ATM(传输模式)

ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)是异步传输模式，是国际电信联盟ITU-T制定的标准。

实际上在20世纪80年代中期，人们就已经开始进行快速分组交换的实验，建立了多种命名不相同的模型，欧洲重在图像通信，把相应的技术称为异步时分复用(ATD)；美国重在高速数据通信，把相应的技术称为快速分组交换(FPS)；国际电联经过协调研究，于1988年正式命名为Asynchronous Transfer Mode (A TM)技术，推荐其为宽带综合业务数据网B-ISDN的信息传输模式。

数据通信传输方式：●基带传输与频带传输●并行传输与串行传输●异步传输与同步传输●单工、半双工与双工传输1、基带传输基带传输就是将DTE经过码型变换、电平转换等必要处理后直接在信道上传输，常用于短距离的数据传输系统中。

2、频带传输频带传输是在数据传输之前首先经过调制器，将基带信号变换成频带信号，然后在信道中传输。

3. 并行传输并行传输是指将数据符号编码后，在两条以上的并行信道上同时传输，一般一次传输一个字符；如：采用8单位代码组成的字符时，可以用8条信道并行传输。

特点：（1）优点：对于每次只传输一个字符，因此它不需要额外的措施来实现收发双方的字符同步；（2）缺点：必须有多条并行信道，成本比较高，不适宜远距离传输。

适用场合：计算机等设备内部或两个设备之间距离比较近时的外线上采用，如计算机到打印机之间的数据传输。

4. 串行传输串行传输是指将数据编码按位或按码元依次在一条信道上传输。

特点：（1）优点：只需要一条传输信道，花费的成本低，易于实现（2）缺点：是要采取措施实现字符同步。

适用场合：是目前外线上主要采用的一种传输方式，通常用于远距离通信。

5.异步传输所谓异步传输是指只要DTE有数据需要发送，就可以在任何时刻向信道发送信号，而接收方通过检测信道上的电平变化与否就能自主判断何时接收数据。

异步传输方式一般以字符为单位传输，每个字符的起始时刻可以是任意的。

特点：（1）优点：收发双方的时钟信号不需要精确的同步，实现字符之间同步比较简单（2）缺点：对于每个字符都需要加入起始位和终止位，因此信息传输效率低适用场合：常用于1200比特/s及其以下的低速数据传输.6.同步传输所谓同步传输必须建立准确的同步系统，因此它都是以固定的时钟节拍来发送数据信号的，所以在一个串行数据流中，各信号码元之间的相对位置是固定的，也就是同步特点：（1）优点：不需要每字节都加同步信息，故传输效率较高（2）缺点：必须建立准确的时钟同步，实现起来比较复杂适用场合：常用于2400bit/s及其以上的高速数据传输.7. 单工传输单工传输是指两站之间只能沿一个方向传输数据，如数据由A站传到B站，称为正向信道。

（B站至A站只能传送联络信号，传输效率较低，一般不超过75bit/s，称为反向信道。

通常用于远程数据收集系统，例如气象数据的收集）如：计算机与监视器及键盘、计算机之间的数据传输、遥测等.8. 半双工传输半双工传输是指两个站之间可以在两个方向上进行数据传输，但不能同时，只能轮流进行传输。

即传输信号时占用信道的整个带宽。

如：对讲机、使用同一载频工作的无线电机等。

9. 双工传输双工传输是指在两数据站之间，可以在两个方向上同时进行传输。

可以是四线或二线传输：四线传输时有两条物理上独立的信道，一条发送一条接收，两个方向的信号可以采用频分复用或时分复用的方法将信道的带宽一分为二；二线传输可以采用回波抵消技术使两个方向的数据共享信道带宽。

如普通电话。

适用于高速数据通信系统。

(双工传输往往采用四线线路来实现。

单工或半双工传输往往采用两线线路来实现。

两线线路也可实现双工传输，但此时往往需要采用频率复用、时分复用或回波抵消技术等较为复杂的技术。

)随着Internet与多媒体技术的飞速发展，Web上的图像、音频、视频等多媒体内容越来越多，用户需要有更高的接入速率。

而现有的电路交换和分组交换很难胜任宽带高速的交换任务。

对于电路交换，当数据的传输速率及其突发性变化很大时，交换的控制就变得十分复杂；对于分组交换，当数据传输速率很高时，协议数据单元在各层的处理成为很大的开销，无法满足实时性很强的业务的时延要求。

