異步轉移模式

ATM有以下特點：

（1）異步轉移模式綜合電路交換和分組交換的優點而成，它使用統一的信元（Cell）作為基本傳送單位，即48個字節的信息碼加5個字節的信息頭共53個字節；

（2）異步轉移模式的速率為155Mb/s（STM-1）或622Mb/s（STM-4），進行高速分組交換，以降低時延，近來又將其速率適當降低如52Mb/s，已被ITU-T採納；

（3）異步轉移模式採用單一結構可實現多媒體通信，並用多種用户-網絡接口為用户提供多種服務，並可與現有的任何一種業務相連，將其納入統一的網路。

ATM通常與同步數字系列（SDH）或準同步數字系列（PDH）結合在一起組成寬帶綜合業務數字網（B-ISDN），為用户提供虛通道（VP）和虛電路（VC）精力，前者為半永久性連接，後者為交換性連接。在網路結構上分為骨幹網和用户接入網，前者節點間用網路間接口（NNI）互邊連，後者用網路用户接口（NUI）互連。用户接入網是將用户現存的局域網（如Ethernet、To-kenRing、FDDI、以及用户ATM設備）、話音（如PABX）、數據網（PSPDN、DDN、模擬專線等）、幀中繼（F、R）和貶低、圖形以及多媒體等業務經接入ATM轉換成標準的ATM格式在骨幹網上傳送。

ATM主要為用户提供高速、低時延、可交換的寬帶的電路，主要應用有

（1）高速的局域網互連；

（2）高質量的電視會議；

（3）遠程教學；

（4）遠程醫療診斷；

（5）遠地協同工作；

（6）多媒體通信；

（7）按需分配頻寬（VOD）和電視點播；

（8）影視遠程分配；

（9）可提供定時、可選頻寬的各種業務。

ATM作為未來新一代高速寬帶綜合業務數字網的交換機將會得到迅速的發展。 ^[1] 

信元實際上就是分組，只是為了區別於X.25的分組，才將ATM的信息單元叫作信元。ATM的信元具有固定的長度，即總是53個字節。其中5個字節是信頭(Header),48個字節是信息段。信頭包含各種控制信息，主要是表示信元去向的邏輯地址，另外還有一些維護信息、優先級及信頭的糾錯碼。信息段中包含來自各種不同業務的用户數據，這些數據透明地穿越網絡。信元的格式與業務類型無關，任何業務的信息都同樣被切割封裝成統一格式的單元。

ATM的信頭有兩種格式，分別對應用户-網絡接口UNI和網絡節點接口NNI。其中個字段的含義及功能如下：

(1)一般流量控制字段GPC(Generic Flow Control),又稱接入控制字段。當多個信元等待傳輸時，用以確定發送順序的優先級。

(2)虛通道標識字段VPI(Virtual Path Identifier)和虛通路標識字段VCI(Virtual Channel Identifier)用做路由選擇。

(3)負荷類型字段PT(Payload Type)用以標識信元數據字段所攜帶的數據的類型。

(4)信元丟失優先級字段CLP(Cell Loss Priority)用於阻塞控制，若網絡出現阻塞時，首先丟棄CLP置位的信元。

(5)信頭差錯控制字段HEC(Head Error Control)用以檢測信頭中的差錯，並可糾其中的1比特錯。HEC的功能在物理層實現。 ^[2] 

有很多文件與ATM有關，其中大部分由ITU-T、ANSI和ATM論壇頒佈。ATM標準的開發始自1984年，ITU-T和ATM論壇於1993年完成了許多標準，ATM論壇還頒佈了B-ISDN交換運營商接口，用於美國LATA(本地訪問與傳輸區域)間的操作。在分層結構上，ATM類似於其他新興通信技術(如城域網[MAN]和交換多兆位數據業務[SMDS])。ATM適配層(AAL)為面向連接和無連接的可變比特率(VBR)應用提供會聚功能。ATM以恆定比特率(CBR)方式支持同步應用(語音、視頻)。AAL實際上又分成兩個子層:分段和重裝子層(SAR)和會聚子層(CS)。顧名思義，SAR負責在發送端支持不同長度和格式的用户PDU(頭部和尾部)；在接收端，它把48字節的數據單元按用户格式重新組裝成用户PDU。CS的功能取決於AAL所處理的業務類型，例如語音、視頻和數據。

ATM的出現對應兩種形式的用户到網絡接口(UNI)：公共UNI定義了公共業務ATM網絡與專用ATM交換機之間的接口；專用UNI定義了最終用户與專用ATM交換機之間的接口。UNI上的用户業務由信元頭部的兩個值來標識：虛信道標識符(VCI)和虛擬路徑標識符(VPI)。在用户以按需連接的方式進入與網絡的會話以及用户以永久虛電路(PVC)方式進入網絡這兩種情況下，分配這些值給用户。VPI和VCI也用於ATM網絡。交換機檢查VPI和VCI以確定如何通過ATM網絡來選擇信元的路由。

