第二課 異步轉移模式ATM基本概念

三、 ATM的QoS和適配層

1. ATM的QoS

(1). 業(yè)務(wù)質(zhì)量分類(lèi)

業(yè)務(wù)質(zhì)量分類(lèi)有多種分類(lèi)方法。ATM中按照速率要求把各種業(yè)務(wù)分為五大類(lèi)：

• 未定比特速率（UBR：Unspecified Bit Rate）：對傳輸速率沒(méi)有指定，但可靠性要求很高，即所謂"盡力傳輸"（Best Effort），用于局域網(wǎng)仿真（LAN Emulation）。
• 不變比特速率（CBR：Constant Bit Rate）：有固定的帶寬（速率）要求，適用實(shí)時(shí)的話(huà)音和視頻信號傳輸。
• 可用比特速率（ABR：Available Bit Rate）：只需指定峰值（Peak）和谷值（Minimum）信元速率，應用不多。
• 可變比特速率（VBR：Variable Bit Rate）：允許隨時(shí)可變的帶寬，但必須指定峰值帶寬、最大突發(fā)數據長(cháng)度和必須維持的最低速率。
• 實(shí)時(shí)可變比特速率（rt-VBR：Real Time Variable Bit Rate）：主要用于速率可變的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)（如視頻監控和壓縮話(huà)音通信等業(yè)務(wù)）。

它們的大致關(guān)系如下圖11所示。

各種ATM服務(wù)類(lèi)型的特性如下表。

服務(wù)特性	CBR	RT-VBR	NRT-VBR	ABR	UBR
帶寬保證	是	是	是	可選	不
適用于實(shí)時(shí)通信	是	是	不	不	不
適用于突發(fā)通信	不	不	是	是	是
有關(guān)于擁塞的反饋	不	不	不	是	不

 

(2). 業(yè)務(wù)質(zhì)量描述參數（QoS---- 服務(wù)質(zhì)量）

　　業(yè)務(wù)質(zhì)量參數是指一個(gè)呼叫對網(wǎng)絡(luò )所提供質(zhì)量的一系列要求。為了在有效利用網(wǎng)絡(luò )資源的同時(shí)，又保證一定的QoS，ATM在UNI接口處進(jìn)行業(yè)務(wù)量的控制，以避免網(wǎng)絡(luò )擁塞和過(guò)載。所以ATM在UNI信令中規定，用戶(hù)系統在虛電路建立過(guò)程中必須提出自己的業(yè)務(wù)質(zhì)量要求（由業(yè)務(wù)描述參數表示），由網(wǎng)絡(luò )決定是否接受這個(gè)請求；一旦請求被接受，網(wǎng)絡(luò )對各鏈路的業(yè)務(wù)量進(jìn)行監控，限制超過(guò)業(yè)務(wù)量要求的包通過(guò)，從而避免網(wǎng)絡(luò )過(guò)載。

這些參數列于下表：

參數	縮寫(xiě)詞	含義
峰值信元速率	PCR	信元發(fā)送的最大速率
持續信元速率	SCR	長(cháng)時(shí)間的平均信元傳輸速率
最小信元速率	MCR	最小的可接受的信元傳輸速率
信元延遲變化極值	CDVT	最大的可接受的信元抖動(dòng)
信元丟失比率	CLR	信元丟失或提交得太遲的比例
信元傳送延遲	CTD	信元提交時(shí)拖延的時(shí)間（中間值和最大值）
信元延遲變化	CDV	信元提交時(shí)間的變化幅度
信元錯誤比率	CER	提交無(wú)錯信元的比例
嚴重錯誤信元塊比率	SECBR	出錯信元的比例
信元錯誤目的地比率	CMR	信元提交至錯誤目的地的比例

　　顯然不同業(yè)務(wù)質(zhì)量QoS要求，其信元傳輸的優(yōu)先級是不同的。其網(wǎng)絡(luò )優(yōu)先級依次為：CBR信元：最高級；rt-VBR信元：高；VBR信元：中等；ABR及UBR信元：低。其中高、中優(yōu)先級用于話(huà)音和視頻傳輸（CBR及VBR），而低優(yōu)先級通常用于數據傳送（ABR及UBR）。

