資源?；陔娐方粨Q的PSTN在語默期同樣占有64K的時(shí)隙，獨(dú)占線路資源。分組交換是面向無連接，無連接的意思是說通訊的兩者之間，不具備唯一獨(dú)立的鏈路，它采用的主要技術(shù)是包交換技術(shù)，將欲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)打成包，實(shí)際上是具有特殊標(biāo)記的字節(jié)，每個(gè)包有目的地址、源地址、錯(cuò)誤控制信息等等，這樣的數(shù)據(jù)包具有自己去找目的地的能力，這種非獨(dú)占性傳輸?shù)暮锰幨?，許多應(yīng)用可以共享一個(gè)很小的帶寬，利用率比較高。他們的主要區(qū)別體現(xiàn)在以下幾方面：(1) 在交換形式上，電路交換采用固定時(shí)隙分配，也就是說，電路交換在根本上只能支持單一速率（如64kbit/s）的交換，這顯然不能適應(yīng)多種業(yè)務(wù)的要求；無連接的分組交換則利用包交換的形式，將用戶信息封裝在分組中進(jìn)行交換，每個(gè)分組有一個(gè)分組頭，分組頭用于路由選擇、差錯(cuò)控制和流量控制等功能，各個(gè)分組的長度和間隔時(shí)間都可改變，因此分組交換可以支持多種速率的交換。(2) 在路由選擇上，電路交換中各連接的路由是在連接建立時(shí)由復(fù)雜的選路算法在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中選擇的，信令系統(tǒng)在路由經(jīng)過的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)填寫路由表以標(biāo)識(shí)交換信息，一個(gè)連接的所有信息都經(jīng)過相同的路由；無連接的分組交換中，路由信息由各個(gè)分組頭攜帶，交換設(shè)備查看到來的每個(gè)分組頭中的地址信息，并根據(jù)當(dāng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)選擇一條路由，將分組發(fā)到下一級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，因此同一業(yè)務(wù)的不同分組在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過的路徑不同。(3) 在網(wǎng)絡(luò)資源分配上，電路交換中網(wǎng)絡(luò)資源可由信令系統(tǒng)在連接建立時(shí)分配，分配給一個(gè)連接的網(wǎng)絡(luò)資源不能被別的連接占用，只在連接拆除時(shí)才釋放網(wǎng)絡(luò)資源；無連接的分組交換中，分組只在發(fā)送時(shí)才占用網(wǎng)絡(luò)資源，網(wǎng)絡(luò)資源可由各個(gè)業(yè)務(wù)共享。1.2 ATM交換ATM即異步轉(zhuǎn)移模式，ATM是一種基于信元的交換和復(fù)用技術(shù)，綜合了電路交換和分組交換的特點(diǎn)：ATM是面向連接的，即任何一個(gè)ATM終端用戶在與另一用戶通信時(shí)都需要建立連接；另一方面ATM傳輸采用了固定長的信元，因而其又具有分組交換的特點(diǎn)，使各連接可以共享帶寬資源。ATM（Asynchronous Transfer Mode）是一種以信元為單位的異步轉(zhuǎn)移模式。所謂“轉(zhuǎn)移模式”，就是在電信網(wǎng)路中信息傳輸、復(fù)用和交換的方式。異步意味著來自任一用戶的信息信元流不必是周期性的。ATM是一種特殊的分組傳送技術(shù)，提供QOS保障，滿足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的需求。1987年ITU-T將異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）選為B-ISDN中的轉(zhuǎn)移模式。ATM的突出特點(diǎn)是可以靈活地支持現(xiàn)有的和將來可能出現(xiàn)的各種業(yè)務(wù)，能達(dá)到很高的網(wǎng)絡(luò)資源利用率，支持高速交換。1.3 ATM交換、電路交換和分組交換的區(qū)別ATM結(jié)合了電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)，是面向連接的分組交換。無連接的分組交換利用包交換的形式，將用戶信息封裝在分組中進(jìn)行交換，每個(gè)分組有一個(gè)分組頭，分組頭用于路由選擇、差錯(cuò)控制和流量控制等功能，交換設(shè)備查看到來的每個(gè)分組頭中的地址信息，并根據(jù)當(dāng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)選擇一條路由，將分組發(fā)到下一級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，因此同一業(yè)務(wù)的不同分組在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過的路徑不同。各個(gè)分組的長度和間隔時(shí)間都可改變，因此分組交換可以支持多種速率的交換。這種逐段轉(zhuǎn)發(fā)方式使分組網(wǎng)絡(luò)不能提供可靠的服務(wù)質(zhì)量。ATM是面向連接的，即任何一個(gè)ATM終端用戶在與另一用戶通信時(shí)都需要建立連接；另一方面ATM傳輸采用了53字節(jié)固定長度的信元，因而其又具有分組交換的特點(diǎn)，使各連接可以共享帶寬資源。ATM能在單一的主體網(wǎng)絡(luò)中攜帶多種信息媒體，承載多種通信業(yè)務(wù)，并且能夠保證QoS。前面介紹了ATM能夠支持現(xiàn)有的和將來可能出現(xiàn)的各種業(yè)務(wù)，下面具體地看看ATM的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和桌面應(yīng)用。在傳送網(wǎng)中有ATM VP交叉連接節(jié)點(diǎn)（VPX）和ATM ADM設(shè)備。在交換網(wǎng)中有ATM交換機(jī)，這是窄帶向?qū)拵а葸M(jìn)的方式。這是ATM的主要應(yīng)用。在Internet網(wǎng)中有ATM路由器，采用IP交換技術(shù)、 多協(xié)議標(biāo)記交換技術(shù)（MPLS）等。在局域網(wǎng)有ATM局域網(wǎng)交換機(jī)，但受到千兆以太網(wǎng)和三層交換機(jī)的挑戰(zhàn)。在桌面應(yīng)用有ATM網(wǎng)卡，直接支持高層應(yīng)用系統(tǒng)軟件，已不可能大量使用。制定ATM標(biāo)準(zhǔn)的組織主要有：ITU-T、ATM論壇和IETF。ITU-T致力于公網(wǎng)上ATM標(biāo)準(zhǔn)化工作，有代表性的標(biāo)準(zhǔn)有：Q.2931/Q.2971、BISUP、I.610。