計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)涉及通信網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)兩個(gè)領(lǐng)域，通信網(wǎng)絡(luò)為計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送和交換提供了必要的手段，而計(jì)算機(jī)技術(shù)滲透到通信網(wǎng)絡(luò)中，又提高了后者的各種性能。IP作為一種成熟技術(shù)，依靠網(wǎng)絡(luò)可用、盡力而為、以端為中心的特點(diǎn)，在Internet的迅速發(fā)展中起了積極的作用。ATM作為一種現(xiàn)代通信技術(shù)，以其網(wǎng)絡(luò)可靠、可管理、以路為中心的特點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的應(yīng)用，也正符合今后電信網(wǎng)和信息網(wǎng)的發(fā)展趨勢：數(shù)字化、寬帶化、分組化。技術(shù)因素和市場需求都是ATM發(fā)展的動(dòng)力。被業(yè)界稱為“貴族技術(shù)”的ATM，面對IP業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，只有積極尋求ATM支持IP的方案，才能將自己容入計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)中。
一、ATM的信元結(jié)構(gòu)及原理
ITU對ATM（AsynchronousTransferMode）的定義是：ATM是一種異步轉(zhuǎn)移模式。異步是指ATM統(tǒng)計(jì)復(fù)用的性質(zhì)。轉(zhuǎn)移模式是指網(wǎng)絡(luò)中所采用的復(fù)用、交換、傳輸技術(shù)，即信息從一地轉(zhuǎn)移到另一地所用的傳遞方式。在這種轉(zhuǎn)移模式中，信息被組織成信元（CELL），來自某用戶信息的各個(gè)信元不需要周期性地出現(xiàn)。因此，ATM就是一種在網(wǎng)絡(luò)中以信元為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用和交換、傳輸?shù)募夹g(shù)。
ATM是一種新型分組技術(shù)，信元實(shí)際上是具有固定長度的分組，信元總長度為53個(gè)字節(jié)，其中5個(gè)字節(jié)是信頭，48個(gè)字節(jié)是信息段，或稱凈荷。信頭包含表示信元去向的邏輯地址、優(yōu)先等級等控制信息。信息段裝載來自不同用戶、不同業(yè)務(wù)的信息。任何業(yè)務(wù)的信息都經(jīng)過切割封裝成統(tǒng)一格式信元。
ATM采用異步時(shí)分復(fù)方式，將來自不同信息源的信元匯集到一起，在緩沖器內(nèi)排隊(duì)，隊(duì)列中的信元根據(jù)到達(dá)的先后按優(yōu)先等級逐個(gè)輸出到傳輸線路上，形成首尾相接的信元流。具有同樣標(biāo)志的信元在傳輸線上并不對應(yīng)著某個(gè)固定的時(shí)隙，也不是按周期出現(xiàn)的。異步時(shí)分復(fù)用使ATM具有很大的靈活性，任何業(yè)務(wù)都按實(shí)際信息量來占用資源，使網(wǎng)絡(luò)資源得到限度的利用。此外，不論業(yè)務(wù)源的性質(zhì)有多么不同（如速率高低、突發(fā)性大小、質(zhì)量和實(shí)時(shí)性要求如何），網(wǎng)絡(luò)都按同樣的模式來處理，真正做到完全的業(yè)務(wù)綜合。為了提高處理速度、保證質(zhì)量、降低時(shí)延和信元丟失率，ATM以面向連接的方式工作。通信開始時(shí)先建立虛電路，并將虛電路標(biāo)志寫入信頭，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)虛電路標(biāo)志將信元送往目的地。虛電路是可以拆除釋放的。在ATM網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)上完成的只是虛電路的交換。為了簡化網(wǎng)絡(luò)的控制，ATM將差錯(cuò)控制和流量控制交給終端去做，不需逐段鏈路的差錯(cuò)控制和流量控制。因此，ATM結(jié)合了電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)，即ATM兼顧了分組交換方式統(tǒng)計(jì)復(fù)用、靈活高效和電路交換方式傳輸時(shí)延小、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)。能在單一的主體網(wǎng)絡(luò)中攜帶多種信息媒體，承載多種通信業(yè)務(wù)，并且能夠保證QoS。ATM交換分為VP交換和VC交換兩種。VP交換指在交換的過程中只改變VPI的值，透傳VCI的值，而VC交換過程中VPI、VCI都改變。
