ATM基本原理

TD-SCDMA初级培训教材 ATM基本原理

版本1.0 2004-12-30

-i-

目 录

第1章 ATM技术概述 ..................................................................................................................... 1-1 1.1 引言 .................................................................................................................................... 1-1 1.2 ATM的含义 .......................................................................................................................... 1-1 1.3 ＡＴＭ的基本特点 .............................................................................................................. 1-2 1.4 ATM信元（Cell） ............................................................................................................... 1-3 1.5 B-ISDN参考模型 ................................................................................................................. 1-4

1.5.1 物理层 ....................................................................................................................... 1-6 1.5.2 ATM层 ........................................................................................................................ 1-6 1.5.3 ATM连接 ................................................................................................................... 1-7 1.5.4 AAL层 ........................................................................................................................ 1-9 1.6 ATM地址格式 .................................................................................................................... 1-16 第2章 TD-SCDMA中ATM信令协议 .......................................................................................... 2-1 2.1 TD-SCDMA网络传输信令协议结构 ................................................................................... 2-1 2.2 UTRAN传输网络层中ATM网络信令协议结构 .................................................................. 2-2

2.2.1 Iub口 ........................................................................................................................ 2-2 2.2.2 Iu 口 ......................................................................................................................... 2-3 2.2.3 Iur口 ........................................................................................................................ 2-5 2.3 ATM网络信令协议介绍 ....................................................................................................... 2-6

2.3.1 ATM信令链路模块SAAL .......................................................................................... 2-6 2.3.2 宽带七号信令传递模块MTP3B ................................................................................ 2-8 2.3.3 宽带信令连接控制模块B-SCCP ............................................................................. 2-10 2.3.4 ALCAP ..................................................................................................................... 2-12 2.4 ATM各层协议在中兴ZXWR RNC设备单板的映射和信令处理流程 ................................ 2-15

2.4.1 ATM各层协议在中兴ZXWR RNC设备单板的映射 ................................................ 2-15 2.4.2 ATM信令处理流向 .................................................................................................. 2-16

第3章 IPOA：IP与ATM技术的结合 ........................................................................................ 3-18 3.1 IPOA技术概要 .................................................................................................................. 3-18 3.2 IPOA功能介绍 .................................................................................................................. 3-19

-i-

3.3 IPOA工作过程 .................................................................................................................. 3-19 3.4 IPOA在TCP/IP协议栈中的位置 ...................................................................................... 3-20 3.5 TD-SCDMA中的IPOA协议 ............................................................................................. 3-20

3.5.1 IP信令链路模块 ...................................................................................................... 3-20 3.5.2 M3UA ...................................................................................................................... 3-21 3.5.3 SCTP ....................................................................................................................... 3-22 3.6 IPOA技术应用发展趋势 ................................................................................................... 3-25

-ii-

第1章 ATM技术概述

1.1 引言

在现代社会中，人们需要传递和处理的信息量越来越大，信息的种类也越来越多，其中对会议电视、高速数据传输、远程教学、VOD等宽带新业务的需求正迅速增长。原来的各种网络都只能传输一种业务，如电话网只能提供电话业务，数据通信网只能提供数据通信业务。这种情况对于用户和网络运营者来说都是不方便和不经济的，人们因此提出了ISDN（Integrated Services Digital Network）的概念，希望能够用一种网络来传送各种业务。

ISDN的概念是于1972年提出的，由于当时的技术和业务需求的限制，首先提出的是窄带ISDN（N-ISDN）。目前N-ISDN技术已经非常成熟，世界上已经有了许多比较成熟的N-ISDN网。但是由于N-ISDN存在着带宽有限、业务综合能力有限、中继网种类繁多、对新业务的适应性差等局限性， 要求人们提出有更大的灵活性、更宽的带宽、更强的业务综合能力的新网络。自80年代以来，一些与通信相关的基础技术，如微电子、光电子技术等的发展和光纤的传输距离和传输容量的提高，为新网络的实现提供了基础。

就是在这种环境下，出现了宽带ISDN（B-ISDN）。B-ISDN能够满足：①提供高速传输业务的能力。②网络设备与业务特性无关。③信息的转移方式与业务种类无关。为了研究开发适应B-ISDN的传输模式，人们提出了很多种解决方案，如多速率电路交换、帧中继、快速分组交换等。最后得到了一个最适合B-ISDN的传输模式──ATM（Asynchronous Transfer Mode）。

ATM技术作为B-ISDN的核心技术，已经由ITU-T于1992年规定为B-ISDN统一的信息转移模式。ATM技术克服了电路模式和分组模式的技术局限性，采用光通信技术，提高了传输质量，同时，在网络节点上简化操作，使网络时延减小，而且采取了一系列其它技术，从而达到了B-ISDN的要求。

1.2 ATM的含义

ATM是英文“Asynchronous transfer Mode（异步传输方式）”的缩写。 “异步”的含义：

异步是指信元能被使用而不需要准确的计时，任一用户的信息信元流不必是周期性的。异步是多路复用的方案，把来自发送源的交通量混合在一起，输出到同一物理网络通路上。

1-1

内部资料

1.3 ＡＴＭ的基本特点

1)

且协议简单，简化了网络节点中信息存贮管理与处理的复杂性，加快了信息交换的速率。

2) ＡＴＭ采用面向连接的通信方式。收发双方通过信令或配置确定虚连接

号。

3) 对服务质量（ＱｏＳ）的支持。ATM对用户接入时的流量控制和合理

的ＱｏＳ与网络资源管理控制，以及各种差错控制技术，可以使信元丢失率降低到各种业务可以接受的程度，满足各类业务的需要。 4) 优先级管理。在ＡＴＭ方式下，辅之以必要的网络管理功能和信令处理

与连接控制功能，可以设置多种优先级（连接优先级，信元优先级等）管理功能，满足各种使用要求。 5) 灵活的动态带宽分配与连接管理能力

a) ＡＴＭ具有统计复用的特点。ATM信元在线路上等间隔出现，

某一用户信元不对应固定位置出现但可以连续出现。ATM可以根据各种业务的统计特性，在保证业务质量要求的前提下，在各业务之间动态的分配网络资源，以达到最佳的的资源利用率。 b)

播（ｂｒｏａｄｃａｓｔ）型连接和多播（ｍｕｌｔｉｃａｓｔ）型连接的能力。

6) ＡＴＭ对已有技术的兼容性

a) 对现有广域网技术（包括分组交换及电路交换技术）的兼容：ＡＴ

Ｍ可以兼容帧中继（ＦＲ）业务、专线数据业务（ＤＤＮ），并且支持ＰＳＴＮ和Ｎ－ＩＳＤＮ业务。

b) 对现有ＩＰ技术的兼容：ＡＴＭ对ＩＰ技术既有第二层（数据链路

层）的兼容（如局域网仿真-ＬＡＮＥ），又有第三层（网络层）的兼容（如ＣＩＰＯＡ、ＭＰＯＡ及ＭＰＬＳ）。

7) ＡＴＭ技术的缺陷

a) 过高的信元开销。就ＡＴＭ信元本身而言，信元头的开销超过了１

０％（５／４８），如果再把ＡＴＭ适配层以及更高层协议的开销考虑进去，总开销可能会超过２５％，这对于一些数据业务（例如：Ｅ－ｍａｉｌ等短分组数据）来讲是难以接受的

1-2

内部资料

b)

