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发信人: Muller (胖胖熊), 信区: network
标  题: ATM Overview——基础篇（4）AAL
发信站: 听涛站 (2001年07月20日21:18:03 星期五), 站内信件

五、ATM适配层
    为了支持不基于ATM的信息传输协议，使用ATM网络就需要一个适配层。脉码调制PCM（
Pulse Code Modulation）话音和LAPF就是两个例子。 PCM话音将话音信号转换成一串比特
流。在ATM上实施这些应用，有必要将PCM比特装配成信元，并且在接收时以一定的方式读
出以便产生一个平滑、恒定速率的比特流交给接收方。LAPF是标准的帧中继数据链路控制
协议。在一个帧中继网络与ATM网络互连的混合环境中，将两者互连的一种合适的方法是将
LAPF帧转变成ATM信元；这通常的含义是将一个LAFP帧分割成大量的信元来传输，在接收方
将信元再重新装配成帧。由于在ATM上允许使用LAPF，所有已有的帧中继服务以及控制信令
协议都能够在ATM网络上使用。
    AAL服务
    ITU-TI.362列出了如下所示的由AAL提供的一般服务示例：
·  传输差错处理。
·  分段和重装，以便使较大的数据块在ATM信元信息字段上被承载。
·  处理丢失和错误插入的信元。
·  流量控制和定时控制。
    为了尽可能减少为各种需求而制定的AAL协议的个数，ITU－T定义了4类服务，这些服
务可满足很大范围的需求（表5。3）。分类基于在源端与目的端之间是否必须保持某种定
时关系，应用是否要求固定的比特率，以及传输是面向连接的或无连接的。A类服务的例子
是电路仿真。在这种情况下，使用需要维持定时关系的恒定比特率，并以面向连接方式传
送。B类服务的例子是可变比特率视像，视频会议可能用到此类服务。这里应用是面向连接
的，并且定时也很重要，但是比特率会随着场景活跃性的不同而变化。C类和D类对应于数
据传输应用。在这两种情况下，比特率可以变化并且不要求特别的定时关系；数据率的差
别是通过端系统使用缓存来处理的。数据传输可以是面向连接的（C类）或者是无连接的（
D类）。
六、AAL的服务分类 
    A类 B类 C类 D类
源端和目的端之间的定时关系  需要    不需要
比特率  恒定    可变
连接方式    面向连接    无连接
AAL协议 类型1   类型2   类型3/4
        类型5   
    AAL协议
    为了支持不同的服务类，在AAL级上已经定义了的一整套协议。AAL层被组织成两个逻
辑层：汇聚子层CS（Convergence Sublayer）和拆装子层SAR（Segmentation And Reasam
bly）。汇聚子层提供支持特定AAL应用所需的功能。每一个AAL用户通过服务。访问点（S
AP)连到AAL。SAP就是应用进程的地址。因此这个子层是依赖于服务的。
    SAR子层负责把从CS处接收到的信息打包成信元传输，并在另一个端系统将信息解包。
正如我们所了解的，在ATM层，每一个信元包含5个字节的首部和48字节的信息字段。这样
，SAR必须将SAR的首部和尾部加上CS信息，打包成为48字节的块。
    最初，ITU-T为每一个服务类定义了一个协议类型，命名为第1类到第4类。事实上，每
一个协议类型包括两个协议，一个在CS千层，一个在SAR子层。最近，第3类和第4类被合并
成第3/4类，后来又定义了一个新的类型：第5类。表示出了哪一种类型支持哪一些服务，
表列出了最近定义的四种类型的详细功能。在所有这些情况下，高层的数据块在CS子层被
分解成协议数据单元PDU（Protocol Data Unit）。实际上，这一子层被称为共同部分汇聚
于层CPCS（Common Part Convergence Sublayer），同时在CS级还可以执行另外的专门的
功能。CPCS PDU然后被转到SAR子层，在那儿分成负荷块（Payload block）。每一个负荷
块可以装进一个总长度是48字节的SAR－PDU。每个48字节的SAR－PDU可装进一个单独的AT
M信元。
表  ATM适配层的协议类型
    提供的服务  总体功能    SAR的功能   CS的功能
类型1   ·用恒定比特率（CBR）传送SDU    ·分拆与重装    ·在CS-PDU和SAR-PDU之间映射 ·
处理信元时延变化
        ·处理信元时延变化      ·处理丢失和误插入信元
    ·传送源端和目的端之间的定时信息    ·处理信元负荷装配时延  ·说明CS功能存在    
        ·处理丢失和误插入信元  ·编号  ·对某些服务在目的端恢复时钟频率
    ·传送源端和目的端之结构信息    ·目的端的源端时钟频率恢复  ·差错保护  ·传送结构
信息
        ·接收端的源端数据结构恢复      ·对高质量视像和声音进行前向纠错
    ·指示没有被类型1恢复的丢失或差错信息   ·监控用户处理PCI比特差错       
        ·监控用户信息的比特差错并作出纠正措施      ·报告端到端性能状况
                ·尚待研究
类型2   ·用可变比特率（VBR）传送SDU    ·分拆与重装    尚待研究    
        ·处理信元时延变化      
    ·传送源端和目的端之间的定时信息    ·处理丢失和误插入信元      
        ·目的端的源端时钟频率恢复      
    ·指示没有被类型2恢复的丢失或差错信息   ·接收端的源端数据结构恢复      
        ·监控与处理首部和尾部比特差错      
                
