数据传输网ATM 协议参考模型-世讯电科融合通信

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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