"ATM交换原理"
ATM(Asynchronous Transfer Mode)异步传输模式是一种电信网络交换技术,它主要用于提供高速数据传输服务。ATM的核心是将数据分组成固定长度的信元(53个字节),这些信元在网络中进行交换。这种技术结合了电路交换的实时性和分组交换的灵活性,适用于多种业务类型,如语音、视频和数据通信。
**信元结构**:ATM信元由5个字节的头部和48个字节的数据区组成。头部包含VPI(Virtual Path Identifier)和VCI(Virtual Channel Identifier),用于标识虚连接。VPI和VCI的组合提供了层次化的寻址机制,使得ATM网络能够高效地管理和调度通信路径。
**虚连接(VP/VC)**:VP(虚拟路径)是一条逻辑通道,可以承载多个VC(虚拟通道)。VC是ATM网络中实际的数据传输路径,每个VC有自己的VCI。这种结构允许ATM网络在单个物理链路上复用多条逻辑连接,提高了带宽利用率。
**ATM交换过程**:ATM交换通过预先建立的虚连接进行。在两个节点之间建立连接时,会分配一对VPI/VCI值。当信元到达交换机时,根据头部的VPI/VCI信息,交换机会将信元转发到正确的目标路径。
**ATM地址**:ATM地址由本地管理接口(LAI)和全球管理接口(GAI)组成,用于标识ATM网络中的节点和接口。
**统计复用**:ATM支持统计复用,允许网络动态分配带宽给不同的VC。这意味着非固定带宽的业务可以在需求时获取更多的资源,而不会影响其他VC的性能。
**ATM协议栈**:ATM协议栈分为三层:物理层处理传输介质的物理特性;ATM层负责信元的传输和复用;ATM适配层适应不同类型的上层协议,如IP或Ethernet。
**业务类型**:ATM定义了几种服务质量(QoS)的业务类型,包括:
- CBR(Constant Bit Rate):保证恒定的带宽和低延迟,适合实时应用。
- rt-VBR(Real-time Variable Bit Rate):为实时应用提供可变带宽,但有服务质量保证。
- nrt-VBR(Non-real-time Variable Bit Rate):对实时性要求不高的可变带宽应用。
- UBR(Unspecified Bit Rate):无保证的带宽,适用于非关键性的数据传输。
- ABR(Available Bit Rate):自适应带宽,根据网络状况动态调整。
**流量控制与拥塞控制**:ATM网络通过连接允许控制(CAC)、使用参数控制(UPC)、选择性信元丢弃(EPD/PPD)以及拥塞信息指示等机制来防止网络拥塞并保持服务质量。
**IPOA协议和RFC1483**:IPOA(Integrated Packet Over ATM)是将IP数据包封装在ATM信元中的协议。RFC1483是描述如何在ATM上实现多种网络层协议的规范,包括LLC/SNAP封装。
**ATM信令**:包括ILMI(Interim Local Management Interface)用于管理网络设备,UNI(User-to-Network Interface)信令用于用户设备和网络之间的连接建立和管理,以及PNNI(Private Network-to-Network Interface)用于ATM交换网络之间的路由和信令。
**MPLS协议**:多协议标签交换(MPLS)是建立在ATM之上的一种技术,通过标签交换替代IP路由,提供更快的转发速度和更精细的流量工程。MPLS支持QoS,LDP(Label Distribution Protocol)用于标签的分配和管理,LSP(Label Switched Path)是标签交换路径。
总结,ATM交换原理涵盖了从信元结构、虚连接管理到流量控制的多个层面,它为高性能网络通信提供了基础架构。随着技术的发展,MPLS等新协议逐渐成为ATM网络的重要补充,以满足不断增长的网络需求和服务质量要求。