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)務質量分類

業(yè)務質量分類有多種分類方法。ATM中按照速率要求把各種業(yè)務分為五大類：

• 未定比特速率（UBR：Unspecified Bit Rate）：對傳輸速率沒有指定，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，適用實時的話音和視頻信號傳輸。
• 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）：允許隨時可變的帶寬，但必須指定峰值帶寬、最大突發(fā)數(shù)據(jù)長度和必須維持的最低速率。
• 實時可變比特速率（rt-VBR：Real Time Variable Bit Rate）：主要用于速率可變的實時業(yè)務（如視頻監(jiān)控和壓縮話音通信等業(yè)務）。

它們的大致關系如下圖11所示。

各種ATM服務類型的特性如下表。

服務特性	CBR	RT-VBR	NRT-VBR	ABR	UBR
帶寬保證	是	是	是	可選	不
適用于實時通信	是	是	不	不	不
適用于突發(fā)通信	不	不	是	是	是
有關于擁塞的反饋	不	不	不	是	不

 

(2). 業(yè)務質量描述參數(shù)（QoS---- 服務質量）

　　業(yè)務質量參數(shù)是指一個呼叫對網絡所提供質量的一系列要求。為了在有效利用網絡資源的同時，又保證一定的QoS，ATM在UNI接口處進行業(yè)務量的控制，以避免網絡擁塞和過載。所以ATM在UNI信令中規(guī)定，用戶系統(tǒng)在虛電路建立過程中必須提出自己的業(yè)務質量要求（由業(yè)務描述參數(shù)表示），由網絡決定是否接受這個請求；一旦請求被接受，網絡對各鏈路的業(yè)務量進行監(jiān)控，限制超過業(yè)務量要求的包通過，從而避免網絡過載。

這些參數(shù)列于下表：

參數(shù)	縮寫詞	含義
峰值信元速率	PCR	信元發(fā)送的最大速率
持續(xù)信元速率	SCR	長時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
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	信元提交時拖延的時間（中間值和最大值）
信元延遲變化	CDV	信元提交時間的變化幅度
信元錯誤比率	CER	提交無錯信元的比例
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)務質量QoS要求，其信元傳輸?shù)膬?yōu)先級是不同的。其網絡優(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)先級用于話音和視頻傳輸（CBR及VBR），而低優(yōu)先級通常用于數(shù)據(jù)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)務無關）和高層間的接口(見圖5)，它是為使ATM層能適應不同業(yè)務類型而設置的，故ATM對各種業(yè)務承載能力集中體現(xiàn)在ATM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種類型：AAL0，AAL1，AAL2，AAL3，AAL4，AAL5。

(1) AAL0

　　用于傳送原始ATM信元，必須為53字節(jié)大小，對非53字節(jié)長度的信元必須由用戶開發(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)務數(shù)據(jù)及其定時信息（包括發(fā)送定時及時鐘恢復）。主要目的是用來模擬電路交換（CSS：Circuit Switching Simulation），能支持N×64Kbps的不變速率話音傳送；同時也（僅）支持G.726下的ADPCM的恒比特率壓縮話音數(shù)據(jù)。

　　在同一個虛通道（VC）中，AAL1還支持一個或多個DS0（64Kbps）。當虛通道中只有一個DS0話音時，可以使用無結構數(shù)據(jù)格式（UDF：Unstructured Data Format）傳送，這是一種面向比特的技術；當有多個DS0同時傳送時，必須使用結構化數(shù)據(jù)格式（SDF：Structured Data Format），此時各DS0數(shù)據(jù)流按字節(jié)依次傳送，即是面向字節(jié)的。這兩種格式的區(qū)別如下圖13所示。其中AAL1指針用于指示多DS0時，第一個DS0字節(jié)位置，以便定時。利用AAL1可以實現(xiàn)ATM對STM（TDM）信號的傳送，見圖14。

圖 13

AAL1主要用于TDM電路仿真。其特點是：

a) 速率恒定：用于N×64Kbps話帶數(shù)據(jù)；
b) 可以通過部分填充的辦法發(fā)送信元，以減少傳送時延（用到AAL1指針）；

但是，AAL1用于話音傳送時有如下缺點：

a) 比TDM多占12-15％的帶寬；
b) 不能利用靜默技術提高帶寬利用率； 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，在話音傳送方面優(yōu)于AAL1，因為：

a) 同樣適合實時傳送，且允許使用靜默技術、語音壓縮及帶內信令；
b) 在一個虛通路VC中可以傳送多話路，且業(yè)務性能可以不同； 即，AAL2可以節(jié)省帶寬，從而比AAL1更為經濟。

AAL2的信元格式如下：

　　圖中清楚地顯示了一個ATM信元中傳輸多路話音的情形。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延，同時允許多個活動AAL2微通道有效地復用在一個VC中，從而提高帶寬效率。

(4) AAL5

　　在AAL5中，數(shù)據(jù)（可以長達65,536字節(jié)）先被緩存，被分割適配到ATM信元并透明傳輸，同時加上了糾錯，因而AAL5特別適合可變比特率數(shù)據(jù)傳送，支持面向連接的、對時延不太敏感的業(yè)務。AAL5的優(yōu)點是開銷小、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60字節(jié)的數(shù)據(jù)塊通過兩個ATM信元傳送的例子。

　　因此，AAL5主要用于傳送數(shù)據(jù)，當然也可利用AAL5進行話音業(yè)務傳送。

對以上各類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(shù)據(jù)）：UBR或ABR；
AAL5（話音）：CBR。