ATM Forum致力于專網(wǎng)上ATM的標(biāo)準(zhǔn)化工作，加速ATM產(chǎn)品的推廣和使用，有代表性的標(biāo)準(zhǔn)有：UNI3.1、UNI4.0、ILMI、PNNI、MPOA、VTOA、LANE、TM4.0。華為是ATM論壇成員之一。IETF致力于ATM網(wǎng)承載IP業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，解決傳統(tǒng)路由器的瓶頸問題，有代表性的標(biāo)準(zhǔn)有：RFC1483、RFC1577、IP Switch、MPLS。ATM基本原理內(nèi)部公開第2章 ATM技術(shù)的基本概念2.1 ATM信元結(jié)構(gòu)ATM是一種基于信元的交換和復(fù)用技術(shù)，ATM傳送信息的基本載體是ATM信元，ATM信元和分組交換中的分組類似，但又有自己的特點(diǎn)。ATM信元是定長的，而且信元的長度較小，只有53字節(jié)，分為信頭和凈荷兩部分，信頭為5字節(jié)，凈荷為48字節(jié)。圖2-1 ATM信元格式信頭內(nèi)容在用戶-網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI）中略有差別（圖2-1），主要由以下幾部分構(gòu)成。l VPI：虛通路標(biāo)識(shí)，NNI中為12比特，UNI中為8比特。l VCI：虛通道標(biāo)識(shí)，16比特，標(biāo)識(shí)虛通路中的虛通道，VPI/VCI一起標(biāo)識(shí)一個(gè)虛連接。l HEC：信頭差錯(cuò)控制，8比特，用于檢測出有錯(cuò)誤的信頭。HEC的另一個(gè)作用是進(jìn)行信元定界，利用HEC字段和它之前的4字節(jié)的相關(guān)性可識(shí)別出信頭位置。由于在不同的鏈路中VPI/VCI的值不同，所以在每一段鏈路都要重新計(jì)算HEC。l PT：凈荷類型，3比特。用于指示本信元為用戶數(shù)據(jù)信元或OAM信元等。 例如：PT000，用戶數(shù)據(jù)信元，未經(jīng)歷擁塞；PT100，OAM F5段相關(guān)信元。l CLP：信元丟失優(yōu)先級(jí)，1比特。 用于擁塞控制，當(dāng)經(jīng)過某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)擁塞時(shí)，就將這一比特置為1。l GFC：一般流量控制，4比特，只用于UNI接口，目前置為0000，將來可能用于流量控制或在共享媒體的網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)示不同的接入。ATM是一種基于信元的交換和復(fù)用技術(shù)，ATM傳送信息的基本載體是ATM信元，ATM信元和分組交換中的分組類似，但又有自己的特點(diǎn)。ATM信元是定長的，而且信元的長度較小，只有53字節(jié)，分為信頭和凈荷兩部分，信頭為5字節(jié)，凈荷為48字節(jié)。信頭內(nèi)容在用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI）中略有差別，主要由以下幾部分構(gòu)成。GFC：一般流量控制，4比特，只用于UNI接口，目前置為0000，將來可能用于流量控制或在共享媒體的網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)示不同的接入。VPI：虛通道標(biāo)識(shí)，NNI中為12比特，UNI中為8比特。VCI：虛通路標(biāo)識(shí)，16比特，標(biāo)識(shí)虛通道中的虛通路，VPI/VCI一起標(biāo)識(shí)一個(gè)虛連接。PT：凈荷類型，3比特。表示凈荷是數(shù)據(jù)信元還是管理信元。CLP：信元丟失優(yōu)先級(jí)，1比特，用于擁塞控制。ATM網(wǎng)中傳送的信元有兩種優(yōu)先級(jí)別，通過信元頭中的CLP位來區(qū)分，CLP=0表示優(yōu)先級(jí)高，CLP=1表示優(yōu)先級(jí)低。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)首先選擇CLP=1的信元丟棄以緩解擁塞，犧牲掉低優(yōu)先級(jí)信元來保證高優(yōu)先級(jí)信元的傳送質(zhì)量。HEC：信頭差錯(cuò)控制，8比特，檢測出有錯(cuò)誤的信頭，可糾正信頭中1比特的差錯(cuò)。HEC的另一個(gè)作用是進(jìn)行信元定界，利用HEC字段和它之前的4字節(jié)的相關(guān)性可識(shí)別出信頭位置。由于在不同的鏈路中VPI/VCI的值不同，所以在每一段鏈路都要重新計(jì)算HEC。ATM交換分為VP交換和VC交換兩種。VP交換就是指在交換的過程中只改變VPI的值，透傳VCI的值。而VC交換過程中VPI、VCI都改變。因此在使用中，VP就相當(dāng)于一個(gè)大的管道，而VC相當(dāng)于一個(gè)小的管道。ATM交換機(jī)是如何完成交換功能的呢？各類業(yè)務(wù)在經(jīng)適配進(jìn)入ATM網(wǎng)后，便由ATM交換機(jī)或交叉連接設(shè)備提供交換和中繼功能，從而到達(dá)目的地。ATM交換機(jī)或交叉連接設(shè)備的作用是：根據(jù)輸入信元的VPI/VCI標(biāo)識(shí)以及它本身在建立連接時(shí)產(chǎn)生的路由表，將該信元轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的輸出端口，并對該信元的頭部進(jìn)行適當(dāng)處理，如改變其VPI/VCI值，在擁塞時(shí)有可能改變CLP值，最后還要重新計(jì)算HEC值，以保護(hù)新產(chǎn)生的信元頭。ATM的交換過程如圖所示。VPI/VCI=2/37的信元從端口1進(jìn)入ATM交換機(jī)，通過查路由表，將信元的VPI/VCI變?yōu)?/51，然后從端口2送出。下一個(gè)交換機(jī)從端口3收到VPI/VCI=1/51的信元，通過查路由表，將信元的VPI/VCI變?yōu)?/39，然后從端口4送出。ATM交換機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能將輸入端口中的信元，按照其路由標(biāo)記送到它所要求的輸出端口的功能塊。因此，ATM交換機(jī)最主要的功能是路由功能。ATM通過VC建立連接有兩種方式：交換虛通路（SVC）連接和永久虛通路（PVC）連接。PVC是通過網(wǎng)管預(yù)先建立的，不論是否有業(yè)務(wù)通過或終端設(shè)備接入，PVC一直保持，直到由網(wǎng)管釋放。因此，PVC類似于電話網(wǎng)中的租用線路，經(jīng)過PVC連接的用戶需要通信時(shí)，不會(huì)因通信網(wǎng)絡(luò)資源不夠而導(dǎo)致通信失敗。