ATM適配層

ATM 適配層（AAL）主要負責 ATM 層與高層之間的信元轉發過程。從上層收到信息後，AAL 將數據分割成 ATM 信元；從 ATM 層收到信息後，AAL 必須重新組合數據形成一個上層能夠辨識的格式。上述操作稱之為分段與重組（SAR），它是 AAL 的主要任務。此外不同的 AAL 支持不同的流量或服務類型。

在ITU的I.362建議中，AAL(ATM適配層)的功能室增強ATM層的服務，以適合不同業務的需要。由於業務的類型非常繁多，並且每一種業務類型的特徵具有很大的差異性，通常都不能直接使用ATM層所提供的服務來進行傳輸。此時AAL稱為一個很重要的角色。AAL能夠對高層的業務數據進行ATM適配，使之成為適合ATM層傳輸和交換的形式，並將其映射到一條ATM虛連接中的信元流淨荷中，並在相反的方向上進行逆交換。 ^[1] 

需要AAL進行適配層的高層數據可能來自用户平面，控制平面（信令）或管理平面。不同業務類型可能具有完全不同的特性，也需要不同的適配方式。ATM需要定義不同的AAL協議，分別用於不同的業務類型。為此，首先必須根據不同業務對AAL的特殊要求，將高層傳輸的業務進行分類。在對業務進行分類時，我們需要考慮3個基本參數：

源端與目的端之間的時間關係。某些業務要求源端與目的端之間必須保持一定的時間關係，而另一些業務則不需要這種時間關係。例如，對於話音和視頻等業務，要求源端和目的端之間必須有明確的時間關係以保證業務同步，這類業務即實時業務。而計算機間的數據通信通常是不需要保持時間關係的非實時業務。

業務源的比特率特性。一些業務源具有恆定的比特率，如64Kbps的PCM話音；而另一業務源的比特率是可變的，如圖像和數據傳輸。

連接的方式。一些業務需要面向連接的工作方式，如話音和視頻等；而另一些業務則以無連接的方式傳輸，如數據報方式的數據通信。

ATM傳輸的業務劃分成4種類型：A類、B類、C類和D類：

各種服務類別和對應 AAL 類型如下所示：

A 類――恆定比特率（CBR）服務：AAL1 支持恆定比特率的面向連接服務。這種服務的例子包括 64K 速率語音、固定速率的非壓縮視頻和專用數據網絡的專線。

B 類――可變比特率（VBR）服務：AAL2 支持可變比特率的面向連接服務，但其發送需要有限延時。這種服務的例子包括壓縮包語音或視頻。對於接收方要重組原始的非壓縮語音或視頻來説，發送的有限延時是很必要的。

C 類――面向連接的數據服務（ABR）：用於面向連接的文件傳輸和數據網絡應用程序，該程序中在數據傳輸前已預先設置好連接。這種服務提供可變比特率但不需要為傳送過程提供有限延時。有兩種 AAL 協議支持該類服務，且此兩種協議已被合併為一種，即 AAL3/4。但由於其十分複雜，AAL5 協議常用來支持該類型的服務。

D 類――無連接數據服務（UBR）：該服務的例子包括數據報流量，通常也包括數據網絡應用程序，在該程序中在數據傳輸前沒有預先設置連接。AAL3/4 或者 AAL5 都可用來支持此類服務。

（OA&M）――OA&M 負責監督管理、測試和性能監控。它使用環回實現維護功能和 ITU TS 標準 CMIP，該機構有五層：虛擬信道（F5 －位於虛擬信道終端之間），虛擬路徑（F4 －位於虛擬路徑終端之間），傳輸路徑（F3 －位於執行組合和分解信息的單元、信頭或控制元件之間），數字段（F2 －位於終點段之間，執行幀同步）和再生器段（F1 －位於再生段之間）。

ALL1 A類

ALL2 B類

ALL3/4 C/D類

ALL5 C/D類

A B C D

端到端 是 否 否 否

比特率 恆定 不恆定 不 不

連接模式 面 向 連 接 無連接

為了支持不同的業務，ITU-T對支持不同的業務的AAL協議也進行了分類和標準化： ^[2] 

