初级通信工程师考试培训ATM的基本概念[1]

6.2.1ATM技术

1.ATM的基本概念

异步转移模式（AsynchronousTransferMode,ATM），作为B-ISDN的核心技术，以其强大的业务综合能力和灵活的信息处理功能，在宽带通信网中得到了广泛的应用。

（1）ATM的概念与定义

在传统的通信网中，传输、复用和交换这3个功能区分明显，并分别由不同的设备承担。随着通信技术的发展，现代通信网正朝着传输数字化、复用时分化、交换程控化的方向演进，使得这3个部分的联系越来越密不可分，并采用“转移模式”（又称传递方式、转移方式等）来描述3部分的有机结合。

转移模式分为同步转移模式和异步转移模式。

①同步转移模式。同步转移模式的典型代表为PCM系统的时分复用和N-ISDN用户线上的2B+D信道复用，它们的特征都是采用固定时隙分配的时分复用形式。各路信号在复用、传输及交换中都按一定的时间间隔周期性地出现，对各路信号的识别是根据它所在的位置（或固定的时间）来确定的。

②异步转移模式。异步转移模式采用的是统计时分复用，各路信号不再分配固定的时隙，而是根据信道占用情况，灵活地插入复用，因此各路信号不是按照一定的时间间隔周期性地出现。为了识别和区分各路信号，则要对每路信号的每个时隙单元加上标志。

由此可定义ATM:ATM是一种转移模式。在这一模式中，信息被组织成固定长度的信息单元（信元），信元由信息段和作为标志的信头构成，每个用户信息的各个信元被非周期性地复用到信息流中，进行传输与交换。这种模式称为异步转移模式，其复用方式称为异步时分复用或统计时分复用。

（2）ATM的特点

ATM作为一种综合业务的宽带网络，其优异的性能还以下面一些特点表现出来。

①ATM以面向连接的方式工作。

ATM以由向连接的方式工作，以保证业务的质量，降低信元丢失率（误码率）。面向连接的典型应用是电路交换与传输，而电路交换可以是端到端建立起来的实线电路连接（独占线路），也可以是端到端建立的虚电路连接（在多段路由上分配相应信道的连接）。而ATM所面向的连接就是一种虚连接，它是网络根据用户的呼叫请求，视用户要求与现有资源情况，如峰值比特率、平均比特率、信元丢失率、信元时延和时延变化等指标，分配相应带宽和虚路托/虚信道（VPI/VCI），并在交换机中设罝相应路由，建立起来的虚电路连接。网络依据虚电路标志VPI/VCI对信元进行传输与识别处理。

②ATM采用异步时分复用。

ATM异步时分复用，一方面使ATM具有很大的灵活性，网络资源得到最大限度利用：

另一方面ATM网络可以适用于任何业务，不论其特性如何，网络都按同样的模式进行处理，真正做到了完全的业务综合。

③ATM网中没有逐段链路的差错控制和流量控制。

由于ATM的所有线路均使用光纤，而光纤传输的可靠性很高，一般误码率低于10-g,没有必要逐段链路进行差错控制。为了简化网络的控制，ATM将差错控制和流量控制都交给终端完成。

④信失的功能被简化。

由于不需要逐段链路的差错控制、流量控制等，ATM信元的信头功能十分简单，主要是标志虚电路和信头本身的差错校验，另外还有一些简单的维护功能。所以信头处理速度很快，处理时延很小。

⑤ATM采用固定长度的信元，信息段的长度较小。

为了降低交换节点内部缓冲区的容量，减小信息在缓冲区内的排队时延，与分组交换相比，ATM信元长度比较小，这有利于实时业务的传输。

（3）ATM与电路转移模式、分组转移棋式的关系电路转移模式属同步转移模式，它是以电路连接为特征，其传输复用和交换都以电路为基础。这种转移模式的优点足传输时延和时延抖动小。然而恒定的带宽对于不同速率的各种业务，特别是低速业务，不能很好地利用，造成资源浪费。

分组转移模式属于异步传递方式，K:传输、复用和交换都是以分组为单位。分组转移模式的优点是能以可变速率传送信息，可动态分配网络资源，倌道利用率高。但是各段链路要对每个分组进行差错和流最控制，其协议复杂：所产生的时延对时延敏感的实时性业务的影响较大。

ATM是电路转移模式和分组转移模式的演进与融合。在电路方式中，各用户的数据按固定时隙周期性等间隔地复用在一条物理线路上：而ATM则站ATM信元等间隔地复用在线路上，但是某个用户信息的各信元却不一定周期性地出现，可以是任意时刻。在分组方式中，信息分组是变长的；而ATM则将用户数据分割为定长的分组，加上简短的信头后形成固定53Byte（48Byte信息段，5Byte信失）的ATM信元。ATM改进了电路交换功能，使其能够灵活地适配不同速率的业务：ATM改进了分组交换功能，满足了实时性业务的需求。ATM中的信元交换称为ATM交换，它采用硬件电路对信元进行识别、复接/分接和对信元进行交换处理，并且简化了分组交换的协议，使得ATM网传输时延小，传输速率高。而光纤传输的高可靠性又使信号传输的误码率大大降低，通信质量得以保证。ATM克服了电路转移模式和分组转移模式的缺点，综合了两者的优点，是一种适合B-ISDN的信息转移模式。

2.ATM的基本原理

ATM的基本原理涉及信息的结构、复用形式、传输及交换方式等。

（1）ATM信息结构一信元

ATM信总结构是指ATM对信息进行分割组装后的结构形态。ATM并不关心信息的内容与形式，它将所需传送的信息简羊地分割成许多相同长度的分组，并给每个分组加上用于传输控制的信头，形成ATM信元。ATM信元及信头结构如图6-6所示。

①ATM信元

ATM信元结构

ATM信元结构如图6-6（a）所示*考虑到传输效芊、时延特性及系统实现的复杂性等因素，ATM信元的长度定为53Byte,其中48Byte为信息净荷（payload），用丁装载用户业务信息：另外5个字节为信头（header），主要包含表示信元去向的逻辑地址和一些维护信息，优先标识以及信头的纠错码等控制信息。信元载着用户信息透明地穿过W络。

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