現(xiàn)在在ATM網(wǎng)中基本上都是使用PVC。SVC是用戶需要通信時(shí)，通過終端設(shè)備由信令建立的虛通路。SVC類似于電話網(wǎng)的用戶線路，只有經(jīng)過呼叫請求，網(wǎng)絡(luò)為通信雙方建立起相應(yīng)虛通路后，才能進(jìn)行通信，通信完成后，由信令釋放SVC。使用SVC的用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的利用率高，通信費(fèi)用較低。2.2 虛連接ATM信元的信頭與分組交換中分組頭的功能相比大大簡化了，如不再進(jìn)行逐段鏈路的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)，由于鏈路質(zhì)量的提高，端到端的差錯(cuò)控制只在需要時(shí)由終端處理，HEC只負(fù)責(zé)信頭的差錯(cuò)控制。另外，信頭只用VPI和VCI標(biāo)識(shí)一個(gè)連接，而無需源地址、目的地址和包序號(hào)，信元順序也由各網(wǎng)元保證。在信頭中最重要的部分是VPI和VCI，即虛通道標(biāo)識(shí)和虛通路標(biāo)識(shí)。ATM網(wǎng)絡(luò)的操作類似于電話呼叫接續(xù)過程，在通信前必須在源和目的端之間建立連接，這個(gè)連接是一個(gè)虛連接，稱為VCC，用VPI/VCI來標(biāo)識(shí)。ATM技術(shù)中最重要的特點(diǎn)就是信元的復(fù)用、交換和傳輸過程，均在虛通路（VC）上進(jìn)行。虛通路由VCI標(biāo)識(shí)，它是ATM網(wǎng)絡(luò)鏈路端點(diǎn)之間的一種邏輯聯(lián)系，是在兩個(gè)或多個(gè)端點(diǎn)之間傳送ATM信元的通信通路，可用于用戶到用戶、用戶到網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)的信息轉(zhuǎn)移。虛通道（VP）是在給定參考點(diǎn)上具有同一虛通道標(biāo)識(shí)VPI的一組虛通路。虛通路VC在傳輸過程中，組合在一起構(gòu)成虛通道VP。因此ATM網(wǎng)絡(luò)中不同用戶的信元是在不同的VP、VC中傳送的，而不同的VP/VC則是利用各自的VP標(biāo)識(shí)（VPI）和VC標(biāo)識(shí)（VCI）進(jìn)行區(qū)分。ATM是面向連接的交換，這個(gè)連接用VPI、VCI來標(biāo)識(shí)。VPI、VCI的取值只有局部意義，即只在通過物理媒質(zhì)直接相連的兩個(gè)接口之間有效，相同的值在其它接口可以重復(fù)使用。每個(gè)VPI/VCI在相應(yīng)的VP/VC交換節(jié)點(diǎn)被處理，相同的VPI/VCI值在不同VP/VC鏈路段并不代表同一個(gè)“虛連接”。從路由的角度看，VPI和VCI是信元在ATM網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)穆酚傻刂?，多個(gè)路由地址標(biāo)識(shí)了一條連接。當(dāng)交換網(wǎng)絡(luò)接收到信元時(shí)，根據(jù)信元頭中的VPI和VCI查找映射表，確定輸出的VPI和VCI。如圖所示，用戶A發(fā)出的VPI/VCI=1/40的信元，經(jīng)交換機(jī)B后VPI/VCI被交換成2/44；經(jīng)交換機(jī)C后VPI/VCI=3/44；經(jīng)交換機(jī)D后VPI/VCI=4/50，最后送到用戶E。這里（1，40）（2，44）（3，44）（4，50）標(biāo)識(shí)了A與E之間的一個(gè)連接。從路由的角度看，VPI和VCI是信元在ATM網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)穆酚傻刂?，多個(gè)路由地址形成了一條并且標(biāo)識(shí)一條連接。當(dāng)交換網(wǎng)絡(luò)接收到信元時(shí)，根據(jù)信元頭中的VPI和VCI查找映射表，確定輸出的VPI和VCI。如圖2-2所示，userA發(fā)出的VPI/VCI=0/40的信元，經(jīng)switchB后VPI/VCI被交換成VPI/VCI=1/45；經(jīng)switchC后VPI/VCI=100/45；經(jīng)switchD后VPI/VCI=3/50；經(jīng)switchE后VPI/VCI=2/60，最后送到userF。這里（0,40)(1,45)(100,45) (3,50)(2,60)標(biāo)識(shí)了A與F之間的一個(gè)連接。圖2-2 ATM連接的示意圖ATM交換分為VP交換和VC交換兩種。VP交換就是指在交換的過程中只改變VPI的值，透傳VCI的值，而VC交換過程中VPI、VCI都改變。因此在使用中，VP就相當(dāng)于一個(gè)大的管道，而VC相當(dāng)于一個(gè)小的管道。虛通路與虛通道的關(guān)系如圖2-3所示。圖2-3 VC、VP和物理傳輸通道的關(guān)系A(chǔ)TM連接建立的方式有兩種：1、PVC（P）PVC即Permanent VC，是通過網(wǎng)管預(yù)先建立的，不論是否有業(yè)務(wù)通過或終端設(shè)備接入，PVC一直保持，直到由網(wǎng)管釋放。2、SVC（P）SVC即Switched VC，是用戶需要通信時(shí)，通過終端設(shè)備由信令建立的虛通道。SVC類似于電話網(wǎng)的用戶線路，用戶每次在通信前必須發(fā)起呼叫請求，網(wǎng)絡(luò)通過信令為通信雙方建立起相應(yīng)虛通道后，進(jìn)行通信，通信完成后，由信令釋放SVC。 2.3 ATM的交換過程各類業(yè)務(wù)在經(jīng)適配進(jìn)入ATM網(wǎng)后，便由ATM交換機(jī)或交叉連接設(shè)備提供交換和中繼功能，從而到達(dá)目的地。ATM交換機(jī)或交叉連接設(shè)備的作用是：根據(jù)輸入信元的VPI/VCI標(biāo)識(shí)以及它本身在建立連接時(shí)產(chǎn)生的路由表，將該信元轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的輸出端口，并對該信元的頭部進(jìn)行適當(dāng)處理，如改變其VPI/VCI值，在擁塞時(shí)有可能改變CLP值，最后還要重新計(jì)算HEC值，以保護(hù)新產(chǎn)生的信元頭。ATM交換機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能將輸入端口中的信元，按照其路由標(biāo)記送到它所要求的輸出端口的功能塊。因此，ATM交換機(jī)最主要的功能是路由功能。