隨著通信技術(shù)的發(fā)展，傳輸、復(fù)用和交換三者的關(guān)系越來越密切，以致逐漸不可分割。近年來，人們用“轉(zhuǎn)移模式”一詞來統(tǒng)一描述通信網(wǎng)中的傳輸、復(fù)用和交換這3個(gè)部分。轉(zhuǎn)移模式可以分為同步轉(zhuǎn)移模式（ATM）和異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）兩類。

ATM為采用空間或時(shí)間上固定信道的電路交換方式，如目前的電話網(wǎng)，在呼叫建立后通話雙方占用一對(duì)固定的64 kbit/s時(shí)隙（通路）。

ATM采用時(shí)隙按需分配、統(tǒng)計(jì)復(fù)用的高速分組交換方式。

現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)上的X.25和幀中繼都是采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用分組交換技術(shù)，其接口速率可變、通道利用率高，但時(shí)延過大，不適合實(shí)時(shí)通信；而現(xiàn)有電話網(wǎng)上的電路交換技術(shù)時(shí)延小，適合實(shí)時(shí)通信，但接口速率固定、通道利用低。兩者均不適合傳輸和交換語音、圖像和數(shù)據(jù)等綜合業(yè)務(wù)信息。ATM綜合了分組交換和電路交換兩者的優(yōu)點(diǎn)，為B-ISDN提供了一種理想的轉(zhuǎn)移模式。

1 ATM信元　　

ATM的基本特征為傳輸、復(fù)用和交換都是以固定長度的信元（cell）為統(tǒng)一的信息單位。即從發(fā)送端到接收端所傳送的信息全部以信元的形式出現(xiàn)。

ATM信元由信頭（H）和信息字段（INF，凈負(fù)荷）兩部分組成。其中，信頭包括地址（VP1和VC1）以及其它必要的控制信息；有效信息字段可攜帶不同類型的用戶信息，包括數(shù)字化的話音、活動(dòng)圖像和數(shù)據(jù)等信息。

ATM信元可分為承載用戶信息信元、信令信元、空閑信元和運(yùn)行維護(hù)信元。

2 ATM分層結(jié)構(gòu)　　

（1） 用戶層

ATM用戶層的主要功能是為用戶提供高速數(shù)據(jù)、語音、圖像等寬帶綜合業(yè)務(wù)。

（2） 適配層　　

ATM適配層的主要功能為適配從用戶平面來的數(shù)據(jù)、音頻、視頻等信號(hào)，以形成ＡＴＭ層所需的數(shù)據(jù)格式。每種信號(hào)要求對(duì)ＡＴＭ網(wǎng)絡(luò)有不同的適配。

一般而言，不同類別的業(yè)務(wù)具有不同的網(wǎng)絡(luò)需求。例如，根據(jù)源業(yè)務(wù)流模式，可將業(yè)務(wù)分為支持固定比特率（CBR）業(yè)務(wù)和可變比特率（VBR）業(yè)務(wù)；根據(jù)端到端的定時(shí)關(guān)系，可將業(yè)務(wù)分為連續(xù)性業(yè)務(wù)和突發(fā)性的業(yè)務(wù)；根據(jù)連接模式，可將業(yè)務(wù)分為面向連接業(yè)務(wù)和面向無連接業(yè)務(wù)。因此，ATM定義了幾種不同的ＡＡＬ類型，用以支持不同類別的業(yè)務(wù)。目前已定義的AAL服務(wù)類別有AAL 1-5，其中AAL5能支持所有類型的AAL服務(wù)，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。

（3） ATM層

ATM層的基本功能是負(fù)責(zé)生成信元。它接收來自AAL層的48個(gè)字節(jié)凈荷，并附加上相應(yīng)的5字節(jié)的信元頭，以形成信元傳送給物理層。

