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数据传输网ATM 协议参考模型

时间:2019-12-16 16:59 作者: 世讯电科融合通信系统
       ATM 协议参考模型如图一所示。下面具体说明每一层的功能。
图 一    ATM 协议参考模型
1) 物理层
        物理层位于 B - ISDN 参考协议模型的最底层,利用通信线路的比特流传送功能实现传送ATM 信元的功能。这种传送功能有时会丢失 ATM信元,它 的信息域部分也可能发生错误。
        物理层根据功能不同,可分为物理媒质相关子层( PMD) 和传输汇聚子层 ( TC 归 其中PMD 主要提供与传输介质有关的机械和电气接口,正确地发送和接收数据比特,完成比特定时和线路编解码 等功能。TC 子层执行将 ATM 信元流转换成可在物理媒质上发送和接收所必需的所有功能,TC子层完成的功能有信元速率解耦、信头差错控制产生/确认、信元定界、传输帧适配以及传输帧的产生和恢 复等。
        I TU - T 规定了 ATM 物理层有 155. 520Mh/ s 和 622.080Mb/ s 两种接口速率,
         以 SDH  帧结构或者纯信元的形式传送。由千采用 物理媒质的不同会导致传送距离和传输质量不都相同,当采用 622. 080Mb/ s 的 接口时,通常使用光纤传输,而对称方式和不对称方式都可以被使用。
2) ATM 层
         ATM 层处千物理层和 ATM 适配层之间 ,在 ATM 适配层( AAL ) 之下为 AAL 提供服务。ATM 层利用物理层提供的信元传送功能 ,向外部提供传送 ATM 业务数据单元的功能。
         ATM 业务数据单元是任意的 48 字节长的数据段 ,它在 ATM 层中为 ATM 信元的信息部分。
         ATM  层的主要功能包括:将不同连接的信元复用在一条物理通路上,并 向物理层送出单一形式的信元流,及其逆过程;信 元标识的翻译变换 ,以达到 ATM 交换或交叉功能;通过 CP L 来区分不同 QoS 的信元;发 生拥塞时,在用户信元头中增加拥塞指示;将 AAL 递交的 SDU 增加信元头,并 在逆向提取信元头;在 UNI 上实施一般流量控制。
3) ATM 适配层
         ATM 适配层( AAL) 介于 ATM 层和高层之间,它的主要功能是将数字音频、视频、IP数据包变换为ATM 信元 ,它的设置是为了使ATM  层能适用不同类型业务的需要。
ITU - T 建议 I. 363 将 AAL 业务分为 4 类,如图 二所示。
图 二    AAL 业务分类
        上面 4 种业务类型可分为实时传送业务和非实时传送业务。对于实时业务 , 针对 A 和 B 两种类型的业务 ITU - T 制定了 AALl 和 AAL2 两种适配协议;对于非实时传输业务,C 和 D 两种数据业务的传送可用 ITU -  T 制定的 AAL3/ 4 适配协议和 ATM 论坛提出的AALS适配协议来支持。
        (I) AALl: 用于适配A 类业务,也就是适配面向连接的、恒定速率的业。务AALl 完成的主要功能包括:信元时延抖动的处理;丢失信元和误插信元的处理;接收端对信源时钟频率的恢复 ; 接收端对信源数 据结构的恢复;监控 AALl 头的误码并进行误码处理;监控用户信息域的误码和对误码的纠错;用户信息的分段 和重装;信 元净载荷重装时延的处理。
        根据功能不同 ,AALl 还可分为两个子层 : 分段和重装子层( Segmenta tion and Reassembly Sublayer, SAR ) 以及汇聚子层( Convergence Sublayer, CS ) 。
       发送端的SAR 子层从 CS 子层接受 47 字节的数据块,外加上1 字节的控制信息,组成 SAR - P DU; 而接收端SAR 子层从 ATM 层获得 48 字节的数据块,分 离出控制信息,把 47 字节 SAR - P DU 净荷送上 CS 子层。
       CS 子层和特定业务有关,其功能是:处理信元时延变化;传递定时信息;传递信元和信宿之间结构信息;监控丢失或误插入信元及进行可能的纠错运动;报告端 到端的性能状况;对 AAL 协议控制信息的误码进行监视及可能的纠错动作。
         (2) AAL2 :用 于适配B 类业务,也就是面向连接的、可变速率的业务。AAL2和 AALl   的分层结构大致相同,分为汇聚子层( CS ) 和分段重装子层( SAR ) 。CS  子层进一步可划分为与业务相关的业务特定汇聚子层 ( Sercice  Specific Convergence Sublayer, SSCS) 和汇聚子层公共部分( Common  Part   Convergence   Sublayer, CPCS ) 。另外可以将CPCS 和 SAR 合并成为公共部分子层( Common Part Sublayer, CPS ) 。
CPS  完成发送和接受端 CPS  之间传递 CPS -  SDU。 其完成的功能如下:保证CPS  -  SDU  的完整性; 处理传输延时和恢复定 时信息的传递及时钟;复用和分解AAL2 信道;传送 CPS - SDU 数据,CPS - SDU 最长为 45 字节或者64 字节。
        (3) AAL3/ AA区 :适用于 C 类业务,也 就是面向连接的、可变速的非实时业务,有时AAL4 也可支持D 类业务。AAL3/ 4 定义了两种工作模式:消息模式( Mes­ sage Mode ) 和数据流模式 ( Strea皿ng Mode ) 。另外,AAL3/ AA区 支持多路复用。
         ATM 适配层 AAL3/ AAIA 具有 SAR 子层和 CS 子层协议。CS 子层又可以分为特定业务汇聚子层( SSCS) 和公共部分汇聚子层公共部分( CPCS ) 。
SAR 子层的功能可描述为 :可变长度 CS — P DU 的拆装;错误检测; 在 ATM 层的 VOI/ VCI 上多个 CS -  P DU 的复用 ;CPI (l 字节)公共部分指示。
CPCS 子层所完成的功能为:保护 CPCS - SDU; 差错检测和处理; 缓冲区容量分配等。
        (4) AAL5: 由以上可看出,AAL3/ AA区 终端用户设备制造商和面向连接的高速数据业务的用户要求并 不能真正的满足 ,因此 ATM 论 坛定义了一种新的 AAL, 称之为 AAL5 , 这可以解决 AAL3/ AAIA 的传送效率和检错问题,其目的是在 CPCS 层以下提供一种开销较低而检错较好的适配协议。
         AAL5 对于其应用程序提供了两种服务:可靠服务和不可靠服务。AAL5 支持消息模式和流模式。在消息模式中。应用程序可以将长度为 1 -  65535   字节的数据报传送到 AAL 层。当到达汇聚子层时,将报文填充至有效载荷字段并加上尾部信息,选择填充域的长度为 0 - 47 字节,以使整个报文(包括填补的数据和尾部信息)为48 字节的整数倍。
        AAL5 较 AAL3/ AAIA  的最主要的优点是更加高效。AAL3/ AA区 对每个报文增加 8 bytes 的开销信息,同时还要为每个SAR -  P DU 净载荷增加4  bytes 的开销信息,因而其有效载荷的容量只有44  字节,而在 AAL5  的每个报文有一个8  字节的尾部,但每个 SAR - PDU 无 额外开销。AAL5 不需要使用顺序号,只需 要通过长的校验和来检测丢失或错误的信元。

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