ATM交换在反法西斯战争时期的中国与世界研究中的角色

1．2．7　ATM交换

ATM（Asynchronous Transfer Mode）是指异步传输模式，是国际电信联盟ITU－T制定的标准，并推荐其为宽带综合业务数字网（Broadband Integrated Service Digital Net－work，B－ISDN）的信息传输模式。

从上面的讨论可见，电路交换和分组交换技术各有优点和缺陷。电路交换技术的特点是：固定分配带宽、面向物理连接、同步时分复用、适应实时话音业务，但无法适配各种不同速率的业务，且网络资源利用率低；分组交换技术的特点是：动态分配带宽、面向无连接或逻辑连接、统计时分复用、可以适配各种不同速率的业务，具有较高的复用效率，但是却无法很好地支持实时业务。

随着通信技术和通信业务需求的发展，使电信网络必须向宽带综合业务数字网（B－IS－DN）方向发展。宽带综合业务数字网是面向宽带多媒体业务的网络，对于任何业务，不管是实时业务或非实时业务、速率恒定或速率可变业务、高速宽带或低速窄带业务，传输可靠性要求不同的业务都要支持。B－ISDN要求通信网络和交换设备既要容纳非实时的数据业务，又要容纳实时性的电话和电视信号业务，还要考虑到满足突发性强、瞬时业务量大的要求，提高通信效率和经济效益。在这样的通信业务条件下，传统的电路交换和分组交换都不能够胜任。而ATM找到了两全的办法，综合了电路交换和分组交换的优势，既能达到网络资源的充分利用，又能使各种通信业务获得高质量的传送水平，使基于硬件的高速交换成为可能。

在ATM模式中，来自用户信息的各个信元不需要周期性出现，因此称为异步传输模式。

异步传输模式主要有以下5个特点。

（1）固定长度的信元复用方式

在ATM中，信息传送的最小单元是信元（cell），ATM信元长度是固定的（在分组交换中分组长度是可变的）。ATM信元共有53个字节，分为两部分，前面5个字节为信头，主要完成寻址的功能；其余48个字节为信息段（净荷），用来装载来自不同用户、不同业务的信息。话音、数据、图像等所有的数字信息都要经过切割，封装成统一格式的信元在网络中传输，并在接收端恢复成所需格式。由于ATM技术简化了交换过程，去除了不必要的数据校验，采用易于处理的固定信元格式，所以ATM网络交换速率大大高于传统的数据网，如X．25（分组网）、DDN（数字数据网）、帧中继等。

ATM是按信元进行统计复用的，在时间上没有固定的复用位置，由于是按需分配带宽，所以取消了帧的概念。

（2）异步时分复用方式(www.xing528.com)

异步时分复用与统计时分复用相似，也是动态分配带宽，即不固定分配时间片，各路通信按需使用。所不同的是异步时分复用将时间划分为等长的时间片，传送的是固定长度的信元。此外，异步时分复用和统计时分复用一样都是依据信头中的标志来区分是哪路通信的信元，因此称为标志化信道。而同步时分复用是靠时间位置来识别信道，称为位置化信道。

（3）ATM采用面向连接并预约传输资源的工作方式

电路交换是通过预约传输资源来保证实时信息的传输，同时，端到端的连接方式，使得信息传输时，在任意的交换节点不必做复杂的路由选择。分组交换模式中仿照电路交换方式提出了虚电路工作方式，目的也是为了减少传输过程中交换机对每个分组做路由选择的开销，同时可以保证分组顺序的正确性，但是分组交换取消了资源预定的策略，虽然提高了网络的传输效率，但却有可能使网络接收的信息超过其传输能力，造成所有信息都无法快速传输到目的地。在ATM方式中采用的是面向连接和预约资源的方式，与分组交换的虚电路相似，它不是物理连接，而是逻辑连接，称为虚连接（Virtual Connection，VC）。同时采用预约资源的方式，在呼叫过程中向网络提出传输所希望使用的资源，网络根据当前的状态，决定是否接收这个呼叫。其中资源的约定并不像电路交换中给出确定的电路或PCM时隙，而是约定将来通信过程可能使用的通信速率，保证了网络上的信息快速传输。

（4）ATM网络内部取消了逐段链路的差错控制和流量控制。

分组交换协议设计运行的环境是误码率很高的模拟通信线路，所以，执行逐段链路的差错控制，同时由于没有预约资源机制，任何一段链路上的数据量，都有可能超过其传输能力，所以有必要执行逐段链路的流量控制。

ATM协议运行是在误码率很低的光纤传输网上，同时预约资源机制保证网络中传输的负载小于网络的传输能力，所以ATM网络取消了终端设备和端局节点、网络内部节点之间链路上的差错控制和流量控制，如果网络发现信元错误，就简单地丢弃，将错误的处理推给了网络边缘的终端设备来完成。

（5）ATM信元头部加了纠错和检错的机制

由于ATM信元头部变得异常简单，主要是标志虚电路中信元经过网络传输的路径。依靠这个标志可以很容易将不同的虚电路信息复用到一条物理通道上。但是如果信元头部出现错误，必然会导致信元的误投，浪费网络的计算和传输资源，因此，在信元的头部加上了纠错和检错的机制，可以防止或降低误选路由的可能性。

总之，ATM方式充分地综合了电路交换和分组交换的优点。它既具有电路交换“处理简单”的特点，支持实时业务、数据透明传输（网络内部对数据不做处理）并采用端到端的通信协议；同时也具有分组交换支持变比特率业务的特点，并能对链路上传输的业务进行统计复用，所以ATM是下一代通信网的交换和复用的首选技术。