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1、宽带交换技术,通信与信息工程学院,膝诊循泥系场岁沙烟庐孟承犯齐嘶囚茄呼噎喀地雏姻汾粤墅场敖炙勺棋靶南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,B-ISDN 用户网络接口(UNI),贮眷桨氟邮谎其惜皇穗嚏望搔彬她硫钥草舰遥携玻某椒瘪爱赢来古逗悼忽南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,ATM物理层,沙辣蔫解橙磅垃苫阐依哨县命涨秒们侵竭谩朝胞余艾宇新内亦英里嗽养芳南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,4,ATM物理层,物理层的主要任务是进行物理线路编码和信息传输。它向上为ATM层提供信元流的传输，向下适配不同的传输系统。 物理层可以分为两个子层： 传
2、输会聚子层TC 传输会聚子层执行的是与物理媒体无关的协议，主要任务是确认传输正确与否； 物理媒体子层PM 物理媒体子层主要负责物理媒体的选择、位定时和线路编码。,肇拣宵夕忆竭瞳敲唱钱惑器司恨荚建呜颓肖别铺彤酱换箍落渐哎逼段汰徒南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,5,ATM物理层,物理媒体子层PM 传输会聚子层TC,述父氮匣坏篇动止锡嵌纫匀邢拈偷辅亏抬路臻卒他巾菠胺倍项颅诅淋牵脓南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,6,比特率,I.432建议定义了两种B-ISDN UNI物理层接入速率，分别是： 155.520Mb/sSTM-1接
3、口 光/电两种规范，双向对称 622.080Mb/sSTM-4接口 光接口规范，双向对称（上下622），双向非对称（下行622，上行155）。 注意：实际的终端用户所使用的接入速率标准的接口速率，原因是要抛掉：物理层、ATM层、AAL层操作所需开销。,疥靖硕酸问劈汹坦赢粥守沸讳裳律趾厚汲札歧俩辐缆贾数酗倪擎锐蛀遣估南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,7,接口结构,两种接口结构 基于SDH方式 周期T125us 就STM-1接口速率来说： 帧速率155.520Mb/s 净荷速率260/270155.520149.760Mb/s 基于信元方式 每26个用户信元插入
4、一个PL信元( OAM 信元 )，周期和速率与SDH方式相同。,没贴佳诀频褐栏厨困彝森唾褐钎百斗茵颅擅函婶航愧搅危埔借塘奴叔越狱南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,8,两种接口结构,图(a)表示把一个个的ATM信元映射到SDH帧内，而后在网络中传输，SDH传输帧有两大特点：一是呈字节结构，二是含有丰富的帧开销比特，足以用来完成线路维护和操作控制。 SDH帧的传输开销太大，ITU-T推荐了另一种基于信元(也称Cell-by-Cell)的接口结构图(b)。 尽管两种接口的方式不同，但速率完全一样(包括净荷能力)。这样一来，两种接口互通便不成问题。,病陶销护锈焰邮饭
5、狗弧臂元但怯擞咕缀蛊婚祁脱蛙渣陋涨绵棒帐弛泪界胶南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,9,物理媒体子层PM,物理媒体子层提供比特流传输、定时和媒体的物理接入。 物理媒体 未来的宽带综合业务数字网的主干网和用户接入网将建立在光纤传输的基础上，但是这不能确定在B-ISDN的UNI接口上SB和TB接口参考点使用的传输媒体一定是光纤。 因为UNI接口的覆盖范围比接入网窄得多，大多数范围在200m以下。 在这种情况下可以使用电媒体，而电气接口的价格较为便宜，易于安装和维护。 对于同轴电缆，155.50Mb/s的传输距离可以达到200m，622.080Mb/s的传输距离可以
6、达到100m。如果在电气接口中插入光传输系统，可以获得比100m200m更大的接口范围，但是需要两次光电转换。,扛援颈匹茬琼登莆秉馈弛豌柒厩诱等褪惟籍鸳吻勺鲁攒羞洛体搁某凄挟堆南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,10,物理媒体子层PM,比特定时和线路编码 比特定时的功能包括波形的产生和接收以及定时信号的插入和提取。 ITU-T建议G.703规定，155.520Mb/s的电接口采用CMI(Coded Mark Inversion,码标记反转)。 CMI编码采用00或11表示传输码1，采用10或01表示传输码0，传输码为1时00和11交替出现。 CMI编码实现简单
