ATM

异步传输

异步传输将比特分成小组进行传送，小组可以是8位的1个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比特组，因为不像同步传输那样周期性的进行数据的发送，而是按需传输。因此接收方从不知道它们会在什么时候到达。存在一个潜在的问题，即接收方并不知道数据会在什么时候到达。在它检测到数据并做出响应之前，第一个比特已经过去了。这就像有人出乎意料地从后面走上来跟你说话，而你没来得及反应过来，漏掉了最前面的几个词。因此，每次异步传输的信息都以一个起始位开头，它通知接收方数据已经到达了，这就给了接收方响应、接收和缓存数据比特的时间；在传输结束时，一个停止位表示该次传输信息的终止。异步传输的实现比较容易，由于每个信息都加上了“同步”信息，因此计时的漂移不会产生大的积累，但却产生了较多的开销。异步传输常用于低速设备

当用户的ATM信元需要传送时，就可插入到SDH的一个帧中。SDH（同步数字序列，同步的含义为源端到目标端发送的协议数据单元是周期性的到达。在SDH中没有业务帧的话就一直传空帧，因此能够确定某个帧什么时候传，因为都是一帧一帧周期性传输的）传送的同步比特流被划分位一个个固定时间长度的帧（注意，这是时分复用的时间帧，而不是数据链路层的帧）。每个用户发送的ATM信元在每一时分复用帧中的相对位置并不是固定不变的（这个SDH帧里可能将ATM信元放在前面，下一个可能放在中间，再下一个可能放在后面）

ATM概念

人们曾经设想过“未来最理想的”一种网络应当是宽带综合业务数字网B - ISDN（所有业务都是数字化）。B - ISDN采用新的ATM交换技术。这种技术结合了电路交换和分组交换的优点。虽然在B - ISDN并没有成功，但ATM技术还是获得了相当广泛的应用，并在因特网的发展中起到了重要作用。此ATM（Asynchronous Transfer Mode 异步传输模式）非彼ATM9（Automatic Telling Machine）。ATM是建立在电路交换和分组交换（就是虚电路）的基础上的一种面向连接的快速分组交换技术。ATM采用定长分组（53字节）作为传输和交换的单位。这种定长分组叫做信元（cell）

ATM优点

选择固定长度的短信元作为信息传输的单位，有利于宽带高速交换。信元长度为53字节，能支持不同速率的各种业务。所有信息以面向连接的方式传送，保持了电路交换在保证实时性和服务质量方面的优点。ATM使用光纤信道传输。光纤信道的误码率极低，且容量很大，因此在ATM网内不必在数据链路层进行差错控制和流量控制（放在高层处理），提高了信元在网络中的传送速率

ATM缺点

ATM信元首部的开销太大，5字节的信元首部，在53字节的信元中所占的比例相当大。ATM的技术复杂且价格较高。ATM能够直接支持的应用不多。千兆与10千兆以太网的问世，进一步削弱了ATM在因特网告诉主干网领域的竞争力

ATM网络中的网络元素

ATM端点（又称为ATM端系统）通过点到点链路与ATM交换机相连。ATM交换机式一个快速分组交换机（交换容量高达数百Gb/s），其主要构件是：交换结构，若干个高速输入端口和输出端口，必要的缓存

ATM的交换结构

ATM的交换结构.png

ATM协议参考模型

ATM协议参考模型共有三层，大体上与OSI的最低两层相当（但无法严格对应）

ATM层次.png

VCI与VPI

ATM连接用信元首部中的两极标号来识别
虚通路表示VCI（Virtual Channel Identifier）
虚通道标识符VPI（Virtual Path Identifier）

VCI与VPI.png

中间的干线部分可以通过VP进行一次性交换，但是到了连接用户末端设备的接入交换机时必须支持VC交换，才能把信元流导入到最终的末端用户

ATM的信元结构

ATM信元有两种不同的首部

ATM的信元结构.png

用户到网络接口UNI（user - to - Network Interface）
网络到网络接口NNI（Network - to - Network Interface）

ATM逻辑连接机制

在ATM中使用的虚通路是一种逻辑连接。虚通路是ATM网络中的基本交换单元。两个端用户要进行通信，首先必须建立虚通路连接，然后才能在这个端到端连接上以固定信元长度和可变速率进行全双工的通信。数据传送完毕后再释放连接

VCI和VPI的转换

ATM信元在ATM网络传输中，一定是在某个特定的虚连接上按序传送的。ATM信元的首部一定要有这个虚连接的标识符VPI/VCI，以便唯一地标识该信元属于哪一个虚通路。所有的VPI/VCI值只在每一段物理链路上具有唯一的值。每经过一段链路，信元的VPI/VCI值都可能改变数值

VCI和VPI的转换示意图

端点A通过ATM交换机X，Y和Z与端点B建立了一条逻辑连接
即从源到目的主机并不是一个VPI/VCI，而是要给每个交换机都分配VPI/VCI，最后是一个VPI/VCI的序列共同构成了一条完整的虚电路

VCI和VPI的转换示意图.png