异步传输模式ATM（AsynchronousTransferMode）就是建立在电路交换和分组交换基础上的一种新的交换技术，他可以很好地进行宽带信息交换。

1A TM信元格式及速率A TM传送信息的基本载体是A TM信元。

ATM信元采用53B的固定长度，其中48B为数据，另附加5B作为信头。

在信元交换过程中，主要是参照信头的内容对信元进行处理。

信头内容在UNI和NNI中略有不同，如图1所示。

GFC（GenericFlowControl）：一般流量控制，只用于UNI接口，目前没用，置为0000。

VPI（VirtualPathIdentifier）：虚通道标识，在一个接口上将若干个虚通路集中起来组成一个虚通道（VP），并以虚通道为网络管理的基本单位。

VPI在UNI中为8b，在NNI中为12b。

VCI（VirtualChannelIdentifier）：虚通路标识，标识虚通道内的虚通路，VPI／VCI一起标识一个虚连接。

PTI（PayloadType）：载荷类型指示，用于指明信元中的载荷（数据域中携带的数据）类型。

CLP（CellLossPriority）：信元丢失优先级，用于拥塞控制。

当网络出现拥塞时，首先抛弃CLP等于1的信元。

HEC（HeaderErrorControl）：信元差错控制，用来检测信头中的错误，并可以纠正信头中的1b差。

HEC的另一个作用是用于信元定界，利用HEC字段和他之前的4B的相关性可识别出信头位置。

HEC的功能在物理层实现。

2A TM交换原理与普通IP传输的非面向连接不同，A TM是一种面向连接的交换方式。

A TM交换机是根据信元头的信息，基于信元完成的。

一个ATM交换机可能只使用信元头的VPI部分，或只使用VCI部分，或者两个部分都使用来决定如何转发信元。

其工作过程大致是：ATM交换机接收来自特定输入端口的、带有标记的VPI／VCI字段和表明属于特定虚电路的信元，然后检查路由表，从中找出从哪个输出端口转发该信元，并设置输出信元的VPI／VCI值。

就像电话呼叫的例子，只使用信元头部的VPI字段进行ATM信元的大量交换是非常有用的。

A TM采用了虚连接技术，将逻辑子网和物理子网分离。

类似于电路交换，ATM首先选择路径，在2个通信实体之间建立虚通路，将路由选择与数据转发分开，使传输中间的控制较为简单，解决了路由选择瓶颈问题。

设立虚通路和虚通道两级寻址，虚通道是由两结点间复用的一组虚通路组成的，网络的主要管理和交换功能集中在虚通道一级，减少了网管和网控的复杂性。

在一条链路上可以建立多个虚通路。

在一条通路上传输的数据单元均在相同的物理线路上传输，且保持其先后顺序，因此克服了分组交换中无序接收的缺点，保证了数据的连续性，更适合于多媒体数据的传输。

在信头的各个组成部分中，VPI和VCI是最重要的了。

这两个部分合起来构成了一个信元的路由信息，该信息表示这个信元从哪里来，到哪里去。

为此常把这两个部分合起来记作VPI和VCI。

ATM交换就是依据各个信元上的VPI和VCI，来决定把他们送到哪一条输出线上去。

每个ATM交换机建立一张对照表。

对于每个交换端口的每一个VPI和VCI，都有对应表中的一个入口。

当VPI和VCI分配给某一信道时，对照表将给出该交换机的一个对应输出端口以及用于更新信头的VPI和VCI值。

当某一信元到达交换机时，交换机将读出该信元信头的VPI和VCI值，并与路由对照表比较。

当找到输出端口时，信头的VPI和VCI被更新，信元被发往下一段路程。

在ATM环境中，怎样使用VP和VC呢？VP就像一个能够携带许多VC（最多可达65000条）的管道或通道，他可以是从交换机到交换机的虚拟线路，也可以是横穿ATM网络由终端到终端的所有线路。

除了最大的专用局域网或广域网外，65000条VC在当今是足够的。

实际上支持复杂的VP并不需要这么多VC，许多ATMLAN发送点仅支持一条虚通道，即VPI＝0。

当只有一条VP被支持时，他不用作端到端的连接，所以这里并不要求VC一定在给定的VP中，这样VC可连接任何一组站群而不受VP的影响。

通常数据是在一条VC中传送的。

另一方面，交换机在典型情况下，必须支持成百上千条不同的VP，最大可能支持上百万条不同的VC。

通常客户系统希望能够提供给他们用户一条通过网络的专用VP，VP可以连接网络中任意2个端到端用户，若VP使用这种方式，则被称为一条虚通道连接（VPC）或称为一个“虚通道路径（VPChannel）”。

他可以带有“永久虚拟线路（PVC，PermanentVirtualCircuits）”和“交换虚拟线路（SVC，SwitchedVirtualCircuits）”。

如图2所示。

在一个VP通道中，系统用户可以建立PVC和SVC，而无需系统以任何方式参与，甚至系统的交换机也不必直接支持SVC。

VP通道能够提供一条路径将公用网中不同的公司互相隔离开来。

在使用公用ATM服务器的这条路径中，就需要用复合VP通道互联用户网络中的网点。

在公用ATM网络环境中，若系统不提供VP通道的能力（有些可能没有），则系统只能提供PVC，这是因为交换机不能直接支持SVC（有些从不支持），有些系统也不希望支持SVC（因为他使企业间帐目复杂化，并增加了保密数据的流量）。

若无VP通道，系统通常在网络端点用VPI＝0，产生和结束PVC。

如图3所示。

在公用网络中，PVC是用户提前申请并由系统建立的。

PVC在对外连接“ATM网络设备”（如以太网或带ATM的FDDI转换器、A TM集线器）时是相当有用的。

许多非ATM信号源可通过单个PVC动态多路复合返回到指定点。

在A TM主机间使用PVC也可限制预定端点的通信。

在公用网中这是符合要求的。

在专有网络（LAN或WAN）中，由于终端站可以自己申请建立SVC，所以SVC是站点之间的通信更可取的路径。

这就是当今大多数专用非ATMLAN和W AN的工作方式。

因此，占用网络ATM交换机必须直接支持SVC。

但是，若终端站或边缘设备不支持SVC或是按要求不允许申请连接SVC，这时在专用网中有用PVC的，PVC必须由网络控制者提前建立。

但由于路径是预定的，所以当网络出现故障时，PVC比SVC优越性差。

故此，在专用网络中虚通道VP不重要甚至不需要了，如图4所示。

3ATM交换机在B-ISDN中，ATM交换机连接着用户线路和中继线路。

在用户线路上和中继线路上传送的都是ATM信元。

A TM信元交换机的通用模型及其原理如图5所示。