第三讲：ATM的物理层

　　上一讲我们了解到了ATM的分层参考模型，如果我们将它与OSI的七层模型比较，我们发现它只有四层，比七层模型简单。但是实际上并非如此，在ATM参考模型中，几乎每一层都可以进一步分为若干子层，这一点我们将在后续介绍各层时发现。

　　ATM的物理层通常分为两个子层：传输汇聚(Transmission Convergence)子层和物理介质(Physical Media)子层，或称物理介质相关(Physical Media Dependent)子层，而者的关系如下图所示。

物　　　　　　TC
　　　　　　　　　　　　　　　　　　理

层　　　　　　PC


1.　物理介质(PM)子层

　　物理介质(PM)子层提供ATM信元比特的实际传输和物理介质的访问。许多组织都定义了ATM物量层的PM子层，譬如ITU－T、ETSI和ATM论坛(ATMF)。下表是常见的端口、物理介质、线速率和相应的标准机构。

　　由此可见，对于大部分使用情况而言，PM层采用的是PDH或SDH的速率。也就是说ATM技术的物理层是在借用已有的传输系统。当然，新型纯ATM传输系统也是可行的。但这时候需要重新敷设传输系统，不是一种经济有效的方案。此外，PM子层还需要处理传输码型、定时和同步等问题。

2.　传输汇聚(TC)子层

　　传输汇聚(TC)子层将ATM信元流转化为比特流或字节流，反之亦然。这种转换实际上是一种映射。常见的有三种方式：基于信元的映射、基于HEC的映射和基于PLCP(Physical Layer Convergence Processing)的映射。

　　基于信元的映射是一种最简单和直接的映射方法，它在物理层上直接实现信元的传输。这种方法的特点是不需要进行，ATM信元与物理介质传输帧格式的适配，没有附加帧开销，带宽的资源利用率高，但是这种方式的兼容性差，现有的PDH和SDH系统都不能在此方式下工作。虽然这种方式下的信元数据可以逐比特地通过电或光信号进行传输，但是对信元的净荷需要进行扰码处理。数据比特流之间。

　　基于HEC的映射是将ATM信元映射到现行传输帧中的一种方法。由于ITU－T建议，I.432将SDH视为在广域网中传输ATM信元的主要方法，所以基于HEC映射的方法主要用于将ATM信元映射到SDH网络中。在这种方式中要对信元的净荷进行扰码，但其扰码多项式与基于信元的情况不同。扰码之后的信元放在SDH的VC－4中。另外，根据ITU－T的G.804建议，基于HEC的映射方式还可用于实现将ATM信元映射至E1、E2、E3和E4等帧格式之中。显然，采用基于HEC的映射方式可以将信元映射到SDH和PDH之中。

　　基于PLCP(Physical Layer Convergence Processing)的映射只适用于将通过DS3速率传送的信元映射到PDH之中。其目的是解决在PDH上传送采用DQDB(Dual Queue Dual Bus)技术的城域网数据分组。

3.　TC子层的功能

　　TC子层要完成的功能包括：速率适配、信元头差错控制、信元定界、扰码和传输帧的生成和适配。

　　速率适配：ATM物理层对物理介质的速率适配有两种形式，一种是在同步时隙上的同步物理介质，譬如SDH，另一种是在异步时隙上的异步物理介质，譬如FDDI。对于同步介质，要求在信元复用时产生的信元流速率能与物理传输介质的传输比特率匹配。当发送信元速率高于物理介质传输速率时，信元会丢失：当发送信远速率低于物理介质传输速率时，也会出现问题。因此，此时需要插入所谓的空信元或用OAM信元填充。空信元和OAM信元都有特定的信元头标志。OAM信元还可以分为F1，F2，F3，F3，F5等不同类型。

　　信元头差错控制(HEC)：虽然ATM信元头是ATM层的一部分，但是其HEC操作是在TC子层完成的。ATM的信元头对信元的传输而言十分重要，所以其HEC可以检测任何形式的多比特错误，纠正任何的单比特错误。

　　此外，ATM技术也采用HEC实现信元定界功能。这时有三种状态：同步状态、预同步状态和搜索状态，其基本关系如图1所示。

　　扰码： 扰码的目的是为了防止在信元净荷中出现与HEC相同的值，扰乱定界。其目的是增强定界操作的稳定性和可靠性。这是一种可逆过程，在发送端进行加扰，在接收端进行解扰。针对不同的传输系统，由于采用的信元定界方法不同，所以定界算法也不同。

　　传输帧的生成和适配：如前所述；TC子层的核心功能之一就是实现ATM信元与传输载体帧格式之间的映射。为了兼容性，针对每种映射都有相应的协议规定，譬如将ATM信元映射到STM－1中的规则是由ITU－T 1.432规定的，这里信元按照字节同步的方式映射到VC－4中。由于VC－4的净荷并不是53字节的整数倍，所以ATM信元可能落在两个VC－4净荷域之中，参图2。


　　这里VC－4的净荷只有260x9=2340字节，2340=53＊44＋8。要深入了解ATMoverSDH，还必须对SDH有一个基本的了解。对上图有问题的读者应先熟悉一下SDH原理。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　《广播电视信息》2000.12