网络复杂性。ＡＴＭ网络为了支持综合业务和保证ＱｏＳ而引入的

的信令和网络管理功能十分复杂，这不仅增加了网络成本，同时也加大了网络的复杂性。

1.4 ATM信元（Cell）

ATM信元是ATM传送信息的基本载体。ATM信元采用了固定长度的信元格式，只有53字节，其中5个字节为信头，其余的48个字节为信元净荷。信元的主要功能为确定虚通道，并完成相应的路由控制。 ATM信元的格式如图1-1所示：

8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1 GFC VPI VCI VCI HEC PAYLOAD VPI VCI VPI VPI VCI VCI PTI CLP VCI HEC PAYLOAD PTI CLP (a)UNI信头格式 (b)NNI信头格式 图1-1 ATM信元 信头内容在UNI（用户网络接口）和NNI（网络节点接口）略有区别，主要由以下几部分构成：

? GFC：一般流量控制，4比特。只用于UNI接口，目前置为“0000”将来

可能用于流量控制。

? VPI：虚通道标识，其中NNI为12比特，UNI为8比特。

? VCI：虚通路标识，16比特，标识虚通道内的虚通路，VCI与VPI组合起

来标识一个虚连接。

? PTI：净荷类型指示，3比特，用来指示信元类型，如表1所示。对于用户

1-3

内部资料

数据，位1目前只被AAL5用以把用户帧的最后一个信元和其他信元相区别。

表1 净负荷类型

编码 000 001 010 011 100 101 110 111 意义 用户数据信元无拥塞 SDU类型=0 用户数据信元无拥塞 SDU类型=1 用户数据信元 拥塞 SDU类型=0 用户数据信元 拥塞 SDU类型=1 分段OAM信息流相关信元 端到端OAM信息流相关信元 RM信元 资源管理用 保留 ? LP：信元丢失优先级，1比特。用于信元丢失级别的区别，CLP是1，表示

该信元为低优先级，是0则为高优先级，当传输超限时，首先丢弃的是低优先级信元。

? HEC：信头差错控制，8比特，监测出有错误的信头，可以纠正信头中1比特

的错误。HEC的另一作用是进行信元界定，利用HEC字段和它之前的4字节的相关性可识别出信头的位置。

ATM信元中信头的功能比分组交换中分组头的功能大大简化了，不需要进行逐链路的差错控制。只进行端到端的差错控制，HEC只负责信头的差错控制，另外只用VPI、VCI标识一个连接，不需要源地址、目的地址和包序号，信元顺序由网络保证。

1.5 B-ISDN参考模型

B-ISDN的协议参考模型如图1-3所示。它包括一个用户平面、一个控制平面和一个管理平面。用户平面主要提供用户信息流的传输，以及相应的控制 ( 如流量控制、差错控制 ) 。控制平面主要是完成呼叫控制和连接控制的功能，通过处理信令来建立、管理和释放呼叫与连接。管理平面提供两种功能，即层管理和面管理功能。面管理完成与整个系统相关的管理功能，并提供所有平面间的协调功能。层管理完成与协议实体内的资源和参数相关的管理功能，处理与特定的层相关的操作和管理(OAM)信息流。

1-4

内部资料

管理平面 控制平面 高层协议 用户平面 高层协议 层管理面管理 AAL 适配层 ATM 信元层 PH 物理层 图1-3 B-ISDN协议参考模型

各层又可以细分为几个子层，各层和子层的功能如图1－4所示。

图1-4 B-ISDN协议参考模型的分层及其功能

1-5

内部资料

1.5.1 物理层

物理层是承运信息流的载体，物理层有传输会聚TC和物理媒体连接两个子层。 （1） 传输会聚TC子层

TC子层负责将ATM信元嵌入正在使用的传输媒体的传输帧中，或相反从传输媒体的传输帧中提取有效的ATM层信元。ATM层信元嵌入传输帧的过程如下：ATM信元解调（缓存）?信头差错控制HEC产生?信元定界?传输帧适配?传输帧生成。从传输帧中提取有效ATM层信元的过程如下：传输帧接收?传输帧适配?信元定界?信头差错控制HEC检验?ATM信元排队。传输会聚TC子层的主要功能是信元定界和信头差错控制HEC。

（2）物理媒体主要由ITU-T和ATM F建议的规范执行，共有以下类型的连接： ? 基于直接信元传输的连接 ? 基于PDH网传输的连接 ? 基于SDH网传输的连接 ? 直接信元光纤传输

? UTOPIA接口（通用测试和运行物理接口） ? 管理和监控信息流OAM传输接口

1.5.2 ATM层

1.5.2.1 ATM层的作用

ATM层在物理层之上，利用物理层提供的服务，与对等层进行以信元为信息单位的通信。同时为AAL层提供服务。ATM层与物理媒介的类型以及物理层具体传送的业务类型也是无关的，ATM层只识别和处理信头。 ATM层功能如下：

? ? ? ?

信元复用和分离：根据VPI和VCI进行 VPI/VCI变换：完成交换功能 信头产生和提取

通用流量控制：信元携带流量控制信息，用于UNI接口的信元速率控制

1.5.2.2 VP和VC

VC (虚通道): 一个用以描述单向的ATM信元交通的概念，这些ATM信元用一个称作虚通道标识符（VCI）的共同的具有唯一性的标识符值联系起来。

1-6

内部资料

VP（虚通路）：一个用以描述属于若干个虚通道的单向的ATM信元交通的概念，这些虚通道用一个称作虚通路标识符（VPI）的共同的值联系起来。

1.5.3 ATM连接

ATM采用面向连接的方式，在传送用户信息之前，要先建ATM连接。ATM连接是由ATM层链路串接而成，以提供端到端的传送能力。

ATM连接，即端到端的传送能力可分为两个等级：虚信道级（VC）和虚通道级（VP），对应虚信道连接（VCC）和虚通道级连接（VPC），如图1－5所示。

虚信道连接VCC虚信道级VCC端点虚通道连接VPCVP链路VPIxVPC端点图1-5 VCC和VPC的对比

VC链路VCIxVC链路VCIyVC链路VCIzVCC端点虚通道级VP链路VPIyVP链路VPIzVPC端点

1.5.3.1 虚信道连接VCC

VCC是VCC端点之间的VC级端到端连接。

VCC由多条VC链路串接而成。虚信道标识VCI用来识别一条特定的VC链路，分配了一定的VCI值，就产生了一条VC链路，取消VCI值，就终止了该VC链路。VCI只与某一段链路相关，不具备端到端的含义。

VC链路指在变换VCI值的两个相连ATM实体之间传送ATM信元的能力。

1.5.3.2 虚通道连接VPC

VPC是VPC端点之间的VP级端到端的连接。

VPC由多条VP链路串接而成。虚通道标识VPI用来识别一条特定的VP链路，VP链路产生于分配一定的VPI值之时，终止于取消该VPI值之时。VPI也不具备端到端的含义。

