电路交换和分组交换的工作原理

9.1.3　ATM技术的特点

1）采用固定长度的短分组

在ATM中采用固定长度的短分组，称为信元（Cell）、固定长度的短分组决定了ATM系统的处理时间短、响应快，便于用硬件实现，特别适合实时业务和高速应用。

2）采用统计复用

传统的电路交换中，同步传送模式（STM）将来自各种信道上的数据组成帧格式，每路信号占用固定比特位组，在时间上相当于固定的时隙，任何信道都通过位置进行标识。ATM是按信元进行统计复用的，在时间上没有固定的复用位置。统计复用是按需分配带宽的，可以满足不同用户传递不同业务的带宽需要。

3）采用面向连接并预约传输资源的方式工作

电路交换通过预约传输资源保证实时信息的传输，同时端到端的连接使得在信息传输时，在任意的交换节点不必作复杂的路由选择（这项工作在呼叫建立时已经完成）。分组交换模式中仿照电路方式提出虚电路工作模式，目的也是为了减少传输过程中交换机为每个分组作路由选择的开销，同时可以保证分组顺序的正确性。但是分组交换取消了资源预定的策略，虽然提高了网络的传输效率，但是有可能使网络接收超过其传输能力的负载，造成所有信息都无法快速传输到目的地。

ATM方式采用的是分组交换中的虚电路形式，同时在呼叫建立时向网络提出传输所希望使用的资源，网络根据当前的状态决定是否接受这个呼叫。其中资源的约定并不像电路交换那样给出确定的电路或PCM时隙，只是给出用以表示将来通信过程中可能使用的通信速率。采用预约资源的方式，可以保证网络上的信息在一个允许的差错率下传输。另外，考虑到业务具有波动的特点和交换中同时存在的连接的数量，根据概率论中的大数定理，网络预分配的通信资源肯定小于信源传输时的峰值速率。可以说ATM方式既兼顾了网络运营效率，又能够使接入网络的连接进行快速传输。

4）取消逐段链路的差错控制和流量控制

分组交换协议设计运行的环境是误码很高的模拟通信线路，所以执行逐段链路的差错控制；同时由于没有预约资源机制，所以任何一段链路上的数据量都有可能超过其传输能力，所以有必要执行逐段链路的流量控制。而ATM协议运行在误码率很低的光纤传输网上，同时预约资源机制保证网络中传输的负载小于子网络的传输能力，所以ATM取消了网络内部节点之间链路上的差错控制和流量控制。

但是通信过程中必定会出现的差错如何解决呢？ATM将这些工作推给了网络边缘的终端设备完成。如果信元头部出现差错，会导致信元传输的目的地发生错误，即所谓的信元丢失和信元错插，如果网络发现这样的错误，就简单地丢弃信元。至于如何处理由于这些错误而导致信息丢失后的情况则由通信的终端处理。如果信元净荷部分（用户的信息）出现差错，判断和处理同样由通信的终端完成。对于不同的传输媒体可以采取不同的处理策略。例如，对于计算机数据通信（文本传输），显然必须使用请求重发技术要求发送端对错误信息重新发送；而对于语音和视频这类实时信息发生的错误，接收端可以采用某种掩盖措施，减少对接收用户的影响。

5）ATM信元头部的功能降低

由于ATM网络中链路的功能变得非常有限，因此信元头部变得异常简单。其功能包括：

（1）标志虚电路，这个标志在呼叫建立阶段产生，用以表示信元经过网络中传输的路径，依靠这个标志就可以很容易地将不同的虚电路信息复用到一条物理通道上。

（2）信元的头部增加纠错和检错机制，防止因为信元头部出现错误导致信元误选路由。

（3）很少的维护开销比特，不再像传统分组交换中那样，包含信息差错控制、分组流量控制以及其他特定开销。

因此，ATM技术既具有电路交换的“处理简单”、支持实时业务、数据透明传输、采用端到端的通信协议等特点，又具有分组交换的支持变比特率（VBR）业务的特点，并能对链路上传输的业务进行统计复用。