2.4 ATM地址在IP網(wǎng)絡(luò)中，如果兩臺(tái)主機(jī)要相互通信，必須知道對方的IP地址；如果希望給朋友發(fā)郵件，必須知道對方的E-Mail地址，因此地址是設(shè)備的重要標(biāo)識(shí)。在ATM網(wǎng)絡(luò)中如果是SVC方式的連接，必須知道雙方的ATM地址（PVC方式則沒有必要）。ATM地址有兩種，一種是E.164地址，與電話號(hào)碼類似；另外一種是NSAP地址。NASP方式的ATM地址的長度為20個(gè)字節(jié)，也由兩部分組成：“網(wǎng)絡(luò)前綴”（13字節(jié)）+“用戶部分”（7個(gè)字節(jié)）=“用戶標(biāo)識(shí)”（6個(gè)字節(jié)）+選擇符（1個(gè)字節(jié)）?！熬W(wǎng)絡(luò)前綴”由交換機(jī)提供，“用戶部分”由用戶設(shè)備提供，一般情況，組成“用戶部分”的“用戶標(biāo)識(shí)”（6個(gè)字節(jié)）就是用戶設(shè)備的MAC地址（6個(gè)字節(jié)），“選擇符”（1個(gè)字節(jié)）用來區(qū)分用戶設(shè)備的子用戶。哪些是用戶側(cè)設(shè)備呢？帶ATM接口（155M光口或電口）的ATM-LANSWITCH、插上ATM網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)（ATM網(wǎng)卡通過光纖與交換機(jī)互連），該計(jì)算機(jī)的ATM地址就是計(jì)算機(jī)的“網(wǎng)絡(luò)前綴”+該ATM網(wǎng)卡的用戶部分（網(wǎng)卡自帶的）。NSAP方式的地址，第一個(gè)字節(jié)必須是0x39、0x45、0x47中的一個(gè)。ATM地址UNI 3.1支持兩種ATM地址：公用ATM地址、專用ATM地址。公用ATM地址（E.164地址）2.4.1 公用ATM地址（E.164地址）公用ATM地址也就是ITU-T采用的E.164地址。地址結(jié)構(gòu)如下：地址由最多15個(gè)十進(jìn)制數(shù)字（IA5字符）組成（國家代碼+國內(nèi)目的碼+子用戶代碼）。2.4.2 專用ATM地址（NSAP地址）ATM論壇基于OSI的NSAP語法定義了一種地址格式，通常也就叫做NSAP地址，雖然嚴(yán)格來說叫做ATM專用網(wǎng)絡(luò)地址或ATM端點(diǎn)標(biāo)識(shí)更合適一些。ATM的NSAP地址占用20字節(jié)，如下圖所示：ATM的NSAP地址分為兩個(gè)部分：IDP（Initial Domain Part）、DSP（Domain Specific Part）。IDP唯一標(biāo)識(shí)了DSP的管理機(jī)構(gòu)，DSP包含真正地址信息。IDP由AFI（Authority and Format Identifier）和IDI（Initial Domain Identifier）構(gòu)成。IDI（Initial Domain Identifier）指明地址分配和管理授權(quán)；AFI則指定IDI的類型和格式。DSP通常又按等級(jí)結(jié)構(gòu)分為High Order DSP（HO-DSP）和low order part即ESI（End System Identifier）。ESI一般就用6字節(jié)的MAC地址。另外，SEL用于終端站內(nèi)的本地多路復(fù)用，并無任何網(wǎng)絡(luò)上的意義。ATM的NASP地址目前定義了三種格式：1、DCC ATM format。格式如下圖：其中，AFI=0x39；此時(shí)，DCC（Data Country Code）指明了由ISO 3166規(guī)定的不同國家。這個(gè)地址由ISO National Member Body管理。2、ICD ATM format。格式如下圖：其中，AFI=0x47；此時(shí)，ICD（International Code Designator）指明了由ISO 6523登記授權(quán)的機(jī)構(gòu)（英國標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)）。3、E.164 ATM format。格式如下圖：其中，AFI=0x45；這種E.164地址與 前面提到的E.164地址（公用ATM地址）編碼方式不同，地址仍是最大15個(gè)數(shù)字，采用BCD編碼，用8個(gè)字節(jié)來表示15個(gè)數(shù)字的地址信息 ，前面補(bǔ)“0000”以取得最大長度，最后一個(gè)字節(jié)的低4位補(bǔ)“1111”。2.4.3 對接ATM地址協(xié)商華為側(cè)配置的地址是NSAP地址，包括DCC、ICD和E.164三種；愛立信的15位地址是指公用ATM地址的E.164地址。NSAP的E.164和公用ATM地址的E.164地址有一定聯(lián)系：這種E.164地址與 前面提到的E.164地址（公用ATM地址）編碼方式不同，地址仍是最大15個(gè)數(shù)字，采用BCD編碼，用8個(gè)字節(jié)來表示15個(gè)數(shù)字的地址信息 ，前面補(bǔ)“0000”以取得最大長度，最后一個(gè)字節(jié)的低4位補(bǔ)“1111”。郵件最下邊有具體的地址格式介紹。for example: 愛立信：the E164 number is 777777777777777, 華為MGW：the ATM address is 45777777777777777F0000000000000000000000.這里DSP、ESL和SEL填的都是0。由于地址轉(zhuǎn)換有點(diǎn)麻煩，并且不知道愛立信是如何填寫NSAP地址中的其他字節(jié)，所以一個(gè)簡單的做法是：1、暫時(shí)分配一個(gè)15位的E.164地址給華為，并告知愛立信，然后按此地址和套用上邊的轉(zhuǎn)換方法配置華為的本地和鄰節(jié)點(diǎn)的NSAP。2、由于在Iu口Q.AAL2的建立是RNC發(fā)起的，所以跟愛立信對接時(shí)會(huì)收到愛立信的ERQ消息。跟蹤Q.AAL2接口，看看愛立信發(fā)過來的ERQ消息里的NSAP信元，如果跟華為的本地NSAP不同，可以根據(jù)此信元內(nèi)容來更新華為側(cè)的本地NSAP地址配置。2.5 ATM的統(tǒng)計(jì)復(fù)用ATM的最大特點(diǎn)，就是對任何形式的業(yè)務(wù)分布都能達(dá)到最佳的網(wǎng)絡(luò)資源利用率。要達(dá)到這一目標(biāo)就要對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用。所謂統(tǒng)計(jì)復(fù)用就是根據(jù)各種業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)特性，在保證業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的前提下，在各業(yè)務(wù)間動(dòng)態(tài)地分配網(wǎng)絡(luò)資源，以達(dá)到最佳的資源利用率。