ATM交换技术
atm交换名词解释
atm交换名词解释ATM（AsynchronousTransferMode）交换技术是一种高速高效的技术，它可以实现高速数据交换，能够有效支持大容量数据传输，其出现极大地改变了数据传输技术。
当前，ATM交换技术已经成为控制信息交换以及数据通信领域中最重要的网络技术。
ATM交换技术特点ATM交换技术具有众多优势，它支持多用户和多种服务，具有高速和可靠性，网络可靠性高，网络拥塞控制能力强，具有可靠的拥塞控制能力，延迟时间小，节点切换速度快，如采用面向连接的结构，可实现自动路由切换；在网络拓扑结构上，可采用混合形式，实现网络扩展性；可以实现以太网、SDH等现有网络的无缝接入，减少网络维护与维修成本；可以支持多种服务，支持多媒体和实时技术；具有高可靠性，为用户提供高品质的服务。
ATM交换技术应用ATM交换技术广泛应用于网络和数据通信领域，主要有以下几种： 1．虚拟私有网络（VPN）：VPN是一种网络技术，它可以使企业用户在廉价的常规公用通信网上建立虚拟专用网络，通过虚拟专用网络，企业可以在不同地点安全、有效地进行数据传输交换。
2．面向多媒体的数据传输：ATM交换技术可以支持多媒体（图像、语音、视频等）传输，可以更好地满足多媒体信息的高速传输。
3．宽带业务的管理：ATM交换技术可以通过面向连接的机制实现宽带业务的管理，从而可以有效地保证宽带业务的安全和质量。
4．交换结点的管理：ATM交换技术可以支持结点的管理，通过结构内部的逻辑重构，可以更好地进行结点的管理，提高网络系统的运行效率。
5．网络监控：ATM交换技术可以支持网络监控，同时也可以支持网络容量的扩展，提高网络的稳定性和安全性。
结论ATM交换技术的发展，极大地改变了数据传输技术，它具有高速和可靠性，具有可靠的拥塞控制能力，广泛应用于网络和数据通信领域，提高了数据传输的高效性，有助于更好地优化信息服务质量，给普通人带来更多的便利。
第7章 ATM交换技术
制作：邵黎
23
第7章 ATM交换技术
三、ATM信元传送处理的基本原则
1．信息发送顺序
从字节1起始，8bit的字节以增序方式
发送；对于各域而言，首发比特是最高有
效位（the Most Significant Bit，MSB）。
对信息域不采取任何纠错和检错措施。
制作：邵黎
26
第7章 ATM交换技术
缺省方式
纠正信头的 一位错码。
接收端信头差错控制方式
制作：邵黎
27
第7章 ATM交换技术
3．信元定界方法
由于信元之间没有使用特别的分割 符，信元的定界也借助于信头差错控制 HEC字节实现。 三种不同的状态： 搜索态、预同步态和同步态。
PBX
PBX
NNI
专用UNI ATM网络 工作站
公用ATM交换机
高清晰度电视
家用电话
B-ISDN
制作：邵黎
9
第7章 ATM交换技术
异步转移模式ATM是一种采用异步时 分复用方式、以固定信元长度为单位、面 向连接的信息转移（包括复用、传输与交 换）模式。
信元的格式与业务类型无关，任何业 务的信息都经过分割后封装成统一格式的 信元。用户信息透明地穿过网络(即网络对 它不进行处理)。
ATM 交换机 UNI
制作：邵黎
8
电话 数据 图像
ATM 复用系统
第7章 ATM交换技术
公共电话
LAN
用户家区 专用UNI ATM交换机 专用UNI
d i g i t a l
d i g i t a l
ATM交换技术
异步转移模式(Asynchronons transfer mode)简称ATM，是一种集传输与交换于一体的通信模式。
ATM已成为二十一世纪宽带通信的关键技术，已被国际电联确定为宽带综合业务数字网的基本传送方式。
9O年代初计算机网络发展兴起，网络传输媒体光纤化和多媒体技术商用加快。
面对巨量信息传输需求，传统的网络技术，如以太网、快速以太网、FDDI，无论是在传输速度和连接方式等方面都无法适应用户的需求。
应运而生的ATM技术是在传统的电路转移模式和分组转移模式基础上发展起来的新兴信息转移模式。
它具有传输速度快、距离不受限制等特点，其集语音、图像和声音传输于一体的特色，尤其适合多媒体业务的应用。
ATM技术是一种集电路交换和分组交换两种优点为一体的传输方式。
它采用53字节的固定信元交换技术，兼有分组交换的可调带宽和高速度，以及电路交换和信元交换的低时延等特点，由于信元字节固定，交换可以由硬件交换技术来实现路由的选择。
ATM交换技术适用于局域网（LAN）和广域网（WAN），为用户提供统一网络技术的解决方案。
传统的广域网技术与目前的局域网技术是不同的，当局域网和广域网连接时需要路由器来进行协议交换。
现有的ATM 技术可支持622M、155M和25M等不同速度规范，其中155MbpS是目前最成熟的技术。
ATM技术的主要优点是：在实现宽带通信中，不同速率的数字业务，如数据、话音、高分辨图象、宽带电视均由同一个网络传送，信息被分别拆卸改装成53个字节固定长度的信元（其中48个字节为有效信息，5个字节为标头或称信元头，标头上存储传输地址的信息等），然后进行快速分组交换，以满足不同业务传输的需求。
ATM运行速度高是处理固定长度的信元，信元长度短，延迟时间较少，总吞吐量可以从2.5Gb／s到IOGb／s，可以满足局域网（LAN和广域网（WAN）的需要。
常用的以太网只有1OMb／s，令牌环只有16Mb／s。
ATM以其高吞吐量成为能工作于不同带宽和众多装置之间最佳连接方式。
