ATM信元结构研究|中国与世界在战争期间

7．2．2　ATM信元及其结构

1．ATM信元结构

在ATM中，各种信息的传输、复用与交换都是以信元为基本单位。ATM信元结构和信元编码是在I．361建议中规定的，数据分组（信元）为固定长度，即53个字节，5个字节的信头（header），48个字节的用户数据（信息段），也称为信息净负荷（净荷），如图7．2所示。信元的发送顺序是从信头的第1个字节开始，然后按递增顺序发送，在1个字节中从第8位开始，然后按递减顺序发送。每个字节最先发送的位称为最高比特位，最后发送的位称为最低比特位。

图7．2　ATM信元结构

5个字节的信头中包含有各种控制信息，主要是表示信元去向的逻辑地址，还有一些维护信息、净荷类型、信元丢失优先级和信头差错控制信息等。信头所占字节数是整个信元的9％（5/53），称其为信元税。

ATM信元的信息段用于承载来自各种不同用户的业务信息。信元的格式与业务类型无关，任何业务的信息都经过切割封装成统一格式的信元，这些信息透明地穿过网络。

2．ATM信元的信头结构

ATM信元是B－ISDN网络中信息传送的最小单元，无论是用户线上还是中继线上，信息的传送都是以ATM信元为单位进行的。

（1）ATM信元的信头结构示意图

图7．3表示了B－ISDN组织结构示意图和ATM信元的信头格式。在使用ATM技术的通信网上，用户线路接口称为用户－网络接口（User Network Interface，UNI）；中继线路接口称为网络节点接口（Network Node Interface，NNI）。ATM信头的结构在用户－网络接口上和网络节点接口上稍有不同。所以ATM信头结构有两种类型：用于用户网络接口的信头（UNI信头）和用于网络节点接口的信头（NNI信头）。

图7．3　用户网络接口UNI和网络之间接口NNI的ATM信元的信头格式

（2）ATM信元的信头中各个字段的含义

①GFC（Generic Flow Control）：一般流量控制，4个比特，用来在UNI接口上提供用户到网络方向上的流量控制。

②VPI（Virtual Path Identifier）：虚通路标识符，VPI字段在UNI接口上为8 bit，可标识256个VP；在NNI中为12 bit，可标识4　096（2¹²）个VP。

③VCI（Virtual Channel Identifier）：虚信道标志，是一个长度为16 bit的字段，可标识65　536（2¹⁶）个VC。

总之，一条物理链路可以承载256～4　096（2⁸～2¹²）个VP，而每个VP又可承载65　536（2¹⁶）个VC。也就是一条物理链路可建立2²⁴～2²⁸个虚连接（VC）。

④PTI：净荷类型标识，3 bit，可以指示8种ATM信元净荷类型，即标识信息字段所承载的信息类型。

⑤CLP（Cell Loss Priority）：信元丢失优先级，1 bit，当传送网络发生拥塞时，首先丢弃CLP＝1的信元。

⑥H EC：信头差错控制，8 bit，H EC是一个多项式码，用于信头中的差错控制和信元同步。根据ITU－T的I．432建议，这一区域的处理在物理层进行。

在B－ISDN中，对ATM信元中净荷域所承载的信息是透明传输的，业务类型与信元格式无关。

（3）UNI信头格式和编码

①PTI标识值及净荷类型

按照发送顺序，信头开始的4 bit是一般流量控制（GFC），跟在GFC后面的是路由信息，包括8 bit VPI和16 bit VCI；然后是3 bit净荷类型（PTI），可以指示8种净荷类型，其中4种为用户数据信息类型，3种为网络管理信息，还有1种保留备用，见表7．1。

表7．1　PTI标识值及净荷类型

注意：PTI编码中最高位（第4比特位）用来区分是用户数据信元还是其他信元，该比特为“0”表示是用户数据信元，为“1”表示是其他信元。如果是用户数据信元，PTI　3位编码的中间比特位为“1”，表示有拥塞的用户，为“0”表示无拥塞的用户。(www.xing528.com)

②特殊信元

除了传送用户数据信息的信元外，ITU－T还定义了几种特殊的信元。

·未分配信元

未分配信元是ATM层产生的不包含有用用户数据信息的信元。当发送侧没有信息要发送时，ATM层就要向复用线上填充未分配信元，以使收发两侧能异步工作。

·空闲信元

空闲信元是不包含用户信息的信元。但它们不是由ATM层产生，而是由物理层插入和提取的，因而在ATM层看不到空闲信元。但在物理层和ATM层都能见到未分配信元。

·元信令信元

元信令信元是用来传送元信令的信元。元信令的主要任务是建立、管理和释放用户到网络接口处的信令连接，用来供用户与网络协商信令的VCI和信令所需的资源。

·通用广播信令信元

通用广播信令信元是指用来向用户到网络接口上的所有终端广播信令信息的信元。

·物理层OAM信元

物理层OAM信元包含了与物理层的操作维护有关的信息。

I．361建议给出了元信令和通用广播信令信元的VPI/VCI值，如表7．2所示。虚通路标识符/虚信道标识符（VPI/VCI）除了传送用户数据信息的信元外，还有一些其他的信元。

表7．2　元信令信元和通用广播信令信元的VPI/VCI值

VPI/VCI共24 bit，实用中所需要的比特数，由用户向网络预约。不用的VPI和VCI段高位比特置“0”。当信头作为预分配值供特殊信元使用时，VPI/VCI值为全“0”（HEC除外）。表7．3中给出了UNI的信头预分配值。

表7．3　UNI信头的预分配值

P：表示可供物理层使用的比特，这种比特不具有信头格式中的对应位置（GFC、PTI、CLP）相应的含义。B：任意比特。

（4）NNI的信头格式和编码

网络节点接口（NNI）上信元的信头结构和UNI上信元信头的结构十分相似，如图7．3所示。唯一的不同之处就是在NNI的信头中取消了GFC，取而代之的是VPI。因此，在网络节点之间可以使用12 bit的VPI，这样识别的VP链路更多了。

NNI上信元的信头预分配值见表7．4。

表7．4　NNI信头的预分配值

P：表示可供物理层使用的比特。B：任意比特。

可见，NNI信头的预分配规律和UNI上的信头预分配规律基本相同，只是在NNI上留给物理层使用的信元信头的第1字节的高4位比特被VPI所占用，因此不能用来作为P比特用，所有预分配信头值在VPI/VCI位置上的比特必须全为“0”。