异步传输模式ATM

异步传输模式ATM，就是建立在电路交换和分组交换的基础上的一种新的交换技术。

ATM是一项数据传输技术，是实现B-ISDN的业务的核心技术之一。ATM是以信元为基础的一种分组交换和复用技术，它是一种为了多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。它适用于局域网和广域网，它具有高速数据传输率和支持许多种类型如声音、数据、传真、实时视频、CD质量音频和图像的通信。

ATM是在LAN或WAN上传送声音、视频图像和数据的宽带技术。它是一项信元中继技术，数据分组大小固定。你可将信元想像成一种运输设备，能够把数据块从一个设备经过ATM交换设备传送到另一个设备。所有信元具有同样的大小，不像帧中继及局域网系统数据分组大小不定。使用相同大小的信元可以提供一种方法，预计和保证应用所需要的带宽。如同轿车在繁忙交叉路口必须等待长卡车转弯一样，可变长度的数据分组容易在交换设备处引起通信延迟。

ATM是一种异步传输模式。

ATM以信元为基本单位。

ATM的信元的长度为53个字节。

由于ATM网络是面向连接的，所以，在发送数据之前首先要发送一个分组以便建立连接，当这个初始分组经过子网的时候，该路径上所有的路由器都在他们的内部表中建立一个表项，用来标明该链接的存在，并且为它预留必要的资源。这里的链接通常称为虚电路（virtual circuit），类似于电话系统中使用的物理电路。

ATM有它自己的参考模型，既不同于OSI模型，也不同于TCP/IP模型。它包括三层：物理层、ATM层和ATM适配层。

ATM采用面向连接的传输方式，将数据分割成固定长度的信元，通过虚连接进行交换。ATM集交换、复用、传输为一体，在复用上采用的是异步时分复用方式，通过信息的首部或标头来区分不同信道。

ATM真正具有电路交换和分组交换的双重性:

ATM面向连接,它需要在通信双方向建立连接,通信结束后再由信令拆除连接。但它摒弃了电路交换中采用的同步时分复用，改用异步时分复用，收发双方的时钟可以不同，可以更有效地利用带宽。

ATM的传送单元是固定长度53byte的CELL（信元），其中5B为信元头，用来承载该信元的控制信息；48B为信元体，用来承载用户要分发的信息。信头部分包含了选择路由用的VPI（虚通道标识符）/VCI（虚通路标示符）信息，因而它具有分组交换的特点。它是一种高速分组交换，在协议上它将OSI第二层的纠错、流控功能转移到智能终端上完成，降低了网络时延，提高了交换速度。

交换设备是ATM的重要组成部分，它能用作组织内的Hub，快速将数据分组从一个节点传送到另一个节点；或者用作广域通信设备，在远程LAN之间快速传送ATM信元。以太网、光纤分布式数据接口（FDDI）、令牌环网等传统LAN采用共享介质，任一时刻只有一个节点能够进行传送，而ATM提供任意节点间的连接，节点能够同时进行传送。来自不同节点的信息经多路复用成为一条信元流。在该系统中，ATM交换器可以由公共服务的提供者所拥有或者是组织内部网的一部分。

由于ATM网络由相互连接的ATM交换机构成，存在交换机与终端、交换机与交换机之间的两种连接。因此交换机支持两类接口：用户与网络的接口UNI（通用网络接口）和网络节点间的接口NNI。对应两类接口，ATM信元有两种不同的信元头。

在ATM网络中引入了两个重要概念：VPI（虚路径标识符）和VCI（虚通道标识符），它们用来描述ATM信元单向传输的路由。一条物理链路可以复用多条虚通道，每条虚通道又可以复用多条虚通路，并用相同的标识符来标识，即VPI和VCI。VPI和VCI独立编号，VPI和VCI一起才能唯一地标识一条虚通路。

相邻两个交换节点间信元的VPI/VCI值不变，两节点之间形成一个VP链和VC链。当信元经过交换节点时，VPI和VCI作相应的改变。一个单独的VPI和VCI是没有意义的，只有进行链接之后，形成一个VP链和VC链，才形成一个有意义的链接。在ATM交换机中，有一个虚连接表，每一部分都包含物理端口、VPI、VCI值，该表是在建立虚电路的过程中生成的。

