| ATM History |
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在眾多的高速網路型式當中，目前被認為最能解決高速
用戶需求的即是非同步傳輸模式（Asynchronous Transfer Mode;
ATM）。
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由CCITT（現改名為ITU）在1990年制定出的一種
高速網路傳送和交換的資訊格式
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細胞交換(cellSwitching)
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資訊被切割成固定長度53 bytes的封包
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5位元組的頭欄（Header）
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48位元組的資訊欄
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非同步傳輸模式
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在一傳送路徑上，細胞以多工方式傳送，來自於相同
來源（Source）之細胞並不是以定期的方式出現，基本
上它是可發生在任何位置。
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同步傳輸模式（Synchronous Transfer Mode;STM）
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相對地，在同步傳輸模式中，屬於某通道（Channel）的
資料單元是固定地出現在傳送框上的某特定位置
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利用高速分封交換技術來傳送
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綜合之，ATM結合電路交換(circuit Switching)及封包交換
(packet Switching)兩類技術優點而成之新方法
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| ATM的特點 |
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ATM採取星狀架構（Star Topology）
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以交換（Switch)方式存取資訊。
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提供預接式（Conection-Oriented）的服務
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使用者要傳送訊息給遠端的使用者之前，必須衡量
其所要求的服務品質（如封包遺失率、頻寬、傳送
延遲等），透過交換機與遠端的使用者建立該連線
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以固定長度細胞來傳送與交換
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在用戶端，資訊必須先切割成細胞再送出；
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收到對方傳來的細胞後，必須再重組成完整的資訊。
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細胞的切割與重組，雖然在用戶端需增加一些處理，
但是它能使ATM交換機（ATM Switch）的設計更適用
VLSI來達成。
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另外由於細胞長度只有53 bytes，因此傳輸延遲（Delay）不會太久，即時性的
資訊流通可以順利達成，加上透過光纖來傳送資料，其錯誤發生率也大大降低。
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允許連線的總頻寬超過鏈路（Link）所能提供的頻寬
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統計式多工法(Statistical Mu1tiplexing)
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如果大多數連線的資料特性是屬於突發性（Bursty），
即它們的峰值頻寬與平均頻寬的比值（Peak／Average
cell Ratio）為10：l或更高。在大部份的時間，不會
所有的連線都在傳送資料。另一方面，若有足夠的
記憶體，它可儲存所收到的資料，在下一時刻再送至
網路上。這就是所謂的統計式多工法(Statistical Mu1tiplexing)
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ATM提供用戶一個可成長（Scalable）的網路。
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由於資訊傳輸與交換格式皆一致，當某一用戶資訊量
增加時，只需改變實體層（Physical Layer）為較
高速的介面即可完成，而不需變更網路架構也不影響
到其他用戶。
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| ATM原理 |
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重要觀念
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細胞交換(Cell Switching)
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非同步傳輸模式
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虛擬通道（Virtual Channel ; VC）
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虛擬路徑（Virtual Path ; VP）
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細胞交換觀念
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ATM的固定細胞長度（53 Bytes）及動態細胞分派
（Dynamic Cell Assignment），同時能滿足對延遲
敏感（Delay Sensitive）的語音／視訊傳訊的需求，
以及突發性的資料（Bursty Data）傳輸的需求。
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運用ATM交換系統，當可達到語音、數據、影像的整合
目標。同時,由於固定的細胞大� 小,很容易的把工作線
平行運作(Pipelining）及空間分割（Space Division）
的觀念，設計在交換架構內而立即把交換的速度及容量
增高許多倍，而達到Multiple Gigabit的容量。
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非同步傳輸模式觀念
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所有被傳輸的資料被封包成53位元組大小之細胞。
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5位元組的頭欄（Header）
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48位元組的資訊欄
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非同步傳輸模式
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在一傳送路徑上，細胞以多工方式傳送，來自於相同
來源（Source）之細胞並不是以定期的方式出現，基本
上它是可發生在任何位置。
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同步傳輸模式（Synchronous Transfer Mode;STM）
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相對地，在同步傳輸模式中，屬於某通道（Channel）的
資料單元是固定地出現在傳送框上的某特定位置
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在STM中，分配給各通道（Channel）的頻寬是固定的
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因此，若需要不同頻寬以滿足不同的服務，勢必要增加
許多電路與設備，不僅成本增加許多，同時也增加了管理上的困難。
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更槽的是，一旦應用改變，頻寬需求改變，則又需投資更改電話與設備。
成本增加與管理困難的問題又重覆出現。
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在以ATM為基礎的網路上，細胞的多工與交換處理
方式與實際應用無關。
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因此，相同的設備理論上是可處理低頻寬與高頻寬之通道,
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此通道內資料流量之特質為平順串流（Stream），
亦可為突發性（Burst）。因此ATM可因應使用者之需
求，而做到應求動態頻寬分配（Dynamic
Bandwidth Allocation on Demand）。
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另一方面， ATM藉助細胞輸送觀念（Cell Transport
Concept），使得網路的存取非常有彈性，因此能藉
由單一介面便可滿足各種不同服務需求。
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綜合之，ATM結合電路交換(circuit Switching)及封包交換
(packet Switching)兩類技術優點而成之新方法
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就電路交換技術而言，其僅需低開銷（Overhead）與傳輸處理，且一旦電路交換
連結建立後，其資訊傳輸的延遲是很小的。
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就封包技術而言， ATM提供的是預接式（Connection-Oriented），硬體操控
（Hardware-Controlled），低開銷觀念之虛擬通道。且此通道為減化處理，
已刪除傳統X.25網路的流控（Flow Control）與錯誤復原（Error Recovery）功能。
由於ATM上利用很短之細胞及高傳輸速率，導致傳輸延遲及延遲變動量皆小到足以
使ATM能使用於非常廣泛的服務範圍。另一方面，ATM對細胞的多工與交換能力，
使其具有非常彈性的頻寬分配能力。