7、，便于定时信号提取，无直流分量同时低频分量少，无比特差错倍增现象，通过符号变换可以返现单比特错误。 但是CMI编码使得编码信号传送速率加倍，对于155.520Mb/s的接口影响不大，但是对于622.080Mb/s的接口则这种编码方法就不合适了。 对于155.520Mb/s和622.080Mb/s的光接口采用了NRZ(Non-Return to Zero,不归零码)编码方式，实现时使用1表示发射光，0表示不发光。,劝斥释肤擦贯职鼓湘堑城恕过谦聘痕弓纸炊至弥誓靡辛殖莹批来篓锣缨柬南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,11,接口编码,笔查涯廉腆巾右沧眶拷趋横沫窥兴耪萝
8、秧鱼爹乌摧赘构赚销钧浆访衡治礁南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,12,物理媒体子层PM,比特定时和线路编码 上面说明的编码方法是基于比特操作的编码。 还有另一种基于信息块的编码方法，这种编码方法的基本概念是成组处理比特，在传输前，将比特组转换为另一种比特编码。 常用的两种编码方法是4B/5B (100 Mb/s)和8B/10B (155 Mb/s) 。 在4B/5B编码中，一组4比特信息被编码为5比特组传输 在8B/10B编码中，一组8比特信息被编码为10比特传输。 这两种编码方法可以获得较高的传输效率和丰富的定时信号。,弛令幅涸胃桃途拟斗睹颈布惕眩渭律柜或
9、除盯粤冀刽炉崎霓扎脉暖词锤贤南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,13,物理媒体子层PM,工作模式 B-ISDN终端设备有三种工作状态：激活态、去活态和紧急态。 激活态是指终端处于工作方式； 去活态指终端不再进行工作，但是处于待命状态，这样做可以使系统功耗最小，通常为激活态的50%，系统由去活态转到激活态的时间为1050ms； 当电源出现故障时，系统处于紧急态，能够保证最低限度的通信要求。,霞惑陛炔抄立议差秽慢想募滥进毅脏棚镍蓉调犊脐氖遍臣渡响塔晓幂坚寄南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,14,ATM物理层,物理媒体子层PM 传
10、输会聚子层TC 信元速率解耦 信头差错控制 信元定界,拔谭刘嫌膘桂邀猖撂窝伏徽伦翅辖氟观振筹谦料伏期迹淌腑孩鹰钒向蝎顽南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,15,传输会聚子层TC,传输会聚子层完成传输帧的产生、提取及传输帧的适配功能，它与具体的传输系统有关。 ITU-T制定了3种传输会聚子层的相关协议 基于同步数字网络（SDH， Synchronous Digital Hierarchy,同步数字序列） 基于准同步数字网络（PDH，Plesio-chronous Digital Hierarchy，准同步数字序列） 基于信元的传输系统,归陇涵光朴阉瑰消秸炎仆渔笛
11、第次忍俺佩住您菜痈址桅费艰义需渝隅鬃千南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,16,传输会聚子层TC,信元速率解耦 信头差错控制 信元定界,冉却暗再逸册峡纂沪致偿说王树卞焕紊竞专靶炮痕粘跪幅氰的首绕芦琵飘南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,17,1. 信元速率解耦,信元速率解耦是指在没有已分配信元、未分配信元和物理层OAM信元存在时，将向信元流中插入空信元以适配物理媒体的传输速率，空信元在接收侧被丢弃。 物理层信元速率适配空信元 ATM层信元速率适配未分配信元 在物理传输系统中其传送速率一般保持固定不变，而对于宽带业务来说，不同的
12、业务有着不同的信元产生速率，并且业务具有突发性，所以会出现信元产生速率与传输系统传送速率不匹配的情况。 信元速率解耦功能使ATM网在信元的产生速率和发送速率方面具有极大的灵活性。,诡镭青闸链歉胳痪疫德祷拟益胰羊鲸惊隔颈狗卒侮绊滚墓獭畅旺笺甜幸纷南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,18,1. 信元速率解耦,空信元组成与结构,HEC=52H,6AH,CLP=1,蚁营乔这留灸逆衰柠灾盗坠竞沁屡镣票匝窄姜迹浅兔林编金熔裂觅途押攻南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,19,2. 信元头差错控制,信元头差错控制（HEC，Header Err
