ATM：异步传输模式（ATM：Asynchronous Transfer Mode）

异步传输模式（ATM）在 ATM 参考模式下由一个协议集组成，用来建立一个在固定 53 字节的数据包（信元）流上传输所有通信流量的机制。固定大小的包可以确保快速且容易地实现交换和多路复用。 ATM 是一种面向连接的技术，也就是说，两个网络系统要建立相互间的通信，需要通知中间介质服务需求和流量参数。!!ATM 参考模式分为三层：ATM 适配层（AAL）、ATM 层和物理层。 AAL 连接更高层协议到 ATM 层，其主要负责上层与 ATM 层交换 ATM 信元。当从上层收到信息后， AAL 将数据分割成 ATM 信元；当从 ATM 层收到信息后， AAL 必须重新组合数据形成一个上层能够辨识的格式，上述过程即称之为分段与重组（SAR）。不同的 AAL 用于支持在 ATM 网络上使用的不同的流量或服务类型。 !!ATM 层主要负责将信元从 AAL 转发给物理层便于传输和将信元从物理层转发给 AAL 便于其在终端系统的使用。 ATM 层能够决定进来的信元应该被转发至哪里；重新设置相应的连接标识符并且转发信元给下一个链接、缓冲信元以及处理各种流量管理功能，如信元丢失优先权标记、拥塞标注和通用流控制访问。此外 ATM 层还负责监控传输率和服从服务约定（流量策略）。!!ATM 的物理层定义了位定时及其它特征，将数据编码并解码为适当的电波或光波形式，用于在特定物理媒体上传输和接收。此外它还提供了帧适配功能，包括信元描绘、信头错误校验（HEC）的生成和处理、性能监控以及不同传输格式的负载率匹配。物理层通常使用的介质有 SONET 、DS3 、光纤、双绞线等。 !!!ATM信元是固定长度的分组，共有53个字节，分为2个部分。前面5个字节为信头，主要完成寻址的功能；后面的48个字节为信息段，用来装载来自不同用户，不同业务的信息。话音，数据，图象等所有的数字信息都要经过切割，封装成统一格式的信元在网中传递，并在接收端恢复成所需格式。由于ATM技术简化了交换过程，去除了不必要的数据校验，采用易于处理的固定信元格式，所以ATM交换速率大大高于传统的数据网，如x.25，DDN,帧中继等。另外，对于如此高速的数据网，ATM网络采用了一些有效的业务流量监控机制，对网上用户数据进行实时监控，把网络拥塞发生的可能性降到最小。对不同业务赋予不同的"特权"，如语音的实时性特权最高，一般数据文件传输的正确性特权最高，网络对不同业务分配不同的网络资源，这样不同的业务在网络中才能做到"和平共处"。

*SONET同步光网络

SONET和SDH都是一种同步传输的体制（协议），就象PDH—准同步数字传输体制一样，这种传输体制规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级，接口码型等特性。基本SONET信号运行在51.840Mbit/s的速率，且被指定为STS-1(同步传送信号第一级),STS-1数据帧是SONET中传送的基本单元。STS-1帧的两个基本组成部分是传送开销和同步载荷包封(SPE)。传送开销(27字节)由段开销和线路开销(line overhead)组成。这些字节用于信令和测量传输差错比率。SPE由载荷开销（9字节，用于端到端信令和差错测量）和774字节的载荷组成。STS-1载荷被指定用于承载一个完整的DS-3帧。整个STS-1帧是810字节。在光载波第一级别OC-1上STS-1帧传送完成恰好需要125微秒。在实践中STS-1和OC-1是可以互换的。3个OC-1（STS-1）信号通过时分复用的方式复用成SONET层次的下一个级别OC-3（STS-3）速率为155.520Mbit/s。通过间插3个STS-1帧中的字节完成复用形成STS-3帧，包含2430字节且传送时间为125微秒。STS-3信号也被用作SDH体制的一个基础，那里它被指定为STM-1（同步传输模块第一级别）。更高速率的电路由多个低级速率的电路的连续汇聚构成，他们的速度总是可以从他们的名称上立即知道。例如，4个OC-3或者STM-1电路可以汇聚而构成一个622.08Mbit/s的电路，其名称分别为OC-12或STM-4。这种技术的当前状态是最高级别为OC-192或者STM-64,恰好低于10Gbit/s的速率。超过10Gbit/s的速率在当前技术上还不成熟；然而多个OC-192电路可以通过密集波分DWDM的方式在一对光纤上传输。这些电路是所有现代跨洋电缆系统和其他长距通信电路的基础。

集线器与交换机的区别

集线器属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。也就意味着集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，对数据传输中的短帧、碎片等无法进行有效的处理，不能保证数据传输的完整性和正确性；而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形，而且可以过滤短帧、碎片等。！！　集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有二个端口传送数据，其他端口只能等待，同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，这样在速率上对于每个端口来说有了根本的保障。当二个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。！！集线器只能采用半双工方式进行传输的，因为集线器是共享传输介质的，这样在上行通道上集线器一次只能传输一个任务，要么是接收数据，要么是发送数据。而交换机则不一样，它是采用全双工方式来传输数据的，因此在同一时刻可以同时进行数据的接收和发送，这不但令数据的传输速度大大加快，而且在整个系统的吞吐量方面交换机比集线器至少要快一倍以上，因为它可以接收和发送同时进行，实际上还远不止一倍，因为端口带宽一般来说交换机比集线器也要宽许多倍。

ATM交换机

ATM 交换有两条根本点：信元交换和各虚连接间的统计复用。信元交换即将ATM 信元通过各种形式的交换媒体，从一个VP/VC 交换到另一个VP/VC 上。统计复用表现在各虚连接的信元竞争传送信元的交换介质等交换资源，为解决信元对这些资源的竞争，必须对信元进行排队，在时间上将各信元分开，借用电路交换的思想，可以认为统计复用在交换中体现为时分交换，并通过排队机制实现。！!atm交换机采用的排队方法有： 减少输入排队的队头阻塞；采用带反压控制的输入输出排队方式；带环回机制的排队方式；共享输出排队方式; ATM 信元交换机的通用模型有一些输入线路和一些输出线路，通常在数量上相等（因为线路是双向的）。在每一周期从每一输入线路取得一个信元（如果有的话）。通过内部的交换结构（switching fabric），并且逐步在适当的输出线路上传送。从这一角度上来看，ATM 交换机是同步的。交换机可以是流水线的，即进入的信元可能过几个周期后才出现在输出线路上。信元实际上是异步到达输入线路的，因此有一个主时钟指明周期的开始。当时钟滴答时完全到达的任何信元都可以在该周期内交换。未完全到达的信元必须等到下一个周期由于信元是固定长度并且较小（53字节），这就可能制造出这样的交换机。若使用更长的可变长分组，高速交换会更复杂，这就是ATM 使用短的、固定长度信元的原因。

作者：菜鸟学编程@Bo-Blog
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