现代交换技术ATM交换
现代交换技术
特点：
① 复用基本单位：信元(信元头标记出不同用户的信 元)
② 具有同样标记的信元呈现出一种无规则的再现模式。 (即它不对应某个固定时隙，也不周期性地出现，它和 时域的位置之间没有任何关系，信息只按信头的标记来 区分，为此称为标记复用)
③ 每路信元的再现频次决定于该路业务所要求的比特 率。(比特率高的业务信元再现的频繁，集中；比特率 低的业务信元再现的稀疏)
电气与电子工程学院
8
School of Electrical and Electronic Engineering
现代交换技术
7.1.5. ATM交换原理
ATM是面向连接的，具有电路交换和分组交换的双 重性。
① 它需要在通信双方间建立连接，通信结束后再通过 信令来拆除连接(具有电路交换特点，但却采用了异步时 分复用)。
虚通路VC(Virtual Channel)
表示单向传送ATM信元的逻辑通路
VCI(Virtual Channel Identifier)：虚通路标识，标识一 条具体的VC链路。
VC链路：两个相邻ATM实体间的一条虚通路。
VCC：虚通路连接，级联的VC链路组成
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现代交换技术
7.1 ATM的基本概念
7.1.1 ATM的含义
ATM：异步转移模式（Asynchronous
Transfer Mode ）是一种采用异步时分复用方式、 以固定信元长度为单位、面向连接的信息转移 （包括复用、传输与交换）模式。
电气与电子工程学院
1
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现代计算机网络原理ATM交换技术
3
基于异步传输
ATM交换技术以异步方式传输数据，使得不同类型的数据可以在同一个网络上进 行传输。
ATM交换技术的特点和优势
高速传输
ATM交换技术能够以高速率传输数据，满 足多媒体应用对带宽和实时性的要求。
多路复用
ATM交换技术可以同时传输不同类型的数 据，提供灵活多样的应用支持。
可靠性和可伸缩性
ATM交换技术具有良好的可靠性和可伸缩 性，可以适应不同规模的网络和流量需求。
2 ATM交换技术的背景
ATM交换技术的发展源于对传统电路交换技术的限制和需求的变化，它可以更好地满足多 媒体数据传输的需求。
ATM交换技术的工作原理
1
虚电路交换
ATM交换技术使用虚电路交换模式，通过建立虚电路来实现数据传输。
2
分组交换
数据被分成固定长度的小组（称为ATM单元）进行交换，提供高效的数据传输。
现代计算机网络原理ATM 交换技术
在现代计算机网络原理中，ATM交换技术起着重要作用。本节将介绍ATM交换 技术的定义、背景和工作原理，并探讨它在网络通信中的特点、优势以及应 用领域。同时，还将展望ATM交换技术的未来发展趋势。
ATM交换技术的定义和背景
1 什么是ATM交换技术？
ATM（Asynchro no us Transfer Mo d e）交换技术是一种高速、多路复用的数据传输技 术，应用于计算机网络中。
教育行业
ATM交换技术在教育领域中支持远程学习和在 线教育。
ATM交换技术的未来发展趋势
1
更高带宽和更低延迟
随着技术的进步，ATM交换技术将
网络与云服务融合
通信现代交换第7章 ATM交换技术
ATM虚连接
Port VPI VCI 1 1 1 2 26 44
A
UNI信元 VPI =1 VCI =1
1
2
3
NNI信元 VPI =26 VCI =44 NNI信元 VPI =6 VCI =44
3 1
UNI信元 VPI =20 2 VCI =30
B
1
Port VPI VCI 1 26 44 2 2 44
3
2
NNI信元 VPI =2 VCI =44
3 1
2
Port VPI VCI 1 6 44 2 20 30
ATM虚连接（VC）
Port VPI VCI 1 2 44 2 6 44
1.在数字程控交换机中的软件程序中，对于用户 的扫描识别，一般采用群处理方式，若某处理机在 进行摘机识别时，得到本次的扫描结果为01111110， 前次的扫描结果为10101100，试问： （1）什么是群处理？ （2）单个用户摘、挂机识别公式分别是什么？ （3）该处理机应对哪几个用户的摘机进行处理？
问题：能否把这些对带宽、实时性、传输质量 要求各不相同的网络服务由一个统一的多媒体 网络（B-ISDN）来实现？ 答案：
交换技术发展历程：电路交换->分组交换->帧中继 ->ATM
二、ATM的总体
综合电路和分组交换的优点：定长与异步
5 Bytes
48 Bytes
定长的数据包
4
3
2
1
A
D
C B A
T M 复 用
器
D 4 图 像
A 3 数 据
C
C
1 语 音
2 语 音
ATM统计复用示意图
ATM是快速分组交换技术、采用统计复用方式
现代交换原理第7章ATM交换技术
7.2.4 ATM协议参考模型
物理层
ATM层
ATM适配层(AAL)
高层
用户面
高层
控制面
管理面
面管理
层管理
7.2.4 ATM协议参考模型