二、ATM的協(xié)議參考模型及各層功能
在ITU-T的I.321建議中定義了B-ISDN協(xié)議參考模型，該模型為一個(gè)立體模型，包括三個(gè)面：用戶面U、控制面C和管理面M，而在每個(gè)面中又是分層的，分為物理層、ATM層、AAL層和高層。
協(xié)議參考模型中的三個(gè)面分別完成不同的功能：
1.用戶平面U：提供用戶信息流傳送的功能，同時(shí)也具有一定的控制功能，如流量控制、差錯(cuò)控制等；
2.控制平面C：提供呼叫控制和連接控制功能，利用信令進(jìn)行呼叫和連接的建立、監(jiān)視和釋放；
3.管理平面M：提供兩種管理功能：包括層管理和面管理。層管理（分層），完成與各協(xié)議層實(shí)體的資源和參數(shù)相關(guān)的管理功能，如元信令，同時(shí)還處理與各層相關(guān)的OAM信息流；面管理（不分層），它完成與整個(gè)系統(tǒng)相關(guān)的管理功能，并對所有平面起協(xié)調(diào)作用。
ATM的協(xié)議參考模型中各層功能：
1.物理層又劃分為兩個(gè)子層：PM（物理媒體子層）和TC（傳輸會(huì)聚子層）。PM（物理媒體子層）負(fù)責(zé)線路編碼光電轉(zhuǎn)換、比特定時(shí)，以確保數(shù)據(jù)比特流的正確傳輸；傳輸會(huì)聚子層功能為信元速率解藕；HEC的產(chǎn)生/校驗(yàn)；信元定界；傳輸幀適配；傳輸幀產(chǎn)生/恢復(fù)。
2.ATM層主要完成四項(xiàng)功能：一般流量控制；信頭的產(chǎn)生和提??；信元VPI/VCI的翻譯；信元復(fù)用和分路。
3.AAL（ATM自適應(yīng)層）其功能是將高層功能適配成ATM信元。AAL層的目的是使不同類型的業(yè)務(wù)，包括管理平面和控制平面的信息，經(jīng)過適配之后都可用統(tǒng)一的ATM信元形式來傳送。AAL層與業(yè)務(wù)有直接關(guān)系。AAL層對不同類型的業(yè)務(wù)進(jìn)行不同的適配。對于ATM用戶，AAL在用戶終端設(shè)備中實(shí)現(xiàn)；對于非ATM用戶，AAL在UNI的網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。AAL層又分為兩個(gè)子層：拆裝子層SAR和匯聚子層CS。在發(fā)送端，需要將業(yè)務(wù)流適配到ATM層，SAR將高層信息分段為固定長度和標(biāo)準(zhǔn)格式的ATM信元；在接收端，在向高層轉(zhuǎn)接ATM層信息時(shí)，SAR接收ATM信元，將其重新組裝成高層協(xié)議信息格式。CS執(zhí)行定時(shí)信息的傳遞、差錯(cuò)檢測和處理、信元傳輸延遲的處理、用戶數(shù)據(jù)單元的識別和處理等功能。
一、ATM的信元結(jié)構(gòu)及原理
ITU對ATM（AsynchronousTransferMode）的定義是：ATM是一種異步轉(zhuǎn)移模式。異步是指ATM統(tǒng)計(jì)復(fù)用的性質(zhì)。轉(zhuǎn)移模式是指網(wǎng)絡(luò)中所采用的復(fù)用、交換、傳輸技術(shù)，即信息從一地轉(zhuǎn)移到另一地所用的傳遞方式。在這種轉(zhuǎn)移模式中，信息被組織成信元（CELL），來自某用戶信息的各個(gè)信元不需要周期性地出現(xiàn)。因此，ATM就是一種在網(wǎng)絡(luò)中以信元為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用和交換、傳輸?shù)募夹g(shù)。
ATM是一種新型分組技術(shù)，信元實(shí)際上是具有固定長度的分組，信元總長度為53個(gè)字節(jié)，其中5個(gè)字節(jié)是信頭，48個(gè)字節(jié)是信息段，或稱凈荷。信頭包含表示信元去向的邏輯地址、優(yōu)先等級等控制信息。信息段裝載來自不同用戶、不同業(yè)務(wù)的信息。任何業(yè)務(wù)的信息都經(jīng)過切割封裝成統(tǒng)一格式信元。
