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1、ATM的基本ATM信元结构ATM是宽带ISDN中信息的表达(表示)、传送和交换(/复用)的基本形式。信元(cell)固定长度 大小与业务无关 信元净荷信息包括用户数据维护、信令信息。1两种信元格式2The ATM Protocol Data units-PDUs(cells)对UNI接口对NNI接口GFC：4 bitsVPI:12 bits,212=4096个VPIVPI:8 bits,28=256个VPIVCI:16 bits,216=65536个VCIVCI:16 bits,216=65536个VCI3虚通道(VP),虚通路(VC)VPI/VCI:信元的逻辑路由地址 VPI:虚通道标志 V
2、CI:虚通路标志存在两种类型的连接：VPC:VP Connection 虚通道连接VCC:VC Connection 虚通路连接 VP/VC:是两个表示信元传输信道的基本概念VCVC:是具有相同虚通道(VCI)的一组ATM信元的逻辑集合，即ATM链路上凡有相同VCI的信元在同一逻辑信道上(即虚电路上)传送。VPVP:是一束(组)具有相同端点(endpoint)的VC链路4Conceptual view of virtual channels and virtual paths within the physical layer5Relationship among Channel,Virtua
3、l Path,Physical Link,and Physical layer6Relationship among Channel,Virtual Path,Physical Link,and Physical layer 虚通路链路关系虚通路连接 (VC Link)(VC Connection)虚通道链路关系虚通道连接 (VP Link)(VP Connection)7Representation of VC and VP switching VP交换：ATM Cross-connect,半永久交换VP/VC交换：ATM Switch/with signaling8对虚通路连接VCC的进一
4、步理解VCC可以应用于以下三个方面：用户用户应用(User-to-user Applications)VCC跨越两个端点上的用户设备，即延伸到每个端 点(上)的S/T参考点 用户网络应用(User-to-Network Applications)网络网络应用(Network-to-Network Applications)9对虚通路连接VCC的进一步理解10B-ISDN的技术标准 ITU-T G11,G13,G15,G18研究组目前在制订有关B-ISDN标准方面的工作。两大系列标准 I.系列标准(除信令之外的其它方面)Q.系列标准(信令方面)同进还有其它组织，如 ATM Forum(ATM论坛
5、)ETSI(欧洲)11I.系列建议121.3 ATM的语义透明性与时间透明性1.3.1 ATM的语义透明性定义：指网络正确地将信息从源发送到目的地的能力。相对：含有限(能接受)的差错数。或：网络无差错地把信息从源传送到目的地。一、几个重要参数 BER：误比特率(Bit Error Rate)PER：分组差错率(Packet Error Rate)1.BER13几个重要参数2.PER14二、差错情况分析差错 传输系统：bit级差错 交换/复用：bit+packet级差错(1)传输差错传输媒体：(cable,fiber,twisted pair wires,.)硬条件电/光器件：(电接口器件、激光
6、器，LED.)线路编码和扰码类型？软条件就光纤的传输特性为例(AT&T,1989年给出两种情况下不同的差错分布概率)(a)正常条件下光(纤)传输系统的差错概率(图示)(b)维护操作期间光传输系统的差错分布概率(图示)结论结论结论结论：正常情况下出现的绝大多数差错是比特差错(例子 中99.64%)维护条件下，系统表现出完全不同的差错特性单比特错65%，10%的per errored second误比特秒100个以上的bit 错误突发差错15二、差错情况分析(2)交换/复用差错分组头错误分组差错(原因)瞬时缺乏资源目前无定量描述(3)网络的差错概率分布模型结论：传输差错45%交换/复用差错45%二
