第二課 異步轉(zhuǎn)移模式ATM基本概念
1． 了解為什么要發(fā)展ATM，能比較ATM和TDM的優(yōu)缺點(diǎn)；
2． UNI和NNI接口
3． ATM的交換機(jī)制
4． 區(qū)分不同數(shù)據(jù)類(lèi)型的QoS要求
5． 描述ATM各適配層（AAL0/AAL1/AAL2/AAL5）的功能
6． 討論諸如帶寬、時(shí)延和TDM同步等ATM傳輸問(wèn)題
7． 簡(jiǎn)述ATM的應(yīng)用
一、 什么是ATM
上一節(jié)課我們講了ISDN的基本概念。ISDN的目的是實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)綜合，但N-ISDN是以電話網(wǎng)為基礎(chǔ)的，基本保持了現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和特性，這使得N-ISDN的有很多局限性：
(1) 傳送速率低，只能處理1.5-2MBPS速率以?xún)?nèi)的業(yè)務(wù)；
(2) 中繼網(wǎng)種類(lèi)繁多，網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜，可擴(kuò)展性差；
(3) 信道速率的等級(jí)不適應(yīng)未來(lái)高速、可變速率的新業(yè)務(wù)。為此，原CCITT建議了B-ISDN。
以異步轉(zhuǎn)移模式ATM作為其核心技術(shù)B-ISDN，能
(1) 在UNI接口上提供任意速率的業(yè)務(wù)；
(2) 提供各種連接形態(tài)；
(3) 信息傳送的延時(shí)��；
(4) 能支持各種數(shù)據(jù)傳輸速率（未定、可變、固定）類(lèi)型，見(jiàn)ATM的適配層和QoS (我們將在本課第三節(jié)介紹)
1. 為什么選擇ATM？
(1) 電路傳送模式和分組傳送模式
在通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過(guò)程中，出現(xiàn)了多種信息傳輸方式，它們分別適應(yīng)不同業(yè)務(wù)速率，如下圖所示。這里只對(duì)比電路傳送模式和分組傳送模式兩個(gè)極端情況，對(duì)其他模式，讀者可以自行參照下圖和相關(guān)資料。
圖 1
i. 電路傳送模式，也就是電路交換模式（CSM：Circuit Switching Mode）+時(shí)分復(fù)用傳輸（TDM：Time Division Multiplexing）。其基本特點(diǎn)是，對(duì)任意特定的通話呼叫，為其分配一個(gè)固定速率的信道資源，且在整個(gè)通話期間專(zhuān)用。在數(shù)字模式下，通信雙方的信息以周期出現(xiàn)的固定時(shí)隙為傳輸載體，故稱(chēng)為同步轉(zhuǎn)移模式（STM：Synchronous Transfer Mode）。
圖 2
缺點(diǎn)：由于STM下每個(gè)通路長(zhǎng)期占有固定帶寬的資源，而幾乎所有通信類(lèi)型的數(shù)據(jù)率都是可變的，所以資源利用率低，極不經(jīng)濟(jì)。
ii. 分組傳送模式：這里是指?jìng)鹘y(tǒng)的分組交換網(wǎng)X.25等。任何通信雙方間都無(wú)需保持固定的通信鏈路，僅在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)才向網(wǎng)絡(luò)提交數(shù)據(jù)，甚至數(shù)據(jù)塊的大�。≒acket Size）可變。所以該模式（在物理設(shè)備傳輸容量下）可以適應(yīng)任意的傳輸速率，且基于統(tǒng)計(jì)復(fù)用模式極大地提高了資源利用率。 缺點(diǎn)：分組交換網(wǎng)的固有優(yōu)點(diǎn)同時(shí)也是它的固有缺點(diǎn)，它雖然實(shí)現(xiàn)了資源利用率的極大提高，但其中流控、差錯(cuò)控制等程序復(fù)雜，同時(shí)同一通信進(jìn)程中的數(shù)據(jù)傳輸是異步的、時(shí)延大。所以不適應(yīng)對(duì)時(shí)延敏感的通信業(yè)務(wù)，如電話、圖像、視頻通信等。
(2) TDM回顧
TDM就是時(shí)分復(fù)用模式。它把若干不同通道（Channel）的數(shù)據(jù)按照固定位置分配時(shí)隙（TimeSlot：8Bit數(shù)據(jù)）合在一定速率的通路（Path）上。每一個(gè)時(shí)隙的速率為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PCM（Pulse-Code-Modulation）話路64Kbps。每通道時(shí)隙的重復(fù)頻率為T(mén)s=8KHz，即幀周期為125us。如圖2所示。通常把若干通話復(fù)用在一起以后的通路組稱(chēng)為一個(gè)基本群路，然后更大的通路均在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步復(fù)用（4倍）為高次群。其中的時(shí)隙數(shù)即復(fù)用的通道數(shù)與時(shí)鐘有關(guān)。國(guó)際上有兩個(gè)不同的基群標(biāo)準(zhǔn)（PRI：Primary Rate Interface）。美國(guó)和日本采用24支路標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)，使用32路標(biāo)準(zhǔn)，分別記為：
E1：32路，32×64Kbps＝2.048Mbps，
T1：24路，24×64Kbps＝1.544Mbps。
直接把要交換的Channel的對(duì)應(yīng)時(shí)隙的數(shù)據(jù)拷貝到通路（或另一通路）中要交換的時(shí)隙位置即可。下圖3顯示了兩個(gè)E1支路上不同通道（Channel）間的交換情況。
圖 3
(3) ATM和TDM的比較
a. TDM是同步傳輸模式。
b. ATM本質(zhì)上是一個(gè)異步傳送技術(shù)
2. ATM的定義
ATM即Asynchronous Transfer Mode，譯為異步轉(zhuǎn)移模式，或稱(chēng)為異步傳輸模式、異步傳送模式。ATM是B-ISDN的核心技術(shù)。如前所述，電路交換和分組交換都不能適應(yīng)未來(lái)的寬帶、多速率、不同QoS業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。為此，逐漸推出了各種傳輸模式。其中最有吸引力的便是ATM。它們的相互關(guān)系可以簡(jiǎn)明地表示如下。
圖 4
異步轉(zhuǎn)移模式ATM定義，歸結(jié)為：
(1) 面向連接的快速分組交換技術(shù)（Connection-oriented, high-speed
packet switching）。
(2) 基于固定長(zhǎng)度信元的異步傳輸技術(shù)（53-byte celled streaming）。各種類(lèi)型的信息流（包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等）均被適配成固定長(zhǎng)度的（53字節(jié)）的"信元"（Cell）中進(jìn)行傳輸。信元是同步定時(shí)發(fā)送的，但信元所包含的信息之間卻是異步，即不保證原來(lái)的信息順序到達(dá)目的地。
ATM技術(shù)規(guī)范由ATM論壇和ITU-T標(biāo)準(zhǔn)給出。
3. ATM的特點(diǎn)
