网络接口层协议：ATM

全称：Asynchronous Transfer Mode 异步传输模式
ATM 的数据传输单元叫做信元，
并且在传输过程当中，它将文本、语音、视频等不同的数据进行了不同的分装，切割成了不同的信元。

ATM协议的概念：

ATM 是一种以 信元 为单位的异步传输模式，
又被译为异步转移模式或异步传送模式。它是 基于B-ISDN 宽带综合服务数字网标准而设计的用来提高用户综合访问速度的一项技术。
在交换形式上而言，ATM 是面向连接的链路，
任何一个 ATM 终端与另一个用户通信的时候都需要建立连接，
所以，ATM 拥有电路交换的特点；
在ATM交换方式中，文本、语音、视频等所有数据将被分解为长度固定的信元（cell）。
信元长度固定为53字节。ATM技术是目前唯一实现QoS的技术；
同时支持语音、数据、图像等宽带业务、技术成熟，标准化程度高；
在业界被广泛支持；
具有良好的网络互联和互通能力；
不断演进以适应不断出现的新业务。

ATM的特色：

在ATM网络当中最大的特色就是将语音、视频这样大的数据进行切分，
也就是将不同的数据进行不同的分组。
文本分成一组，语音分成一组，视频分为一组。
不同的数据类型对应着不同的信元，
不同的信元对应着不同的传输通道。

ATM另一个特色就是在于它的信元长度，信元长度规定为53个字节，
其中包含了5个字节的信元头和48个字节的用户数据。

ATM协议的两个重要组成部分：

ATM的网络模型如上所示，包含两个重要部分：UNI和NNI。UNI：User Node Inferface（用户节点接口）UNI 为 ATM网中的用户网络接口，它是用户设备与网络之间的接口，直接面向用户。按其所在位置不同又可分为 公用网UNI 和 专用网UNI（P-UNI），PUNI不必象公网接口考虑严格的一致性，因而PUNI接口形式更多、更灵活。NNI：Network Node Inferface（网络节点接口）一般为两个交换机之间的接口，同样也分为 公用网NNI 和 专用网NNI（PNNI）。公网NNI和PNNI的差别很大，如公网NNI的信令为No.7信令体系的宽带ISDN用户部分（BISUP），而PNNI则完全基于UNI接口，仍采用UNI信令结构。

ATM信元：

ATM是一种高速分组交换技术。
分组交换的基本数据传输单元是分组，而ATM的基本数据传输单元是信元。
在ATM交换方式中，文本、语音、视频等所有数据将被分解为长度固定的信元（cell）。
信元有一个5字节的信元头（header）与一个48字节的用户数据（user data），
信元长度为53字节。

GFC：一般流量控制
VPI：虚通路标识
VCI：虚通道标识
PTI：净荷类型
CLP：信元丢失优先级
HEC：信元头误码控制

ATM信元交换过程：

两个用户都必须要有 ATM的网卡，以及ATM的交换设备。
用户A 通过ATM的终端设备（ATM的网卡）进行一个信元数据的交换，形成了它的信元数据。
这个信元数据通过UNI（用户网络接口）发送到了ATM的交换设备的Port2，
这时定义的VPI=3，VCI=39，
而在ATM交换设备当中有VPI=3，VCI=39的数据记录，
此时通过Port1将数据传输。
当传输数据的时候，VPI和VCI有变化，此时VPI=1，VCI=51。
通过AYM网络设备 ATM交换机 的再一次的交换，
信元数据可以被 用户B 所接收，此时 VPI=2，VCI=37。
最终数据被 用户B 所接收。在两个端用户之间通过ATM网络进行数据交换的时候，
它们的虚通路VPI 和 虚通道VCI 的数据值是有可能进行变化的。