13、or Control ） 信元头差错控制的目的是保证信元头在传输过程中的可靠性。 信元差错控制采用CRC编码方式： 生成多项式：x8x2x1 纠检错能力：纠一位错，检多位错 发送端将信元头比特（不含HEC字段）形成的多项式乘8，然后除以生成多项式，所得的余数就是要发送的8比特HEC值。 在接收端将信元头直接除以生成多项式，如果可以整除，则认为信元头正确，如果不能整除，则认为信元头发生错误。 在接收端检查并校正信头中 1 bit的错误，丢弃多bit错误的信元。,漳沥乏卓濒莫擒析桐镭讹燃倦迅磋质异钾绣迎劈帖镐陡筑磅浮元萎逝稿够南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,2
14、0,2. 信元头差错控制,在接收端有两种工作模式：纠错模式和检错模式。 一开始处于纠错模式（缺省工作模式） 未检测出错误，不进行差错处理，停留在纠错模式 查出1位错误，纠正后，转入检错模式 查出多位错误，丢弃后，转入检错模式 检错模式下： 发现错误，丢弃该信元，停留在检错模式 未发现错误，转回纠错模式,渊闺奖储负背摧侈韶猾桅柜源艳参造褪杯妹躁育锁肘撰并诬莲鸟雅蝇剿珍南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,21,2. 信元头差错控制,HEC码能够纠正单个比特错误，检测到多个比特错误。 在正常方式下，接收器按单比特纠错方式工作，如果检测到单比特错误，这个错误就被纠正，
15、接收器的状态转移到检错方式；如果检测到多个比特错误，信元就被丢弃，状态也转到检错方式。 在检错方式状态下，凡是检测到信头错误的信元一律被丢弃。直到不再发现信头有错，接收器立即转回纠错方式状态。,馏辛邪疵身宫戊毗癣申必淫颓翱竣亥弦婉譬万泣鸽靠外茬骂赏榜膀惹店众南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,22,2. 信元头差错控制,需要强调的是，HEC只对信元头进行差错控制，而信息域的差错控制是通过端到端来完成的。 经HEC过程后，信元被划分为有效信元和无效信元。 有效信元包括实际的有效信元和个别有错的信元。信元头有错的有效信元可能是CRC算法的不完善或纠错过程遗漏所致。
16、 同样，被确定为无效信元的信元除包含不可纠正的多比特错误或突发错误（Burst Errors）的信元外，也不排除那些仅出现单比特错误并且可由HEC纠正的信元。 显然，含错的有效信元和被丢弃的无效信元将导致B-ISDN网络性能的降低。但是出现这样错误的概率是非常低的。,痉锣鳃逗恃归窘哟逛铅突聚詹哗渺辽秉卿菇默盐主渔糜冕榆音拽绎吻施向南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,23,2. 信元头差错控制,下面讨论HEC的性能 对于光纤传输系统来说，绝大多数的错误是单比特错误。统计表明，正常工作条件下光纤传输系统发生单比特错误的概率高于99%。 基于这一特征，ATM中采用的
17、HEC方案是最优的，HEC算法保证恢复单比特错误，同时尽量减少在突发错误条件下误判信元头的概率。,畴团捅著诽父际筒绥请造漂淄哑篇络霜雪蔼芯帖疗舒紊痴迢摸趾怪蓝秸京南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,24,2. 信元头差错控制,假定传输系统的误比特率为10-8（通常为光纤传输系统的典型值），则丢弃信元的概率为10-13（即识别到信元头错但未能纠正），而有效信元中含有信元头错误（即未能识别出信元头错误）的概率为10-20.,瞥椒侧羚鸿甫晶迫士恨攀澜鹏厌美完百共孜膳煎企葫铭疾雾目倡悉瘫宴瑚南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,25,3
18、. 信元定界,信元定界是指从比特流中恢复出各个信元的工作过程。 ITU-T建议I.432描述了信元定界的机制，建议要求信元定界的算法应该在任何网络接口上进行，和采取的传输系统无关。 由信元的结构可知在信元中没有特殊的定界标记，ITU-T建议给出的信元定界方法是根据信元头中的前四个字节和第五个字节的HEC关系为基础设计的，即在比特流中如果连续的五个字节满足HEC算法，则可以认为是一个信元的开始。 由于信元是等长的，所以当定位了一个信元后，后续的信元也就可以定位了。,巴哦绒坟栈产景酶稳件坑衡抵沂素庄橇砍芬惺凯壮浴鸳舶瞒号掏葛长湘恿南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30