2. ATM的適配層（AAL：ATM Adaptation Layer）

　　ATM適配層，是ATM核心（包括ATM層和物理層，與業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)）和高層間的接口(見(jiàn)圖5)，它是為使ATM層能適應不同業(yè)務(wù)類(lèi)型而設置的，故ATM對各種業(yè)務(wù)承載能力集中體現在A(yíng)TM適配層。ATM適配層又細分為若干子層。具體如下圖12。

　　ATM適配層共有6種類(lèi)型：AAL0，AAL1，AAL2，AAL3，AAL4，AAL5。

(1) AAL0

　　用于傳送原始ATM信元，必須為53字節大小，對非53字節長(cháng)度的信元必須由用戶(hù)開(kāi)發(fā)的協(xié)議解釋。

　　AAL0主要用于傳送信令和短消息（OAM用）。

(2) AAL1

　　由于傳送恒速率（CBR）業(yè)務(wù)數據及其定時(shí)信息（包括發(fā)送定時(shí)及時(shí)鐘恢復）。主要目的是用來(lái)模擬電路交換（CSS：Circuit Switching Simulation），能支持N×64Kbps的不變速率話(huà)音傳送；同時(shí)也（僅）支持G.726下的ADPCM的恒比特率壓縮話(huà)音數據。

　　在同一個(gè)虛通道（VC）中，AAL1還支持一個(gè)或多個(gè)DS0（64Kbps）。當虛通道中只有一個(gè)DS0話(huà)音時(shí)，可以使用無(wú)結構數據格式（UDF：Unstructured Data Format）傳送，這是一種面向比特的技術(shù)；當有多個(gè)DS0同時(shí)傳送時(shí)，必須使用結構化數據格式（SDF：Structured Data Format），此時(shí)各DS0數據流按字節依次傳送，即是面向字節的。這兩種格式的區別如下圖13所示。其中AAL1指針用于指示多DS0時(shí)，第一個(gè)DS0字節位置，以便定時(shí)。利用AAL1可以實(shí)現ATM對STM（TDM）信號的傳送，見(jiàn)圖14。

圖 13

AAL1主要用于TDM電路仿真。其特點(diǎn)是：

a) 速率恒定：用于N×64Kbps話(huà)帶數據；
b) 可以通過(guò)部分填充的辦法發(fā)送信元，以減少傳送時(shí)延（用到AAL1指針）；

但是，AAL1用于話(huà)音傳送時(shí)有如下缺點(diǎn)：

a) 比TDM多占12-15％的帶寬；
b) 不能利用靜默技術(shù)提高帶寬利用率； c) 只能使用恒比壓縮算法。

(3) AAL2

AAL2適用低速率及變比特率傳送，在話(huà)音傳送方面優(yōu)于A(yíng)AL1，因為：

a) 同樣適合實(shí)時(shí)傳送，且允許使用靜默技術(shù)、語(yǔ)音壓縮及帶內信令；
b) 在一個(gè)虛通路VC中可以傳送多話(huà)路，且業(yè)務(wù)性能可以不同； 即，AAL2可以節省帶寬，從而比AAL1更為經(jīng)濟。

AAL2的信元格式如下：

　　圖中清楚地顯示了一個(gè)ATM信元中傳輸多路話(huà)音的情形。其中的各CPS-PH+CPS-PP相當于該ATM信元所在VC中的微通道（Mini-Channel），這就允許選擇最佳的分組尺寸以獲得最小時(shí)延，同時(shí)允許多個(gè)活動(dòng)AAL2微通道有效地復用在一個(gè)VC中，從而提高帶寬效率。

(4) AAL5

　　在A(yíng)AL5中，數據（可以長(cháng)達65,536字節）先被緩存，被分割適配到ATM信元并透明傳輸，同時(shí)加上了糾錯，因而AAL5特別適合可變比特率數據傳送，支持面向連接的、對時(shí)延不太敏感的業(yè)務(wù)。AAL5的優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)銷(xiāo)小、糾錯強，同AAL3/4相比除了不支持復用外，基本相同。

　　AAL5的信元格式，如下圖15所示。圖中給出了一個(gè)60字節的數據塊通過(guò)兩個(gè)ATM信元傳送的例子。

　　因此，AAL5主要用于傳送數據，當然也可利用AAL5進(jìn)行話(huà)音業(yè)務(wù)傳送。

對以上各類(lèi)AAL，推薦使用如下QoS：

AAL0：任何一種均可；
AAL1：CBR或UBR；
AAL2：VBR或UBR；
AAL5（數據）：UBR或ABR；
AAL5（話(huà)音）：CBR。