ATM(信息元中繼技術)在Internet中的應用解析

摘 要：ATM是一種能高速傳遞綜合業務信息、效率高、控制靈活、新穎的信息傳遞模式。ATM系統是使用異步時分復用技術的快速分組交換方式，能根據業務類型、傳輸速率等要求動態分配有效容量，具有高速數據傳輸率和支持許多種類型如聲音、數據、傳真、實時視頻、CD質量音頻和圖像的通信，適用于局域網和廣域網。

關鍵詞：ATM；信息交換；線路傳輸

中圖分類號：TN0 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2012）07-0173-02

ATM（Asychronous Transfer Mode信息元中繼技術）是一種能高速傳遞綜合業務信息、效率高、控制靈活、新穎的信息傳遞模式，已被 ITU-T（國際電信聯盟電信標準化部門）確定為傳送和交換語音、圖像、數據及多媒體信息的工具，受到人們的廣泛重視，是今天信息交換的熱門話題之一。ATM技術誕生有其必然性，隨著信息化社會的到來，人們對通信的需求已遠遠超出傳統電話及電報業務，數據通信、寬帶通信需求日益增大，由于它們的帶寬及業務量要求不同，傳統通信手段已很難實現。例如，現有的網絡都是為某種特定業務設計的，往往不適用其他業務：有線電視網不能傳送電話業務，而電信網也不能傳送電視信號。很顯然這些網絡技術對新業務的支持能力不夠。人們希望將來最好只有一個網絡存在，它不依賴于業務，可靈活、安全、經濟、有效地利用所有資源，ATM技術就被視為實現的關鍵技術。

ATM系統是使用異步時分復用技術的快速分組交換方式，它將信息流分割成固定長度的ATM信元，能比較容易地實現各種信息流混合在一起的多媒體通信，能根據業務類型、傳輸速率等要求動態分配有效容量，對高速信息元傳輸頻次高，對低速信息元傳輸頻次低。因此ATM能采用單一的交換方式，支持從窄帶話音、數據傳輸到HDTV等范圍極廣的各種業務。ATM信元由53B長度構成，其中5B是信頭，48B是信息域，所以在線路上傳輸的信息都是ATM信元。為了完成傳送ATM信元的工作，一個典型的ATM交換機應有入線和出線處理、ATM交換單元和ATM控制三個基本部分，其中ATM交換單元是關鍵，它按照要求將入線上的ATM信元轉送到需要的出線上去，從而完成交換動作?？刂茊卧獙粨Q單元的動作進行控制；入線處理對輸入的ATM信元進行處理，使之適合ATM交換單元的要求；出線處理對交換單元送出的信元進行處理，使之適合線路傳輸的要求。

一、結構

ATM 參考模式分為三層：ATM 適配層（AAL）、ATM 層和物理層。AAL連接更高層協議到ATM層，其主要負責上層與ATM 層交換 ATM 信元。當從上層收到信息后，AAL 將數據分割成 ATM 信元；當從 ATM 層收到信息后，AAL必須重新組合數據形成一個上層能夠辨識的格式，上述過程即稱之為分段與重組（SAR）。不同的 AAL 用于支持在 ATM 網絡上使用的不同的流量或服務類型。

ATM 層主要負責將信元從 AAL 轉發給物理層便于傳輸和將信元從物理層轉發給 AAL 便于其在終端系統的使用。 ATM 層能夠決定進來的信元應該被轉發至哪里；重新設置相應的連接標識符并且轉發信元給下一個鏈接、緩沖信元以及處理各種流量管理功能，如信元丟失優先權標記、擁塞標注和通用流控制訪問。此外 ATM 層還負責監控傳輸率和服從服務約定（流量策略）。

ATM 的物理層定義了位定時及其他特征，將數據編碼并解碼為適當的電波或光波形式，用于在特定物理媒體上傳輸和接收。此外它還提供了幀適配功能，包括信元描繪、信頭錯誤校驗（HEC）的生成和處理、性能監控以及不同傳輸格式的負載率匹配。物理層通常使用的介質有 SONET、DS3、光纖、雙絞線等。