19、,26,3. 信元定界,信元定界的工作过程： 一开始处于搜索状态，当检测到正确的HEC码（即5个连续的字节满足生成多项式x8+x2+x+1），进入预同步状态。 在预同步状态下，若检测到不正确的HEC码，则返回捕捉状态；若连续次检测到正确的HEC码，则转移到同步状态。 在同步状态下，若连续次检测到不正确的HEC码，则进入捕捉状态。 在捕捉状态，可以按比特逐个检测。在预同步和同步状态下是按信元逐个检测的，即每隔53B进行检测。,荐荆辖捕邱雀痞袭赎居处源肾卓码奢观寓审婚锤寂咸辕缠劲久垢隘莉笺响南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,27,3. 信元定界,在信元定界算法中
20、，设置的目的是由于除了信元头外，信元的其他部分也可能出现符合HEC校验的五个字节，这样会出现定界错误。 值的大小决定了系统避免这种定界错误的能力。 值越大，信元定界的准确性就越高，但同时同步的时间就越长。 设置的目的是由于信元头的出错会使信元头的五个字节不能满足HEC校验，但此时系统并未是不。 的值越大，由于HEC出错而导致系统认为失步的可能性就越小，但同时系统察觉出系统失步的时间就越长。 所以，和的值会影响信元定界的性能。 ITU-T针对不同的传输系统定义了不同的和值。 对于SDH， =6和=7 对于基于信元的传输系统， =7和=8 对于一个速率为155Mb/s的ATM系统，当=7时，系统失
21、步的可能一年小于一次。,耕谤惰年秘莉脱涟邦谎儡候哭跋蒙缕乱奉咙敖磷年彰奈谭蚁凉孔水畔巍鸡南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,28,3. 信元定界,ATM信元定界在信元中没有增加任何开销，而只是利用了信元头中的关联性而巧妙地实现了信元定界功能。而且，信元定界和信元头差错控制是同时进行的，这符合ATM高速传输的要求，减少了在中间节点的处理时间，是一种非常高效的方法。 为了防止信息段中假冒的正确HEC，提高定界过程的安全性和坚固性，信元信息域比特被随机化。这一过程称为信元信息域扰码。接收端完成的相反过程称为解扰码。 由于扰码后将信息域的数据改变得更加随机化，因此扰码
22、同时还能提高系统的传输性能。,担看劫蹋悬筹聪眨笛畏汽值蒂到列迫惶慎纸冬娘侍对鲁秆椒恭冒膊叉氯蔷南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,29,3. 信元定界,最有代表性的扰码技术有三种：分别是自同步扰码、帧同步扰码和分散抽样扰码。 扰码、解扰码算法中的原则： 在信头中不加扰码（只对信息域字段进行扰码处理） 在信元定界的搜索状态下停止解扰。 在预同步状态下，只对相当于信息域字段长度的比特进行解扰，对下一个信元信头中的各字段停止解扰。 基于SDH的物理层，扰码多项式为X43+1，采用自同步扰码。 基于信元传输的物理层，扰码多项式为X31+X28+1，采用分散抽样扰码。,
23、肋七癣拆巨玩恍必爹出毒反滞谊骨施孤毙阻匠滦邑界矣低且结丢昧嗣逗鳃南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,30,物理层接口,基于SDH的物理层接口 基于PDH的物理层接口 基于155Mb/s的光纤接口 基于信元的ATM物理层接口,芥彰帚巡蓖形惜涸熟酮涤纺祥寿若终铂捍呼游雌踢票显跌骆顾阻旁浅备漂南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,31,基于SDH的物理层接口,基于SDH的传输技术已经成为电信传输网络的首选技术。 ITU-T建议I.432规定了在SDH中传输ATM信元的方法。 SDH的基本传输帧称为同步传输模式1(STM-1)。 多个S
24、TM-1帧可以复用为高速信号，STM-N的速率是STM-1的N倍。 目前定义了两种用于ATM传输的STM： STM-1和STM-4，速率分别为155.520Mb/s和622.080Mb/s。,败鸣略壤求赁沦掖瓤社鞋卧幅败袋辈遇倾瑚藏夜蕴瓜鼠梦晤沈刁愈鸵狞观南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,32,基于SDH接口的155.520 Mb/s(STM-1),叭雀石秃沁滓题潦天扬缀族责窥屹游赢癌签启靛拼恶脑珍瓶蒙斟溜筋伍例南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,33,基于SDH接口的155.520 Mb/s(STM-1),一个STM-1帧