（4） 物理層　　

ATM物理層是ATM模型的最底層，它由傳輸匯聚層和物理介質(zhì)子層組成，ATM物理層負(fù)責(zé)ATM信元的線路編碼，并將信元遞交給物理介質(zhì)。傳輸匯聚層從ＡＴＭ層接收信元，組裝成適當(dāng)格式后傳送給物理介質(zhì)子層。在無信息傳輸時(shí)，由傳輸匯聚層插入空閑信元，以保持信元流的連續(xù)。在接收端，傳輸匯聚層從來自物理介質(zhì)子層的比特流中提取信元，驗(yàn)證信元頭，刪去空閑信元，將有效信元傳遞給ATM層。

3 虛信道（VP）與虛通路（VC）　　

ATM采用面向連接的虛電路分組交換技術(shù)，即發(fā)端要與收端通信時(shí)，控制部分在通信建立之前通過收發(fā)雙方信令信元的傳遞，建立一條端到端的虛電路。在虛電路建立后，ATM采用兩級(jí)選路方式，即ATM虛電路由虛信道（VP）和虛通路（VC）兩部分組成。對(duì)于ATM骨干網(wǎng)，進(jìn)入交換機(jī)的VC可能有成千上萬條，若對(duì)每個(gè)VC連接（VCC）都維護(hù)一個(gè)信息端口，必然會(huì)加大交換機(jī)的負(fù)擔(dān)，因此在ＡＴＭ中將同一物理路由的VC群組成一條VP連接（VPC）。ATM物理鏈路可同時(shí)支持多個(gè)VP連接，而一個(gè)VP中同時(shí)又有多個(gè)VC連接。

虛信道中的VP節(jié)點(diǎn)設(shè)備為VP交換機(jī)或DXC設(shè)備，其作用是將一段段不同VP1的VPC連接起來，形成一條源端到目的端VC交換機(jī)之間的虛電路；虛通路中的VC節(jié)點(diǎn)設(shè)備為VC交換機(jī)或DXC設(shè)備，其作用是將一段段不同VC1的VCC連接起來，形成一條端到端的虛電路。在這里應(yīng)注意的是，VCC在經(jīng)過交換后需重組為新的VPC，因此在VC節(jié)點(diǎn)設(shè)備中包含了VP交換和VC交換兩級(jí)交換機(jī)制。這類似于既包含64 kbit/s鏈路交叉又包含2 Mbit/s鏈路交叉的DXC4/1設(shè)備，而VP節(jié)點(diǎn)設(shè)備則類似于只包含2 Mbit/s鏈路交叉的DXC4/4設(shè)備。

為了完成VP節(jié)點(diǎn)設(shè)備兩側(cè)不同VP1鏈路的連接，在VP節(jié)點(diǎn)設(shè)備中存有VP1的標(biāo)記路由表。同理，在VC節(jié)點(diǎn)設(shè)備中存有的VC1-VP1的標(biāo)記路由表。

4 ATM交換原理　　

4.1 ATM交換機(jī)的基本組成　　

在ATM交換機(jī)上連接用戶線與中繼線，所傳送的數(shù)據(jù)單元都是ATM信元。因此對(duì)ATM交換機(jī)而言，在很多情況下不必區(qū)分用戶線與中繼線，而僅需區(qū)分ATM的入線與出線。ATM交換機(jī)的任務(wù)就是根據(jù)輸入信元的VP1和VC1，將該信元送到相應(yīng)的出線。

  入線處理與出線處理

入線處理部件對(duì)入線上的ATM信元進(jìn)行處理，使它們成為適合交換單元進(jìn)行交換的形式，并完成同步和對(duì)齊等工作。出線處理部件對(duì)交換單元送出的AATM信元進(jìn)行處理，以轉(zhuǎn)換成適合在線路上傳輸?shù)男问健?

(2) 交換單元　　

交換單元的結(jié)構(gòu)可以分為空分交換和時(shí)分交換兩大類。交換單元的任務(wù)是將入線上的ATM信元，根據(jù)信頭的VP1/VC1轉(zhuǎn)送到相應(yīng)的出線上。此外，ATM交換單元還應(yīng)該具備ATM信元的復(fù)制功能，以支持多播業(yè)務(wù)。

(3) 控制單元

ATM控制單元的任務(wù)是對(duì)交換單元的動(dòng)作進(jìn)行控制。由于控制交換單元?jiǎng)幼鞯男帕詈瓦\(yùn)行、維護(hù)等信息都是以ＡＴＭ信元的形式傳送的，因此ATM控制單元應(yīng)具有接收和發(fā)送ATM信元的能力。　