B-ISDN协议参考模型由3个平面组成 用户面（User Plane）： 负责用户信息的传送，采用分层结构。 控制面（Control Plane）： 提供呼叫和连接的控制功能，主要涉及信令功能，也采用分层结构。 管理面（Management Plane）： 提供面管理与层管理两种管理功能。面管理实现与整个系统有关的管理功能，并完成各个面之间的协调功能；层管理实现网络资源与协议参数的管理，并处理各层中的操作与维护（OAM）信息流，面管理不分层，层管理是分层的。
7.1 ATM与B-ISDN的产生与发展
研究热点
ATM交换结构 ATM网的业务流控制 话音通过ATM（VOA） IP与ATM的融合 ATM与智能网（IN）的结合 光ATM交换
7.2 ATM基本原理
ATM特点：
01
添加标题
采用了固定长度的信元，并简化了信元头功能
02
添加标题
采用了异步时分复用方式
VPI
VPI
VCI
VCI
VCI
PT
HEC
CLP
1 2 3 4 5
字节
(1) UNI的信头结构 GFC（Generic Flow Control）：一般流量控制字段，4bit，用于接入流量控制。
7.2.1 ATM信元及其结构
7.2.1 ATM信元及其结构
VPI/VCI：选路信息，唯一标识一个逻辑子信道。 VPI（Virtual Path Identifier）：虚通道标志，8bit，可标识256条虚通道。 VCI（Virtual Channel Identifier）：虚信道标志，16bit，可标识65536条虚信道。 PT（Payload Type）：净荷类型，3bit，表示信息段传送的信息类型 CLP（Cell Loss Priority）：信元丢弃优先权，1bit，CLP=0，表示高优先级；CLP=1,表示低优先级，若遇到拥塞要丢弃信元时，CLP=1的信元将首先丢弃。 HEC（Head Error Control）：信头差错控制，8bit，检验信头是否出错，不检测信息段。
atm在现代交换技术中的应用场景
ATM在现代交换技术中的应用场景1. ATM技术简介ATM（Asynchronous Transfer Mode）是一种基于分组交换的通信技术，可以实现高速数据传输和多种业务的集成，广泛应用于现代通信网络中。
其网络传输速度高，传输误码率低，支持多种应用，因此在现代交换技术中具有重要的应用场景。
2. ATM在传统通联方式交换网络中的应用在传统的通联方式交换网络中，ATM技术可以用于实现语音通信、数据传输和多媒体业务的集成。
通过ATM交换机，可以实现通联方式通信、传真传输、互联网接入等多种业务的集成传输，提高网络资源的利用效率，提升用户体验。
3. ATM在数据通信网络中的应用在数据通信网络中，ATM技术可以用于实现高速数据传输和多种业务的集成。
通过ATM交换机和ATM网络，可以实现大容量数据传输、视瓶会议、远程监控等业务的高效传输，满足现代数字化社会对数据通信的需求。
4. ATM在互联网接入中的应用在互联网接入方面，ATM技术可以用于实现用户接入互联网的高速通道。
通过ATM交换机和ATM接入网，用户可以获得更稳定、更高速的互联网接入体验，满足用户对互联网高速接入的需求。
5. ATM在移动通信网络中的应用在移动通信网络中，ATM技术可以用于实现移动通信业务的集成。
通过ATM交换机和ATM移动通信网，可以实现语音通信、高速数据传输、移动互联网接入等多种业务的集成，满足移动用户对多样化业务的需求。
6. ATM在企业网络中的应用在企业网络中，ATM技术可以用于构建大容量、高速率的企业内部通信网络。
通过ATM交换机和ATM企业网络，可以实现企业内部通信、数据传输、多媒体应用等多种业务的集成，提高企业内部通信效率，推动企业信息化进程。
7. 结语ATM技术在现代交换技术中具有广泛的应用场景，可以满足语音通信、数据传输、多媒体应用等多种业务的需求。
随着通信技术的不断发展，ATM技术将继续发挥重要作用，推动通信网络的发展和升级。
第七章ATM交换技术
ATM信头功能有限，网络节点处理十分简单，提高了速度。
• 4、交换方式灵活
信元的长度小，可以用硬件和软件实现交换。
• 5、信元在网络中传送速度高
各节点只对信元的头部进行处理，信息字段保持不变。
ATM兼具电路和分组传送方式的优点 （1）ATM可以看作是电路传送方式的改进。
• ①电路传送方式中，时间划分为时隙，一个时隙传送一个用户 数据，按数据在时间位置进行区分。
物理层向上与ATM层交互信元，向下必须适配不同的传 输系统。
1．物理介质子层提供的物理接口 ITU-T和“ATM论坛”将物理接口分为三类，即基于SDH、
基于信元和基于PDH的接口。下面进行简要介绍。 （1） ITU-T制定的接口标准 ITU-T建议书I.432定义了两个基于光纤同步数字系列(SDH)
这种小而固定长度的数据单元减少了组装、拆卸信元及 信元在网络中排除等待的时延，确保更快、更简单的进行交 换和多路复用，从而支持高速的传输速率。
1 8
信元结构：定长，53个字节的信息段
从 第
字 节
位内
开发
始送
顺
序
二、ATM信元的信头格式 ATM信元在网络中的功能是由信头来实现的。网络中的各
个 节点根据信头来识别信元是属于哪一个连接。
数据通信具有一定的突发性（传输速率不恒定），因而电 路交换不适合数据业务传送的要求。虽然在技术上可以实现电 路交换的多速率、高速度的信息传送，但是信息的处理和控制 复杂，硬件设备成本很高。
• （2）分组交换技术
• 在分组交换通信网中，信息的传递以存储/转发的方式 进行，采用统计复用方法提高带宽的利用率，另一方 面为了保证数据传递的可靠性，在数据链路层采用逐 段转发、差错校正的控制措施。