1-7

内部资料

VP链路指在变换VPI值的两个相连ATM实体之间传送ATM信元的能力。

1.5.3.3 虚连接建立方式

ATM虚连接VC包括虚信道连接VCC和虚通道连接VPC。VC的建立有两种方式：永久虚连接和交换虚连接。

永久虚连接PVC是由管理面控制建立的永久/半永久连接，用户在传送信息前不需要通过建立过程来临时建立虚连接。

交换虚连接SVC是由信令控制建立的连接，用户在传送信息前先要有连接建立过程，信息传送完毕则拆除虚连接。

不论是PVC还是SVC，都包含VCC和VPC。

1.5.3.4 VP交换和VC交换

从交换功能的角度看，ATM实体（端点或连接点）可具有VP交换和VC交换功能，也可兼具VP交换和VC交换功能。 如图1－6，描述了VP交换和VC交换的对比。

VC交换VCI1VCI3VCI4VCI2VP终端点VPI2VCI1VCI2VPI1VPI3VCI4VCI3VCI1VCI2VPI4VPI5VCI1VCI2 VP交换

图1－6 VP交换和VC交换的对比

VP交换时，VPI值要改变，而其中包含的所有VCI值都不改变；VC交换时，VPI和VCI的值都要改变。

1-8

内部资料

1.5.4 AAL层

1.5.4.1 AAL子层

ATM适配层（AAL）位于ATM层之上，这一层是和业务相关的，即针对不同的业务，其处理方法不尽相同。但都要将上层传来的信息流（长度，速率各异）分割成48字节长的ATM业务数据单元（SDU），同时将ATM层传来的ATM-SDU组装，恢复再传给上层。由于上层信息种类繁多，AAL层处理比较复杂，所以分了两个子层：汇聚子层（CS）和拆装子层（SAR）. 拆装子层SAR的作用： 1) 数据单元的分割和重组 2) ATM信元负载编号 3) ATM负载字节填充和去除 会聚子层CS的作用

1) 对高层数据进行检错纠错处理

2) 对实时业务考虑收发业务时钟的同步 3) 和具体应用相关

业务特定会聚子层(SSCS) 会聚子层 (CS) 公共部分会聚子层(CPCS) 拆装子层 (SAR) ATM适配层 (AAL) 公共子层 (CPS) 1.5.4.2 AAL业务分类

为了提高交换网络的速率，对ATM层作了尽可能的简化，而ATM层未提供处理的信元丢失，误传，时延，时延抖动等与业务服务质量密切相关的功能，由AAL

1-9

内部资料

完成。不同的业务需要不同的适配，ITU-T研究各种业务的特点，根据源和目的的定时，比特率，连接方式将业务分为A、B、C、D四类。这些业务可能是用户业务，也可能是控制平面和管理平面所需的功能业务。

A 类 ： 固定比特率(CBR)业务:ATM适配层１(AAL1),支持面向连接的业务,其比特率固定,常见业务为64Kbit/s话音业务,固定码率非压缩的视频通信及专用数据网的租用电路。

B类： 可变比特率(VBR)业务:ATM适配层2(AAL2)。支持面向连接业务,?其 比特率是可变的。常见业务为压缩的分组语音通信和压缩的视频传输。该业务具有传递介面延迟物性,?原因是接收器需要重新组装原来的非压缩语音和视频信息。 C类： 面向连接的数据服务:AAL3/4。该业务为面向连接的业务,适用于文件传递和数据网业务,其连接是在数据被传送以前建立的。它是可变比特率的,但是没是介面传递延迟。

D 类：无连接数据业务:常见业务为数据报业务和数据网业务。?在传递数据前, 其连接不会建立。AAL3/4或AAL5均支持此业务。 参数、业务类别和相应的AAL适配类型可由图1-8所示。

业务 参数 源和目的定时 比特率 连接方式 AAL类型 AAL 1 固定 面向连接 AAL 2 运动图象视频声频 QoS2 AAL 3 AAL 5 面向连接数据传输 QoS3 无连接数据传输 QoS4 A类 需要 可变 无连接 AAL 4 B类 C类 不需要 D类 用户业务举例 服务质量 电路仿真 QoS1 图1-8 业务分类、AAL类型和服务质量

1.5.4.3 AAL2和AAL5

AAL2类业务

1) AAL2特性

AAL2是为需要端到端的定时关系的面向连接的可变位速率服务开发的。

1-10

内部资料

在UMTS中，包括语音等用户面数据选择AAL2承载。AAL2信元能够定期地向远方对等的AAL2会聚子层发送源时钟频率和网络参照时钟之间的差别指示，这样接收方就能在很精确的范围内保持输出时钟同步，保证了语音这样的实时数据流的传送。同时，对于可变位速率（VBR）业务，由于VBR操作的突发性而只部分的填充ATM信元载荷，AAL2信元头中的长度指示标识可以确定净荷字段中的字节数。另外AAL2信元头中的序列号标识也可以指示那些丢失和出差错的信元，便于接收端的重构。所以AAL2具有的特性决定了AAL2能够向高层提供在源和终点之间有定时关系的面向连接的可变位速率的数据分组服务。

2) AAL2分层结构

AAL2的分层结构如图1－9所示。

AAL2适配层可以分成会聚子层CS和拆装子层SAR两个部分，其中CS子层又可以分成SSCS和CPCS两个子层。在实际应用中，CPCS子层通常和SAR子层合在一起统称为CPS子层。

会聚子层CS业务特定会聚子层SSCS公共部分会聚子层CPCS拆装子层SAR公共子层CPS 图1－9 AAL2分层结构

3) AAL2协议数据格式

AAL2协议的数据格式如图1－10。

1-11

内部资料

AAL-SAPSSCS头部AAL-SDUSSCS-PDU尾部AALCPS-SDUCPS-PHPCPS-PPCPCS-PDUSTFCPCS-PDUSAR-PDUATM-SAPCPS信头ATM-SDU 图1－10 AAL2协议的数据格式

4) CPS分组数据格式

AAL2的CPS分组的数据格式如图1－11所示。

8BITCID6BITLICPS-PH5BITUUI5BITHEC1～45/64字节CPS-INFOCPS-PPCPS分组

图1－11 AAL2 CPS分组数据格式

在图中：

1． 信道标识符CID

用于在一条VCC中标识AAL2层的通信信道，起到在VCC中AAL2信道复用的作用。AAL2通信信道是双向信道，两个方向具有相同的CID标志。

1-12

内部资料

取值为0～255，其中，0不用，1用于层管理实体通信，2～7保留，8～255用于信道标识。 2． 长度指示LI

表示CPS-INFO的长度，其值为CPS-INFO的长度减1。其中CPS-INFO的最长长度由信令或管理过程决定。 3． 用户间指示UUI

用于在CPS之间透明传送CPS用户间信息，这里是指SSSAR子层传递下来的UU值。其取值可以0～27中的任何一个，当为27时表示这是第一个或中间的PDU，当为其他值时表示这是最后一个PDU。 4． HEC

HEC表示CPS的分组头部差错控制，采用CRC校验序列来完成。

5． CPS-INFO

CPS-INFO为CPS-PDU的负载，长度为1～45/64字节。

AAL2 CPS-PDU的结构如图1－12所示。

6BITOSF1BIT1BITSNSTFP47字节PADCPS-PDU负载CPS-PDU 图1－12 AAL2 CPS-PDU结构

在图中： （1） 偏移量OSF

用于存放STF结束位置到上图CPS分组格式中所描述的CPS分组头之间的距离，如果不存在CPS分组头则指STF结束位置到PAD填充部分开始的距离。当OSF为47时表示没有信息装载。

