第九章第二节ATM技术
ATM之必然
ATM的成功，固然取决于微电子等高技术的进步以及社会需求的驱动，而ATM其自身的优势，
也使它在交换技术中独占鳌头。
众所周知，到目前为止通信网主要采用两种交换方式，即电路交换方式和分组交换方式。
电路交换是在收发端之间建立起具有一定速率的信道，且不论双方是否在传送信息，此
信道一直被双方独占，直到双方拆除信道为止。因为信道是按时隙周期性分配的，时隙
的插入、分解比较简单，用高速度的硬件可以实现，更重要的是时延小，处理速度快，可
提供高速的、实时的、信息连续传送的通信业务。由于存在速率固定及网路资源利用率低的
缺点，即使技术上可以实现多速率、高速的电路交换，但是难免造成处理、控制的复杂性，
也使硬设备成本提高。
分组交换克服了电路交换的缺点，采用统计复用技术，用可变比特率传送信息。即把所
传送的信息分成“组”，以“信息组”进行复用和交换，动态分配网路资源，因而网路利用
率高，适合于像ＣＡＤ和ＣＡＭ的中心计算机，与远程工作站间非连续性突发性低速信息的
传送。但是协议（X25）复杂，处理时间长，时延大，速率受到很大的限制。尽管分组交
换的改进型——帧中继简化了协议，提高了速率，但帧长度过长且可变，虽然带宽效率高，
但同时造成了装拆、传送长帧的时间长，因而又不适合于实时性要求高的信息传送，如语音
、图像信息等。
交换方式的演变
ATM是在分组交换技术上发展起来的快速分组交换(表9-2)。它综合吸取了分组交换高效率和
电路交换高速率之优点，针对分组交换速率低的弱点，用电路交换完全与协议处理几乎无关
的特点，通过高性能的硬件设备的硬设备来提高处理速度，以实现高速化，因此也可以说AT
M技术是在克服了分组交换和电路交换方式局限性的基础上产生的。
电路方式
电路方式是从一点到另一点传递信息的最简单的方式。电路方式是基于电话网电路交换的原
理，即当用户要求发送数据时，交换机就在主叫用户终端和被叫用户终端之间，接续一条物
理的数据传输通路，这种传输通路是双向的。
电路方式属于预分配电路资源系统，即在一次接续中，电路资源预先分配给一对用户固定使
用，不管在这条电路上实际有无数据传输，电路一直被占用，直到双方通信完毕拆除连接为
止。
采用电路方式进行数据通信，可以采用公用交换网络，即电话网（PSTN），也可以采用专线
方式，即数字数据网（DDN）。DDN一般用于向用户提供专用的数字数据传输信道，或提供将
用户接入公用交换网的接入信道。这种专线方式不包括交换功能。
1优点
(1)信息传输时延小。
(2)电路是“透明”的。
(3)信息传送的吞吐量大。
2缺点
(1)所占用的带宽是固定的，所以网络资源的利用率较低。
(2)用户在租用数字专线传递数据信息时，要承受较高经济代价。
分组方式
分组方式是一种存储转发的交换方式。它是将需要传送的信息划分为一定长度的包，也称为
分组，以分组为单位进行存储转发的。而每个分组信息都载有接收地址和发送地址的标志，
在传送数据分组之前，必须首先建立虚电路，然后依序传送。
在分组交换网中为什么在一条实际的电路上，能够传输许多对用户终端间的数据而不互相混
淆呢？它的基本原理是把一条电路分成若干条逻辑信道，对应每一条逻辑信道有一个编号，
称为逻辑信道号，将两个用户终端之间的若干段逻辑信道经交换机链接起来构成虚电路。
分组方式在线路上采用动态复用的技术来传送各个分组，带宽可以动态复用。用户在接入分
组交换网时可以通过分组装拆设备（PAD，该设备的主要功能是，把普通字符终端的非分组
格式转换成分组格式），把各终端的字符数据流组成分组，在集合信道上以分组交换复用，
使多个用户可以共享一个分组连接。
一般终端送出的信息，经交换机的分组装拆功能构成分组，存储到分组交换机的存储器
内，接着就可以和来自其他终端的分组一起，以动态复用的方式，通过一条高速传输线路进
行传输，从而提高了传输线路利用率。如果是一个分组型终端，可以直接进入交换机而无须
经过分组装拆设备。发送侧送出的分组，按其控制信息在网内传送，一直传送到目的地交换
机，再经用户线传送到接收终端。如果接收终端是一般终端，则仍须交换机内的PAD设备进
行处理，把分组恢复成原始电文。如果接收终端是分组式终端或计算机，则可按其原样传送
到接收终端，由该终端或计算机直接处理。在这种情况下，分组终端可以采用分组多路复用
方式，通过一条用户线同时和多个对方终端进行通信。
1优点
(1)传输质量高。
(2)可靠性高。
(3)为不同种类的终端相互通信提供方便。
(4)分组多路通信。
(5)经济性能好。
(6)能与公用电话网、用户电报及低速数据网、其他专用网互联。
2缺点
由于采用存储——转发方式工作，所以每个分组的传送延迟可达几百毫秒，而且在传送分
组时需要交换机有一定的开销，故分组交换不适宜在实时性要求高，信息量大的场合使用；
还由于技术比较复杂，网络管理功能强等原因，大型分组交换网的投资较大。
帧方式是在开放系统互联（OSI）参考模型第二层，即数据链路层上使用简化的方式传送和
交换数据的一种方式。由于在链路层的数据单元一般称作帧，故称为帧方式。其重要特点之
一是将X25分组网中通过分组节点间的重发，流量控制来纠正差错和防止拥塞，对处
理过程进行简化，将网内的处理移到网外端系统中来实现，从而简化了节点的处理过程，缩
短了处理时间，这对有效利用高速数字传输信道十分关键。
实现帧方式进行数据通信有两个最基本的条件，一是要保证数字传输系统的优良的性能，二
是计算机端系统的差错恢复能力。这两个条件目前可以具备。现代光纤数字传输系统的比特
差错率实质上可达到10的-9次方以下。因此，现代通信网的纠错能力不再是评价网络性能的
主要指标。昔日X25分组交换技术的某些优点，在光纤数字传输系统的环境里已不再十分
令人感兴趣，相反，有些功能甚至是多余的了。所以简化网络功能，以提高网络效率成为帧
方式的重要内容之一。高智能、高处理速度的用户设备如局域网，它们本身具有数据通信协
议，如TCP/IP、SNA/SDLC，可以实现纠错、流量控制等功能，一旦网络出现错误（概率很小
），可以由端对端的用户设备纠错。
帧方式是一种快速分组技术，它采用动态分配传输带宽和可变长的帧的技术，它适用于处理
突发性信息和可变长度帧的信息，是局域网互联的最佳选择。
信元方式是将信息以信元为单位进行传送的一种技术。信元主要由两部分构成，即信元头和
信元净荷。信元头所包含的是地址和控制信息，信元净荷是用户数据。信元的长度是固定的
。采用信元方式，网络不对信元的用户数据进行检查。但是信元头中的CRC比特将指示信元
地址信息的完整性。
信元方式也是一种快速分组技术，它将信息通过适配层切割成固定长度的信元。通常传
递信元的网络被称为信元中继网络。
信元方式适用于各种类型信息的传输，是提供综合业务的网络技术基础。
信元方式仅是一个非常宏观的概念，在具体应用中，还需规范详尽的格式及协议，例如，SM
DS就是一种采用信元方式的协议示例，在B-ISDN中所采用的ATM技术也是基于信元的。