第5章 ATM交换技术
ATM方案：
异步转移模式(ATM) 的方案，既要具有电路交换那样 控制简单、实时性好的特点，服务质量高，又要具有 分组交换的统计复用那样资源利用率高的特点。即：
采用分组统计复用方式，以适应各类信息传送的需 要； 采用固定长度分组，使交换能按照类似于电路模式 进行，保障业务服务质量； 所有交换节点不检错，以提高网络信息转移速度。
电路交换的特点：
主要用来交换64kb/s的数字化语音信号，采用PCM 同步时分复用，以时隙为基础实现面向连接的电路 交换。 优点：服务质量高；透明传输；可靠性高等等 缺点：电路利用率不高，效率不高等
分组交换的特点：
其工作模式是将信息分成若干段，装配成有源目的地址、 控制码、校验码及包封的分组，并以分组为单元进行交换 和统计复用传送。 优点：网络利用率高；效率高等 缺点：服务质量得不到保证，实时性不好等
路，同样我们将串接起来形成VCC的每段逻辑子信道叫做
VC链路。正如前面所介绍的那样，用VPI来标识每段传输 通道上的VP链路，用VCI来标识每段传输通道上的VC链路。
如图所示，每段VC链路都有各自的VCI，VCIx 、VCIy 和VCIz所表示的三段VC链路构成了一个VCC，VCC上 任何一个特定的VCI都没有端到端的意义。VPIi 、VPIj 和VPIk所表示的三段VP链路构成了一个VPC。 VCC端点（VCC Endpoint）是VCC的起点和终点，是 ATM 层及其上层交换信元净荷的地方，也就是信息产 生的源点和被传送的目的点。VPC端点（VPC endpoint）是VPC的起点和终点，是VCI产生，变换或 终止的地方。VCC与VPC的关系如图7.5所示。
atm交换的基本原理
atm交换的基本原理ATM（异步传输模式）是一种传输数据的通信协议，它通过分组交换技术实现数据的传输。
ATM的基本原理涉及到以下几个方面：传输模式、基本单位、分组交换和虚电路等概念。
1.传输模式ATM使用的是异步传输模式，即数据的传输是以固定长度的分组进行的，而不是以固定速率进行的。
这使得ATM能够根据网络情况进行灵活的调整，适应不同应用的需求。
2.基本单位ATM的基本单位是一个固定长度的48字节的单元，称为ATM细胞（Cell）。
每个ATM细胞由5个字节的头部和43个字节的有效负载组成。
头部包含了地址、控制和错误校验等信息。
3.分组交换ATM使用分组交换技术进行数据的传输。
将数据按照ATM细胞的格式进行分割，并在每个细胞头部添加目的地址等信息，然后通过网络进行传输。
接收端根据细胞头部的信息对细胞进行重新组装，以获取原始数据。
由于ATM细胞长度固定，能够减少网络的时延，并且适应多种应用的需求。
4.虚电路ATM使用虚电路机制进行数据的传输。
虚电路是一种逻辑上的连接，它由发送端和接收端之间的一系列中间设备（例如交换机）组成，形成一条从源到目的的路径。
每个虚电路都有一个唯一的标识符，该标识符用于区分不同的虚电路。
在数据传输过程中，发送端向目的端发起连接请求，经过中间设备建立虚电路，并在建立好的虚电路上进行数据传输。
传输完成后，连接将被释放，以便其他连接可以使用。
通过虚电路，ATM能够在网络中提供可靠的连接和交换服务，确保数据的快速传输和准确接收。
总结：ATM交换的基本原理涉及到传输模式、基本单位、分组交换和虚电路这几个概念。
ATM使用异步传输模式，以固定长度的48字节细胞进行数据的传输。
通过分组交换和虚电路机制，实现了数据的快速、可靠传输。
ATM的设计使其适应了多种应用的需求，并在通信领域得到了广泛应用。
7第7章-ATM交换技术
引言
异步转移模式(ATM)旳产生 设想一种新旳方案，即具有电路互换那样控制
简朴、实时性好旳特点，又具有分组互换旳统 计复用那样资源利用率高旳特点。 ATM方案：
VCI1 VCI2
图7.9 虚连接和VC及VP交换
ATM旳虚连接过程
虚信道连接（VCC） 虚通路连接（VPC）
UNI
VC交换机 VPI＝1 VCI＝1
NNI VP交换机
VPI＝2 VCI＝45
UNI NNI
VC交换机
VPI＝5 VCI＝45
VPI＝20 VCI＝30
图7.10 VCC和VPC连接过程
特点 顾客独占通信信道，实时响应好，能确保 传送时延要求，但不适应变比特业务应用，慢速 业务挥霍资源，迅速业务难以实现。
引言
分组互换旳特点， 在分组互换通信网中，信息旳传递都是以分组
为单位进行传播、复接和互换旳。分组互换一 方面采用统计复用措施提升带宽旳利用率，另 一方面为了确保数据传递旳可靠性，在数据链 路层采用逐段转发、差错校正旳控制措施。这 种控制措施确保了数据旳正确传递，但同步也 致使传播数据产生附加旳随机时延。
ATM旳虚电路
虚电路，就是将一条物理通道划提成一定数量旳 组/群，称作虚通路(VP)，再把每个VP细提成 若干虚信道(VC)，分别用VPI、VCI进行标识。
VPI
VPI
VCI
VPI
传输路径
VPI
VCI
VPI
VPI
VCI
图7.8 VPI与VCI的概念
ATM旳虚连接
现代交换技术课件第七章ATM交换
信元的传输和处理
传输方式
ATM信元采用异步传输方式，通过统计复用实现高带宽利用率。
处理流程
信元的处理包括信元复用、交换和去复用等步骤，其中交换是ATM网络的核心功能。