ATM是在LAN或WAN上传送声音、视频图像和数据的宽带技术。它是一项信元中继技术，数据分组大小固定。你可将信元想像成一种运输设备，能够把数据块从一个设备经过ATM交换设备传送到另一个设备。所有信元具有同样的大小，不像帧中继及局域网系统数据分组大小不定。使用相同大小的信元可以提供一种方法，预计和保证应用所需要的带宽。如同轿车在繁忙交叉路口必须等待长卡车转弯一样，可变长度的数据分组容易在交换设备处引起通信延迟。

ATM用作公司主干网时，能够简化网络的管理，消除了许多由于不同的编址方案和路由选择机制的网络互连所引起的复杂问题。ATM集线器能够提供集线器上任意两端口的连接，而与所连接的设备类型无关。这些设备的地址都被预变换，例如很容易从一个节点到另一个节点发送一个报文，而不必考虑节点所连的网络类型。ATM管理软件使用户和他们的物理工作站移动地方非常方便。

通过ATM技术可完成企业总部与各办事处及公司分部的局域网互联，从而实现公司内部数据传送、企业邮件服务、话音服务等等，并通过上联INTERNET实现电子商务等应用。同时由于ATM采用统计复用技术，且接入带宽突破原有的2M，达到2M-155M，因此适合高带宽、低延时或高数据突发等应用。

在传统的分组交换方式中分组长度不固定，这时必须经过比较才能知道分组是否结束，当分组长度固定时只需计数便可知道分组的终结，计数执行指令比比较执行指令的时间少许多。分组长度固定适合于快速处理，在ATM中将长度固定的分组称为信元（CELL），信元由信头域和信息域组成，信头域长5字节，信息域长为48字节，信头的主要功能为流量控制、虚通道虚通路、交换、信头检验和信元定界以及信元类型的识别。

可实现虚通道虚通路两级交换

在ATM中，可将一个传输通路如同步数字体系（SDH）中的同步转移模式STM-1、STM-4等划分为若干个虚通道，一个虚通道又可以分割为若干个虚通路。为了完成端点间的通信，类似于电路交换方式，ATM首先选择路由，在两实体之间建立虚通路，这样就使得路由寻址和数据转发功能截然分开。采用虚连接方法，ATM可将逻辑子网与物理子网隔离开，网络的主要管理和控制功能集中在虚电路一级上，使传输过程的控制较为简单，减少了网管、网控的复杂性。

为了提高系统资源利用率，在ATM中采用统计复用方式。ATM是面向连接方式，在主叫与被叫之间先建立一条连接，同时分配一个虚通道虚通路，将来自不同信息源的信元汇集到一起，在缓冲器内排队，队列中的信元根据到达的先后按优先等级逐个输出到传输线路上，形成首尾相接的信元流。具有同样标志的信元在传输线上并不对应着某个固定的时隙，也不是按周期出现的。异步时分复用使ATM具有很大的灵活性，任何业务都按实际信息量来占用资源，使网络资源得到最大限度的利用。

综合多种业务

传统上一种业务建立一个网络，因而有计算机网、图像网、话音网之分。ATM试图综合所有的业务。由于各种业务所要求的服务质量的不同和业务特性差异，在一个网内交换所有业务是相当难的，例如话音与图像这些实时业务对端到端时延要求很严，一般认为不超过40 ms，但话音和图像对误码率要求却相差很大，电话误码率在10?-3时不影响清晰度，电视图像误码率应在10?-6以下，否则会产生图像凝固，等等。另外，各种业务特性差异主要表现在突发度和速率上，例如数据业务突发度50，会议电视5，普通电视1；在速率跨度上，数据业务10 kbps~100 Mbps，电话64 kbps，电视15~50 Mbps。将这些服务质量要求不同和业务特性差异甚远的多种业务综合在一起，即均以53字节长的信元传递，ATM采取“分类治之”的办法，即根据信元速率是否可变、信元与信宿间是否要同步以及面向连接与否，将业务分类，对不同的业务进行不同的适配，不论业务源的性质有多么不同，网络都按同样的模式来处理，真正做到安全的业务综合。

综上，介绍了异步传输模式ATM，ATM是一项数据传输技术，是实现B-ISDN的业务的核心技术之一。ATM是以信元为基础的一种分组交换和复用技术，它是一种为了多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。它适用于局域网和广域网，它具有高速数据传输率和支持许多种类型如声音、数据、传真、实时视频、CD质量音频和图像的通信。