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11-2 ATM 網路簡介
11-2-1 ATM 網路緣由 『非同步傳輸模式』（Asynchronous Transfer Mode, ATM）是由國際電信聯盟之電信標準部門（International Telecommunication Union – Telecommunication Standard Sector, ITU-T）所制定的XVIII 標準，並由『美國國家標準局』（American National Standards Institute, ANSI）提供應用在公眾網路上傳輸的 VLSI 技術。主要應用於『寬頻整體服務數位網路』（Broadband Integrated Service Digital Network, BISDN）的傳輸骨幹，該標準為 CCITT I.361。又『ATM 論壇』（ATM Forum）也定義一系列有關『區域網路模擬』（LAN Emulation, LANE）和『專屬網路之間介面』（Private Network to Network Interface, PNNI）的標準。 ATM 網路是以數據交換機為主的架構，不同於一般傳統區域網路（Ethernet、FDDI）之共享傳輸媒介架構。ATM 網路是最新一代的高速網路，不但傳輸速率高而且提供服務品質保證功能，可依照使用者的需求提供不同服務等級的傳輸。也不像一般傳統網路的傳輸速率都是一致性的，可依照不同的速率制定各收費標準。ATM 也因此受到全世界先進國家的重視，紛紛投入大量的人力及物力進行研發的工作。 我國目前正大力推展的『國家資訊基礎建設』（National Information Infrastructure, NII）也是以 ATM 網路為骨幹網路，希望藉此建立國家的『資訊高速網路』，提供未來大量資訊傳輸的橋樑。早期 ATM 價格非常昂貴，使用範圍大多限制於公共網路骨幹的架設，例如中華電信公司的 ADSL 網路或其他電信公司所提供的 Cable Modem 都是以 ATM 作為傳輸骨幹。但近幾年來，ATM 價格已大量滑落，有許多學校或機關行號也開始以 ATM 架設骨幹網路，我們相信 ATM 網路的應用將會愈來愈廣泛。本章僅介紹 ATM 網路的主要特性及原理，至於 『ATM 網路連結』與『ATM區域網路仿效』的相關技術，請參閱第十二章說明。 11-2-2 同步 與非同步傳輸 我們在 2-11節中介紹過可以提高傳輸媒介使用率的多工技術（multiplex），最簡單而且常用的方法為分頻或分時多工技術。這裡所介紹的同步和非同步傳輸，基本上也是屬於分時多工技巧。唯一的差別是『虛擬通道』（Virtual Channel, VC）的時槽是否被固定位址，如果虛擬通道被固定在某一時槽，就稱之為『同步傳輸模式』（Synchronous Transfer Mode, STM）；否則稱之為『非同步傳輸模式』（Asynchronous Transfer Mode, ATM）。以下分別敘述其特性。 (A) 同步傳輸模式 『同步傳輸模式』（Synchronous Transfer Mode, STM）表示在分時多工系統中，所建立之虛擬通道被固定在某一時槽內。所謂『分時多工技術』，表示當多個工作站欲共同使用一個傳輸媒介來傳送資料時，將傳輸媒介的傳送時間，分割為固定大小的『時槽』（Time Slot），每一個工作站使用一個時槽，輪流使用該傳輸媒介，如圖 11-2 所示。如果通訊雙方被指定在某一時槽上傳輸，表示雙方已建立『虛擬通道』（VC），並利用該通道通訊。同步傳輸的特點如下： (1) 傳輸媒介兩端多工器的時序必須保持同步，才能保證兩端的工作站通訊正常。 (2) 雙方多工器將某一時槽分配給工作站使用後，表示兩端工作站之間已成功建立連線（或稱虛擬鏈路）。除非工作站釋放該連線，否則它們之間將永遠佔用該時槽。 (3) 傳送端將資料塞入時槽內，並未加入其它控制訊號；而接收端直接在固定時槽中讀取資料，便可達到雙方通訊的目的。 (4) 但建立某一連線後，如果傳送端沒有傳送資料時，而使該時槽空閒著，其它工作站亦無法佔用，造成傳輸媒介使用率的降低，如圖 11-2 所示。
圖 11-2 同步傳輸模式與時槽分配 (B) 非同步傳輸模式 『非同步傳輸模式』（Asynchronous Transfer Mode, ATM）表示連線雙方所建立之『虛擬通道』（VC）並未固定在某一時槽上，如圖 11-3 所示。其特性如下： (1) 與同步傳輸模式相同，都是將傳輸媒介的傳送時間分割成若干個固定時槽（Time slot）。但雙方建立連線通道後並非固定於某一時槽傳送。只要有空閒時槽時，便可將資料塞入，因此可以提高傳輸媒介的使用率。（此方法又稱為統計多工，Statistical Multiplexing） (2) 因為不是固定時槽傳送，所以工作站將資料放入時槽時，必須加入來源和目的工作站位址，以及相關控制訊息。 (3) 至於虛擬通道（VC）是否分配到時槽，ATM交換機會依照連線要求的優先等級，來分配時槽，使優先權較高的連線優先取得時槽，因此可以達到『服務品質』（Quality of Service，QoS）保證的功能。另一方面，也可以依照連線要求的速率，來分配使用時槽的機率。因此，ATM 網路上可允許不同傳輸速率的連線。
圖 11-3 非同步傳輸模式與時槽分配 11-2-3 ATM 網路結構 基本上，ATM 網路是以『ATM 交換機』（ATM Switches）為核心的網路架構，如圖 11-4 所示。其主要內容包括：
圖 11-4 ATM 網路基本架構 (1) 每一交換機有若干個連接埠（port）：每個連接埠允許設定不同的傳輸速率，以及使用不同的傳輸媒介。 (2) 連接埠提供兩種連接介面：『網路對網路間介面』（Network –Network Interface, NNI）和『使用端對網路間介面』（User –Network Interface, UNI）。NNI 提供 ATM 交換機之間連線；而 UNI 提供交換機與使用端設備之間連線，兩者之間的 ATM 細胞格式有稍微不同。 (3) ATM-Bridge：用戶端設備可透過『ATM 橋接器』銜接到 ATM 網路。每一橋接器連接的多個端點設備，共享該連接埠的頻寬。ATM 橋接器具有訊框轉換功能，例如：橋接器連接 Ethernet 網路（ATM over Ethernet），則該橋接器必須具有將 Ethernet 訊框和 ATM 細胞之間轉換的能力。或 ATM 橋接器屬於 ADSL 之DLSM，則必須具有 ADSL 訊框轉換的能力。（請參考第十二章介紹） (4) 傳輸媒介：ATM 連接埠為符合各種環境所需，提供多種傳輸媒介連接方式，如絞對線、同軸電纜或光纖。 (5) ATM骨幹網路：如果想要要求較快速、穩定度較高的網路，ATM交換機是良好的選擇。在區域網路方面可使用光纖或同軸電纜，而在廣域網路方面大多以『同步光學網路』（Synchronous Optical Network, SONET）連線為主，如圖 11-5 所示。
圖 11-5 以 ATM 交換機為主的骨幹網路 |
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