ATM采用異步時(shí)分復(fù)方式，將來自不同信息源的信元匯集到一起，在緩沖器內(nèi)排隊(duì)，隊(duì)列中的信元根據(jù)到達(dá)的先后按優(yōu)先等級逐個(gè)輸出到傳輸線路上，形成首尾相接的信元流。具有同樣標(biāo)志的信元在傳輸線上并不對應(yīng)著某個(gè)固定的時(shí)隙，也不是按周期出現(xiàn)的。異步時(shí)分復(fù)用使ATM具有很大的靈活性，任何業(yè)務(wù)都按實(shí)際信息量來占用資源，使網(wǎng)絡(luò)資源得到限度的利用。此外，不論業(yè)務(wù)源的性質(zhì)有多么不同（如速率高低、突發(fā)性大小、質(zhì)量和實(shí)時(shí)性要求如何），網(wǎng)絡(luò)都按同樣的模式來處理，真正做到完全的業(yè)務(wù)綜合。為了提高處理速度、保證質(zhì)量、降低時(shí)延和信元丟失率，ATM以面向連接的方式工作。通信開始時(shí)先建立虛電路，并將虛電路標(biāo)志寫入信頭，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)虛電路標(biāo)志將信元送往目的地。虛電路是可以拆除釋放的。在ATM網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)上完成的只是虛電路的交換。為了簡化網(wǎng)絡(luò)的控制，ATM將差錯(cuò)控制和流量控制交給終端去做，不需逐段鏈路的差錯(cuò)控制和流量控制。因此，ATM結(jié)合了電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)，即ATM兼顧了分組交換方式統(tǒng)計(jì)復(fù)用、靈活高效和電路交換方式傳輸時(shí)延小、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)。能在單一的主體網(wǎng)絡(luò)中攜帶多種信息媒體，承載多種通信業(yè)務(wù)，并且能夠保證QoS。ATM交換分為VP交換和VC交換兩種。VP交換指在交換的過程中只改變VPI的值，透傳VCI的值，而VC交換過程中VPI、VCI都改變。
二、ATM的協(xié)議參考模型及各層功能
在ITU-T的I.321建議中定義了B-ISDN協(xié)議參考模型，該模型為一個(gè)立體模型，包括三個(gè)面：用戶面U、控制面C和管理面M，而在每個(gè)面中又是分層的，分為物理層、ATM層、AAL層和高層。
協(xié)議參考模型中的三個(gè)面分別完成不同的功能：
1.用戶平面U：提供用戶信息流傳送的功能，同時(shí)也具有一定的控制功能，如流量控制、差錯(cuò)控制等；
2.控制平面C：提供呼叫控制和連接控制功能，利用信令進(jìn)行呼叫和連接的建立、監(jiān)視和釋放；
3.管理平面M：提供兩種管理功能：包括層管理和面管理。層管理（分層），完成與各協(xié)議層實(shí)體的資源和參數(shù)相關(guān)的管理功能，如元信令，同時(shí)還處理與各層相關(guān)的OAM信息流；面管理（不分層），它完成與整個(gè)系統(tǒng)相關(guān)的管理功能，并對所有平面起協(xié)調(diào)作用。
ATM的協(xié)議參考模型中各層功能：
1.物理層又劃分為兩個(gè)子層：PM（物理媒體子層）和TC（傳輸會(huì)聚子層）。PM（物理媒體子層）負(fù)責(zé)線路編碼光電轉(zhuǎn)換、比特定時(shí)，以確保數(shù)據(jù)比特流的正確傳輸；傳輸會(huì)聚子層功能為信元速率解藕；HEC的產(chǎn)生/校驗(yàn)；信元定界；傳輸幀適配；傳輸幀產(chǎn)生/恢復(fù)。
2.ATM層主要完成四項(xiàng)功能：一般流量控制；信頭的產(chǎn)生和提??；信元VPI/VCI的翻譯；信元復(fù)用和分路。
3.AAL（ATM自適應(yīng)層）其功能是將高層功能適配成ATM信元。AAL層的目的是使不同類型的業(yè)務(wù)，包括管理平面和控制平面的信息，經(jīng)過適配之后都可用統(tǒng)一的ATM信元形式來傳送。AAL層與業(yè)務(wù)有直接關(guān)系。AAL層對不同類型的業(yè)務(wù)進(jìn)行不同的適配。對于ATM用戶，AAL在用戶終端設(shè)備中實(shí)現(xiàn)；對于非ATM用戶，AAL在UNI的網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。AAL層又分為兩個(gè)子層：拆裝子層SAR和匯聚子層CS。在發(fā)送端，需要將業(yè)務(wù)流適配到ATM層，SAR將高層信息分段為固定長度和標(biāo)準(zhǔn)格式的ATM信元；在接收端，在向高層轉(zhuǎn)接ATM層信息時(shí)，SAR接收ATM信元，將其重新組裝成高層協(xié)議信息格式。CS執(zhí)行定時(shí)信息的傳遞、差錯(cuò)檢測和處理、信元傳輸延遲的處理、用戶數(shù)據(jù)單元的識別和處理等功能。