（2） 序列编号SN

1-13

内部资料

用于对SAR-PDU信息流进行编号。

（3） 奇校验P

用于对STF进行奇校验。

（4） CPS-分组负载区

可以填充0个、1个或多个CPS分组，当然一个CPS分组也可能会被装载到两个CPS-PDU负载区中。

如图1－13，可以清楚看出AAL2层CPS-PDU的形成过程。

451918342244CPS-SDUCPS-SAP345319318334322344CPS=CPS-Packet134413311918133431011233211235CPS-PDU5485485ATM-SAP48548548ATM-SDUATM CellHeaderATM-PDUCPCS+SARCPS Packet Header=CID+LI+UUI+HECStart Field=OSF+SN+PPAD

图1－13 CPS-PDU形成过程

AAL5类业务 1)

AAL5特性

AAL5适配层是ITU-T提出的用于进行数据传送的ATM适配层协议，由于充分考虑了数据传输高可靠性的需求，在协议处理中对数据段进行了相应的校验保证，是一种低开销而纠错能力较好的适配协议；所以在TD-SCDMA的信令协议栈中，AAL5适配层用于承载Iux口的业务信令以及IuPS接口上的业务数据。

2) AAL5子层

1-14

内部资料

图1－14 AAL5子层

同样AAL5的公共子层也分为CPCS和SAR层。

0~47字节 SSCS-PDU PAD 8bit UU 8bit CPI尾部 16bit LI 32bit CRC CPCS-PDU 图1－15 AAL5 CPCS PDU 格式 –PAD：填充域 –UU：用户间指示，透明传送用户消息

–CPI：CPCS公共部分指示，暂时只用作填充 –LI：长度指示 –CRC：校验

CPCS数据分组是48字节的整数倍，AAL5的SAR层没有任何头尾，只是把CPCS数据分割成一系列的48字节的整数倍，然后传递到ATM层，加上一个ATM头形成ATM信元，为了指明最后一个SAR PDU，需要在ATM头的PT域的最后一位置1。

1-15

内部资料

SSCOP和SSCF层

AAL5中的SSCS层又分为SSCOP和SSCF子层，它们又称为SAAL层，具体这两层协议在下一节TD-SCDMA中的ATM信令协议中再详细介绍。

1.6 ATM地址格式

ATM有3种地址格式。如图1-7所示。第1字节指明该地址是3种地址格式中的哪一种。数据国家代码（DCC）有20字节长，是基于OSI地址格式的；第2和第3字节指明国家；第4字节给出了基于地址部分的格式，其他包括3字节指明权限，2字节指明域（domain），1字节指明区域，还有6字节的地址，以及其他一些信息项。在国际代号设计码（IC）地址格式中，第2和第3字节指定一个国际组织，而不是国家；地址的其余部分和格式与第1种相同。另一种是旧的使用15位十进制数的ISDN电话号码（ITU-T E.164）作为地址的格式。

AFI DCC DFI AA 保留 RD Area ES1 Sel (47) (a) DCC格式 AFI ICD DFI AA 保留 RD Area ES1 Sel (45) (b) IC格式 AFI E.164 RD Area ES1 Sel (39) (c) E.164格式

图1-16ATM地址格式

图1-14中：AFI——格式标识符（缺省） DCC——2个字节的数据国家代码

DFI——1个字节，与特定区域相关的格式标识符 AA——3个字节的管理授权标志 RD——2个字节的路由区域标识 Area——2个字节的地区标识

1-16

内部资料

ES1——6个字节的末端系统标识，实际是IEEE 802规定MAC地址 Sel——1字节的网络访问点（NSAP）选择标识 ICD——2字节 的国际代号设计码

E.164——8字节的综合业务数字网（ISDN）中的电话号码

1-17

第2章 TD-SCDMA中ATM信令协议

2.1 TD-SCDMA网络传输信令协议结构

AP CC/MM RRC RLC MAC RRC RLC MAC NBAP ALCAP SSCOP AAL5 AAL2 FP AP CC/MM RRC RLC MAC NBAP ALCAP SSCOP AAL5 AAL2 FP RANAP SCCP/ALCAP MTP3B M3UA SSCOP SCTP AAL2 IuUP GTP UDP RANAP SCCP/ALCAP MTP3B M3UA SSCOP SCTP AAL2 IuUP GTP UDP AMR PHY/ WCDMA PHY/ WCDMA PHY/ ATM PHY/ ATM PHY/ ATM PHY/ ATM PHY/ ATM PHY/ ATM PHY/ ATM PHY/ ATM Uu Iub Iu

图2- 1 TD-SCDMA网络传输信令协议结构

ATM网络信令协议包含在上图所示蓝线之间UTRAN协议栈传输网络层部分

2-1

内部资料

2.2 UTRAN传输网络层中ATM网络信令协议结构

2.2.1 Iub口

Radio NetworkControl PlaneTransportNetworkControl PlaneUser PlaneRadioNetworkLayerNode BApplication Part(NBAP)PCH FPRACH FPFACH FPDSCH FPUSCH FPCPCH FPDCH FPALCAPQ.2630.1Q.2150.2TransportLayerSSCF-UNISSCOPAAL Type 5SSCF-UNISSCOPAAL Type 5ATMPhysical LayerAAL Type 2

图2- 2 Iub口协议栈

Iub口的传输网络用户面包括两个部分，一部分是在ATM上采用AAL5的适配方式及ATM UNI口信令协议栈SAAL，用于承载无线网络控制面的应用协议NBAP信令消息和传输网络控制面的控制协议ALCAP信令消息。另一部分采用了AAL2的适配方式，用于承载无线网络层用户面的数据传输帧协议数据单元Iub-FP。 Iub口传输网络控制面包含了ALCAP控制协议，用于和无线网络层控制协议NBAP一起控制传输网络用户面的AAL2用户承载的建立、释放和维护等。 在逻辑上，Iub接口采用ATM PVC来承载控制面消息（AAL5）和用户面数据（AAL2）。目前，在传输层采用ATM传输技术的情况下，NodeB与RNC之间一般采用以下两种物理传输方式： ? ?

E1（含IMA方式） STM-1光传输

2-2

内部资料

2.2.2 Iu 口

Iu口为RNC和CN之间的开放接口，根据RNC连接到CN的不同的SAP,其协议栈分成CS域和PS域协议栈。当RNC连接到CN的电路域时，其协议栈为CS域协议，模块结构如下图所示:

RadioNetworkLayerControl PlaneRANAPUser PlaneIu UP ProtocolLayerTransportNetworkLayerTransportNetworkUserPlaneTransport NetworkControl PlaneQ.2630.1TransportNetworkUserPlaneSCCPMTP3bSSCF-NNISSCOPAAL5Q.2150.1MTP3bSSCF-NNISSCOPAAL5AAL2ATMPhysical Layer 图2- 3 Iu-Cs域协议栈

Iu-CS域的传输网络用户面也是分为两个部分，其中一部分是采用了基于ATM的宽带7号信令传输方式，由ATM NNI口的SAAL 信令适配层、宽带MTP3和宽带SCCP一起组成信令消息层，为无线网络层控制面的RANAP应用协议和传输网络层控制面的ALCAP控制协议（此时没有宽带SCCP层）提供传输承载。另一部分功能与Iub口类似，在ATM上采用了AAL2的适配方式，承载Iu口用户面应用协议Iu-UP（Iu-UP协议用于传输与RAB关联的数据流）。

Iu-CS域传输网络控制面功能与Iub口一样，包含了ALCAP控制协议，用于和无线网络层控制协议RANAP一起控制传输网络用户面的AAL2用户承载的建立、释放和维护等。