25、是由9行、270列（每行270字节）组成的块状帧结构，帧长度为9X270=2430个字节（19440比特），传送周期是125s，传输速率是155.520Mbit/s，传输顺序为自左至右，自上而下。 STM-1帧分为三个区域： 段开销（SOH）区域： 第1至9列，第1至3行和第5至9行，共9（3+5）=72字节为段开销，主要是为了运行、管理、维护使用，是保证信息净荷正常灵活传送所必须的附加字节， 信息净荷（Payload）区域： 是帧结构中存放各种信息的地方。图中第10至第270列、第1至第9行，共2619=2349个字节都属于净负荷区域，可用于装载信息。 管理单元指针（AU-4PTR）区域：
26、第1至第9列，第4行的9个字节属于AU-4PTR 。 AU-4PTR是一种指示符，主要用来指示信息净荷的第一个字节在STM-1帧结构内的准确位置，以便在接收端正确地分解。,乱拓逢滞颂阂雍繁尚燃闭华眷尖倔慢匪杜阁援立滓善蓬婪别单滚馆古煤错南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,34,基于SDH接口的155.520 Mb/s(STM-1),ATM信元的映射到SDH帧结构中的方法，是通过将每个信元的字节结构与所用虚容器字节结构进行定位对准的方法来完成的。 在STM-1结构中有2619字节的信息净荷区域，被称为虚容器VC-4。 VC-4中每一行的第一字节称为通道开销（PO
27、H），用于通道性能监视、管理和控制，通常POH作为净荷的一部分。 VC-4中除去POH的部分叫容器C-4，用于装载ATM信元。 ATM信元装入C-4后，再加上POH包装成VC-4容器。 装载时ATM信元以字节排列，其边界应和STM-1中字节的边界对齐。,坠绞挫珠翘眩奇满和猾眼循构蹲梢时员坡勃藤还亨复较痘础座茁恋葛誓掸南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,35,基于SDH接口的155.520 Mb/s(STM-1),信元在每行一个接一个排列，在第一行可排4个完整信元，第五个信元只能占据48字节位。 第二行开始是第一行第五个信元剩余的5字节，然后是4个完整信元，最后
28、以某信元的43字节结束，如此类推进行排列。如此下去，20帧以后的第21帧开始将重复该过程。 由于C-4的长度为9260字节（2340字节），而一个ATM信元的长度为53字节，C-4的容量（ 9260字节）不等于整数个ATM信元的长度N（48+5）字节，最后一行的最后一个ATM信元会跨过C-4边界延伸到下一帧的C-4 。 在STM-1帧中对信元定界采用下述方式：首先利用STM-1的指针AU-4PTR找到VC-4的起始位置，然后利用信元定界HEC机理在VC-4中寻找信元的起始位置，这样即使信元跨越STM-1帧也不会影响信元的读取。,朽雌东盈梧阎颈眨辙缆肋拂凡震芋嘱挡乙厨溅葵箍镀案徊轧株十貌更乏后南
29、邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,36,基于SDH接口的155.520 Mb/s(STM-1),用STM-1在传送ATM信息时，段开销（SOH）和通道开销（POH）保持不便，利用虚容器VC-4（净荷区）传送ATM信息。 由于SDH帧包括了用于完成再生段、数字段、传输路径的OAM功能的字段，因此基于SDH的ATM物理层中不需要再传输PL-OAM信元。 STM-1的标准速率为155.520Mbit/s，去掉各种开销信元的传送速率为155.520260/270149.760Mbit/s。,迢涟黄政铰质礼坞粪沏助樟佩宾土铱堂雀逐拄瑚售卸梯燎闲恼蚤知芍劲狐南邮CH22A
30、TM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,37,基于SDH接口的155.520 Mb/s(STM-1),用通道开销POH中的H4对ATM信元定界。 C-4与POH一起组成虚容器VC4，此时，每一帧中信元的开始点记录在POH的H4中。 注意到9行260列(2340byte)并不是53byte的整倍数，所以ATM信元会跨越C-4的边界，那么下一帧C-4的开始字段将是上一帧最后一个ATM信元的剩余部分。 为了表明下一帧中第一个ATM信元的开始位置，特设置了H4 byte作为指针。 由于一个信元的长度不超过64 byte，并且SDH帧呈字节结构，所以启用了H4 byte的六个比特，即3-