7、者大体相当16二、差错情况分析(4)分组大小对语义透明性的影响 问题：大分组对网络有利呢？还是小分组对网络有利？解题思路：对采用滑动窗口协议(尺寸为W)所增加的业务流量进行计算，真正需要重传的分组数取决于ARQ协议的类型以 及已经发出而尚未得到证实的分组数。假设条件：设一种“返回N”算法，发出而未经证实的平均分组数为W/2，P：一个分组被丢失或损坏的概率 在这个假设条件下计算业务流量的增加情况17二、差错情况分析解:(0)分组一次性正确接收，重传0 (1)分组重传一次即被正确接收概率P(1-P),则重传分组W/2P(1-P)(2)分组重传两次后正确到达：概率PP(1-P)=P2(1-P)重传分
8、组数量为2W/2 P2 (1-P)=W P2(1-P)重传n次，重传分组数量增加的业务流量以上是对单段链路的情况18二、差错情况分析对n段链路的情况是假设：一个系统在端到端连接中有n段链路 分组大小 L L bit BER(整段链路上)B 差错概率随机分布解：(1)一个分组在一段链路上正确传送的概率是A(1-B)L (2)在n段链路上：A(1-B)nL，或一分组经n段链路到达n出错的率 P=1(1-B)nL与上式相结合 计算解析式19二、差错情况分析计算结果：(1)L=1000 Bytes(2)L=48 BytesW=7 W=7n=(4.2.1)n=(4,2,1)RER RER(10-6以下时
9、业务增加值极小，可忽略不计)20二、差错情况分析 端到端重传再比较 一个逐段链路重传 n=4 L1=1000 Bytes L2=48 Bytes结论：(1)短分组对业务量增加来说更好 (2)目前光纤传输质量上升(10-8),所以基于逐段链的检错，纠错 和重传机制就可以考虑从网络内部移到网络的边界(缘)，或 者靠端端协议保证。211.3.2 时间透明性定义：指网络无时延和时延抖动绝对的无时延和无时延抖动是不存在 的。这是相对而言(能接受)。时延：Time Delay jitter TDV:Time Delay Variation两个重要参数：时延：time delay 时延抖动：jitter,c
10、ell delay variation-CDV22时延概率密度函数时延的定义：DDM-Dm(最大时延差)Da平均时延D/2对POTS业务端端时延25ms,需加回波低消器(EC)Echo Caneller231.影响时延的参数24网络调节(1)传递函数25一些ATM业务的参数规定举例26(2)网络调节(附加传递函数)当网络的某些参数(BER,时延)不能满足前表的要求时，可以在接收端做附加的处理。附加传递函数 O(t)=GB,DH B,D(I(t)271.3.3 ATM网络的性能特征1.ATM的时延特征2.ATM的语义透明性P6177自学28 纯ATM网络时延情况(1)PD：打包时延(Packet
11、ization Delay)(若干采样值包装成分组时产生的时延)仅在源端进行ATM non-ATM两类网的边界处需要打包29 纯ATM网络时延情况(2)TD：传输时延(Transmission Delay)与采用的传输媒体有关，但与传递方式的类型无关。典型值45S/Km(3)交换时延(Switching delay)交换时延固定部分(FD)+可变部分(QD)FD(Fixed delay)与硬件系统有关，通常应很小 几十s100 s QD(Queuing Delay)与交换机中的队列设置及排队方式有关30 纯ATM网络时延情况(4)DD：拆包时延(Depacketization Delay)在完
12、全ATM网络中仅在接收端有拆包时延 混合网络在ATM-Non-ATM边界处需DD。目的是为了平衡(平滑)时延抖动其中，i:传输链路的段数j:ATM交换机个数 maxq：卷积积分(统计)统计卷积分31ATM/非ATM混合网的时延 其中，i,j同上 k:ATM Non-ATM之间打包器/拆包器对数(包括终端在内)jk:在k对打包器/拆包器之间的k个ATM段中每一段所包含的 ATM交换机的个数(注意：这里计算的是每一段卷积时延 的和)l:同步交换机的个数请注意：由于时延已经按照最大值计算了，所以拆包时延DDDD不再重 复计算在内。32ATM/非ATM混合网的时延33一个实际的例子假定：1.源 L=1000km目的地，TD=4000 s 2.2个同步交换机，即l=2;SD=450 s SD900 s 3.ATM 信元长度 16 32 644.两种传输及交换速率 150Mbit/s(155.520)600Mbit/s(622.080)实验结果实验结果：QD情况(负荷Load与队列长度对QD队列时延的影响)34一个实际的例子特别注意：负荷：80%PLR：10-10队列数：50个连续队列(76+18)235个分组(卷积分计算的结果)50800s 150Mbit/s 600Mbit/s查表结果：(T2.5)P59 1000km以内，能得证T25ms超过1000km,25ms,加EC35