（1）AAL類型1（AAL1），

AAL1被建議用於類業務（即恆定比特率的實時業務）。CBR業務要求在源端和目的端建立虛連接後，以一個恆定的比特率來傳遞信息。最典型的CBR業務就是64kbps的PCM話音。目的端為了能夠正確地恢復業務數據，要求源端必須向目的端發送定時信息，以保證源端與目的端之間的同步。因此，時鐘的處理和同步是AAL1需要解決的一個主要問題。ALL1劃分成CS子層和SAR子層。在CS子層上AAL1併為定義CS-PDU。高層的數據流過SAR子層進行拆裝。CS子層主要完成時間和同步的相關處理。

（2）AAL類型2（AAL2），

AAL2適用於低速實時業務，包括低速的A類或B類實時業務。AAL2可以支持可變比特率（VBR），其特點是能夠達到很高的信元適配效率和較低的適配時延。

（3）AAL類型3/4（AAL3/4）,

AAL3/4用於C類和D類業務，AAL3/4提供面向連接或無連接的工作方式來支持數據業務，主要用於數據傳輸。數據同喜的特點是對數據傳輸的丟失和差錯十分敏感而對傳輸時延不敏感。AAL3/4克支持面向連接的或無連接的數據業務。AAL3/4的協議結構符合AAL的一般性結構，會分為拆裝子層（SAR）和會聚子層（CS），包括CPCS和SSCS。概括地説，AAL3/4的功能室將用户高層的可變長的數據在CS子層進行封裝後，在SAR子層進行拆分，組裝到ATM信元中傳輸。

（4） AAL類型5（ALL5）。

ALL5是ALL3/4的改進，適用於C類和D 類業務，並且比AAL3/4具有更高的效率。ALL5的目標是提供一種性能更可靠的數據通信的AA協議，它具有更小的開銷和更好的傳輸差錯保護功能。AAL5與AAL3/4提供相同的功能和服務，唯一不同的是AAL5不支持CPCS子層上的ALL複用。若需要ALL的複用功能，則需在ALL5的SSCS子層中實現。

專門用於信令傳輸的信令AAL協議（SAAL）。

到1992年，在AAL3/4基礎上省去複用等功能開發出一種新規程，稱為AAL5，提供“幀中繼”服務，或E類業務，傳輸速率在2Mbps以上。

具體如下

AAL1

AAL1提供兩類服務：非結構化的數據傳送服務和結構化的數據傳送服務。非結構化的數據是一種連續字節流，結構化的數據是一種可以識別的任意大小的數據塊流。無論何種情況，AAL的服務數據單元（ SDU）都必須為固定長度，而且這些SDU跨越層間服務訪問點（SAP）的時間間隔也必須是常量。

AAL1 SAR的基本格式如下，其淨荷為 47字節，一個字節的報頭分為兩個字段，分別為序號字段（SN）和序號保護字段（ SNP）。SN包含一個一比特的匯聚子層標誌（CSI）和一個三比特的序號記數器字段（SCF），SCF是模8記數器，用於接收端檢測是否丟失SAR的PDU。SNP字段提供一種檢查或糾正SAR層PDU報頭的機制。

AAL1的匯聚子層仍然使用與SAR相同的結構，完成一系列支持恆定比特率傳送的功能。這些功能包括：序列記數器操作、源時鐘頻率恢復方法和結構化數據傳送方法。

在發送端，匯聚子層為該字段分配相應的值，其初值為零，然後順序遞增，並進行模8計算。在接收端，匯聚子層完成該順序號碼的檢驗。

源時鐘頻率恢復方法：AAL1採用兩種方法進行源時鐘恢復：同步殘留時戳（ SRTS）和自適應時鐘方法。

SRTS方法允許接收端根據公共網絡時鐘以及發端源時鐘和公共網絡時鐘之頻差重建源時鐘。在SRTS中，這種頻差是通過4比特編碼進行傳遞的，它用奇數SAR層PDU的CSI比特進行串行傳遞。由於在VCC端點通信實體之間沒有標準的處理公共網絡時鐘的方法，所以這種方法只能在有限的範圍內使用。