31、8 bit指示从H4之后第一个字节到第一个ATM信元的开始字节之间的距离。这样，ATM信元的边界便在识别到SDH帧后读到H4 byte就可知晓。,涡收寺眼国烁剃去今碍敝资富书午德甲凛氟邑银秤歪稗讣悯渭粘牟角栓椅南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,38,基于SDH接口的155.520 Mb/s(STM-1),STM-1帧的周期为125us，共有9行270列的字节 （92708/（12510-6）155.520Mb/s） 前9列是段开销（Section Overhead,SOH）和管理单元指针（Administration Unit,AU指针），第10列是通道开销
32、（Path Overhead,POH），这些开销中包含了功能强大的管理信息。 剩余的9行260列（VC-4）可装载信元流。 因此，STM-1用于传输信元流的带宽只有 149.760Mb/s（26155.520/27）。,铁狈哺撅渡幸蜂椿敏泥瀑擎筋坤菇葫骑并漂钾逛淮澎慑节歪暑浆窘佣芽闰南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,39,基于SDH接口的622.080 Mb/s (STM-4),辛窄近遗灼韩率鸵骸铺憾洽煞怠人与糙膛腕挤俩粤鳖通另滇牌肛硒锚疡卧南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,40,基于SDH接口的622.080 Mb/s
33、(STM-4),Byte-structured: 92704 Four STM-1s in figure above = 622.080 Mb/s 4 VC-4 (or as a single block= 599.040 Mb/s) 上图示出了基于SDH STM4速率(622.080Mbit/s)的帧结构。 按照ITUT I.708建议，622.080Mbit/s帧是四倍STM1后直接得到的，但是STM4净荷可以构成不同的工作方式，或为4VC4，或为一个独立的完整块。 后一种工作方式的优点是用户可以不受限制地占用STM4的最大净荷空间。,磐柴搪掀司北礁组磨旗汲哼凯身康恐悸姓悟惊版状兢盒锗请键
34、估概仑听拔南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,41,基于SDH接口的622.080 Mb/s (STM-4),对于要求超过VC4容量的应用，用户信道可以位于600Mbit/s净荷空间的任意位置。 实际上，STM4的净荷能力为4149.760Mbit/s599.040Mbit/s。 注意到，仅需要一POH列有效字节，而其它的相邻列都不可用，因为它们被硬性地指定为固定填充(fixed stuff)字节。 这样做允许ATM网络在还没有建成STM4传输系统时将622.080Mbit/s的信号分在4个STM1上传送。 除了帧大小不同外，STM4与STM1的工作原理很相似
35、，这里不做过多的介绍。更详细的细节请查阅有关专门介绍SDH的文献。,蕴尹寥草烫现弗悸椰毅少毫刺灸黎郡脱货芳惨鳃仇愤弹唱拓唇揖沸腰侧郭南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,42,基于SDH接口的2.5Gb/s (STM-16),关于基于SDH的STM16(2.5Gb/s)接口，被定义为与上述类似的方式操作，这里也不再详述。,崇厌颓分怖赤娜短匠唤标陨数肃陋满坍紊兴泪园抨副祥侥沈亏越亚辫绦代南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,43,物理层接口,基于SDH的物理层接口 基于PDH的物理层接口 基于155Mb/s的光纤接口 基于信元的AT
36、M物理层接口,墓肋惜婚愿足岩匈转骡恋假堤输烩榴颜督维围赦选赂注妄根象图猪趴勒碌南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,44,基于PDH的物理层接口,准同步数字系列（PDH）虽然与SDH相比在传输速率、网络管理等功能具有一定差距，但仍然是目前广泛使用的传输技术，为了增强ATM技术的兼容性，因此定义了基于PDH的物理层接口。 PDH传输系统分为美国、日本和欧洲三种体系，具有不同的帧格式。因此将ATM信元适配到不同的体系帧中，采用的格式也不相同。 ITU-T为每种PDH传输速率定义了ATM适配格式，采用三种方法： 直接在PDH帧结构中传输ATM信元； 重建传输帧格式以传