在逻辑上，Iu-CS接口采用ATM PVC来承载控制面消息（AAL5）和用户面数据（AAL2）。

2-3

内部资料

当RNC连接到CN的分组域时，其协议栈结构Iu-PS如下：

Radio Network Layer Control Plane RANAP User Plane Iu UP Protocol Layer

Transport Network Layer Transport Network User Plane SCCP MTP3-B SSCF-NNI SSCF-NNISSCOP AAL5 M3UA SCTP IP Transport Network Control Plane Transport Network User Plane GTP-U UDP IP AAL5 ATM Physical Layer ATM Physical Layer

图2- 4 Iu-Ps域协议栈

从图中可以看出，Iu-PS域传输网络层只有用户面，没有控制面，其用户面协议栈也可以分为两个部分，其中一部分与Iu-CS域一样，由基于ATM的宽带7号信令传输层来为上层的无线网络控制协议RANAP提供传输承载。由于考虑到CN的分组域可能会采用基于IP的传输方式，因此Iu-PS传输网络用户面用于承载RANAP信令的协议栈提供了一种基于IP传输的备选方式，采用经典的IPOA传输技术加上一种用于在IP上传送PSTN信令的可靠的传输协议SCTP和M3UA来实现信令承载（此时所用的STCP端口号为2905）。在应用中，运营商可以根据需要来任意选用两种方式中的一种。

Iu-PS域传输网络用户面的另一部分采用了基于经典的IPOA的GPRS Tunnelling Protocol（GTP）/UDP/IP协议栈来完成对无线网络用户面分组数据的承载（此时UDP端口号为2152）。这里只使用了GTP的用户面协议功能GTP-U，其控制面的功能由无线网络层控制协议RANAP来完成。

2-4

内部资料

在逻辑上，Iu-PS接口采用ATM PVC来承载控制面消息和用户面消息（AAL5）。 在传输层采用ATM传输技术的情况下，CN与RNC之间一般采用SDH传输如：STM-1/STM-4/STM-16等。

2.2.3 Iur口

Iur口为RNC与RNC之间的开放接口，该接口可以是物理接口，此时RNC与RNC直连；也可以是逻辑接口，此时RNC与RNC通过CN连接成网。其协议栈结构模型如下：

RadioNetworkLayerControl PlaneRNSAPUser PlaneIur DataStream(s)TransportNetworkLayerTransportNetworkUserPlaneTransport NetworkControl PlaneALCAP(Q.2630.1)TransportNetworkUserPlaneSCCPMTP3-BSSCF-NNISSCF-NNISSCOPAAL5M3UASCTPIPSTC (Q.2150.1)MTP3-BSSCF-NNISSCF-NNISSCOPAAL5M3UASCTPIPAAL2ATMPhysical Layer

图2- 5 Iur口协议栈

Iur口的传输网络层也分成传输网络用户面和控制面，其用户面也分成两个部分，一部分与Iu-PS域传输RANAP控制协议的协议栈相同，包括两种传输方式：基于ATM的宽带7号信令方式和基于经典IPOA的7号信令方式，以满足不同的应用需求，此时它所传输的内容包括无线网络层控制协议RNSAP和传输网络层控

2-5

内部资料

制协议ALCAP。用户面的另一部分与Iu-CS域里用于传输用户数据的用户面协议栈相同，采用基于ATM的AAL2的适配方式来传输Iur口用户面的数据传输帧协议单元Iur-FP。

传输网络控制面的协议栈与Iu-CS域的控制面协议栈相同，传输网络层控制协议ALCAP承载在两种可选的7号信令传输方式上，与无线网络层控制协议RNSAP一起，去为无线网络用户面帧协议Iur-FP建立、释放和维护AAL2连接。 在传输层采用ATM传输技术的情况下， RNC之间一般采用STM-1光传输

2.3 ATM网络信令协议介绍

2.3.1 ATM信令链路模块SAAL

RNC中的SAAL包括三个部分的内容： 1． SSCOP：业务特定面向连接协议。

2． SSCF-UNI：UNI口的信令业务特定协调功能。 3． SSCF-NNI：NNI口的信令业务特定协调功能。

其中：SSCOP主要完成SAAL的应答和非应答数据传送功能，SSCF为SSCOP提供的业务和上层用户的需求提供映射。SSCF分成两类：在UNI侧，SSCF主要用于在信令第三层用户要求的业务和SSCOP提供的服务之间提供一种协调功能；在NNI侧，SSCF除了完成UNI侧同样的功能外，还提供了与层管理之间的接口用来控制SAAL信令链路的正常操作。

SAAL根据在RNC接口的不同划分如下：在Iub口上的SAAL，包括SSCOP和SSCF-UNI，为上层的NBAP和ALCAP提供信令承载；在Iu和Iur口的SAAL，包括SSCOP和SSCF-NNI，为上层的七号信令和ALCAP提供信令承载。对于NNI侧的SAAL，还包括了SAAL层管理的功能。

2.3.1.1 SSCOP

SSCOP的功能是给其上层的SSCF模块提供服务，为上层信令用户建立和释放信令连接，并在该连接上提供应答和非应答方式的消息数据传送以可靠交换信令消息。它利用SAAL-CPCS层提供的非可靠性的传输过程为SSCOP用户提供传输信息长度达64K字节的可靠性传输过程。

它的详细功能包括：

（1） 保证SSCOP PDU序列的连续性。也既是要保证序列在传输过程中不会发

2-6

内部资料

生改变。

（2） 可纠错并有重发功能。这首先依靠PDU序列号来判断信息是否丢失，然

后可根据请求来选择是否重发。

（3） 流量控制。通过滑窗机制实现流量的控制，在接收方可对发送方的数据传

输速率进行控制。

（4） 层管理差错汇报。

（5） 链路保持功能。当两个SSCOP用户端之间在较长时间内无数据传输时，

可定时地发送POLL PDU来保持该连接的有效。

（6） 本地数据恢复功能。各SSCOP端用户均可利用这个功能来发出选择请求，

以便能对一些被丢失或未被确认的PDU进行重发。

（7） 连接控制功能。用于实现连接的建立和拆除，并在连接出现问题时进行再

同步的操作，既在收、发双方间对传输参数及缓存的大小进行再次协商。

（8） 传递用户信息。该功能允许SSCOP端的用户数据通过SSCOP协议来传

输。这可有两种选择，即有应答的传输与无应答传输。

（9） 检测SSCOP协议实现中产生的差错并进行恢复。 （10） 在发、收双方间互通状态信息。

2.3.1.2 SSCF-UNI

ATM UNI侧的业务特定协调功能模块SSCF的功能比较简单，主要功能是执行第三层信令用户请求的业务和SSCOP所能提供的业务间的协调功能，在上下层协议模块之间提供原语映射（包括建立释放SSCOP信令链路、上下层数据转发等），使层3具体的业务用户与SSCOP模块保持相互独立。它的主要功能有：