在自適應時鐘方法中，接收端有一個緩衝器，它在本地時鐘的控制下讀出緩衝器的內容。時鐘同步的方式是監視該緩衝器的滿度，通過增加或減少時鐘可以保持該緩衝器的滿度適中。

結構化數據的邊界可以是一種約定，或者是採用指針區別。因此有兩種格式，其一是無指針的，其二是有指針的。在無指針的結構中，SAR層的PDU為偶數幀，且CSI=0，而SAR層中奇數PDU總是無指針的。在有指針的結構中，SAR層PDU的第一個字節是指針，它只能出現在偶數序號的幀中，且CSI=1。指針的值表示從指針結尾到下一結構塊開始之間的字節數。

AAL2

AAL2的目的是支持可變比特率，譬如新聞廣播或足球比賽。前者的數據可以以較低速率進行傳遞，而後者則可以採用較高速率進行傳遞。

AAL2的SAR層具有45字節的淨荷，其協議數據單元的格式如下：

其中報頭的一個字節分為三個字段：CSI（匯聚子層標識）字段、SC（順序記數器）字段和IT（信息類型）字段；報尾的兩個字節分為兩個字段：LI（長度指針）和CRC字段。

CSI：一個比特，指示內容類型

SC：三個比特，模8計數器，指示端到端的信元順序，用於差錯檢驗和流量控制。

TI：四個比特，指示數據端是位於消息的起始、中部或尾部。

LI：六個比特，指示最終信元的數據部分大小或從哪裏開始填充啞比特。

CRC：10個比特，對整個數據進行CRC檢驗，可糾正單比特錯誤。

AAL3/4

AAL3最初是為了支持面向連接的數據服務，AAL4是為了支持無連接的數據服務。AAL3/4的匯聚子層可以接收小於65535字節的數據，然後增加報頭和報尾，其集合應該是44字節的整數倍。如果不夠，還要增加填充比特。總之，匯聚子層要向SAR子層提供或接收44字節整數倍的數據。

如下：

其中報頭由三個字段組成：

T（類型）字段：一個字節，是AAL3的遺留問題，一般設為0。

BT（起始標記）字段：一個字節，它標明是分段分組的第一個信元，並且為接收時鐘提供同步。

BA（緩衝器分配）：兩個字節，它告訴接收側進來的數據需要多大的緩衝器。

PAD（填充域）：可以是0～43個字節。

AL（校準）：一個字節，目的是讓報尾為四個字節。

ET（結束標籤）：一個字節，作為同步的結束標誌。

L（長度）：兩個字節，表示數據單元的長度。

AAL3/4的SAR子層功能完成將匯聚子層分段和重組的功能，併為每個基本單元增加報頭和報尾，其結構如下：

其中報頭由四個字段組成：ST、CSI、SC和MID，報尾由兩個字段組成：LI和CRC。

ST（段類型）：兩個比特，表明該段是消息的起始，中間還是結尾，或者是一個單段數據。

CSI（匯聚子層標識）一個比特，用於信令。

SC（順序記數器）：三個比特的模8計數器，指示端到端的信元順序，用於差錯檢驗和流量控制。

MID（複用標識）：10個比特，用於標識從不同數據流來的信元，它們匯聚在一個相同的虛連接上。

LI（長度指示）：六個比特，與ST一起指定最後一段數據的長度或填充長度。

CRC：10個比特，對整個數據進行CRC檢驗。

2.4　AAL5

AAL3/4提供了順序控制和差錯控制，但是並非所有應用都需要這種服務，譬如在點到點或只有一種應用時。因此，ITU提出了AAL5，也稱之為簡單、高效適配層（SEAL）。AAL5假定屬於單個消息的所有信元都順序傳遞，而且高層包含了CS和SAR層的許多功能，因此，AAL5不提供尋址、順序控制等功能，只提供填充和報尾的功能。

AAL5的匯聚子層接收來自高層的數據，其長度小於65535字節，然後加上一個八字節的報尾，如果其和不是48字節的整數倍，那麼在報尾之前加填充字節。

其格式如下：

其中

UU（用户到用户之間的標識）：一個字節，可由用户自己確定。

T（類型）：一個字節，功能預留。

L（長度）：兩個字節，指示數據長度或填充長度。

CRC：四個字節，對整個數據進行檢驗。

PAD（填充）：0－47字節，保證匯聚子層的長度為48字節的整數倍

AAL5的子層只完成分段和重組功能。