二、技術和應用

ATM是一項數據傳輸技術，是實現B-ISDN的業務的核心技術之一。ATM是以信元為基礎的一種分組交換和復用技術，它是一種為了多種業務設計的通用的面向連接的傳輸模式。它適用于局域網和廣域網，它具有高速數據傳輸率和支持許多種類型如聲音、數據、傳真、實時視頻、CD質量音頻和圖像的通信。

ATM是在LAN或WAN上傳送聲音、視頻圖像和數據的寬帶技術。它是一項信元中繼技術，數據分組大小固定。你可將信元想象成一種運輸設備，能夠把數據塊從一個設備經過ATM交換設備傳送到另一個設備。所有信元具有同樣的大小，不像幀中繼及局域網系統數據分組大小不定。使用相同大小的信元可以提供一種方法，預計和保證應用所需要的帶寬。如同轎車在繁忙交叉路口必須等待長卡車轉彎一樣，可變長度的數據分組容易在交換設備處引起通信延遲。

ATM采用面向連接的傳輸方式，將數據分割成固定長度的信元，通過虛連接進行交換。ATM集交換、復用、傳輸為一體，在復用上采用的是異步時分復用方式，通過信息的首部或標頭來區分不同信道。

ATM真正具有電路交換和分組交換的雙重性：

ATM面向連接，它需要在通信雙方向建立連接，通信結束后再由信令拆除連接。但它擯棄了電路交換中采用的同步時分復用，改用異步時分復用，收發雙方的時鐘可以不同，可以更有效地利用帶寬。

交換設備是ATM的重要組成部分，它能用作組織內的Hub，快速將數據分組從一個節點傳送到另一個節點；或者用作廣域通信設備，在遠程LAN之間快速傳送ATM信元。以太網、光纖分布式數據接口（FDDI）、令牌環網等傳統LAN采用共享介質，任一時刻只有一個節點能夠進行傳送，而ATM提供任意節點間的連接，節點能夠同時進行傳送。來自不同節點的信息經多路復用成為一條信元流。在該系統中，ATM交換器可以由公共服務的提供者所擁有或者是組織內部網的一部分。

由于ATM網絡由相互連接的ATM交換機構成，存在交換機與終端、交換機與交換機之間的兩種連接。因此交換機支持兩類接口：用戶與網絡的接口UNI（通用網絡接口）和網絡節點間的接口NNI。對應兩類接口，ATM信元有兩種不同的信元頭。

在ATM網絡中引入了兩個重要概念：VP（虛通道）和VC （虛通路），它們用來描述ATM信元單向傳輸的路由。一條物理鏈路可以復用多條虛通道，每條虛通道又可以復用多條虛通路，并用相同的標識符來標識，即VPI和VCI。VPI和VCI獨立編號，VPI和VCI一起才能唯一地標識一條虛通路。

相鄰兩個交換節點間信元的VPI / VCI值不變，兩節點之間形成一個VP鏈和VC鏈。當信元經過交換節點時，VPI和VCI作相應的改變。一個單獨的VPI和VCI是沒有意義的，只有進行鏈接之后，形成一個VP鏈和VC鏈，才形成一個有意義的鏈接。在ATM交換機中，有一個虛連接表，每一部分都包含物理端口、VPI、VCI值，該表是在建立虛電路的過程中生成的。

ATM用作公司主干網時，能夠簡化網絡的管理，消除了許多由于不同的編址方案和路由選擇機制的網絡互連所引起的復雜問題。ATM集線器能夠提供集線器上任意兩端口的連接，而與所連接的設備類型無關。這些設備的地址都被預變換，例如很容易從一個節點到另一個節點發送一個報文，而不必考慮節點所連的網絡類型。ATM管理軟件使用戶和他們的物理工作站移動地方非常方便。

通過ATM技術可完成企業總部與各辦事處及公司分部的局域網互聯，從而實現公司內部數據傳送、企業郵件服務、話音服務等等，并通過上聯INTERNET實現電子商務等應用。同時由于ATM采用統計復用技術，且接入帶寬突破原有的2M，達到2M~155M，因此適合高帶寬、低延時或高數據突發等應用。

參考文獻：

[1] 張肇東.互聯網異步傳輸技術[J].計算機技術，2009，(10).

[2] 李偉琪.ATM數字交換技術[J].科技信息導刊，2011，(9).

[責任編輯 安世友]