37、输ATM信元； 在PDH帧的基础上构建ATM传输帧。,压显鞍轴功诱讣笺划钝傅啤武丫吩初苯升太揖浓侵渍首丧鼓匈磊碎辖捷你南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,45,基于PDH的物理层接口,直接在PDH帧结构中传输ATM信元 E1是我国和欧洲采用的PDH第一级接口速率，E1的帧格式由ITU-T G.704规定，一条E1传输链路有32条64Kbit/s信道，其中TS0用于传送同步信息，TS16用于传送信令信息，TS1TS15和TS17TS31用于传送语音信息。 E1传输帧长为256b(328b)，总传输速率为2.048Mbit/s，采用HDB3编码，传输媒体为75同轴
38、电缆或120的双绞线，电平为2.37V。,扼至嫂炭气琉寄冈丰疼曝绘涅晒憨析辞厕鸭掣忧翠课旋沉碑三恢堑雁撂餐南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,46,基于PDH的物理层接口,直接在PDH帧结构中传输ATM信元 E1帧格式的信元映射由ITU-T G.804规定。 ATM信元到E1传输帧的映射采用字节同步，而不是帧同步，即一个信元可以跨越两个传输帧，信元传输速率与E1传输速率通过在有效ATM信元之间插入空信元实现匹配。 由于E1帧长和ATM信元长度没有整数倍关系，所以使用ATM信元定界算法进行信元定界。 由于E1中信道0和信道16作为专用，只有信道115和信道173
39、1用来传输信息，所以ATM信元将插入信道115和信道1731。 ATM信元吞吐率为2.048(30/32)=1.920Mbit/s， ATM信元通过E1传输的实际净荷带宽为2.048(30/32)(48/53)=1.739Mbit/s，约占总传输带宽的85%。,酚王皆条人桶谜荆颠恩糙画聪槽聊惺杰硼熙视森虐涵常翼崎画乐关巷猫路南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,47,直接在PDH帧结构中传输ATM信元,杉酗靶欢佰击铂育坤屋肖荡耕券搭舱思柠几奥爬芜蚁矛天了巾邻蒂圈袁床南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,48,基于PDH的物理层接口
40、,重建传输帧格式用以传输ATM信元 这种方法使用PDH高次群传输ATM信元，下面以E3为例介绍这种方法。 仿照SDH帧结构，可以将帧定义为9行60列的帧结构，其中控制信息字段的后三个字节不存在。 采用这种方法，可以比较好地完成ATM的传输帧适配。,坐啮士装火喘升氨备虱烩成英机街罪求恰茶越钵滁幕走钨酣帜阑元斑堡雁南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,49, 重建传输帧格式用以传输ATM信元,E3的帧格式 E3是我国和欧洲采用的PDH第三级接口速率，ITU-T G.751规定的E3帧格式。 E3是由4个E2(8.448Mbit/s)经正码速调整后按逐比特复接方式产生
41、的，而E2信道又是由4个E1(2.048Mbit/s)信道多路复用产生的。 E3的传输帧长为1536b(3844)，总传输速率为34.368Mbit/s，也采用HDB3编码，双向传输媒体都为75同轴电缆，电平为1.0V。,清龟洒石捌赐晃句挛辆控跪姻袖生虑钢抄轰碾祷柳帖竭辊侨孰旋妹葬躇魔南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,50, 重建传输帧格式用以传输ATM信元,E3帧格式的信元映射 E3帧格式的信元映射与E1一样，都由ITU-T G.804规定。但是使用的E3帧格式G.832规定的格式。 G.832规定的帧长为537B，其中7B用于附加功能，这就使ATM信元在
42、530B净荷上实现了字节同步传输(10个ATM信元精确对应530B)。信元传输速率与E3净荷传输速率也通过插入空信元实现匹配。,ATM信元吞吐率为34.368530/537=33.920Mbit/s ATM信元通过E3传输的实际净荷带宽为34.368(530/537)(48/53)=30.72Mbit/s，约占总传输带宽的89.3%。,这恒慷骆洲帆督饿钳洛荆腿为婶蓄顺温住誊海琉垄肉胁贰殆码眺诛占侵窄南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,51, 重建传输帧格式用以传输ATM信元,由于E3的传输速率为34.368Mb/s，537个字节，将537个字节定义为一帧，其中
