異步轉移模式網

異步轉移模式網（asynchronous transfer mode network;ATM network）是採用異步轉移模式(ATM)交換和傳送方式所構成的網路。

中文名稱	異步轉移模式網
英文名稱	asynchronous transfer mode network;ATM network
定　　義	採用異步轉移模式(ATM)交換和傳送方式所構成的網路。
套用學科	通信科技（一級學科），通信網路（二級學科）

基本介紹

• 中文名：異步轉移模式網
• 外文名：asynchronous transfer mode network;ATM network

ATM技術概述

ATM技術將要傳送的數據、視頻和音頻信息分成一個個長度固定的數據分組，為與傳統的X.25分組相區別，稱之為信元。每個信元長度為53個位元組，開始的5個位元組為信頭。在用戶與網路間傳輸的信元，這5個位元組包括了流量控制信息、虛通路標示符、虛通道標示符、信元丟失優先權及信頭的誤碼控制等有用信息。在網路節點與節點間傳輸的信元，僅包含虛通路標示符、通道標示符、信元丟失優先權及信頭的誤碼控制等有用信息。ATM採用了類似時分多路復用技術，一個信元占用一個時隙，但對於具體用戶而言，時隙的分配並不是固定的，即是異步的。若用戶呼叫成功，根據其需要，在傳輸信道中分配一定的時隙供它使用。ATM採用固定長度的53位元組信元傳輸，線上路復用中，可以從空閒時隙中間插入，在輸出端信元標誌來識別固定53位元組的信元。這種方式，便於利用硬體實現信元交換，大大提高傳輸速率，降低交換時延。ATM交換不同於固定時隙的電路交換，與X.25的分組交換有較大區別。輸人信元進入交換單元，存於緩衝器等待，一旦輸出端有空閒時隙，緩衝器的信元就可以在這頭處理，直接占用時隙輸出。可見，ATM可以動態分配頻寬，非常適合於突發性數據業務。此外，在信元的信頭中，可以攜帶標明該信元類型的信息，網路可以根據信元類型，安排優選傳送那些對時延敏感的業務。由於ATM通信可以以155.52Mbps的基本速率工作，結合高質量的光纖傳輸信道，ATM技術可以解決目前通信中存在的大部分問題，適合實時性強的話音、圖像、視頻即多媒體業務。隨著現代社會信息化發展，各個領域對通信提出了許多新的要求。建立寬頻綜合業務數字網(B-ISDN)成了用戶及網路運營者的共同願望。以信元(Cell)為信息傳輸、復用、交換及處理單位的異步轉移傳輸模式(ATM)技術成為實現寬頻綜合業務數字網的關鍵。ATM克服了電路轉移模式下的網路資源利用率低、分組轉移模式信息時延大和處理複雜等缺點，可以將各種特性的信息進行統一的處理。

ATM網路的三個層次。為了實現ATM網路的功能，ATM技術標準規定網路三個層次，分別為物理層、ATM層、ATM適配層(AAL)。

1. 物理層規定怎樣使ATM的信元流通過物理介質傳輸和規定對ATM層的接口。在ATM層傳輸信元可以像包交換那樣是異步方法的，或者像在同步光網路(SONET)中封裝有效負荷那樣，是同步方式的。
   
2. ATM層用虛擬的連線對ATM信元提供交換能力。已經對兩種虛擬的連線作了標準化:虛擬通道連線和虛擬電路連線。由讀出在每個信元頭部中的VPI和VCI位，ATM交換機把信元引導到它的目的地。許多個虛擬通道可以同時共享單個的物理鏈路。並且，屬於客戶的所有虛擬電路可以被集中在單個的虛擬通道內，以便簡化管理。
   
3. AAL，在信元交換層上面的是AAL層。這層把各種類型的通信變換成信元，或者把它們從信元中恢復回來。AAL層必須對數據、話音和視頻等類通信作出區分。這些通信有不同的傳輸要求。規定了五種類型的AAL:AAL1，用於話音和視頻通信的固定的位速率服務;AAL2，用於音頻和視頻通信的可變的位速率服務;AAL3，用於數據的面向連線的服務;AAL4，用於數據的無連線的服務;AAL5，高性能的多媒體服務。AAL5能夠把ATM信元送到桌面機，以使用作分散式資料庫服務，有利於高速率的多媒體通信套用。
   