（1） 支持点到点和点到多点的数据非确认传输。

（2） 支持点到点的可靠数据传输。这包括连接建立，连接释放。

2.3.1.3 SSCF-NNI

在NNI侧，业务特定协调功能模块SSCF提供如下功能：

（1） 链路的建立过程包括定位过程、证明过程（可以没有）。 （2） 数据传输过程，为MTP3b提供信令传递的通道。

（3） 链路的释放过程，释放连接，不能再为MTP3b提供可靠的数据传输。

2-7

内部资料

（4） SDU的获取，在链路不可用后，MTP3b进行链路的倒换，取回已发出去

而对端没有收到的消息。

（5） 非确认传输，消息可以在任何状态下传输，但不进行确认。

（6） 信令链路错误监视，配合LM，实现对链路的监控，分散在各个处理中。

SSCF-NNI利用端到端的通信功能来传输它本层所需要处理的一些业务消息，完成对本模块以及下层信令链路的维护和控制功能，这些消息通常是在建立链路或链路出现故障需要恢复时采用。通信采用的SSCF-PDU有固定的长度4Bytes，这些SSCF-PDU可以使用AA-ESTABLISH和AA-RELEASE信号中的SSCOP-UU参数或者AA-DATA信号中的消息单元MU来进行交互。因为MTP3B发送下来的有效的PDU长度必须大于4Bytes，因此可以通过判断消息数据单元的长度来决定当前接收的是否是SSCF-PDU还是MTP3B消息单元。长度小于4的消息单元将被抛弃。

2.3.2 宽带七号信令传递模块MTP3B

MTP3B是应用在B-ISDN领域中的宽带7号信令消息传递协议，是基于ATM的信令消息传输协议，它以窄带7号信令中的MTP3协议说明作为其功能主体，在下层使用SSCOP提供的服务，上层为ALCAP和B-SCCP提供服务。与窄带7号信令相比，MTP3B主要改变了其向下的接口功能，并对信令网的管理功能进行了一些扩展。

MTP3B软件子模块功能主要分成了信令消息处理和信令网管理两大部分，如下图所示：

2-8

内部资料

第三级 信令消息传递部MTP3B信令消息处理消息分配消息鉴别消息编路SCCP或ALCAPSSCF-NNI信令网络管理信令业务管理信令路由管理信令链路管理MTP3B的层管理 图2-6 MTP3B模块功能结构图

在上图中，实线和点划线代表信息消息数据流，虚线代表指示与控制。 1． 信令消息处理

这部分又可以分成消息鉴别功能模块、消息路由功能模块和消息分配功能模块。从链路上接收到的消息到达某一信令点时，消息鉴别功能根据信令消息中路由标签的DPC判断该消息的终点是否为本信令点。若是，由消息分配功能根据子业务字段SI送给相应的上层或MTP3B同层其他功能模块；若不是，则当当前信令点为一STP时，消息编路功能根据DPC、SLS到数据库路由表中查询，选择到达某一目的地路由中的一条链路；否则丢弃该数据单元。 2． 信令网管理

信令网络管理模块的功能是当信令网路出现故障或拥塞时，完成信令网的重新组合，保障信令网的正常工作。信令网的管理功能主要包括信令业务管理（STM）、信令链路管理（SLM）、信令路由管理（SRM）。

2-9

内部资料

（1） 信令业务管理

用于当链路或路由发生故障时，将信令消息从无效的链路或路由转移到另一条或多条可替换的有效链路或路由；或者，当信令网发生拥塞时，对信令消息流量进行控制。该功能主要由倒换（changeover）、倒回（changeback）、强制重选路由（forced rerouting）、受控重选路由（controlled rerouting）、信令点再启动（MTP restart）、管理阻断（management inhibiting）、拥塞处理等过程实现。

（2） 信令链路管理

用于控制本地信令点连接的所有信令链路，包括链路的启动（start）、停止（stop）和测试。MTP3B通过向SSCF-NNI发原语启动或阻止某条信令链路，具体的启动或阻止过程由SSCF-NNI来完成。SSCF-NNI通过原语将相应信令链路的状态（处于服务、非服务、拥塞、拥塞解除等）通知给MTP3B，MTP3B收到这些通知后启动相应的信令业务管理过程或路由管理过程。另外，为保障数据的可靠传输，SSCF-NNI在建立好下层信令链路并准备上报给MTP3B之前，需要对这条链路进行可靠性测试，对于处于服务状态的链路，MTP3B模块将定时发送测试数据进行测试。

（3） 信令路由管理

只存在于有STP（信令转接点）的信令网中，用来在信令点之间可靠地交换信令路由是否可用的信息，以及时地闭塞信令路由或解除信令路由。主要由禁止传递（TFP）、允许传递（TFA）、受控传递（TFC）、信令路由组测试（Signalling Route Set test）程序来实现。

2.3.3 宽带信令连接控制模块B-SCCP

B-SCCP属于宽带7号信令的信令连接控制模块，它与下层实体M3UA或MTP3B共同组成7号信令的传输网络层，并利用M3UA或MTP3B提供的服务进行信令和数据的传输。在RNC 系统中，B-SCCP新增加了两个业务子系统RANAP和RNSAP，分别用于处理Iu口和Iur口的业务。

B-SCCP采用了与窄带SCCP相同的功能实体，并在其上进行了扩展，增加了对长单位数据消息、子系统拥塞处理、消息的重要性参数设置以及业务的流量控制处理等功能。

B-SCCP可以向用户提供无连接服务和面向连接服务，具体有如下四类协议： 1． 0类：基本的无连接服务。

2-10

内部资料

2． 1类：消息有序的无连接服务。 3． 2类：基本的面向连接服务。 4． 3类：带流量控制的面向连接服务。

RNC中的B-SCCP模块作为Iu和Iur接口七号信令的第二层，为RANAP和RNSAP提供0类无连接业务和2类面向连接业务。

B-SCCP系统的功能模块可分为：SCRC（选路控制模块）、SCLC（无连接传送控制模块）、SCOC（面向连接传送控制模块）和SCMG（管理控制模块）。它们之间的关系及与MTP3B、B-SCCP用户之间的关系如图所示；其中，N_原语和MTP_原语分别表示SCCP和上层用户及MTP3B层间的接口，SOR、SOG、SSA、SSP、SST为SCCP管理消息。

B-SCCP用户B-SCCP面向连接传送控制模块（SCOC）面向连接消息编路出错B-SCCP选路控制模块（SCRC）MTP-传送原语N-传送原语N-传送原语SSTN-管理原语B-SCCP无连接传送控制模块（SCLC）SSSSAPSSOOGR无连接消息编路出错收到发向本节点不可用子系统的消息B-SCCP管理控制模块MTP-管理原语 图2-7 B-SCCP功能模块结构

1． B-SCCP路由控制功能（SCRC）

B-SCCP路由控制接收到来自MTP的消息后，进行消息鉴别和路由选取，把消息传给无连接控制（SCLC）、面向连接控制（SCOC）或MTP。B-SCCP路由控制还要接收来自SCOC和SCLC的内部消息，在传送这些消息到MTP3B或又回到SCOC之前完成必要的选取路由功能。 2． B-SCCP无连接控制部分（SCLC）

无连接传送过程允许B-SCCP用户事先不用建立信令接续，而直接请求传递用户数据。用户数据放在单元数据消息（UDT）中传递。

2-11

内部资料

2.3.4 ALCAP

SCLC接到SCRC传来的无连接数据传送消息后，用N-单元数据指示原语通知B-SCCP用户，反之，接到B-SCCP用户发出的N-单元数据请求原语时，构造UDT消息，交由SCRC进行路由选取，利用MTP提供的功能，将数据送到目的地。