        ·监控用户信息的比特差错并作出纠正措施      
                
类型3/4 ·报文模式的服务        ·分析与重装    ·差错检测和处理
    ·流模模式的服务        ·差错检测  ·说明缓存分配大小
    ·保证运行      ·序号一致性    
    ·不保证运行        ·复用  
类型5   ·报文模式的服务        ·分拆与重装    ·差错检测和处理
    ·流模式的服务      ·处理拥塞信息  ·填充
    ·保证运行      ·处理丢失优先级信息    ·处理拥塞信息
    ·不保证运行            ·处理丢失优先级信息
    AAL类型1
    对于类型1的操作，我们面临的是一个恒定比特率的信源。在这种情况下，SAR协议唯
一的责任是为了传输将比特打包成信元，并且在接收端将信元解包。每一个数据块都有一
个序号，以便能够检测到错误的PDU。序号保护字段是一个差错编码，该编码用来检测差错
或可能纠正序号字段出现的错误。
    类型1没有定义CS PDU。类型1的CS子层的主要功能是处理时钟和同步，不需要单独的
CS首部。
    AAL类型2
    剩下的协议类型（2,3/4,和5）处理可变比特率信息。类型2打算供模拟应用（诸如图
像和话音赃用，这类应用需要定时信息但是不需要固定比特率。最初规定的类型2协议（S
AR和CS）已经撤回，现在的I.363版本简单地列出了服务和功能，在表中示出。
    AAL类型3/4
    最初规定的AAL类型3和AAL类型4在PDU的格式及功能性术语方面非常类似，所以,ITU-
T决定在SAR和CS子层中将两者合并成一个协议规约，它被称为类型3/4。
    AAL类型3/4提供的服务类型有两方面的特性：
    1．服务可以是无连接的或面向连接的。在前一种情况下，交给SAR层（SAR服务数据单
元或SDU）的每个数据块被独立地对待。在后一种情况下，在单条ATM连接上定义多个SAR逻
辑连接是可能的。
    2．服务可以是报文模式（message mode）或流模式（streaming mode）的。报文模式
服务传输组成帧的数据。因此，任意一个OSI相关协议和应用包括在这个类别中。特别是，
LAPD或帧中继应该是报文模式。从AAL上面层次上传来的单个数据块以一个或多个信元的方
式传输。流模式服务支持低时延要求的低速连续的数据传输。交给AAL的数据是固定大小的
数据块，可以小到1个字节。每个信元传输一个数据块。
    AAL类型3/4通过从上一层接收数据块，并将每一个数据块传送到一个目的AAL用户，来
提供数据传输服务。因为ATM层数据的大小限制为48字节的信元负荷，因此AAL层至少必须
提供拆装功能。
    AAL类型3/4采用的拆装方式如图所示。一个上层的诸如PDU的数据块被包在CPCS子层的
PDU中。然后CPCS PDU被转给SAR子层，在该子层被分解成44个字节的负荷块。每一个负荷
块可以安装在一个SAR－PDU中，它包括首部和尾部总共有48字节长。每一个48字节的SAR－
PDU装进一个ATM信元。
    AAL类型5
    从AAL1到AAL3/4协议主要是由电信工业设计的并被ITU标准化，它没有太多地考虑计算
机工业的要求。由于两个协议层所导致的复杂性及低效性，再加上校验和字段十分短（仅
10位），使一些研究人员萌生了一个制订新的适配层协议的念头。该协议被称为简单有效
的适配层SEAL(simple efficient adaptation layer)，经过论证，ATM论坛接受了SEAL，
并为它起名叫AAL5。
    AAL5向其应用程序提供了几种服务。一种选择是可靠服务（即采用流控机制来保证传