在ATM交換單元中，控制部分根據(jù)信頭地址（VP1或VC1）查找地址映射表，改寫信頭地址，并送往相應(yīng)端口輸出。整個(gè)交換過程十分簡單，可以采用硬件尋址和并行交換方式，極大地提高了ＡＴＭ信元的交換速度。

4.2 VP交換與VC交換　　

在VP交換機(jī)中根據(jù)VP連接的目的地（VC交換機(jī)），將輸入信元的VP1值改為可以導(dǎo)向目的地的新VP1值，改寫信頭后在所選擇的路由上輸出（在此過程中VC1不變）。

在VC交換機(jī)中根據(jù)VC連接的目的地（用戶端），將輸入信元的VC1值改為可以導(dǎo)向目的地的新VC1值，改寫信頭后進(jìn)入新的VP1信道，因此需同時(shí)改寫VP1。

4.3 ATM用戶線　　

ATM用戶線一般連接ATM接入交換機(jī)，其速率通常為155Mbit/s。在ATM用戶線上，信元傳輸同樣也可以分為虛信道和虛通路，并具有用戶專有的VP1和VC1。

4.4 接續(xù)過程

虛電路建立后，需要傳送的信息將被分割成53個(gè)字節(jié)的ATM信元，經(jīng)ATM網(wǎng)絡(luò)傳送給對(duì)方。若發(fā)送端有一個(gè)以上應(yīng)用信息同時(shí)發(fā)送，則需建立到達(dá)不同目的地的不同虛電路，應(yīng)用信息交替送出。

采用交換虛電路工作方式的ATM網(wǎng)一次典型的端到端全程連接的VPH（VP處理）為VP交換機(jī)DXC設(shè)備，VPH根據(jù)VP1選路；VCH（VC處理）為VC交換機(jī)，VCH根據(jù)VC1選路；接入交換機(jī)相當(dāng)于電話網(wǎng)中的用戶交換機(jī)。

5 ATM本地網(wǎng)結(jié)構(gòu)　　

ATM本地網(wǎng)由交換機(jī)組網(wǎng)。ATM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示例中采用了ATM OVER SDH技術(shù)，即由SDH自愈環(huán)組成傳輸網(wǎng)，業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備為VC交換機(jī)，接入接點(diǎn)采用ATM接入交換機(jī)。

目前，ATM到桌面的問題尚未解決，因此ATM的業(yè)務(wù)接入均由ATM接入交換機(jī)來完成。ATM接入交換機(jī)通過ATM適配層提供IP、FR、電路仿真E1-E3、Ethernet、X.25.25等業(yè)務(wù)接口，可提供Internet的高速接入、局域網(wǎng)互聯(lián)、語音、高清晰度電視、點(diǎn)播電視、會(huì)議電視等寬帶業(yè)務(wù)。ATM本地網(wǎng)一般情況下可稱為B－ISDN城域網(wǎng)。

由上可見，ATM具有分組交換和電路交換兩者的優(yōu)點(diǎn)，適合傳送各種實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)的電信級(jí)業(yè)務(wù)。但A存在信令復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)困難、價(jià)格高和ATM信元到桌面還有困難等問題。另外，ATM信元不能通過其它數(shù)據(jù)網(wǎng)，因此ATM網(wǎng)只能以孤島形式存在。而遵循TCP/IP的IP包可以通過底層的任何數(shù)據(jù)網(wǎng)，所以IP網(wǎng)迅速發(fā)展成為世界性的大網(wǎng)。現(xiàn)在人們普遍認(rèn)為，IP網(wǎng)在解決QoS后有望代替A網(wǎng)，融合現(xiàn)在和未來所有的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，成為一個(gè)世界范圍的寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)前ATM網(wǎng)絡(luò)大多作為IP網(wǎng)的底層網(wǎng)絡(luò)，以計(jì)算機(jī)子網(wǎng)的形式存在，利用其3層提供IP業(yè)務(wù)、2層提供ATM業(yè)務(wù)。