如圖3-1所示，用戶D、C、A的數(shù)據(jù)按到達(dá)的先后順序排列到輸出線路上，而用戶B因?yàn)榇藭r(shí)沒有數(shù)據(jù)，故不占用輸出線路的帶寬資源，從這個(gè)意義上說，ATM連接是一個(gè)虛連接。第3章 ATM協(xié)議棧3.1 ATM的分層結(jié)構(gòu)ATM協(xié)議參考模型分成三個(gè)平面：用戶面、控制面和管理面，三個(gè)功能層：物理層、ATM層和ATM適配層（AAL）。圖3-1 ATM協(xié)議參考模型協(xié)議參考模型中的三個(gè)面分別完成不同的功能：l 用戶平面：采用分層結(jié)構(gòu)，提供用戶信息流的傳送，同時(shí)也具有一定的控制功能，如流量控制、差錯(cuò)控制等；l 控制平面：采用分層結(jié)構(gòu)，完成呼叫控制和連接控制功能，利用信令進(jìn)行呼叫和連接的建立、監(jiān)視和釋放；l 管理平面：包括層管理和面管理。其中層管理采用分層結(jié)構(gòu)，完成與各協(xié)議層實(shí)體的資源和參數(shù)相關(guān)的管理功能。同時(shí)層管理還處理與各層相關(guān)的OAM信息流；面管理不分層，它完成與整個(gè)系統(tǒng)相關(guān)的管理功能，并對所有平面起協(xié)調(diào)作用。各層還可細(xì)分為幾個(gè)子層，各層和子層的功能如表3-1所示。表3-1 ATM協(xié)議參考模型的分層及其功能高層高層功能層管理AALCS會(huì)聚SAR分段與組裝ATM層一般流量控制信元頭產(chǎn)生與提取信元VPI/VCI翻譯信元復(fù)用和解復(fù)用物理層TC信元速率解耦HEC序列的產(chǎn)生/檢驗(yàn)信元定界傳輸幀適配傳輸幀產(chǎn)生/恢復(fù)PM比特定時(shí)物理媒介3.2 物理層物理層主要是提供ATM信元的傳輸通道，將ATM層傳來的信元加上其傳輸開銷后形成連續(xù)的比特流，同時(shí)在接收到物理媒介上傳來的連續(xù)比特流后，取出有效的信元傳給ATM層。ITU-T和ATM論壇將物理接口分為三類，即基于SDH、基于信元和基于PDH。對于SDH/SONET、PDH等具有幀結(jié)構(gòu)的傳輸系統(tǒng)而言的，在這些系統(tǒng)中傳送ATM信元時(shí)，必須將ATM信元裝入傳輸幀中。因此在物理層要有傳輸幀產(chǎn)生恢復(fù)。 信元速率去耦的作用是插入一些空閑信元將ATM層信元速率適配成傳輸線路的速率。3.3 ATM層ATM層主要完成信元復(fù)用解復(fù)用，有關(guān)信頭的操作，以及流量控制。信元復(fù)用解復(fù)用在ATM層和物理層的TC子層接口處完成，發(fā)送端ATM層將具有不同VPI/VCI的信元復(fù)用在一起交給物理層；接收端ATM層識(shí)別物理層送來的信元的VPI/VCI，并將各信元送到不同的模塊處理，如識(shí)別出信令信元就交控制面處理，若為OAM等管理信元?jiǎng)t交管理面處理。信頭操作指VPI/VCI翻譯，翻譯的依據(jù)是連接建立時(shí)所分配的VPI、VCI。3.4 ATM適配層ATM適配層（AAL）位于ATM層之上，這一層是和業(yè)務(wù)相關(guān)的，即針對不同的業(yè)務(wù)，采用不同的適配方法。但都要將上層傳來的信息流（長度、速率各異）分割成48字節(jié)長的ATM業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元，同時(shí)將ATM層傳 來的ATM業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元組裝、恢復(fù)再傳給上層。由于上層信息種類繁多，AAL層處理比較復(fù)雜，所以分了兩個(gè)子層：匯聚子層（CS）和拆裝子層（SAR）。為了提高交換網(wǎng)絡(luò)的速率，對ATM層作了盡可能的簡化，而ATM層未提供處理的信元丟失、誤傳、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)等與業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量密切相關(guān)的功能，由AAL層完成。不同類型的業(yè)務(wù)需要不同的適配，ITU-T研究各種業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，根據(jù)源和目的的定時(shí)、比特率、連接方式將業(yè)務(wù)分為類，并相應(yīng)地定義了AAL1、AAL2、AAL3/4及AAL5。1、AAL1AAL1協(xié)議針對的是固定速率的、面向連接的業(yè)務(wù)，在信源和信宿之間需要定時(shí)信息的傳送。這類業(yè)務(wù)典型的例子是目前的電路交換業(yè)務(wù)，如話音業(yè)務(wù)、各類NISDN業(yè)務(wù)。AAL1的幀結(jié)構(gòu)如下：AAL1主要適用于信源和信宿間有嚴(yán)格定時(shí)關(guān)系且面向連接的CBR類業(yè)務(wù)；CSI標(biāo)識(shí)不同的應(yīng)用，如時(shí)鐘信號(hào)傳遞和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)傳遞等；SC放置每個(gè)信元的序號(hào)，用于檢測信元丟失及誤插入。SN SNP（CRC-3）；CRC-3和奇偶校驗(yàn)位用來保證序號(hào)域中信元序號(hào)的正確傳輸；2、AAL2AAL2是為端到端具有定時(shí)關(guān)系的可變比特率（VBR）業(yè)務(wù)提出的，如VBR音響和電視。3、AAL3/4現(xiàn)有局域網(wǎng)的遠(yuǎn)程互連一般采用X.25或幀中繼技術(shù)，存在著程度不等的瓶頸，因此，利用ATM技術(shù)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的遠(yuǎn)程互連，是ATM網(wǎng)初期的重要應(yīng)用。在ATM網(wǎng)中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有兩類：遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)互連對應(yīng)于無連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，另一類是面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。AAL3/4協(xié)議用于對這些業(yè)務(wù)的適配。4、AAL5AAL5支持收發(fā)端之間沒有時(shí)間同步要求的可變比特率業(yè)務(wù)，它提供與AAL3/4類似的業(yè)務(wù)，主要用來傳遞計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)、UNI信令信息和ATM上的幀中繼。