信元的交换和路由
交换方式
ATM交换机采用存储转发方式进行 信元交换，通过高速缓存存储信元并 实现快速交换。
路由选择
根据信元头的路由信息，ATM交换机 选择合适的输出端口将信元转发至目 的地。
移动通信网络
无线传输环境
移动通信网络面临无线传输环境的挑战，ATM技术能够提供可 靠的无线传输解决方案。
灵活的接入方式
ATM技术可以支持多种接入方式，如DSL、Cable Modem等， 满足不同用户的需求。
高效的资源管理
ATM技术采用高效的资源管理机制，能够实现动态的带宽分配 和流量控制，提高网络性能和资源利用率。
信元交换
将信元从一个交换单元转移到另一个交换单元，完成 信元的交换和路由。
01
ATM交换关键技 术
信元格式与信元头
信元格式
ATM信元采用固定长度的53字节，其 中48字节用于用户数据，5字节用于 信元头。
信元头
信元头包含多个字段，如VPI（虚通 道标识符）、VCI（虚通道连接标识 符）、PTI（优先级和类型标识符）等 ，用于标识和路由信元。
ATM交换单元
交换单元
ATM交换机的基本组成单 元，负责信元的交换和路 由。
输入/输出模块
负责将信元接入交换机或 从交换机送出。
控制单元
负责信元的路由选择和交 换。
ATM交换原理
信元识别
通过信元头的VPI/VCI字段识别不同的虚通道和虚路 径。
路由选择
《ATM交换技术》课件
2
ATM交换技术的历史发展
ATM交换技术自20世纪80年代开始研发，经历了多个标准和规范的制定和修改， 目前已成为重要的通信技术。
3
ATM交换技术的基本原理
ATM交换技术采用了基于虚电路的交换方式，使用了ATM交换机和ATM终端设备， 可以实现高速、低时延、高质量的数据传输。
ATM交换技术的特点
高速传输
总结
1 优势和挑战
ATM交换技术具有高速传输、低时延、高质量和可靠性等优势，但也面临着安全、可靠性 和智能化等挑战。
2 通信领域的应用前景
ATM交换技术在诸多通信应用领域具有广泛的应用前景，将为数字化转型和创新提供支撑。
3 未来发展方向
ATM交换技术将向更高速、更高集成度和更灵活的方向发展，面向大数据、云计算、物联 网等应用场景，持续进行技术创新和改进。
1
在移动通信中的应用
2
ATM技术在移动通信中可以提供高速的数
据传输和实时的语音和视频服务，支持
无缝漫游和智能手持设备接入，是未来
3
移动通信的重要技术。
优势与应用场景
ATM技术的优势包括高速传输、低时延、 高质量和可靠性，适用于广泛的通信应 用领域，如电信、金融、医疗等。
在广播电视中的应用
ATM技术在广播电视中可以提供高清晰度 的视频节目传输和多声道音频服务，支 持互动、点播和随时随地访问，是未来 广播电视的重要技术。
ATM交换机根据虚拟通路标识对输入的信元进行分类和交叉，将其转发到相应的输出端口， 以实现分组级别的交换。
ATM的应用领域
ATM技术被广泛应用于宽带数据接入、语音和视频传输、数据中心互连等领域，它可以提供 高速、低时延、高质量和可靠的通信服务。
ATM交换技术
连接标识 = VPI/VCI
ATM交换技术 第7章 ATM交换技术
五、VP与VC连接与交换 与 连接与交换
在ATM系统中，用户的通信采用面向连接的方式工作。 VPI和VCI仅在两个物理节点间只有局部意义 VP交换 VPI变 VCI不变 交换： VP交换：VPI变，VCI不变 VC交换 VPI、VCI都变 交换： VC交换：VPI、VCI都变
ATM交换技术 第7章 ATM交换技术
4 3 2 1 4 3 2 1
P
D C B A
C M 复
4 3 2 1 4 3 2 1
用 器
PCM时分复用示意图
ATM交换技术 第7章 ATM交换技术
ATM交换技术 第7章 ATM交换技术
三、N-ISDN和 B-ISDN的区别 和 的区别 （1）N-ISDN是以数字式电话网为基础，采用电路交 换方式。 （2）B-ISDN则是真正意义上的综合，采用信元中继 方式，即ATM技术。
面管理 层管理 用户平面 高层 ATM适配层 适配层 （AAL） ）
控制平面 用户业务和信令 上层信息与ATM 上层信息与 信元间的转换 信元交换和复用 解复用 帧结构、 帧结构、物理介 质 高层 ATM适配层 适配层 （SAAL） ）
分别管理各层 协议实体中的 资源和参数
ATM层 层
处理各层间 协调， 协调，无分 层结构
ATM交换技术 第7章 ATM交换技术
ATM信元的交换过程 信元的交换过程
ATM网络设备 网络设备 用户B 用户 ATM终端设备 终端设备
信元和用户数 据的互相转化 UNI VPI=2 VCI=37
Port 1 Port 2
ATM 交换
Port 1 2 VPI 2 1 VCI 37 51
浅谈ATM交换技术及其具体应用
浅谈ATM交换技术及其具体应用浅谈ATM交换技术及其具体应用2011-06-11 13：05一、ATM技术简介ATM的定义ATM(Asynchronous Transfer Mode,异步转移模式是一种能高速传递综合业务信息、效率高、控制灵活的信息传递模式，采用统计时分复用的方式，将来自不同信息源的信元汇集到一起，在一个缓冲器里排队，队列中的信元逐个输出到传输线路，在传输线路上形成首尾相接的信元流。
(二)ATM的信元ATM信元是固定长度的分组，共有53个字节，分为2个部分。
