ATM[計算機術語]

ATM[計算機術語] - 基本概念

ATM是Asynchronous Transfer Mode的縮寫，也叫異步傳遞方式、異步傳輸模式或信息元中繼，是建立在電路交換和分組交換基礎上的一種面向連接的快速分組交換技術，它采用定長分組作為傳輸和交換的單位。在ATM中這種定長分組叫做信元（cell）。

異步傳輸模式（ATM）在 ATM 參考模式下由一個協議集組成。ATM采用面向連接的交換方式，它以信元為單位。每個信元長53字節。其中報頭占了5字節。信息元中繼（cellrelay）的一種標准的（ITU）實施方案，這是一種采用具有固定長度的分組（信息元）的交換技術。之所以稱其為異步，是因為來自某一用戶的、含有信息的信息元的重復出現不是周期性的。

ATM是一種面向連接的技術，是一種為支持寬帶綜合業務網而專門開發的新技術，它與現在的電路交換無任何銜接。當發送端想要和接收端通信時、它通過UNI發送一個要求建立連接的控制信號。接收端通過網絡收到該控制信號並同意建立連接後，一個虛擬線路就會被建立。與同步傳遞模式（STM）不同，ATM采用異步時分復用技術（統計復用）。來自不同信息源的信息匯集在一個緩沖器內排隊。列中的信元逐個輸出到傳輸線上，形成首尾相連的信息流

ATM[計算機術語] - 主要特點

ATM具有以下特點：因傳輸線路質量高，不需要逐段進行差錯控制。ATM在通信之前需要先建立一個虛連接來預留網絡資源，並在呼叫期間保持這一連接，所以ATM以面向連接的方式工作。信頭的主要功能是標識業務本身和它的邏輯去向，功能有限。信頭長度小，時延小，實時性較好。

ATM能夠比較理想地實現各種QoS，既能夠支持有連接的業務，又能支持無連接的業務。是寬帶ISDN（B-ISDN）技術的典范。

ATM的傳播速度是從25兆比特每秒到155兆比特每秒。 

ATM[計算機術語] - 主要優點

ATM的主要優點如下：

（1）選擇固定長度的短信元作為信息傳遞的單元，有利於寬帶高速交換。信元長度為53字節，其首部為5字節。長度固定的首部可使ATM交換機的功能盡量簡化，只用硬件電路就可對信元進行處理，因而縮短了每個信元的處理時間。在傳輸實時話音或視頻業務時，短的信元有利於減小時延，也節約了結點交換機為存儲信元所需的存儲空間。

（2）能支持不同速率的各種業務。ATM允許終端有足夠多比特時就去利用信道，從而得到靈活的寬帶共享。來自各終端的數字流在鏈路控制器中形成完整的信元後，即按先到先服務的規則，經統計復用器，以統一的傳輸速率將信元插入一個空閒時隙內。不同類型的服務可復用在一起，高速率信源就占用較多的時隙。

（3）所有信息在最低層是以面向連接的方式傳輸，保持了電路交換在保證實時性和服務質量方面的優點。

（4）不必在數據鏈路層進行差錯控制和流量控制（放在高層處理）。

ATM的一個明顯缺點就是信元首部的開銷太大。

一個ATM網絡包括兩種網絡元素，即ATM端點和ATM交換機。

ATM[計算機術語] - 信元結構

與其他數據信元結構相比，ATM信元是非常簡單的。信元結構由ATM層定義，長度為53字節。每一個信元有一個5字節的頭，用於管理及控制信息，還有48字節的有效載荷信息或數據。ATM信元頭，如圖1所示的主要功能是向每一個信元提供信道及路徑信息。當該信元進入一個ATM交換機時，該交換機能夠識別信元所在路由的虛擬連接。因此，數據可以在ATM網絡中得以准確傳輸。圖1給出了ATM信元中UNI和NNI兩種接口的信元頭的字段信息。

ATM信元頭結構

（1）一般流量控制（GFC，Generic Flow Control） 只用於本地控制功能；域中的編碼值並不是從端到端傳遞的。此字段只在UNI信元頭中有效。

（2）虛擬路徑標識符（VPI） 包含ATM路由地址的第一部分，以便標識用戶之間或者用戶和ATM網絡之間的虛擬路徑。在UNI中，VPI共有8位，而在NNI中，VPI共有12位。

（3）虛擬信道標識符（VCI） 包含ATM路由地址的第二部分，以便標識用戶之間，或者是用戶和ATM網絡的虛擬信道。

（4）有效載荷類型指示符（PTI） 標識有效載荷區域內的數據類型，也有可能包括用戶、網絡或者管理信息。

（5）信元丟失優先級（CLP） 指示信元是否能夠丟棄--值為0 則意味著該信元有很高的優先級，不能隨便丟棄。

（6）頭錯誤控制（HEC） 用於錯誤探測以及單個位錯誤的糾正。

在信頭的各個組成部分中，VPI和VCI式最重要的標識符，這兩個部分組合起來便構成了一個信元的路由信息。ATM交換機就是依據這個路由信息來決定路由選擇。動態改變VPI和VCI，即可改善網絡的靈活性和可靠性。

ATM[計算機術語] - ATM協議

ATM協議參考模型如圖所示。它包括三個面：用戶面、控制面和管理面，而在每個面中又是分層的，分為物理層、ATM層、ATM適配層（AAL層）和高層。

ATM協議參考模型

（1）物理層：在相鄰ATM層間傳送ATM信元，完成信息的傳輸。

ATM物理層將信元流轉換為可傳輸的比特並處理物理媒介（電纜）的功能。電子及物理接口，線路速度以及傳輸控制都是在這一層定義的。ATM工作組的一個關鍵目標是為盡量多類型的電纜指定標准。物理層劃分為兩個子層：傳輸匯聚（TC）子層和物理介質相關（PMD）子層。這些子層用於將實際的ATM傳輸與物理接口分離開來，這就是為什麼ATM能夠在不同的接口和介質之間傳輸的原因。

（2）ATM層：信元交換，路由選擇，多路復用。

ATM層負責創建ATM信元。這一層決定信元的結構，信元如何路由以及錯誤控制技術。這一層也保證了一個電路的QOS。

（3）適配層

ATM網絡的AAL層，從分層角度看AAL便是傳輸層。但是ATM網絡的AAL層與TCP具有本質區別，其主要原因是設計者對傳輸音頻和視頻數據流更有興趣，為此迅速傳送比精確地傳送更重要。ATM層連續輸出53字節的信元。信元中沒有差錯控制、沒有流量控制以及其他種類的控制。所以，它不能很好地滿足多數應用的要求。為了彌補這一不足，在建議I.363中，ITU在ATM層之上定義了一個端到端的層。這一層稱為ATM適配層AAL（ATM adaptation layer）。AAL的目標是向應用提供有用的服務，並將它們與在發送端（方）將數據分割為信元、在接收端（方）將信元重新組織為數據的機制隔離開來。

協議參考模型中的三個面分別完成不同的功能：

（1）用戶平面：采用分層結構，提供用戶信息流的傳送，同時也具有一定的控制功能，如流量控制、差錯控制等；

（2）控制平面：采用分層結構，完成呼叫控制和連接控制功能，利用信令進行呼叫和連接的建立、監視和釋放；

（3）管理平面：包括層管理和面管理。其中層管理采用分層結構，完成與各協議層實體的資源和參數相關的管理功能，如元信令。同時層管理還處理與各層相關的OAM信息流；面管理不分層，它完成與整個系統相關的管理功能，並對所有平面起協調作用。