定義AAL5的主要原因是減少開銷，使其成為簡單而有效的AAL。AAL5的幀結(jié)構(gòu)如下：其中：PAD填充字段，由硬件層自動(dòng)完成，將PDU負(fù)載的長度調(diào)整成適合ATM信元傳輸?shù)拈L度。CPCS-UU未用。CPI目前唯一的用處就是將CPCS-PDU的尾部定位成64比特（8字節(jié)）（CPCS-UU+CPI+Length+CRC)，編碼為“0x00”。Length指示了負(fù)載字段的長度，單位是“八位位組”。編碼“0x00”用于“中斷”功能。CRC保護(hù)除了CRC自身以外的所有CPCS-PDU字節(jié)。第4章 ATM業(yè)務(wù)類型ATM層所提供的業(yè)務(wù)體系有五種業(yè)務(wù)類型：固定比特率業(yè)務(wù)CBR、實(shí)時(shí)可變比特率業(yè)務(wù)rt-VBR、非實(shí)時(shí)可變比特率業(yè)務(wù)nrt-VBR、可用比特率業(yè)務(wù) ABR、未指定比特率業(yè)務(wù) UBR。這些業(yè)務(wù)類型與流量特性以及網(wǎng)絡(luò)的QOS需求有關(guān)。一般來說，路由、CAC以及資源分配這些功能結(jié)構(gòu)對每種業(yè)務(wù)類型都是不同的。4.1 CBR業(yè)務(wù)恒定比特流業(yè)務(wù)（CBR）的定義恒定比特流業(yè)務(wù)用于在連接的生命期中需要靜態(tài)帶寬的連接。這個(gè)帶寬由PCR值來確定。網(wǎng)絡(luò)對于使用CBR的用戶提供的最基本的保證是，一旦連接建立以后，對于符合一致性測試的所有的信元必須提供協(xié)商好的ATM層的QoS的保證。在CBR業(yè)務(wù)中，源端可以在任何時(shí)候以任意長的時(shí)間用PCR的流量發(fā)送信元而QoS必須得到保證。CBR業(yè)務(wù)一般用來支持對時(shí)延變化要求較高的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)（例如：聲音，圖象，電路仿真），但是，并不局限于這些業(yè)務(wù)。在CBR中，源端可以以協(xié)商的PCR或者低于PCR（也可能停止發(fā)送）的速率發(fā)送信元。如果信元的時(shí)延大于給定的最大信元傳輸時(shí)延（maxCTD），被認(rèn)為是極大地降低了性能。4.2 rt-VBR業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)的可變比特率（rt-VBR）業(yè)務(wù)的定義rt-VBR業(yè)務(wù)也是一種實(shí)時(shí)的應(yīng)用，也就是說對時(shí)延和時(shí)延變化有嚴(yán)格的限制，rt-VBR的主要應(yīng)用有話音和視頻業(yè)務(wù)。 rt-VBR連接的特性主要靠峰值信元速率（PCR）、平均信元速率（SCR）、最大突發(fā)長度（MBS）和信元延遲容限（CDVT）來描述。源端發(fā)送信元的速率是可變的，也就是說源端可以被認(rèn)為是“突發(fā)性的”。rt-VBR業(yè)務(wù)可以支持實(shí)是資源的統(tǒng)計(jì)復(fù)用。4.3 nrt-VBR業(yè)務(wù)非實(shí)時(shí)的可變比特率（nrt-VBR）業(yè)務(wù)的定義 nrt-VBR業(yè)務(wù)支持一種突發(fā)性的非實(shí)時(shí)的應(yīng)用，連接特性是通過PCR、SCR以及MBS來描述的。對那些滿足流量合同的信元，nrt-VBR業(yè)務(wù)可以保證很低的信元丟失率但是對時(shí)延沒有限制。nrt-VBR業(yè)務(wù)可以支持連接的統(tǒng)計(jì)復(fù)用。4.4 UBR業(yè)務(wù)未定義比特率業(yè)務(wù)（UBR）業(yè)務(wù)的定義UBR業(yè)務(wù)支持非實(shí)時(shí)的應(yīng)用，也就是那些對時(shí)延和時(shí)延變化要求都不太嚴(yán)格的應(yīng)用，如一些傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)通信應(yīng)用，象文件傳輸和email等。UBR業(yè)務(wù)不存在任何的服務(wù)質(zhì)量的承諾，連接的信元丟失率和信元傳輸時(shí)延均沒有數(shù)值保證。網(wǎng)絡(luò)可以選擇在CAC和UPC中是否需要運(yùn)用PCR。在網(wǎng)絡(luò)對PCR沒有強(qiáng)制性的要求的時(shí)候，PCR的值沒有什么意義。UBR連接的擁塞控制可以在高層或者端到端的基礎(chǔ)上進(jìn)行。4.5 ABR業(yè)務(wù)可用比特率（ABR）業(yè)務(wù)的定義ABR業(yè)務(wù)中網(wǎng)絡(luò)在連接建立時(shí)的傳輸特性可以在后來被更改。有一種流控機(jī)制支持對源端的反饋來控制源端發(fā)送信元的速率，這種反饋是通過特定的控制信元叫做資源管理（RM）信元來實(shí)現(xiàn)的?？梢灶A(yù)期終端系統(tǒng)在根據(jù)反饋調(diào)整流量的時(shí)候會(huì)有一個(gè)很低的信元丟失率，然后獲得一個(gè)公平的可以利用的帶寬。對給定的連接，ABR業(yè)務(wù)對時(shí)延和時(shí)延變化沒有邊界限制，也就是說ABR不支持實(shí)時(shí)的應(yīng)用。在ABR連接建立的時(shí)候，終端系統(tǒng)會(huì)指定一個(gè)所需要的最大帶寬和一個(gè)最小可用的帶寬。這是通過峰值信元速率（PCR）和最小信元速率（MCR）來描述的。其中MCR的值可以為零，網(wǎng)絡(luò)所提供的帶寬可以變化但不能小于MCR。ATM論壇從流量控制的角度出發(fā)，并根據(jù)這五類業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量要求，網(wǎng)絡(luò)提供不同的流量控制機(jī)制。l 從業(yè)務(wù)特性上區(qū)分，如峰值信元速率（PCR）、可維持信元速率（SCR）、最小信元速率（MCR）、最大突發(fā)長度（MBS），它們描述業(yè)務(wù)本身的流量特性，又稱為源流量參數(shù)；另一些業(yè)務(wù)特性參數(shù)并不表示業(yè)務(wù)本身的流量，而是體現(xiàn)業(yè)務(wù)對時(shí)間特性的要求，如業(yè)務(wù)所能允許的信元抖動(dòng)容限（CDVT）等。從業(yè)務(wù)的ATM層服務(wù)質(zhì)量（QoS）上區(qū)分，包括峰峰信元時(shí)延抖動(dòng)（peak-to-peakCDV）、最大信元傳送時(shí)延（maxCTD）、信元丟失率（CLR）、信元錯(cuò)誤率（CER）、嚴(yán)重出錯(cuò)的信元塊比例（SECBR）、信元誤插入率（CMR）。