第二课 异步转移模式ATM基本概念

三、 ATM的QoS和适配层

1. ATM的QoS

(1). 业务质量分类

业务质量分类有多种分类方法。ATM中按照速率要求把各种业务分为五大类：

• 未定比特速率（UBR：Unspecified Bit Rate）：对传输速率没有指定，但可靠性要求很高，即所谓"尽力传输"（Best Effort），用于局域网仿真（LAN Emulation）。
• 不变比特速率（CBR：Constant Bit Rate）：有固定的带宽（速率）要求，适用实时的话音和视频信号传输。
• 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，应用不多。
• 可变比特速率（VBR：Variable Bit Rate）：允许随时可变的带宽，但必须指定峰值带宽、最大突发数据长度和必须维持的最低速率。
• 实时可变比特速率（rt-VBR：Real Time Variable Bit Rate）：主要用于速率可变的实时业务（如视频监控和压缩话音通信等业务）。

它们的大致关系如下图11所示。

各种ATM服务类型的特性如下表。

服务特性	CBR	RT-VBR	NRT-VBR	ABR	UBR
带宽保证	是	是	是	可选	不
适用于实时通信	是	是	不	不	不
适用于突发通信	不	不	是	是	是
有关于拥塞的反馈	不	不	不	是	不

 

(2). 业务质量描述参数（QoS---- 服务质量）

　　业务质量参数是指一个呼叫对网络所提供质量的一系列要求。为了在有效利用网络资源的同时，又保证一定的QoS，ATM在UNI接口处进行业务量的控制，以避免网络拥塞和过载。所以ATM在UNI信令中规定，用户系统在虚电路建立过程中必须提出自己的业务质量要求（由业务描述参数表示），由网络决定是否接受这个请求；一旦请求被接受，网络对各链路的业务量进行监控，限制超过业务量要求的包通过，从而避免网络过载。

这些参数列于下表：

参数	缩写词	含义
峰值信元速率	PCR	信元发送的最大速率
持续信元速率	SCR	长时间的平均信元传输速率
最小信元速率	MCR	最小的可接受的信元传输速率
信元延迟变化极值	CDVT	最大的可接受的信元抖动
信元丢失比率	CLR	信元丢失或提交得太迟的比例
信元传送延迟	CTD	信元提交时拖延的时间（中间值和最大值）
信元延迟变化	CDV	信元提交时间的变化幅度
信元错误比率	CER	提交无错信元的比例
严重错误信元块比率	SECBR	出错信元的比例
信元错误目的地比率	CMR	信元提交至错误目的地的比例

　　显然不同业务质量QoS要求，其信元传输的优先级是不同的。其网络优先级依次为：CBR信元：最高级；rt-VBR信元：高；VBR信元：中等；ABR及UBR信元：低。其中高、中优先级用于话音和视频传输（CBR及VBR），而低优先级通常用于数据传送（ABR及UBR）。

2. ATM的适配层（AAL：ATM Adaptation Layer）

　　ATM适配层，是ATM核心（包括ATM层和物理层，与业务无关）和高层间的接口(见图5)，它是为使ATM层能适应不同业务类型而设置的，故ATM对各种业务承载能力集中体现在ATM适配层。ATM适配层又细分为若干子层。具体如下图12。

　　ATM适配层共有6种类型：AAL0，AAL1，AAL2，AAL3，AAL4，AAL5。

(1) AAL0

　　用于传送原始ATM信元，必须为53字节大小，对非53字节长度的信元必须由用户开发的协议解释。

　　AAL0主要用于传送信令和短消息（OAM用）。

(2) AAL1

　　由于传送恒速率（CBR）业务数据及其定时信息（包括发送定时及时钟恢复）。主要目的是用来模拟电路交换（CSS：Circuit Switching Simulation），能支持N×64Kbps的不变速率话音传送；同时也（仅）支持G.726下的ADPCM的恒比特率压缩话音数据。

　　在同一个虚通道（VC）中，AAL1还支持一个或多个DS0（64Kbps）。当虚通道中只有一个DS0话音时，可以使用无结构数据格式（UDF：Unstructured Data Format）传送，这是一种面向比特的技术；当有多个DS0同时传送时，必须使用结构化数据格式（SDF：Structured Data Format），此时各DS0数据流按字节依次传送，即是面向字节的。这两种格式的区别如下图13所示。其中AAL1指针用于指示多DS0时，第一个DS0字节位置，以便定时。利用AAL1可以实现ATM对STM（TDM）信号的传送，见图14。

图 13

AAL1主要用于TDM电路仿真。其特点是：

a) 速率恒定：用于N×64Kbps话带数据；
b) 可以通过部分填充的办法发送信元，以减少传送时延（用到AAL1指针）；

但是，AAL1用于话音传送时有如下缺点：

a) 比TDM多占12-15％的带宽；
b) 不能利用静默技术提高带宽利用率； c) 只能使用恒比压缩算法。

(3) AAL2

AAL2适用低速率及变比特率传送，在话音传送方面优于AAL1，因为：

a) 同样适合实时传送，且允许使用静默技术、语音压缩及带内信令；
b) 在一个虚通路VC中可以传送多话路，且业务性能可以不同； 即，AAL2可以节省带宽，从而比AAL1更为经济。

AAL2的信元格式如下：

　　图中清楚地显示了一个ATM信元中传输多路话音的情形。其中的各CPS-PH+CPS-PP相当于该ATM信元所在VC中的微通道（Mini-Channel），这就允许选择最佳的分组尺寸以获得最小时延，同时允许多个活动AAL2微通道有效地复用在一个VC中，从而提高带宽效率。

(4) AAL5

　　在AAL5中，数据（可以长达65,536字节）先被缓存，被分割适配到ATM信元并透明传输，同时加上了纠错，因而AAL5特别适合可变比特率数据传送，支持面向连接的、对时延不太敏感的业务。AAL5的优点是开销小、纠错强，同AAL3/4相比除了不支持复用外，基本相同。

　　AAL5的信元格式，如下图15所示。图中给出了一个60字节的数据块通过两个ATM信元传送的例子。

　　因此，AAL5主要用于传送数据，当然也可利用AAL5进行话音业务传送。

对以上各类AAL，推荐使用如下QoS：

AAL0：任何一种均可；
AAL1：CBR或UBR；
AAL2：VBR或UBR；
AAL5（数据）：UBR或ABR；
AAL5（话音）：CBR。