前面5个字节为信头，主要完成寻址的功能；后面的48个字节为信息段，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中传递，并在接受端恢复成所需格式。
(三)ATM的交换ATM交换技术是一种包含传输、组网和交换等技术内容的高速通信技术。
其采用面向连接的传输方式，一个ATM的传输过程可包括3个阶段：虚连接建立、数据传输和虚连接终止。
ATM网络是网状拓扑结构，由多个ATM交换机组成。
ATM网络与用户之间的接口称为用户网络接口UNI；ATM交换机与ATM交换机之间的接口称为网络与网络接口NNI。
二、ATM的特点(一)QoS保障ATM采用定长的信元传送信息，而且协议简单，简化了节点中信息储存与管理的复杂性，减少了排队时延和时延抖动，特别适合在核心网中传送信息。
(二)综合能力强ATM以信元的方式传送信息，与业务的特性、比特率无关，只要将各类业务的信息在入网时转化为统一格式的信元，就可以在网络中进行传输与交换，因此，高灵活性使之具有各种综合能力。
(三)兼容性强1.对现有广域网技术的兼容：ATM可以兼容FR业务、DDN，并且支持PSTN和N-ISDN业务，它已被国际电信联盟确定为宽带综合业务数字网(B-ISDN)的统一的信息转移模式。
2.对现有IP技术的兼容：ATM对IP技术既有数据链路层的兼容，又有网络层的兼容。
ATM交换技术
第七章ATM交换技术本章教学基本要求：1．了解ATM的定义及信元结构；2．理解虚信道和虚通路；3．理解ATM协议分层结构；4．理解ATM交换的基本原理；5．理解ATM连接的建立和清除；6．掌握ATM交换机的组成；7．掌握ATM交换结构。
本章教学主要内容：一、ATM的基本概念二、B-ISDN/ATM协议三、ATM交换的基本原理四、ATM交换机的组成五、ATM交换结构六、ATM连接建立和清除一、ATM的基本概念1．ATM的定义ATM（Asynchronous Transfer Mode），即异步转移模式，被ITU-T定义为宽带综合业务数据网B-ISDN的信息传输模式。
术语“转移”包括了传输和交换两个方面，所以转移模式是指信息在网络中传输和交换的方式。
“异步”是指在接续和用户中带宽的分配方式。
因此，ATM就是在用户接入、传输和交换级综合处理各种通信量的技术。
2．ATM的信元结构ATM信元的长度是固定的，而且信元的长度较小，只有53字节，分为信头和净荷两部分，信头为5个字节，净荷为48个字节。
ATM信元的信头内容在用户-网络接口（UNI）和网络节点接口（NNI）中略有差别，如图7.1所示。
(1)GFC：一般流量控制，4比特。
仅用于UNI接口，用于控制ATM接续的业务流量，减少用户边出现的短期过载。
只控制产生于用户终端方向的信息流量，而不控制网络方向的业务流量。
(2)VPI：虚通道标识，其中NNI为12比特，UNI为8比特。
(3)VCI：虚通路标识，16比特，标识虚通道内的虚通路，VCI与VPI的组合来标识一个虚连接。
(4)PTI：净荷类型指示，3比特，用来指示信元类型。
(5)CLP：信元丢失优先级，1比特。
用于信元丢失级别的区别，CLP为1，表示该信元为低优先级，为0则为高优先级，当传输超限时，首先丢弃的是低优先级信元。
(6)HEC：信头差错控制，8比特，监测出有错误的信头，可以纠正信头中1比特的错误。
ATM交换技术
ATM交换技术英文名称；Asynchronous Transmission Mode(ATM) Switching Technol ogy检索词：ATM。
传输。
交换。
通信。
军事技术类别：信息系统技术。
信息传输。
网络与交换。
[定义] 异步传送模式(ATM)交换技术是一种包含传输、组网和交换等技术内容的新颖的高速通信技术。
它是由产业界、用户团体、研究机构和标准化组织开发和定义的。
它被设计成满足下一代通信技术要求，如支持带宽资源的有效利用，有利于有各种类型的网络互连以及能够提供各种先进的通信业务。
它被看作是先进和有效的军用和民用通信的先进通信技术。
用于信息传输的基本的ATM数据单元是ATM信元。
这种ATM信元的长度是固定的，并由53个8位字节组成，其中包括5个8位字节的头标字段和48个8位字节的信息有效载荷字段。
一个ATM 信元的总的结构示于图 1 。
ATM具有分组交换和电路交换的特征，并包含传输、组网、多路复用和交换技术。
它与其他技术相比，如X.25帧中继交换或帧中继能够更有效地满足通信需求。
┌───────┬──────────┐│头标字段│信息(有效载荷)字段││(5个8位字节) │(48个8位字节) │└───────┴──────────┘图 1 一个ATM信元类属结构[相关技术]网络技术。
交换技术。
分组交换技术。
传输技术。
数字技术[技术难点] ATM以固定信元长度传送所有的信息,技术复杂,实现起来代价高。
在军事应用中,特别是在移动通信中如何使误码率达到标准要求难度较大。
此外,ATM技术在发展过程中还将遇到IP 技术的挑战。
[国外简况] 1.ATM的起源和发展ATM的概念起源于1983年美国贝尔实验室技术人员提出的快速分组交换和1984 年法国电信提出的异步时分交换的设计思想。
快速分组交换采用硬件交换进行路由选择, 采用固定分组长度,简化差错控制规程,从而使接入速率可以达每秒百兆比特以上, 分组传输和处理时延可以达到微秒级,并实现实时分组交换。