BA000009 ATM原理深入 ISSUE1.1第6章 IPOA協(xié)議和RFC1483第5章 流量控制和擁塞控制與算法5.1 ATM網(wǎng)絡(luò)的擁塞管理5.1.1 ATM網(wǎng)絡(luò)擁塞管理的重要性根據(jù)ITU-T的定義，ATM網(wǎng)絡(luò)的擁塞指的是網(wǎng)絡(luò)元素（如交換機(jī)、復(fù)接器或傳輸設(shè)備等）的一種狀態(tài)，在這種狀態(tài)下網(wǎng)絡(luò)不能保證已建立連接的服務(wù)質(zhì)量或者不能接納新的連接請求。出現(xiàn)擁塞的原因有兩方面：一是由于網(wǎng)絡(luò)中流量強(qiáng)度不可預(yù)測地隨機(jī)波動(dòng)而造成網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過重；二是由于網(wǎng)絡(luò)本身出現(xiàn)故障。任何一個(gè)實(shí)用的電信網(wǎng)都需要解決網(wǎng)絡(luò)擁塞的管理問題，也就是解決有限的網(wǎng)絡(luò)資源與用戶需求間的矛盾-在滿足用戶對服務(wù)質(zhì)量要求的前題下盡可能地充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。ATM網(wǎng)與以往的電路交換方式或分組交換方式的網(wǎng)絡(luò)相比這一問題顯得更加突出，這是因?yàn)锳TM網(wǎng)絡(luò)的擁塞管理既重要又困難。說它重要是因?yàn)锳TM是一種異步時(shí)分、統(tǒng)計(jì)型復(fù)用的信息傳送方式，而統(tǒng)計(jì)復(fù)用在提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率、增強(qiáng)靈活性的同時(shí)不可避免地增加了引起網(wǎng)絡(luò)擁塞的風(fēng)險(xiǎn)。擁塞管理的困難又表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，ATM網(wǎng)中傳送的是各種類型的業(yè)務(wù)信息綜合而成的數(shù)據(jù)流，其流量特性十分復(fù)雜難于控制；另一方面，由于ATM網(wǎng)絡(luò)傳輸速率高，一旦某處發(fā)生擁塞而不能及時(shí)解決，擁塞范圍將迅速擴(kuò)大。由此可見，ATM網(wǎng)的擁塞管理是個(gè)很重要的問題。5.1.2 網(wǎng)絡(luò)擁塞管理的基本思想由于ATM網(wǎng)絡(luò)擁塞管理的復(fù)雜性，以往在電路交換網(wǎng)與分組交換中采用的擁塞管理方法不再適用。電路交換網(wǎng)中擁塞控制的基本思想是資源預(yù)分配與即時(shí)拒絕，在為呼叫請求建立一條連接的同時(shí)分配一部分被這條連接所獨(dú)占的資源，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)資源不足時(shí)拒絕新的呼叫請求。這種方法的主要缺陷是缺乏靈活性，與ATM動(dòng)態(tài)分配資源的特性相矛盾。分組交換網(wǎng)中目前普遍使用X.25協(xié)議中的窗口流量控制技術(shù)來控制擁塞，其基本思想是通過反饋的方法來限制發(fā)送端發(fā)出過多的流量，這種方法控制的速度較慢，不適合用于高速的ATM網(wǎng)絡(luò)。為了滿足ATM網(wǎng)中擁塞管理的要求，ITU-T提出了一套新的擁塞控制機(jī)制。其基本思想在于：引入預(yù)防性控制措施，不再是出現(xiàn)擁塞之后再采取措施來消除擁塞，而是通過精心管理網(wǎng)絡(luò)資源而避免擁塞的出現(xiàn)。擁塞管理的功能分成兩個(gè)層次，第一層是預(yù)防性措施，稱為流量控制（Traffic Control），是為防止網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞而采取的一系列措施，包括網(wǎng)絡(luò)資源管理（NRM）、連接允許控制（CAC）、使用參數(shù)控制（UPC）以及優(yōu)先級(jí)控制等；第二層是反應(yīng)性措施，稱為擁塞控制（Congestion Control），是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞后為將擁塞的強(qiáng)度、影響范圍、持續(xù)時(shí)間減到最小而采取的一系列措施，包括信元選擇性丟棄與擁塞指示等。ATM網(wǎng)中擁塞控制由流量控制與擁塞控制功能配合完成。用戶向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出呼叫請求時(shí)需要向網(wǎng)絡(luò)提交即將發(fā)送的流量特性，以及對服務(wù)質(zhì)量的要求，網(wǎng)絡(luò)此時(shí)執(zhí)行連接允許控制CAC功能，確定網(wǎng)絡(luò)是否有足夠的資源來支持這一新的呼叫請求。如果能支持就建立相應(yīng)的虛電路連接，并同用戶協(xié)商允許通過這條虛電路輸入網(wǎng)絡(luò)的流量的特性參數(shù)。只有用戶實(shí)際輸入網(wǎng)絡(luò)的流量特性滿足協(xié)定的特性參數(shù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)才保證對它的服務(wù)質(zhì)量。在通信過程中執(zhí)行使用參數(shù)控制UPC功能，監(jiān)測每條虛電路中實(shí)際輸入網(wǎng)絡(luò)的流量，一旦發(fā)現(xiàn)超越了協(xié)定參數(shù)就采取措施加以限制。以上這些功能的目的都在于防止擁塞的出現(xiàn)，屬于流量控制范圍。ATM網(wǎng)一旦檢測到出現(xiàn)擁塞狀況，則啟動(dòng)擁塞控制功能，首先是有選擇地丟棄掉重要程度相對低的信元以緩解擁塞，同時(shí)進(jìn)行擁塞狀態(tài)信息的前向、反向指示。當(dāng)這些措施仍不能很好地控制住擁塞時(shí)網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)行釋放連接或重選路由。由此可見，ATM網(wǎng)的流量管理機(jī)制可分成如下幾個(gè)階段：l 呼叫請求建立連接階段。其關(guān)鍵技術(shù)是連接允許控制。l 通信過程中對入網(wǎng)流量的監(jiān)測與控制，關(guān)鍵技術(shù)是使用參數(shù)控制。l 擁塞控制階段，關(guān)鍵技術(shù)是選擇信元丟棄與擁塞指示。