3． B-SCCP面向连接控制部分（SCOC）

面向连接控制部分（SCOC）实现了面向连接数据传送的一系列过程，包括连接建立、数据传送、连接释放以及连接拒绝等。

B-SCCP用户通过N－连接请求原语，请求建立连接，SCOC收到用户请求后，构造连接请求消息CR,由SCRC负责选路，送达目的地。SCOC收到SCRC 送来的CR消息后，用N—连接指示原语通知B-SCCP用户，建立起主叫用户到被叫用户的逻辑连接，随后SCOC控制数据在此连接上单向或双向地传输。全部数据传输结束后，用户向SCOC发出N－拆连请求原语，SCOC利用连接释放消息（RLSD）释放连接。在对端，SCOC接收到RLSD消息后，一方面以释放完成消息（RLC）应答，另一方面用N－拆连指示原语通知B-SCCP用户。 4． B-SCCP管理功能（SCMG）

B-SCCP管理功能（SCMG）的作用是在信令点或信令点中的子系统发生故障或拥塞时，重新选择信令路由或限制信令业务量，以保证正常的信令网络功能。这里的子系统实际上就是B-SCCP的用户。B-SCCP管理功能既适用于无连接服务，又适用于面向连接服务。

按照管理对象的不同，可将B-SCCP管理分为两个子功能：

（1） 信令点状态管理：根据MTP提供的信令点状态消息，通知数据库子系统

修改SCCP地址翻译表和节点状态，对相关路由进行修改和重组，使用户能够采取措施停发或减少向有关信令点发送信令消息。

（2） 子系统状态管理：根据收到的关于子系统的故障、退出服务和恢复信息，

通知数据库子系统，修改SCCP翻译表，更新子系统状态标记。

ALCAP是RNC传输网络层中用于建立用户面数据承载的传输网络控制面协议总称，主要由AAL2信令协议A2SP和AAL2信令传输转换协议STC组成，根据接口不同，AAL2信令传输转换协议也不同。在Iub口，AAL2信令传输转换承载在

2-12

内部资料

UNI侧的SAAL之上；在Iu口和Iur口，AAL2信令传输转换则承载在宽带MTP3B或者M3UA实体之上。

2.3.4.1 A2SP

AAL2信令协议（简称A2SP）软件模块负责无线网络用户面AAL2传输信道的建立、释放与维护，控制AAL2的点到点连接。在上层主要接收来自Iub口NBAP、Iu口RANAP和Iur口RNSAP的建链请求，在下层则通过相应的信令传输转换，分别利用MTP3B（或M3UA）和SAAL提供的服务进行信令传输，为用户面传输承载的建立提供控制，使无线网络层脱离于ATM AAL2传输信道的建立、释放与维护，在AAL2信道上透明传输话音或数据。A2SP跟AAL2服务用户、操作维护、数据库、ATM资源管理、信令传输转换、MTP3b（或M3UA）都有接口。

AAL2信令协议分为协议实体和节点功能两个模块。其中：

（1） 协议实体又包括： 1） 出局协议实体

处理主叫发起的AAL2 连接建立请求，通过调用节点功能为上层用户申请AAL2连接所需的资源（包括PathID/CID等），在两端的AAL2节点之间建立AAL2通道。 2） 入局协议实体

处理对等实体发起的AAL2连接建立请求，通过调用节点功能检查对端请求建立的AAL2连接的合法性，在两端的AAL2节点之间建立AAL2通道。 3） 维护协议实体

提供协调相邻两端AAL2实体之间AAL2连接资源状态的功能（复位功能）以及对AAL2连接进行闭塞和解闭的功能。

（2） 节点功能提供出、入局协议实体之间的桥接功能，完成路由选择功能、CID

分配功能和ATM路径资源的管理维护和跟踪等功能，具体包括： 1） AAL2子信道的申请或检验。 2） AAL2内部资源路径的建立和释放。 3） AAL2路径或子信道的复位。 4） AAL2路径或子信道闭塞解闭塞。 5） AAL2信令实体信令拥塞控制。

2-13

内部资料

6） 相邻AAL2节点可用性处理。 7） 消息错误处理。

AAL2信令结构以及网络结构如下图所示：

AAL2业务端点AAL2服务用户AAL2业务端点AAL2服务用户AAL2信令实体AAL2信令实体节点功能层管理层管理节点功能协议实体AAL2信令消息信令传输转换实体（STC）协议实体信令传输转换实体（STC）信令传输承载（MTP3B+SAAL_NNI或SAAL_UNI） 图2－8 A2SP功能结构图

根据实际应用的需求，RNC在网络中主要作为AAL2的业务端点，不考虑桥接功能。

2.3.4.2 STC-SSCF

位于Iub口的信令传输转换层STC-SSCF通过提供一种信令传输转换业务，为W-CDMA中Iub口上传输网络子系统的AAL2信令传输提供通用的信令传输服务。它利用下层SSCF与SSCOP提供的可靠数据传输机制，为AAL2信令协议提供通用的信令传输业务，使AAL2用户不必关心下层的传输媒介，达到信令传输转换的目的。

在系统中，STC-SSCF为它上层的AAL2信令协议实体A2SP提供如下服务：

（1） 将A2SP实体与低层的的传输媒介分离开来，使A2SP不必关心具体的传

输支撑，这样做可能会影响服务的质量，但为上层提供了通用的传输业务。

2-14

内部资料

（2） 透明的传输A2SP的信息数据，不限制信息的内容、格式等。

（3） 通过SSCF子层建立和维护SSCOP连接，并可以提供永久连接业务，同

时将可靠传输业务的可用性通知给A2SP。当SSCOP释放连接后，STC会尝试着去重建一个连接。

2.3.4.3 STC-MTP3B

STC-MTP3B的功能与STC-SSCF的功能类似，只是维护的对象由ATM信令链路变成七号的信令点，同时还提供对A2SP邻接点的可达性检测功能。

2.4 ATM各层协议在中兴ZXWR RNC设备单板的映射和信令处理流程

2.4.1 ATM各层协议在中兴ZXWR RNC设备单板的映射

2.4.1.1 ASC单板

ATM接入和交换板，提供7个STM光纤接入口。实现ATM物理层和ATM层。

2.4.1.2 RA2B单板

实现ATM物理层和ATM层，AAL2适配层。RA2B板通过STM-1光接口与ATM交换单元相连，负责完成AAL2和MAC间的协议转换；并将用户数据按MAC帧发送到用户面处理板RUB处理。

2.4.1.3 IPAB单板

实现ATM物理层和ATM层，AAL5 SAR层。IPAB单板完成控制面ATM数据流到以太网数据流之间的协议转换和控制面数据包的转发，实现AAL5和UDP之间的映射转发。

2.4.1.4 RPB单板

实现ATM物理层和ATM层，承载Iu-PS数据业务的AAL5 SAR。每块RPB板用一个STM-1接口与ATM交换单元对接，同时提供以太网端口和以太网交换单元相连，完成对于分组业务GTP-U和IPOA的处理。

2.4.1.5 RSB，RCB，ROMP单板

RSB板负责RNC系统的宽带七号信令处理，包括CP,SSCOP,SSCF,MTP3B，SCCP协议实现，RCB，ROMP板负责ALCAP和部分MTP3B,SCCP协议实现。

2-15

内部资料

2.4.2 ATM信令处理流向

RCP板SAAL-UNIIPAB板ARM1ALCAP-IubRNL子系统RCP板MTP3BALCAP-Iu/Iur或SCCPRNL子系统RSP板（ATM）SAAL-NNIRSP板(IP)IP/SCTPRA2B板ARM2RCP板ARM3A2SPRNL子系统M3UA