ATM協議數據單元(PDU)叫信元，它的長度為53字節，其中5個字節用於ATM頭部，48個字節由AAL和用户有效負載佔用。ATM信元針對UNI和NNI的配置略有不同。

流量控制字段被稱作一般流量控制(GFC)字段，如果這個4bit的GFC字段不用，則設置為零。5字節信元頭部中的大部分值由虛電路標號VPI和VCI組成。有效負載類型標識符(PT)字段標識信元中的業務的類型，信元中可以包含用户業務或管理/控制業務。信元丟失優先級(CLP)字段只有1bit。報頭差錯控制(HEC)字段用於差錯檢驗，它也可以糾正1bit的差錯。

ATM的網絡互通規範由ITU-T在G.708推薦標準中以網絡節點接口(NNI)的方式頒佈，而由ATM論壇頒佈的相應部分則被稱作寬帶交換運營商接口(B-ICI)1.0版。這兩個規範的主要差別在物理層：NNI規定採用SDH，而B-ICI規定採用SONET或DS3。當然，其他的物理層從技術上講也是可行的。

時分複用方式工作，來自不同信息源的信元彙集到一起，在一個緩衝器內排隊，隊列中的信元著個輸出到傳輸線路，在傳輸線路上形成首尾相接的信元流。信元的信頭中寫有信息的標誌(如A和B)，説明該信元去往的地址，網絡根據信頭中的標誌來轉移信元。

信息源隨機地產生信息，因為信元到達隊列也是隨機的。高速的業務信元來得十分頻繁、集中，低速的業務信元來得很稀疏。這些信元都按先來後到在隊列中排隊，然後按輸出次序複用到傳輸線上。具有同樣標誌的信元在傳輸線上並不對應某個固定的時間間隙，也不是按週期出現的，也即信息和它在時域的位置之間沒有關係，信息只是按信頭中的標誌來區分的。這種複用方式稱為異步時分複用(Asynchronous Time Division Multiolex)，又稱統計複用(Statistic Multiptx)。而在同步時分複用方式(如PCM複用方式)中，信息以它在一幀中的時間位置(時隙)來區分，一個時隙對應着一條信道，不需要另外的信息頭來標識信息的身份。

異步時分複用方式使ATM具有很大的靈活性，任何業務也都可按實際需要來佔用資源。對於特定的業務，傳送速率可隨信息到達的速率而變化，因此網絡資源得到了最大限度的利用。ATM網絡可以適用於任何業務，不論其特性如何(速率高低、突發性大小、質量和實時性要求等)，網絡都按同時的模式來處理，真正做到了完全的業務綜合。

若某個時刻隊列中沒有等待發送的信元，此時線路上就出現未分配信元(信頭中含有標誌φ);反之，若某個時刻傳輸線路上找不到可以傳送新元的機會(信雲啊都已排滿)，而隊列已經充滿緩衝區，此時為了儘量減少對業務質量的影響，將優先級別低的信元丟棄。緩衝區的容量必須根據信息流量來計算，以使信元丟棄率在10-9以下。　 為了提高處理速度和降低延遲，ATM以面向連接器的方式工作。網絡的處理工作十分簡單：通信開始時建立虛電路，以後用户將虛電路標誌寫入信頭(即地址信息)，網絡根據虛電路標誌將信元送往目的地。

經過ATM網絡中的節點提供信元的交換。其實，ATM網絡的節點完成的只是虛電路的交換，因為同一虛電路上的所有信元都選擇同樣的路由，經過同樣的通路到達目的地。在接收段，這些信元到達的次序總是和發送次序相同。

ATM交換節點的工作比X.25分組交換網中的節點要簡單得多。ATM節點只做信頭的CRC檢驗，對於信息的傳輸差錯根本不過問。ATM節點不做差錯控制(信頭中根本你沒有信元的編號)，也不參與流量控制，這些工作都留給終端去做。ATM節點的主要工作就是讀信頭，並根據信頭的內容快速的將信元送往要去的地方，這件工作在很大的程度上依靠硬件來完成，所以ATM交換的速度非常快，可以和光纖的傳輸速度相匹配。

ATM是一種高速、低延遲的多路複用和交換技術，它可支持任何類型的用户業務，比如語音、數據和視頻。ATM採用小的、固定長度的單元(稱作信元)，每個信元由包含於信元頭部的虛電路標識符來識別，ATM網絡使用這些標識符經由高速交換機對業務進行中繼處理。ATM提供有限的差錯檢測操作，它不提供重發服務，只在小的信元頭部進行很少的操作，這樣做的目的是使網絡具有足夠快的速度以支持多兆位傳輸速率。在ATM層之上還有一層，稱作ATM適配層，這一層對各種業務類型進行大量的會聚、分段和重裝操作。 ^[3] 

ATM技術小結見表1。

表1 技術小結