异步传输模式（ATM）是随着宽带ISDN（B-ISDN）的发展而建立起来的，因为人们最初的设想是将其作为发展B-ISDN通信的主要快速传输模式。如今，ATM已经在LAN和WAN的开发方面盛行起来，它用于B-ISDN，同时也用于那些不涉及B-ISDN的通信领域。远距离提供商以及RBOC们为WAN通信提供ATM，而且通常采用SONET和帧中继技术来实现这些服务。

基本概念
　　ATM（Asynchronous Transfer Mode）顾名思义就是异步传输模式，是国际电信联盟ITU-T制定的标准，实际上在80年代中期，人们就已经开始进行快速分组交换的实验，建立了多种命名不相同的模型。欧洲重在图像通信，把相应的技术称为异步时分复用（ATD）；美国重在高速数据通信，把相应的技术称为快速分组交换（FPS）。国际电联经过协调研究，于1988年正式命名为Asynchronous Transfer Mode（ATM）技术，推荐其为宽带综合业务数据网B-ISDN的信息传输模式。
　　ATM是一种传输模式，在这一模式中，信息被组织成信元，因包含来自某用户信息的各个信元不需要周期性出现，所以这种传输模式是异步的。

信元结构
　　与其他数据信元结构相比，ATM信元是非常简单的。信元结构由ATM层定义，长度为53字节。每一个信元有一个5字节的头，用于管理及控制信息，还有48字节的有效载荷信息或数据。
　　ATM信元头，如图1所示的主要功能是向每一个信元提供信道及路径信息。当该信元进入一个ATM交换机时，该交换机能够识别信元所在路由的虚拟连接。因此，数据可以在ATM网络中得以准确传输。图1给出了ATM信元中UNI和NNI两种接口的信元头的字段信息。

图1 ATM信元头图

　　ATM信元一共有5个字节，信元头的各个域如下所示：
　　 一般流量控制（GFC，Generic Flow Control） 只用于本地控制功能；域中的编码值并不是从端到端传递的。此字段只在UNI信元头中有效。
　　 虚拟路径标识符（VPI） 包含ATM路由地址的第一部分，以便标识用户之间或者用户和ATM网络之间的虚拟路径。在UNI中，VPI共有8位，而在NNI中，VPI共有12位。
　　 虚拟信道标识符（VCI） 包含ATM路由地址的第二部分，以便标识用户之间，或者是用户和ATM网络的虚拟信道。
　　 有效载荷类型指示符（PTI） 标识有效载荷区域内的数据类型，也有可能包括用户、网络或者管理信息。
　　 信元丢失优先级（CLP） 指示信元是否能够丢弃--值为0 则意味着该信元有很高的优先级，不能随便丢弃。
　　 头错误控制（HEC） 用于错误探测以及单个位错误的纠正。

ATM协议参考模型
　　在ITU-T的I.321建议中定义了B-ISDN协议参考模型，如图2所示。它包括三个面：用户面、控制面和管理面，而在每个面中又是分层的，分为物理层、ATM层、AAL层和高层。
　　协议参考模型中的三个面分别完成不同的功能：
　　 用户平面
　　采用分层结构，提供用户信息流的传送，同时也具有一定的控制功能，如流量控制、差错控制等；
　　 控制平面
　　采用分层结构，完成呼叫控制和连接控制功能，利用信令进行呼叫和连接的建立、监视和释放；
　　 管理平面
　　包括层管理和面管理。其中层管理采用分层结构，完成与各协议层实体的资源和参数相关的管理功能，如元信令。同时层管理还处理与各层相关的OAM信息流；面管理不分层，它完成与整个系统相关的管理功能，并对所有平面起协调作用。

图2 ATM参考模型

　　 物理层
　　ATM物理层将信元流转换为可传输的比特并处理物理媒介（电缆）的功能。电子及物理接口，线路速度以及传输控制都是在这一层定义的。ATM工作组的一个关键目标是为尽量多类型的电缆指定标准。
物理层划分为两个子层：传输集中（TC）子层和物理介质依赖（PMD）子层。这些子层用于将实际的ATM传输与物理接口分离开来，这就是为什么ATM能够在不同的接口和介质之间传输的原因。
　　 ATM层
　　ATM层负责创建ATM信元。这一层决定信元的结构，信元如何路由以及错误控制技术。这一层也保证了一个电路的QOS。
　　 适配层
　　ATM网络的AAL层，从分层角度看AAL便是传输层。但是ATM网络的AAL层与TCP具有本质区别，其主要原因是设计者对传输音频和视频数据流更有兴趣，为此迅速传送比精确地传送更重要。ATM层连续输出53字节的信元。信元中没有差错控制、没有流量控制以及其他种类的控制。所以，它不能很好地满足多数应用的要求。为了弥补这一不足，在建议I.363中，ITU在ATM层之上定义了一个端到端的层。这一层称为ATM适配层AAL（ATM adaptation layer）。AAL的目标是向应用提供有用的服务，并将它们与在发送端（方）将数据分割为信元、在接收端（方）将信元重新组织为数据的机制隔离开来。

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