ATM概述

异步转移模式(ATM)是一种以固定长度的分组方式，并以异步时分复用方式，传送任意速率的宽带信号和数字等级系列信息的交换设备。异步转移模式是用于实现宽带综合业务数字网( B-ISDN )的基础技术。它可综合任意速率的话音、数据、图像和视频的业务。

ATM有以下特点：(1)异步转移模式综合电路交换和分组交换的优点而成，它使用统一的信元(Cell)作为基本传送单位，即48个字节的信息码加5个字节的信息头共53个字节;(2)异步转移模式的速率为155Mb/s(STM-1)或622Mb/s(STM-4)，进行高速分组交换，以降低时延，近来又将其速率适当降低如52Mb/s，已被ITU-T采纳;(3)异步转移模式采用单一结构可实现多媒体通信，并用多种用户-网络接口为用户提供多种服务，并可与现有的任何一种业务相连，将其纳入统一的网路。ATM通常与同步数字系列(SDH)或准同步数字系列(PDH)结合在一起组成宽带综合业务数字网(B-ISDN)，为用户提供虚通道(VP)和虚电路(VC)精力，前者为半永久性连接，后者为交换性连接。在网路结构上分为骨干网和用户接入网，前者节点间用网路间接口(NNI)互边连，后者用网路用户接口(NUI)互连。用户接入网是将用户现存的局域网(如Ethernet、To-kenRing、FDDI、以及用户ATM设备)、话音(如PABX)、数据网(PSPDN、DDN、模拟专线等)、帧中继(F、R)和贬低、图形以及多媒体等业务经接入ATM转换成标准的ATM格式在骨干网上传送。

ATM主要为用户提供高速、低时延、可交换的宽带的电路，主要应用有(1)高速的局域网互连;(2)高质量的电视会议;(3)远程教学;(4)远程医疗诊断;(5)远地协同工作;(6)多媒体通信;(7)按需分配频宽(VOD)和电视点播;(8)影视远程分配;(9)可提供定时、可选频宽的各种业务。ATM作为未来新一代高速宽带综合业务数字网的交换机将会得到迅速的发展。

信元实际上就是分组，只是为了区别于X.25的分组，才将ATM的信息单元叫作信元。ATM的信元具有固定的长度，即总是53个字节。其中5个字节是信头(Header),48个字节是信息段。信头包含各种控制信息，主要是表示信元去向的逻辑地址，另外还有一些维护信息、优先级及信头的纠错码。信息段中包含来自各种不同业务的用户数据，这些数据透明地穿越网络。信元的格式与业务类型无关，任何业务的信息都同样被切割封装成统一格式的单元。ATM的信头有两种格式，分别对应用户-网络接口UNI和网络节点接口NNI。其中个字段的含义及功能如下：(1)一般流量控制字段GPC(Generic Flow Control),又称接入控制字段。当多个信元等待传输时，用以确定发送顺序的优先级。(2)虚通道标识字段VPI(Virtual Path Identifier)和虚通路标识字段VCI(Virtual Channel Identifier)用做路由选择。(3)负荷类型字段PT(Payload Type)用以标识信元数据字段所携带的数据的类型。(4)信元丢失优先级字段CLP(Cell Loss Priority)用于阻塞控制，若网络出现阻塞时，首先丢弃CLP置位的信元。(5)信头差错控制字段HEC(Head Error Control)用以检测信头中的差错，并可纠其中的1比特错。HEC的功能在物理层实现。

有很多文件与ATM有关，其中大部分由ITU-T、ANSI和ATM论坛颁布。ATM标准的开发始自1984年，ITU-T和ATM论坛于1993年完成了许多标准，ATM论坛还颁布了B-ISDN交换运营商接口，用于美国LATA(本地访问与传输区域)间的操作。在分层结构上，ATM类似于其他新兴通信技术(如城域网[MAN]和交换多兆位数据业务[SMDS])。ATM适配层(AAL)为面向连接和无连接的可变比特率(VBR)应用提供会聚功能。ATM以恒定比特率(CBR)方式支持同步应用(语音、视频)。AAL实际上又分成两个子层:分段和重装子层(SAR)和会聚子层(CS)。顾名思义，SAR负责在发送端支持不同长度和格式的用户PDU(头部和尾部);在接收端，它把48字节的数据单元按用户格式重新组装成用户PDU。CS的功能取决于AAL所处理的业务类型，例如语音、视频和数据。VPI和VCI标号ATM的出现对应两种形式的用户到网络接口(UNI)：公共UNI定义了公共业务ATM网络与专用ATM交换机之间的接口;专用UNI定义了最终用户与专用ATM交换机之间的接口。UNI上的用户业务由信元头部的两个值来标识：虚信道标识符(VCI)和虚拟路径标识符(VPI)。在用户以按需连接的方式进入与网络的会话以及用户以永久虚电路(PVC)方式进入网络这两种情况下，分配这些值给用户。VPI和VCI也用于ATM网络。交换机检查VPI和VCI以确定如何通过ATM网络来选择信元的路由。ATM协议数据单元(信元)ATM协议数据单元(PDU)叫信元，它的长度为53字节，其中5个字节用于ATM头部，48个字节由AAL和用户有效负载占用。ATM信元针对UNI和NNI的配置略有不同。流量控制字段被称作一般流量控制(GFC)字段，如果这个4bit的GFC字段不用，则设置为零。5字节信元头部中的大部分值由虚电路标号VPI和VCI组成。有效负载类型标识符(PT)字段标识信元中的业务的类型，信元中可以包含用户业务或管理/控制业务。信元丢失优先级(CLP)字段只有1bit。报头差错控制(HEC)字段用于差错检验，它也可以纠正1bit的差错。B-ISDN交换运营商接口(B-ICI)ATM的网络互通规范由ITU-T在G.708推荐标准中以网络节点接口(NNI)的方式颁布，而由ATM论坛颁布的相应部分则被称作宽带交换运营商接口(B-ICI)1.0版。这两个规范的主要差别在物理层：NNI规定采用SDH，而B-ICI规定采用SONET或DS3。当然，其他的物理层从技术上讲也是可行的。