图2－9 ATM信令处理流程

系统上电后，ATM交换平台中的PVC接续软件与位于各个业务单板（IPAB/RA2B/RPB）上的ATM资源管理模块相互配合，建立Iub、Iu和Iur口上的ATM PVC，这些PVC在RNC系统内部终止于IPAB板、RPB板和RA2B板；对于IPAB板和PSPB板，还需要为其上的PVC与它们所相关的RUB板、RSB板和RCB板在以太网交换机中建立一对一的传输通路。

终止于IPAB板的PVC采用AAL5作为适配层，用于传输无线网络控制面和传网络控制面的信令，当信令消息到达IPAB板后，AAL5数据单元以MAC包的形式通过事先建立好的传输通路经以太网交换到RSB板（Iu/Iur口）或RCB板（Iub口）上的SAAL模块进行处理，SAAL模块处理完成后交给其上层的MTP3B模块（Iu/Iur口）或ALCAP模块（Iub口）进行处理，最后传递到SCCP、ALCAP或 相关的无线网络子系统模块进行处理。

终止于RA2B板的PVC采用AAL2作为适配层，主要在RNC/Node B和RNC/之间传递用户数据单元（在Iub口和Iur口包括CS域和PS域的数据，在Iu口只有CS域的数据）。当有用户数据需要传送时，位于RCB板上的ALCAP模块首先为该用户在RA2B板的CPU上申请一个AAL2连接标识CID，并在这个标识与相关的RUB处理板的相关CPU之间建立一条通道，当用户数据到达RA2B板后，

2-16

内部资料

该AAL2连接中的数据单元被提取出来，封装成MAC帧，通过事先建立的通路传递到RUB板上进行处理。

当采用IP进行信令传输时，M3UA与SCTP模块均位于RSB板上，其功能及对信号的处理流程与SAAL和MTP3B基本相同 。

2-17

内部资料

第3章 IPOA：IP与ATM技术的结合

3.1 IPOA技术概要

IPOA(IP Over ATM) 是在ATM－LAN上传送IP数据包的一种技术。它规定了利用 ATM网络在ATM终端间建立连接，特别是建立交换型虚连接(SVC：Switched Virtual Circuit)进行IP数据通信的规范。

图3－1 IPOA的参考配置

如上图所示，在ATM－LAN中，ATM网络可看作一个单一的(通常是本地的)物理网络，如同其它网络一样，人们使用路由器连接所有异构网络，而TCP/IP允许ATM网络上的一组计算机象一个独立的局域网一样工作，这样的一组计算机被叫做LIS（Logical IP Subnet），在一个LIS内的计算机共享一个IP网络地址(IP子网地址)，LIS内部的计算机可以互相直接通信，但是当一个LIS内的计算机要和其它的 LIS或网络中的计算机通信时必须经过两个互连的LIS路由器，很明显，LIS的特性与传统IP子网相似。

类似以太网，IP数据包在ATM网络上传输也必须进行IP地址绑定，ATM给每一个连接的计算机分配ATM物理地址，当建立虚连接时必须使用这个物理地址，但由于 ATM硬件不支持广播，所以，IP无法使用传统的ARP将其地址绑定到ATM地址。在ATM网络中，每一个LIS配置至少需要一个 ATMARP

3-18

内部资料

SERVER以完成地址绑定工作。

3.2 IPOA功能介绍

IPOA的主要功能有两个：地址解析和数据封装。

地址解析就是完成地址绑定功能。对于PVC（Permanent Virtual Circuit）来说，因为PVC是由管理员手工配置的，因此一个主机可能只知道PVC的VPI/VCI标识，而不知道远地主机的IP地址和ATM地址，这就需要IP解析机制能够识别连接在一条PVC上的远地计算机；对于SVC来说，地址解析更加复杂，需要两级地址解析过程。首先，当需要建立SVC时，必须把目的端的IP地址解析成ATM地址；其次，当在一条已有的SVC上传输数据包时，目的端的IP地址必须映射成SVC的VPI/VCI标识。

对于IP数据包的封装问题，目前有下面两种封装形式可以采用：

＊ VC封装：一条VC用于传输一种特定的协议数据(如IP数据和ARP数据)，传输效率很高；

＊ 多协议封装：使用同一条VC传输多种协议数据，这样必须给数据加上类型字段，IPOA中使用缺省的LLC/SNAP封装标明数据类型信息。

3.3 IPOA工作过程

整个系统的工作过程如下：首先是Client端的IPOA初始化过程，即Client加入LIS的过程，由Client端的IPOA高层发出初始化命令，向SERVER注册自身，注册成功后，Client变为“Operational\状态，意味着现在的Client可以接收/传输数据了。当主机要发送数据时，它使用通常的IP选路，以便找到适当的下一跳(next－hop)地址，然后把数据发送到相应的网络接口，网络接口软件必须解析出对应目的端的ATM地址，该地址有两种方法可以获得：（1）直接从Client端的解析表中查到；（2）通过发送ATMARP请求获得。接下去用户可作两种选择：（1）假如有可利用的连接目的端的VCC，那么直接把数据发送给AAL5层，通过VCC传输出去；（2）假如（1）不满足，那就通过信令过程建立适合的链路，然后进行传输。 （实际中的数据传输过程由于牵涉到QOS设置问题，所以要比上面的论述复杂一些。）当Client接收到AAL5的数据时，处理过程比较简单，只须简单地解除封装，根据协议数据类型交给相应模块处理即可。

除了数据传输的任务外，Client还要维护地址信息，包含定期更新SERVER

3-19

内部资料

上的地址信息和本地的地址信息。假如Client的地址信息不能被及时更新，那么此Client就会变成非可用状态，需要重新初始化后才能使用。

在Client传输数据时，它可能同时向许多不同的目的端发送和接收数据，因此必须同时维护多条连接。连接的管理发生在IP下面的网络接口软件中，该系统可以采用一个链表来实现此功能，链表中的每一数据项包含诸如链路的首/末端地址、使用状态、更新标志、更新时间、QOS信息和VCC等一条链路所必须的信息。

3.4 IPOA在TCP/IP协议栈中的位置

ATM网络是面向连接的，TCP/IP只是将其作为象以太网一样的另一种物理网络来看待。从TCP/IP的协议体系结构来看，除了要建立虚连接之外，IPOA与网络接口层完成的功能类似，即完成IP地址到硬件地址(ATM地址)的映射过程，封装并发送输出的数据分组，接收输入的数据分组并将其发送到对应的模块。当然，除了以上功能之外，网络接口还负责与硬件通信(设备驱动程序也属于网络接口层)。

在OSI模型中，IPOA位于IP层以下，属网络接口层，其建立连接的工作通过RFC 1755请求UNI3.1处理信令消息完成。

3.5 TD-SCDMA中的IPOA协议

3.5.1 IP信令链路模块

RNC的IP信令处理包括两个部分： 1． M3UA：MTP3B用户适配层。 2． SCTP：流控传输协议。

IP信令链路模块是针对对信令采用IP传输的需求来提出的，主要用于Iu口PS域和Iur口的信令传输，与宽带七号链路（包括ATM信令链路和MTP3B）处于同等位置，如下图所示，其中M3UA完成7号信令MTP3B用户的适配功能，而SCTP则为信令传输提供下层的传输通道。在实际运行中，由运营商来进行选择，IP信令和宽带7号信令两者任选其一。

3-20

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7ie3.html