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11-5 ATM 實體層
ATM 實體層負責提供實體媒介來傳輸 ATM 細胞。其功能包括所有在媒介上的位元傳輸、排列、編碼、光電轉換等等。實體媒介包括雙絞線、光纖、同軸電纜、無線傳輸、以及衛星傳輸等等。 ATM 實體層是獨立的，和 ATM 層沒有關聯。換言之，透過 ATM 實體層， ATM 網路可以使用不同的傳輸媒介，並不影響 ATM 層的運作。ATM 實體層又細分為兩個次層（Sub-layer）：傳輸匯集（Transmission Convergence, TC）和實體媒體相依（Physical Medium-Dependent, PMD）次層，如圖 11-10 所示。
圖 11-10 ATM 實體層架構 11-5-1 ATM 傳輸匯集次層 『傳輸匯集次層』（TC sub-layer）主要執行下列四項工作，這四項工作都是針對上一層（ATM 層）的特殊功能而設計。 (1) 傳輸訊框之調適（Transmission Frame Adaptation）：如果下層的傳輸系統是『訊框式傳輸網路』(如 SONET、SDH或T3)，那麼在傳送之前，傳輸匯集次層就必須將細胞包裝成合法的訊框格式。在接收端接收到訊框之後，則傳輸匯集次層再將訊框還原成原來的細胞格式。 (2) 細胞之素描（Cell Delineation）：當傳輸匯集次層接收到一位元串 (Bit Stream)時，傳輸匯集次層必須有能力偵測出細胞的邊界，並將位元串還原成細胞。 (3) 標頭錯誤檢查序列之產生及驗證（Header Error-Control (HEC) Sequence Generation and Verification）：在 ATM 網路中，對細胞唯一做的錯誤檢查是利用標頭檢查序列 (HEC) ，主要用來檢查標頭是否有發生錯誤。因此在傳送前，傳輸匯集次層必須產生錯誤檢查序列，而接收端必須驗證是否發生錯誤，如細胞發生錯誤便將其拋棄。HEC 檢查碼是利用 CRC-10（X8 + X2 + X +1）所產生。 (4) 細胞速率之調整（Cell Rate Decoupling）：ATM 傳輸中，速率並非固定模式。因此在資料傳送中，可能會因速率不一致，而產生空白停頓的時間，但後面接著又有資料要傳送。傳輸匯集次層在傳送細胞時，必須將這些空白時間填入空白細胞，而接收端之傳輸匯集層必須過濾掉空白細胞。 11-5-2 ATM 實體媒介相依次層 實體媒體相依（Physical Medium Dependent, PMD）次層的工作比較接近於實體的傳輸媒介，針對傳輸訊號如何發送到傳輸媒介上，或如何由傳輸媒介上取得訊號。因此其工作包含有：(1) 定義位元時序和編碼技巧；(2) 定義實體媒介和其傳輸特性； (3) 擷取和插入時序同步的訊息。 ATM Forum 制定四個標準的高速傳輸媒介： (a) 155 Mbps 於單模(single-mode)或多模(multi-mode)之光纖。 (b) 155 Mbps於多模光纖或遮蔽式絞對線 (shielded twisted pair, STP)，並使用8B/10B編碼。 (c) 100Mbps於多模光纖，並使用4B/5B之編碼。 (d) 44.736Mbps於同軸電纜 (coaxial cable)。 至於低速率方面，ATM Forum 目前也制定有51 Mbps Cat-3 UTP與155 Mbps Cat-5 UTP 等標準，傳輸技術也如同 FDDI 網路的實體層，不再另述。 ATM 網路主要應用在公眾網路或私有網路的骨幹網路上。為了要連結不同區域的網路，勢必向中華電信或其他電信公司租用專線（Leased Line），或自行佈放較遠距離的連線。表 11-2 為各種數據專線的規格。 表 11-2 數據專線
11-5-3 同步光學網路 ATM 網路主要應用在公眾網路或私有網路的骨幹上，因此它的傳輸媒介也是以光纖纜線為主。目前在『光纖通道』（Fiber Channel）的技術上較為成熟，使用上也較廣泛。光纖通道技術在 ITU-T 稱之為『同步數位階層』（Synchronous Digital Hierarchy, SDH），而 ANSI 稱為『同步光學網路』（Synchronous Optical Network, SONET）。然而 SDH 和 SONET 兩者的規範大部分都相同，其間祇有部分專有名詞不同而已。 SONET 是由『數位傳輸階層』（Digital Transmission Hierarchy, DTH）改造而來。而『數位傳輸階層』是以每一條傳輸通道（例如 T1）的傳輸速率（1.544 Mbps）為倍數，來整合成各種不同速率的傳輸通道。每一條傳輸通道的數據設備配合傳輸媒介成一個通訊模組（如 T1），組合多個通訊模組成為不同速率的傳輸通道。例如： T3 組合三個通訊模組，其速率為 1.544 Mbps × 3。DTH 比較適用於低速率的傳輸。然而 SONET是數位傳輸階層的改良品，它是利用同步多工的方法，將一條光纖纜線分成若干個『光學通道』（Optical Channel, OC），每一條光纖通道承載相同的傳輸速率（如 51.840 Mbps），也可以組合多個光纖通道成為多種傳輸速率。基本上，SONET 的傳輸速率比 SDH 高，比較適用於高速率的傳輸。也因此，ITU-T 將 SONET 制定在 B-ISDN 的基本傳輸網路上。 然而，ATM 細胞是如何放在 SONET 網路上傳輸？首先，我們來瞭解 SONET 的訊框結構。以 STS-1（OC-1）為例，一個訊框是由長為 90 及寬為 9 的矩陣所構成。每個陣列元素可存放一個位元組，因此一個訊框可承載 810 個位元組（= 90 × 9）。如每秒傳送 8000 個訊框（即是 125 μs 傳送一個訊框），則傳輸率為 51,840,000（=8 × 9 × 90 × 8000），如圖 11-11 所示。在整個 SONET 訊框中包含了三個部份：資訊酬載（Information Payload）、傳輸負荷（Transport Overhead）和路徑負荷（Path Overhead）。傳輸負荷位於訊框前面三行，共佔用 1.728 Mbps，其主要是用來攜帶有關 SONET 傳輸連結（Transmission Link）的警告指示（Alarm Indication）、狀態資訊（Status Information）等等。第四行為路徑負荷，佔用 576 Kbps 的頻寬，其用來傳輸有關 SONET 端點之間的狀態與維護資訊。因此，對整個頻寬而言，可傳輸資料只剩 49.536 Mbps。在一個訊框之中可傳輸資料為 774（= 9 × 86）位元組，又一個 ATM 細胞為 53 個位元組，亦是，一個訊框可容納14.6 個細胞。這表示有些細胞勢必要被拆開，分開存放於不同訊框內。因此，在路徑負擔欄位之中，有一個 H4 指標用來當作 ATM 細胞的指標指示器。
圖 11-11 STS-1 訊框結構 |
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