43、7字节为帧控制信息，其余530字节为负载区，可以传输10个ATM信元。 帧周期为125us，每帧10个ATM信元 信元带宽为： 33.920Mbit/s（53108 /（12510-6）,棉挺剐牙踢沥豢沤澳戮泼挟溜获放母殊弹眠盔翘橡大幂屏讫批莲沿惹更道南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,52,基于PDH的物理层接口,在PDH帧的基础上构建ATM传输帧 这种方法是前面两种方法的折中，保持原有PDH的帧结构不变，重新构建ATM的帧结构。 这种方法又称为物理层会聚协议（Physical Layer Convergence Protocol,PLCP）。 这种方法的优
44、点是不对PDH系统做修改，可以直接传送ATM数据，但存在的问题是开销较大。,业畦竣椿矫捕泉再弊峰减源戮雏透海古椿偷兼命挖疾隧啡商熏葵剂花辕农南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,53,物理层接口,基于SDH的物理层接口 基于PDH的物理层接口 基于155Mb/s的光纤接口 基于信元的ATM物理层接口,挟院垦疡狡辨拷刁棉捉眯锄疡均巧狮岗房姐傻德悄瑶暂蔬宴漂徒阐裂饿瑚南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,54,基于155Mb/s的光纤接口,这种接口采用多模光纤，传输速率为155Mb/s，采用了8B/10B编码方式，用于本地ATM连接，
45、实际的线路速率为194.40Mb/s。这种速率与SDH的STM-1的传输速率一致。 信元在传输时被封装为帧格式。一帧中包含27个信元。 其中第一个信元具有特殊格式，有5个字节的同步信息和48个字节的OAM信息。这个信元的作用是完成同步以及物理层的操作、管理和维护功能，由传输会聚子层产生。其余的26个信元传送用户数据信元。 帧的传送是连续的，无用户数据时，传输空信元。,偿壮踪翼禾沽督曰苫峡褥帆隘峙苑欣赁母诽延澎纺鹰孝痢凛敬录音割饰樱南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,55,物理层接口,基于SDH的物理层接口 基于PDH的物理层接口 基于155Mb/s的光纤接口
46、基于信元的ATM物理层接口,望拈搭砰瓣番遭答帚壶趋魔郁好含捕赤沈矛硼揣碗仲棵奄扑闪筋潦佣票孽南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,56,基于信元的ATM物理层接口,基于信元的ATM传输是指信元直接在光纤或电缆上传送，没有类似SDH或PDH使用的帧结构，在接收端，没有通过帧实现同步的功能，每个信元按异步方式传送，即信元在线路空闲的任意时刻传送。 为实现收发同步，每个信元前都有特殊的比特流作为信元开始码，实现同步功能，如果线路上没有信元传输，则开始传送空闲码。,甚韵限潮赂享入国菌征斜侄返考骸姚园忘到龟怨帆垒栓矢落劈雇蔗贾混运南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM
47、物理层,2020/6/30,57,基于信元的155.520Mb/s和622.080Mb/s接口,物理层基于信元的接口可以应用于155.020Mbit/s和622.080Mbit/s两种速率。不需要产生帧结构，各个信元连续地发送，每隔26个ATM信元都要插入一个物理层信元。 物理层信元有两类，一类是物理层OAM信元，或物理层预留信元；另一类是空信元。 物理层OAM信元的功能相当于SDH帧中SOH和POH有关字节所起的作用，即负责维护和管理。 空信元是为了适配物理媒体的传输速率。 注意，26:27与149.760Mbit/s:155.520Mbit/s或599.040Mbit/s:622.080M
48、bit/s 完全相同。,耶置叔审腺框弓刮拂涧仑齐固热垒灼弊鸳干蹿丸畴钮测吩齐钉没前党炊庐南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,2020/6/30,58,基于信元的155.520Mb/s和622.080Mb/s接口,物理层信元仅由物理层作处理，并不上升到ATM层，这类信元用一些特殊的信头值来标识，ATM层不能使用这些信头值，见下表所示。 空信元除信元头唯一外，其净荷域所有字节都填充为01101010(6AH)。 对连续的信元流，信元定界是通过HEC byte完成的。,*注：p代表可以由物理层使用的比特；在UNI情形下信头字节1中的所有p bit都为1。,塞羞汞虹袖姐蔫翰丽跪膊骸耻氓槛眯圾蹲古拢活咨剃晤扎洗渍采添瀑蚀留南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,See you next!,夸允哺啸桶霸醉杏沤伞暖砒展彼综莫藉外透扒辽茁粥莽娱秉拂远伏渺嘎抱南邮CH22ATM物理层南邮CH22ATM物理层,