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虛擬通道與虛擬路程觀念
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虛擬通道層次（Virtual Channel Level: VC Level)
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VC是一種用來描述ATM細胞單向傳輸的觀念，屬於相同
VC之細胞群擁有一相同之虛擬通道識別號（VCI），
其為細胞頭欄的一部份。
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虛擬路徑層次（Virtual Path Level ; VP Level）
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VP也是一種用來描述ATM細胞群單向傳輸的觀念，
這些細胞群分別擁有不同之VC，而這些VC則擁有一相同
之虛擬路徑識別號（VPI），它也是細胞頭欄的一部
分。
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| ATM Format and Feature |
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細胞頭欄（Cell Header）
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網路一網路介面（NNI）是表網路節點間之介面
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使用者-網路介面（UNI）
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頭欄之各項內容
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一般性流程控制（Generic Flow Control; GFC）：
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其內容尚未定義，而GFC機構之主要功能為提供發生於
用戶網路上ATM訊務流（Traffic Flow）之控制，
以期減緩短暫超載狀況（Overload Condition)。
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VCI與VPI
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負載型態（Payload Type; PT）：
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用來標明出不同屬性之細胞，以利爾後處理。
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細胞遺棄優先序（Cell Loss Priority; CLP）
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此參數可由使用者或服務提供者所設定，其目的是當
網路擁擠時，便根據此參數決定細胞是否被丟棄。
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頭欄錯誤控制（Header Error Control; HEC）：
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此功能是為確保細胞頭欄之資訊正確無誤，
其作法與一般CRC作法無異。
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ATM層功能
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此層內主要執行四個功能，分別敘述如下：
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在傳送端，來自各方不同的VP與VC的細胞透過細胞多工
功能（Cell Multiplexing Function），被混雜在單一
實體層內傳送。在接收端，解多工功能（Demultiplexing
Function）將所收到之細胞依據當時個別之VPI、 VCI值，
而打散至個別的細胞串中，此時個別的細胞串再往上層傳送。
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在送收端間，經過了許多ATM交換節點，在這些節點上，
將會進行VPI和VCI之轉換。
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在交換節點內，必須保証同一VC內的細胞流在輸出端其
順序與輸入端相同。
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另外，交換節點內也會依網路擁塞
狀況，決定低優先序（CLP=1）的細胞是否要丟棄。
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細胞頭欄的產生與抽取程序如下:
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在用戶端，ATM層的上一層為ATM調節層(ATM Adaptation Layer：AAL）。
當用戶端要傳送資訊時，會將其送往適當之AAL層包裝及分割後，再送給ATM層。
ATM層自AAL收到細胞資訊欄後，便加適當的頭欄值於其上。而VPI/VCl值則由SAP
（Service Access Point）識別號轉換而得。
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在收端，即ATM層／實體層介面處，去掉頭欄後，將細胞資訊欄直接送到AAL層。
在此後，VCl／VPl亦被轉換成SAP識別號。
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一般性流控（GFC）功能：
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| ATM交換技術 |
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四大部份：
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輸入控制器（Input Controller：IC)
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負責接收細胞；
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輸出控制器（Output Controller：OC)
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負責將細胞送出
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互連網路（Interconnection Network）
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負責將所收到的細胞傳送至正確的
輸出埠上，完成選徑（Routing）功能。
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控制管理（Control ＆ Management）
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它通過包括交換控制及單元（Switching Controller ＆
Element），控制及管理部份負責呼叫管理、擁塞控制，
出錯時之管理，效能管理及其他控制及管理功能。
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選徑（Routing）功能
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在ATM交換器中，選徑功能需先經過細胞頭欄轉換
與擴充（Header Translationand Extension）的程序。
此程序會附上選徑位址並改變VPl／VCI值。之後，細胞進
入交換單位（Switching Element），依不同的交換架構，
而有兩種選徑方式。一是自行選徑，另一是查表選徑：
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自行選徑（Self一Routing）
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若交換器是由多層級（Multi一stage）的交換單元串接
而成，此時每一交換單元皆有自己的輸入和輸出埠。
當細胞經過頭欄轉換與擴充後，其前置的選徑位址值
可以讓各層級交換單元自行判斷其輸出埠位址。
每一層級皆自行判斷，如此細胞在經過各層級後，
就自動的傳送到正確的輸出埠
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查表選徑（Table一Controlled Routing）
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這是屬于單級交換器的選徑方式。
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每一細胞交換器內透過查表步驟，完成前置轉換。再經由
互連網路之控制而傳送至正確的輸出埠。
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交換控制與單元
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時間分割（Time Division）
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由N個輸出入埠共同一交換硬體，而在時間上切割給各個輸出入埠使用
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共用匯流排（Shared Bus）
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共用記憶體（Shered Memory）
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空間分割
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提供多侗交換硬體，而不同的輸出入埠則使用不同的交換硬體
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交叉式接點（Crossbar）
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多條匯流排（Multiple Buses）
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多層級交換單元（Multi一Stage Switching Elements）
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（Muti一Freqency Channe1s）
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此項有時另歸一類稱為頻率分割（Frequency Division）
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目前較常見的交換控制及單元所使用的硬體為共同匯流排，
共同記憶、交叉式接點及多層級交換單元。
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