输，以防过载）；另一种选择是不可靠服务（即不提供数据传输保证措施），通过选项使
校验错的信元或者丢失或者传送给应用程序（但被标识为坏信元）。AAL5支持点到点方式
和多点播送方式的传输，但多点播送方式未提供数据传输的保证措施。
    像AAL3/4一样，AAL5支持报文模式和流模式。在报文模式中，应用程序可以将长度从
1字节~65535字节的数据报传送到AAL层。当到达会聚子层时，将报文填充至有效载荷字段
并加上尾部信息，选择填充数据（0字节~47字节），以使整个报文（包括填补的数据和尾
部信息）为48字一节的整数倍。AAL5没有会聚子层头，只有一个8字节的尾。
    用户到用户UU（User to User）字段不用于AAL层本身，而是为了自己的目的供更高一
层（可能是会聚子层的特定服务子部分）使用，例如，排序或者多路复用。长度（Length
）字段指出真正的有效载荷是多少，以字节为单位，不包括填充的字节数。0值用于终止未
传送完毕的报文。CRC字段是基于整个报文的标准32位校验和，包括填充数据和尾部信息（
CRC字段设置为0）。尾部的一个8位的字段留作将来使用。
    报文交给SAR子层，然后发送出去。在SAR子层不增加任何头、尾信息，而是将报文分
成48字节的单元，并将每个单元送到ATM层进行传输。它还通知ATM层将最后信元的PTI字段
置为1，以便保留报文分界。（这时出现了一个问题：这是一种不正确的协议层混合体，因
为AAL层不该使用ATM层的头部信息。）
    AAL5较AAL3/4的主要优点是更加高效。虽然AAL3/4对每个报文只增加4字节的头信息，
但它还要为每个信元增加4字节的头信息，因而使有效载荷的容量减少到44字节，对于长的
报文，无效数据占8%。AAL5的每个报文有一个稍大的尾部（8字节），但每个信元无额外开
销。信元中没有顺序号，可以通过长的校验和来弥补，从而可以检测丢失的、误插的或错
误的信元，而不需要使用顺序号。
    AAL协议的比较
    在因特网中，与ATM网接口的一般方法是使用AAL5的有效载荷字段来传输IP分组。与这
种方法相关的各种问题在RFC 1483和RFC 1577中进行了讨论。
    各种AAL协议似乎不必要地相似，并且考虑得很不周到，把会聚子层和SAR子层区分开
也是有疑问的，尤其是因为AAL5的SAR子层并无任何自己的特点。用稍微增强一些的ATM层
头部信息来提供像排序、多路复用和数据分帧的功能便足够了。
    AAL给人的整体印象是变体很多，变体之间存在很多细微的差别，而且尚未完工。原来
的4个服务类A、B、C、D实际上已被废除。AAL1可能确实没有必要存在；AAL2不完整；AAL
3和AAL4永无出头之日；AAL3/4效率低而且校验和字段位数太少。
    将来的一切都依赖于AAL5，但到目前为止，AAL5尚有很多改进的余地。AAL5报文应该
有一个顺序号和一位用于区分数据还是控制报文的标志位，从而可以成为一种可靠的传输
协议。可以用尾部的未用空间来实现上述功能。
 

    ATM Overview
    by 宽带网络研究中心  《宽带信息网络》编写组
    初稿完成于2001.5.20，北京
    初稿：cheson
    审校：Muller，定稿于2001.7.19，深圳。

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     诗人说，你常面对满天的繁星，
     寻找你过去四方采撷的鲜花，
     只见水中，长纱衣载着她入梦，
     洁白的奥菲丽娅，象朵百合花。
※ 来源:·听涛站 tingtao.dhs.org·[FROM: 匿名天使的家]