ATM概述

異步轉移模式(ATM)是一種以固定長度的分組方式，并以異步時分復用方式，傳送任意速率的寬帶信號和數(shù)字等級系列信息的交換設備。異步轉移模式是用于實現(xiàn)寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)( B-ISDN )的基礎技術。它可綜合任意速率的話音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻的業(yè)務。

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(yōu)點而成，它使用統(tǒng)一的信元(Cell)作為基本傳送單位，即48個字節(jié)的信息碼加5個字節(jié)的信息頭共53個字節(jié);(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采納;(3)異步轉移模式采用單一結構可實現(xiàn)多媒體通信，并用多種用戶-網(wǎng)絡接口為用戶提供多種服務，并可與現(xiàn)有的任何一種業(yè)務相連，將其納入統(tǒng)一的網(wǎng)路。ATM通常與同步數(shù)字系列(SDH)或準同步數(shù)字系列(PDH)結合在一起組成寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)，為用戶提供虛通道(VP)和虛電路(VC)精力，前者為半永久性連接，后者為交換性連接。在網(wǎng)路結構上分為骨干網(wǎng)和用戶接入網(wǎng)，前者節(jié)點間用網(wǎng)路間接口(NNI)互邊連，后者用網(wǎng)路用戶接口(NUI)互連。用戶接入網(wǎng)是將用戶現(xiàn)存的局域網(wǎng)(如Ethernet、To-kenRing、FDDI、以及用戶ATM設備)、話音(如PABX)、數(shù)據(jù)網(wǎng)(PSPDN、DDN、模擬專線等)、幀中繼(F、R)和貶低、圖形以及多媒體等業(yè)務經接入ATM轉換成標準的ATM格式在骨干網(wǎng)上傳送。

ATM主要為用戶提供高速、低時延、可交換的寬帶的電路，主要應用有(1)高速的局域網(wǎng)互連;(2)高質量的電視會議;(3)遠程教學;(4)遠程醫(yī)療診斷;(5)遠地協(xié)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(yè)務。ATM作為未來新一代高速寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的交換機將會得到迅速的發(fā)展。

信元實際上就是分組，只是為了區(qū)別于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(jié)。其中5個字節(jié)是信頭(Header),48個字節(jié)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(yōu)先級及信頭的糾錯碼。信息段中包含來自各種不同業(yè)務的用戶數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)透明地穿越網(wǎng)絡。信元的格式與業(yè)務類型無關，任何業(yè)務的信息都同樣被切割封裝成統(tǒng)一格式的單元。ATM的信頭有兩種格式，分別對應用戶-網(wǎng)絡接口UNI和網(wǎng)絡節(jié)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(fā)送順序的優(yōu)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(shù)據(jù)字段所攜帶的數(shù)據(jù)的類型。(4)信元丟失優(yōu)先級字段CLP(Cell Loss Priority)用于阻塞控制，若網(wǎng)絡出現(xiàn)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，并可糾其中的1比特錯。HEC的功能在物理層實現(xiàn)。

有很多文件與ATM有關，其中大部分由ITU-T、ANSI和ATM論壇頒布。ATM標準的開發(fā)始自1984年，ITU-T和ATM論壇于1993年完成了許多標準，ATM論壇還頒布了B-ISDN交換運營商接口，用于美國LATA(本地訪問與傳輸區(qū)域)間的操作。在分層結構上，ATM類似于其他新興通信技術(如城域網(wǎng)[MAN]和交換多兆位數(shù)據(jù)業(yè)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以恒定比特率(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(fā)送端支持不同長度和格式的用戶PDU(頭部和尾部);在接收端，它把48字節(jié)的數(shù)據(jù)單元按用戶格式重新組裝成用戶PDU。CS的功能取決于AAL所處理的業(yè)務類型，例如語音、視頻和數(shù)據(jù)。VPI和VCI標號ATM的出現(xiàn)對應兩種形式的用戶到網(wǎng)絡接口(UNI)：公共UNI定義了公共業(yè)務ATM網(wǎng)絡與專用ATM交換機之間的接口;專用UNI定義了最終用戶與專用ATM交換機之間的接口。UNI上的用戶業(yè)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)。在用戶以按需連接的方式進入與網(wǎng)絡的會話以及用戶以永久虛電路(PVC)方式進入網(wǎng)絡這兩種情況下，分配這些值給用戶。VPI和VCI也用于ATM網(wǎng)絡。交換機檢查VPI和VCI以確定如何通過ATM網(wǎng)絡來選擇信元的路由。ATM協(xié)議數(shù)據(jù)單元(信元)ATM協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)叫信元，它的長度為53字節(jié)，其中5個字節(jié)用于ATM頭部，48個字節(jié)由AAL和用戶有效負載占用。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(jié)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(yè)務的類型，信元中可以包含用戶業(yè)務或管理/控制業(yè)務。信元丟失優(yōu)先級(CLP)字段只有1bit。報頭差錯控制(HEC)字段用于差錯檢驗，它也可以糾正1bit的差錯。B-ISDN交換運營商接口(B-ICI)ATM的網(wǎng)絡互通規(guī)范由ITU-T在G.708推薦標準中以網(wǎng)絡節(jié)點接口(NNI)的方式頒布，而由ATM論壇頒布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(guī)范的主要差別在物理層：NNI規(guī)定采用SDH，而B-ICI規(guī)定采用SONET或DS3。當然，其他的物理層從技術上講也是可行的。