3、網(wǎng)絡(luò)擁塞管理的主要功能l 連接允許控制（CAC）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)收到呼叫請求后首先啟動(dòng)CAC功能，檢測當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)資源的分配與占用情況，對照用戶呼叫請求中提交的流量特性與服務(wù)質(zhì)量要求，確定當(dāng)前可供使用的網(wǎng)絡(luò)資源能否滿足用戶要求。如果能夠滿足要求并在建立新連接的同時(shí)仍能保證已有連接的服務(wù)質(zhì)量，則網(wǎng)絡(luò)將接納這一呼叫并建立相應(yīng)的虛電路，否則拒絕用戶的請求。CAC功能在建立連接的同時(shí)還完成兩方面的功能：其一是同用戶協(xié)商相應(yīng)虛電路中允許入網(wǎng)流量的特性參數(shù)供UPC利用；其二是為相應(yīng)的虛電路分配資源。l 入網(wǎng)流量的監(jiān)控入網(wǎng)流量監(jiān)控功能根據(jù)所處的位置分成使用參數(shù)控制（UPC）與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)控制（NPC）。前者位于用戶網(wǎng)絡(luò)接口而后者用在網(wǎng)絡(luò)接口上，兩者的功能類似，下面主要介紹UPC功能。在通信過程中用戶實(shí)際輸入網(wǎng)絡(luò)的流量特性可能超越CAC功能執(zhí)行過程中所確定的值，對這種情況需要加以限制否則將影響網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。為此在用戶網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)立了監(jiān)測與限制機(jī)制，以確保每條虛電路中實(shí)際入網(wǎng)的流量特性參數(shù)符合協(xié)商值，這一機(jī)制即是UPC功能。目前UPC中的限制措施主要是對屬于超越協(xié)商值的那部分流量的信元打上標(biāo)記，表示這部分信元的服務(wù)質(zhì)量不能保證，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞首先丟棄這類信元。漏桶算法是目前研究最多的一種業(yè)務(wù)流監(jiān)控方法，ITU-T建議I.371和ATM論壇UNI采用了漏桶算法。其基本思想是：設(shè)一有限容量的漏桶（桶的深度對應(yīng)某種流量參數(shù)或容差參數(shù)），到達(dá)的信元進(jìn)入漏桶，經(jīng)漏桶滲漏后輸出到網(wǎng)絡(luò)。該漏桶以每單位時(shí)間一個(gè)容量單位的連續(xù)速率向外滲漏（該速率對應(yīng)于某種業(yè)務(wù)的信元速率參數(shù)），同時(shí)每當(dāng)一個(gè)信元到達(dá)時(shí)，其容量加1。當(dāng)信元到達(dá)速率超過漏桶滲漏速率時(shí)，連續(xù)累積的信元會(huì)使漏桶充滿，這時(shí)如果還有信元到達(dá)該信元就會(huì)溢出漏桶（即被丟棄），該信元即是違約信元。圖5-1所示為帶有緩存器的漏桶系統(tǒng)，其漏桶操作描述如下：到達(dá)的信元首先進(jìn)入排隊(duì)緩存器，當(dāng)緩存器占滿時(shí)，新到達(dá)的信元即是違約信元而被丟棄。進(jìn)入緩存器的信元，必須取得一個(gè)令牌后才能進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。令牌以固定速率R產(chǎn)生，并放在令牌池中（令牌池可放M個(gè)令牌），當(dāng)令牌池占滿時(shí)，令牌生成就暫停直到令牌池再次出現(xiàn)空位時(shí)為止。漏桶操作確保了符合流量協(xié)商值的信元才能進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。對違約信元的處理有立即丟棄和打上標(biāo)記并允許進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)二種方法。圖5-1 一種漏桶模型l 選擇性信元丟棄(EPD、PPD)ATM網(wǎng)中傳送的信元有兩種優(yōu)先級(jí)別，通過信元頭中的CLP位來區(qū)分，CLP=0表示優(yōu)先級(jí)高，CLP=1表示優(yōu)先級(jí)低。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)首先選擇CLP=1的信元丟棄以緩解擁塞。CLP=1的信元有兩個(gè)來源，一是由用戶產(chǎn)生，說明此信元所承載的信息屬于低優(yōu)先級(jí)，二是UPC將某些CLP=0的信元改成CLP=1，說明此信元屬于超越協(xié)定值的流量部分。實(shí)際上ATM網(wǎng)擁塞時(shí)就是犧牲掉這些信元來保證高優(yōu)先級(jí)信元的傳送質(zhì)量。目前常用的兩種信元丟棄策略：早期包丟棄（EPD）和部分包丟棄（PPD）。EPD功能和PPD功能是通過一個(gè)參數(shù)PD來配置的，當(dāng)配置了該參數(shù)使能，則EPD和PPD同時(shí)使能了（注意：必須是AAL5的連接，才能使能該參數(shù)）。使能了該參數(shù)以后，會(huì)出現(xiàn)以下的結(jié)果：1、當(dāng)發(fā)送流量超過申請帶寬的時(shí)候，UPC開始丟棄信元，PPD發(fā)揮作用，丟棄同一個(gè)AAL5包中的除去包尾的其余信元。2、PPD功能并不能保證UPC不丟棄AAL5包的最后一個(gè)信元，因此會(huì)出現(xiàn)上一個(gè)包的最后一個(gè)信元被丟棄了，影響到下一個(gè)包，使兩個(gè)包成為了一個(gè)壞包。3、EPD功能在交換機(jī)發(fā)生擁塞的時(shí)候起作用，當(dāng)擁塞發(fā)生的時(shí)候，交換機(jī)將按照包而不是信元來丟棄，但是EPD功能并不能區(qū)分哪些包是正常的包，哪些包是壞包，因此并不能選擇性地丟棄壞包。l 擁塞信息指示選擇性信元丟棄是在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞的地點(diǎn)進(jìn)行的，在有些情況下僅僅依靠這一處采取措施不足以控制擁塞，而要求整個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)行動(dòng)，這就要求某處發(fā)生擁塞后能及時(shí)地將擁塞信息傳遞給網(wǎng)絡(luò)的其它部分，以便采取措施協(xié)助對擁塞的控制。擁塞信息指示根據(jù)方向可分成前向擁塞指示與反饋擁塞指示。5.2 漏桶算法5.2.1 信元的守約漏桶算法的正式名稱是一般信元速率算法GCRA Generic Cell Rate Algorithm 。它的基本思想其實(shí)也很簡單，假設(shè)用戶設(shè)備和ATM交換機(jī)直接相連，很明顯，用戶端發(fā)送信元的速率越大，在相同的時(shí)間段之內(nèi)ATM交換機(jī)從該用戶收到的信元就越多，如果用戶發(fā)