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ATM交换技术异步传送模式(ATM)交换技术是一种包含传输、组网和交换等技术内容的新颖的高速通信技术。
它是由产业界、用户团体、研究机构和标准化组织开发和定义的。
它被设计成满足下一代通信技术要求，如支持带宽资源的有效利用，有利于有各种类型的网络互连以及能够提供各种先进的通信业务。
它被看作是先进和有效的军用和民用通信的先进通信技术。
特点: 从技术上看，ATM是从快速分组交换技术演变而来的，用于信息传输的基本的ATM数据单元是ATM信元。
这种ATM信元的长度是固定的，并由53个8位字节组成，其中包括5个8位字节的头标字段和48个8位字节的信息有效载荷字段。
一个ATM信元的总的结构示于图1 。
ATM具有分组交换和电路交换的特征，并包含传输、组网、多路复用和交换技术。
它与其他技术相比，如X.25帧中继交换或帧中继能够更有效地满足通信需求。
┌───────┬──────────┐│头标字段│信息(有效载荷)字段││(5个8位字节) │(48个8位字节) │└───────┴──────────┘图1 一个ATM信元类属结构[相关技术]网络技术;交换技术;分组交换技术;传输技术;数字技术[技术难点]ATM以固定信元长度传送所有的信息,技术复杂,实现起来代价高。
在军事应用中,特别是在移动通信中如何使误码率达到标准要求难度较大。
此外,ATM技术在发展过程中还将遇到IP技术的挑战。
[国外概况]1.ATM的起源和发展ATM的概念起源于1983年美国贝尔实验室技术人员提出的快速分组交换和1984 年法国电信提出的异步时分交换的设计思想。
快速分组交换采用硬件交换进行路由选择, 采用固定分组长度,简化差错控制规程,从而使接入速率可以达每秒百兆比特以上, 分组传输和处理时延可以达到微秒级,并实现实时分组交换。
异步时分交换采用16字节的长度,其中12字节为信息段,4字节为分组头,分组头用于进行交换处理。
这种交换方式端口速率也可达每秒百兆比特以上,而且时延极小,可以实现话音、数据和图像综合应用。
1985年,法国正式向国际电联(ITU)提出建议草案,国际电联到1988年形成了第一个建议I.121。
1988年,国际电联将ATM选定为实现宽带综合业务数字网(ISDN)(B-ISDN)的基础，到1990年,国际电联正式建议将ATM作为宽带综合业务数字网(BISDN)的技术体制,从而全面开始ATM标准和实用技术研究,并于1992年7月由美国Fore Systems率先开发出了ASX-100系列ATM交换机。
目前正以一种可作为宽带宽应用的基本技术而用在局域网(LAN)和广域网(WAN)中。
2.ATM在军事通信中的应用(1) ATM局域网(LAN)在LAN和/或司令部环境中使用ATM再不需要独立的网络分别用于传送数据和非数据业务。
它还可以改善普通LAN技术支持的通信业务的QoS。
较高的信息通过量、支持业务量高涨和按需分配带宽是改善QoS的几个例子。
因为带宽资源的增加，ATM LAN还应允许有用的军事通信业务，例如司令部范围内(有可能超出司令部)有效实现的多媒体和可视化通信业务。
繁重的数据业务，如军事演习仿真，还可以由ATM LAN更有效地支持批量数据传输和广播图像交换。
带宽资源的增加和支持多媒体通信的能力可使ATM LAN支持特殊军事事件，例如计算机辅助演习(CAX)比采用普通的LAN技术更有效。
(2)ATM主干网在主干网应用领域使用ATM是另一个重要的军事ATM应用。
美国防信息系统局从1993年起计划在10～15年时间内,以ATM为骨干技术,分三期工程实现国防信息系统网(DISN)综合传送高速话音、数据和图像(见表1)。
北约的ATM主干网也将综合传送包括数据、视频、话音和图像，而目前的主干网大部分只传送话音。
因为ATM设计成支持多媒体通信，从而在主干网中应用ATM将保证未来主干网有效为用户提供各种通信业务。
ATM主干网上各种全国性的各种类型的军事通信网络的网络互连是ATM在军事通信上的又一个重要应用。
ATM可用作数字载体将以普通的X.25和ISDN 技术为基础网络实现网络互连。
它还能对相当多的网络业务提供接入。
因为ATM采用固定格式的数据单元，可以直接在ATM主干网中实现无缝隙互连。
最终结果是在网络领域不会像目前的LAN-WAN 互连那样降低服务质量。
这是因为ATM主干WAN能提供比现有的主干WAN所能提供的更宽的带宽。
表1 DISN各种业务及其对信息量的要求┌─────────┬────────┬──────┬─────────┐│业务类型│传输方式│协议方案│有代表性的国防││(最大突发率) │││通信应用│├─────────┼────────┼──────┼─────────┤│超高速多媒体│光纤││远距离多媒体中继││(＞10Gbps) ││ATM/SONET│(全球干线) ││固定站││││├─────────┼────────┼──────┼─────────┤│高速多媒体│光纤│ATM │情报数据传输││(0.1～10.0Gbps) │││││固定/可运式站│卫星│直接广播│基本应急通信│││虚电路│广域覆盖│││││组网││├─────────┼────────┼──────┼─────────┤│中速(0.1～100.0 │卫星│直接广播│共用户行政通播││Mbps)移动/可运式││VAST │"飞地"内通信││││网络│││││││││小区RF │小区结构│将光纤通信扩展到│││LAN ││移动用户│├─────────┼────────┼──────┼─────────┤│个人通信业务│卫星│DAMA(TDMA, │││(PCS) ││FDMA或CDMA) │││(＜100kbps) │││││高度机动│地面视距│战斗网,RF │战术通信/PCS ││││LAN │视距│└─────────┴────────┴──────┴─────────┘(3)战术通信ATM的固有的特征，如可缩放的带宽分配、动态带宽分配、支持综合通信业务、每通道协商和有保证的QoS以及利用单一格式数据单元，显示出ATM是一种适于战术通信的可行的解决办法。
