计算机网络中的异步传输模式（ATM）

为什么选择 ATM 网络？

由电话和数据网络的服务集成和性能要求驱动：“宽带集成服务愿景”（B-ISON）。
电话网络支持单一的服务质量并且启动成本很高。
互联网不支持服务质量，但灵活且便宜。
ATM 网络旨在以合理的成本支持一系列服务质量——旨在同时包含电话网络和互联网。

异步传输模式（ATM）：
它是国际电信联盟电信标准部分 (ITU-T) 的有效呼叫中继，它传输所有信息，包括多种服务类型，例如数据、视频或语音，这些信息在称为信元的固定大小的小数据包中传送。信元是异步传输的，网络是面向连接的。

ATM 是一种在 1970 年代和 1980 年代宽带 ISDN 发展中发生过一些事件的技术，它可以被认为是分组交换的演进。每个信元长 53 个字节——5个字节的报头和 48 个字节的有效载荷。拨打 ATM 电话需要先发送一条消息以建立连接。

随后，所有单元都遵循相同的路径到达目的地。它可以处理恒定速率流量和可变速率流量。因此，它可以承载具有端到端服务质量的多种流量。 ATM独立于传输介质，它们可以自己通过电线或光纤发送，也可以封装在其他运营商系统的有效载荷中。 ATM 网络使用“分组”或“信元”交换与虚拟电路。它的设计有助于实现高性能多媒体网络。

ATM 信元格式 –
由于信息在 ATM 中以称为信元的固定大小单元的形式传输。众所周知，每个信元长 53 个字节，由 5 个字节的标头和 48 个字节的有效负载组成。

异步传输模式可以有两种格式类型，如下所示：

UNI 报头：在 ATM 的专用网络中使用，用于 ATM 端点和 ATM 交换机之间的通信。它包括通用流控制 (GFC) 字段。
NNI Header：用于ATM交换机之间的通信，它不包括通用流控制（GFC），而是包括一个占据前12位的虚拟路径标识符（VPI）。

ATM的工作：
ATM 标准使用两种类型的连接。即，由捆绑在一起的虚拟通道连接（VCC）组成的虚拟路径连接（VPC）是承载从用户到用户的单个信元流的基本单元。可以在 ATM 网络上端到端创建虚拟路径，因为它不会将信元路由到特定的虚拟电路。在发生重大故障时，属于特定虚拟路径的所有信元都通过 ATM 网络以相同的方式路由，从而有助于更快地恢复。

连接到订户的交换机使用 VPI 和 VCI 来切换单元，它们是虚拟路径和虚拟连接交换机，它们之间可以有不同的虚拟通道连接，服务于在交换机之间创建可以作为单个实体处理的虚拟中继的目的.它的基本操作很简单，通过查找本地转换表中的连接值来确定连接的传出端口以及该链路上连接的新 VPI/VCI 值。

ATM 与 DATA 网络（互联网）–

ATM 是基于“虚拟电路”的：在传输之前保留路径。虽然 Internet 协议 (IP) 是无连接的，并且无法进行端到端资源预留。 RSVP 是 Internet 上一种新的信令协议。
ATM 信元：固定或小尺寸，在语音或数据之间进行权衡。而 IP 数据包的大小是可变的。
寻址：ATM 使用 20 字节的全局 NSAP 地址进行信令，并在信元中使用 32 位本地分配的标签。而 IP 在所有数据包中使用 32 位全局地址。

ATM 层：

ATM 适配层 (AAL) –
它旨在将高层协议与 ATM 流程的细节隔离开来，并准备将用户数据转换为信元并将其分段为 48 字节的信元有效载荷。 AAL 协议排除了来自上层服务的传输，并帮助它们将应用程序（例如语音、数据）映射到 ATM 信元。
物理层——
它管理依赖于介质的传输，分为物理介质依赖子层和传输汇聚子层两部分。主要功能如下：
- 它将单元转换为比特流。
- 它控制物理介质中比特的传输和接收。
- 它可以跟踪 ATM 信元边界。
- 寻找将细胞包装到适当类型的框架中。
ATM 层——
它处理传输、交换、拥塞控制、信元头处理、顺序传递等，并负责在称为信元多路复用的物理链路上同时共享虚拟电路，并通过称为信元中继的 ATM 网络传递信元。信元头中的 VPI 和 VCI 信息。

自动柜员机应用：

ATM 广域网 –
它可以用作远距离发送信元的 WAN，用作 ATM 网络和其他网络之间的端点的路由器，它有两个协议栈。
多媒体虚拟专用网络和托管服务 –
它有助于管理 ATM、LAN、语音和视频服务，并能够提供全方位服务的虚拟专用网络，包括对多媒体的集成访问。
帧中继骨干网——
帧中继服务用作一系列数据服务的网络基础设施，并使帧中继 ATM 服务能够用于互联网服务。
住宅宽带网络 –
ATM 被选择为在寻找高度可扩展的解决方案中建立住宅宽带服务提供网络基础设施。
电话和专线网络的运营商基础设施——
通过构建用于承载电话和专线流量的 ATM 基础设施，更有效地利用 SONET/SDH 光纤基础设施。