ATM網路

原先，ATM論壇設計ATM快包技術的用途是把它作為“寬頻ISDN”網路的運載服務的一部分。但是，ATM網路技術所具有的特性使它對於區域網路內作為幹線技術的套用也是很有生命力的。特別是LAN網際網路內日益要求使用多媒體通信的發展趨勢。如CAD/CAM，電子出版，圖像處理，話音和視頻通信等的套用。ATM局域幹線目前工作在155Mb/s的速率，取決於ATM適配卡的性能，今後能夠提高到622Mb/s，並且它尚具有提供按需頻寬和低的延時的優良性能。

由於ATM網路是面向連線的通信，而LAN是無連線的通信方式，把ATM網路技術和LAN相結合，要使用ATM的LAN仿真(LANE)。LANE的目的有兩個，其一是要實現在LAN網際網路內使用ATM網路作為其幹線，以便利用ATM網路技術的優點;二是要對LAN的套用掩蓋ATM網路的特性，以便保護LAN中的各項套用，使其不受觸動。

ATM的LAN仿真(LANE)

考慮到目前已存在的大量傳統的共享介質的LAN，要使它們的設備和軟體仍然可以用，用作LAN幹線的ATM網路的邊界設備，必須使現有的LAN的網路層協定能用於面向連線的ATM網路。ATM標準規定的LANE用戶網路接口(LUNI)協定使ATM網路邊界設備可以控制供傳輸用的虛擬連線，並且模仿傳統的LAN的無連線的特性。這就是使ATM網路技術對LAN是透明的，或者說是LAN掩蓋了ATM網路的特性。LANE服務的主要目的是使現有的LAN上的套用可以通過多種網路層協定，如IP、IPX、APPN和NetBIOS等訪問ATM網路，就如同在LAN上運行時一樣。傳統的LAN終端設備，也可以利用LANE連線其它的LAN終端設備，如連線ATM網路上的伺服器、路由器、交換機等。連線在共享介質的LAN段上的PC機可以通過ATM/LAN交換機訪問配有直接ATM接口的高檔次伺服器，這種訪問不要求PC機作任何改變。由於可以通過直接的ATM接口高速訪問接在ATM網路中的伺服器，並且在網際網路間對伺服器的訪問是很頻繁的，信息傳輸量很大，因而提高了整個網際網路的性能。

ATM LANE的組成

ATM網路由一串用ATM中繼線連線的ATM交換機組成，用作LAN仿真的ATM局域幹線也應當有相同的組成情況。LANE採用客戶機/伺服器操作模式。定義兩種功能，第一種是LAN仿真客戶機(LEC)，它駐留在具有和ATM網路直接接口的節點，如LUNI，ATM/LAN交換機，以及ATM網路到LAN連線的網橋和路由器等設備中;另一種功能包括LAN仿真伺服器(LES)，LAN仿真配置伺服器(LECS)，以及廣播和未知的伺服器(BUS)，它們構成局域幹線網路的框架。LES的具體實現可以使用專門的工作站，也可以包含在ATM局域幹線交換機中，LECS和BUS的功能一般都由ATM局域幹線交換機實現。每一個仿真的LAN都有一個LES。當LAN仿真客戶機(LEC)在線上時，它在LES上登記自己的MAC和ATM網路地址。LAN仿真允許在一個ATM網路中實現多個仿真的區域網路。LAN仿真客戶機(LES)把LAN的MAC地址變換成ATM網路的地址。每個LEC通過虛擬電路和LAN仿真伺服器(LES)相連，只有連到同一個LES上的LEC才能互相直接通信。通過多個LES功能對網路進行邏輯分段，這樣便可以在同一個物理的ATM網路上形成多個仿真的LAN。

ATM LAN提供多種速率的連線

幹線ATM網路連線的整個LAN網際網路結構提供三種等級的通信速率。⑴直接ATM連線的連線埠，達到ATM網路幹線所提供的速率。由所使用的ATM網路接口卡的速率決定，目前可用的是OC—3(155Mb/s)，不久可以升級到OC—12(622Mb/s)。⑵通過ATM/LAN交換機提供的乙太網連線埠。若這樣的連線埠只連線一台高檔微機工作站，它獨占10Mb/s的頻寬。⑶ATM/LAN交換機的每個扇出連線埠，連線一台LAN集線器，LAN集線器房扇出的每個連線埠上連線一台微機工作站，由多台微機工作站共享10Mb/s的頻寬。這種情況適合於供辦公管理套用的中檔次微型機的套用。