美军除在90年代初期就开始在战略通信系统(DSIN)中进行ATM的应用研究外,90年代中期还开始在战术通信系统(MSE系统)中进行ATM试验。
北约三军联合通信和电子组(TSGCE)第11小组(SG11)项目组(PG/6)的讨论文件规定，ATM被看作是2000年后使用的和2000 年后实现的战术通信网的一种候选技术。
3.ATM的基本技术(1)ATM信元头和有效载荷信元头标字段的主要功能是建立通信信道，识别属于同一通信信道的的信元，在网络节点之间交换信元并为信元选择路由，区分信息流的优先等级和控制信息流。
图2 表示B-ISDN用户网络接口(UNI)ATM层信元的头标。
┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬───┐│8│7│6│5│4│3│2│1 │├─┴─┴─┴─┼─┴─┴─┴───┤│GFC │VPI │├───────┼─────────┤│VPI │VPI │├───────┴─────────┤│VCI │├───────┬─────────┤│VCI │PTI CPL│├───────┴─────────┤│HEC │└─────────────────┘图2 B-ISDN UNI图例: CLP:信元丢失优先权PTI:有效载荷类型识别符GFC:类属流控制* VCI:虚拟信道识别符** HEC:头标差错控制VPI:虚拟通道识别符** UNI:用户-网络接口*GFC字段的功能至今仍未被标准化机构完全定义**VCI和VPI组成信元交换中使用信元标记字段图2 B-ISDN UNI的ATM信元头标格式ATM信元的信息有效载荷(I)字段包括用户和管理数据。
在I字段的48个8位字节中，前面的少数8位字节(最多达4个8位字节)与业务无关，其余的8位字节按特定业务编码。
(2)异步多路复用用和快速分组交换ATM技术所基于的工作原理是分解业务信号，把这些信号映射成固定长度的ATM信元，以异步方式多路复用这些ATM信元，从而组成连续传输的数据流，接着通过网络上的虚拟通信信道，使数据流实现高速交换和传输。
减少协议开销和增加误差检校和对终端系统高层的重发这样一些功能，可提高传输速度。
(3)面向连接的技术和虚拟连接ATM是一种面向连接的技术，意即通信信道建立阶段必须处理实时信息交换。
在通信信道建立阶段，通过网络建立一条端到端的通信信道。
在ATM中，通过网络中节点到节点连接的连锁逻辑关联来实现这样的信道。
每次逻辑关联表明传输ATM信元的单向信息传输能力，并调用一个虚信道(VC)。
由于虚信道与专用的物理线路无关，并且它与其他连接共享其物理信道，所以把它视为虚拟。
一个局部性的显著逻辑标识符VCI识别一个VC，而VCI由ATM 层分配并放置在信元头标中。
当ATM层分配一个VCI值时，产生一条VC链路。
一旦VC链路建立起来，它的后面将跟随属于同一VC连接的所有信元，从而确保在属于VC连接的传输中以这样的方式排序。
整个ATM网络中实现端到端连接VC连锁连接被称作虚信道连接(VCC)。
(4)分组交换与线路交换的综合ATM通信技术将现有的线路交换方式数字通信方式与分组通信方式加以综合。
首先，ATM允许凭借信元标记定义和识别个人通信；就此而论，ATM装配普通的分组传输方式。
第二，ATM与分组方式通信紧密相连，因此，它只有当有业务要传送时才利用带宽。
第三，像分组交换一样，在呼叫建立阶段，ATM支持服务质量(QoS)协商，并通过在多种连接中共享其传输媒体而支持虚电路的利用。
但是也有明显差别，因为分组方式一般利用可变长度的分组，而ATM则将固定长度分组的ATM信元作为其基本的传输媒介。
此外，普通的分组方式主要是为可变比特率(VBR)、非实时数据信号创建的，而ATM同样可以很好地管理实时恒定比特率( CBR)信号。
(5)标记交换ATM方式时，根据信元标记字段中包含的信息进行信元寻由和交换，而信元标记字段是信元头标的VCI和VPI。
信元标记并非是一个明确地址。
其原因之?鉴于ATM固有的优点及其对潜在应用的支持，它将对民用和军事通信用产生重大影响,并将引起通信方式的变革。
就经济效益而言，其优点包括按使用付费、较好的带宽保证、减少(昂贵的)租用线预订、资源优化、可缩放的和灵活的带宽分配以及投资保证。
就提供业务来说，其优点包括支持LAN、MAN和WAN环境中的综合通信，改善QoS、保证带宽、按需带宽和可缩放的带宽分配，继续提供高质量的业务以及提供新的业务。
就网络基础结构而言，其优点包括多种类型的网络互连，支持灵活的网络基础结构，并支持多机种网络基础结构。