物理链路是连接ATM交换机-ATM交换机、ATM交换机-ATM主机的物理线路。
每条物理链路可以包含一条或多条虚通路VP，
每条虚通路VP又可以包含一条或多条虚通道VC。VP：virtual path 虚通路在虚通路一级，两个ATM端用户间建立的连接被称为虚通路连接，而两个ATM设备间的链路被称为虚通路链路（VPL，virtual path link）。那么，一条虚通路连接是由多段虚通路链路组成的。每一段虚通路链路VPL 都是由虚通路标识符（VPI，virtual path identifier）标识的。每条物理链路中的VPI值 是惟一的。虚通路可以是永久的，也可以是交换式的。每条虚通路中可以有单向或双向的数据流，ATM支持不对称的数据速率，即允许两个方向的数据速率可以是不同的。VC：virtual channel 虚通道在虚通道一级，两个ATM端用户间建立的连接被称为虚通道连接，而两个ATM设备间的链路称为虚通道链路（VCL，virtual channel link）。虚通道连接VCC是由多条虚通道链路VCL 组成的。每一条虚通道链路VCL都是用虚通道标识符（VCI，virtual channel identifier）来标识的。根据虚通道建立方式的不同，虚通道又可分为以下两类：永久虚通道（PVC，permanentvirtual channel）、交换虚通道（SVC，switched virtual channel）。虚通道中的数据流可以是单向的，也可以是双向的。当虚通道双向传输信元时，两个方向的通信参数可以是不相同的。

物理链路指的是一根光纤，
光纤中间是有若干个芯的，
在不同的光纤芯上，会形成不同的物理链路，
在链路上，会形成不同的虚通路，
虚通路当中进行分道，
分道的标准是以视频、音频和文本，这样的数据类型不同进行分道的。
给视频的通道是最宽的，而给文本的通道是最窄的。
在ATM技术当中，不同的数据被分装成信元的格式，
从不同的虚通路当中的虚通道进行传输，
这样可以达到传输效率的最大化。

ATM交换的本质上是分组交换，
ATM交换又分为VP交换和VC交换两种，
VPI和VCI只在两个物理节点之间有意义。

VP交换只改变VPI的值不改变VCI的值；
VC交换既改变VPI的值又改变VCI的值。

ATM模型：

ATM协议结构模型 和 ATM参考模型与OSI模型 ：

在 ATM层 当中，可以解决信元交换和复用解复用的问题，
而 ATM层 的上端，有一个ATM的适配层，包括了 AAL 和 SAAL，
它可以实现 上层信息 与 ATM信元之间的转换工作。

CS：汇聚子层                           SAR：分段与组装
AAL：适配层                          PHY：物理层
TC：传输汇聚子层                        PMD：物理媒体相关子层

物理层：

物理层分为两个子层：TC、PMDTC负责：传输帧的产生、恢复与适配信头差错控制信元定界和扰码信元速率去耦
PMD负责：线路编码、比特定时物理媒介ATM物理层功能：物理层主要是提供ATM信元的传输通道，将ATM层传来的信元加上其传输开销后形成连续的比特流，同时在接收到物理媒介上传来的连续比特流后，取出有效的信元传给ATM层。

ATM层：

ATM层的功能：信元交换服务质量保证信元头的插入/移动净荷类型的有关功能复用/去复用不同连接的信元ATM层在物理层之上，利用物理层提供的服务，
与对等层间进行以信元为单位的信息通信。同时为AAL层提供服务。
ATM层 与 物理层媒介的类型 以及 物理层的具体传送的业务类型 也是无关的，
ATM层只识别和处理信头。ATM层功能可分为三大类：信元复用/解复用有关信元的操作一般流量控制

适配层：

适配层的功能：执行高层所需的服务高层协议数据单元和ATM信元载荷的相互转化

AAL：

适配层，包含汇聚子层CS和分段和组装SAR。
它执行高层所需的服务，并将高层协议数据单元和ATM信元净荷的相互转化。
AAL又有4种类型。

AAL1：针对的是固定速率的、面向连接的业务。AAL2：是为端到端具有定时关系的可变比特率（VBR）业务提出的（B类，如VBR音响和电视）。这类AAL尚未定义好。ITU-T也可能通过对AAL1的增强来得到AAL2功能。目前对于可变比特率的图像业务，如视频点播（VOD）业务大多采用在MPEG的TS下用AAL5适配的方法，或者通过速率适配后采用固定比特率的AAL1进行适配。AAL3/4：它定义了两种方式：消息方式和流方式。消息方式中AAL-SDU以每次一个数据块（消息）的形式到达AAL，数据块可定长或不定长，在AAL中完成分割组装；流方式中AAL-SDU就象水流一样，时断时续、时多时少地流入AAL，数据没有起始边界。流方式可以提供特殊的管道功能。AAL5：支持收发端之间没有时间同步要求的可变比特率业务，主要用来传递计算机数据、B-ISDN中UNI信令信息和ATM上的帧中继。定义AAL5的主要原因是减少开销，使其成为简单而有效的AAL。AAL5与AAL3/4的主要区别在于AAL5不支持复用功能，因而没有消息识别MID域。