从功能分布的情况来看,ATM网和电路交换网特点相似。因此有人说ATM网是综合了分组交换和电路交换的优点而形成的一种网络,这是很有道理的。ATM克服了其它传送方式的缺点,能够适应任何类型的业务,不论其速度高低,突发性大小,实时性要求和质量要求如何,都能提供满意的服务。CCITT在I.113建议中给ATM下了这样的定义:ATM是一种转换模式(即前面所说的传送方式),在这一模式中信息被组织成信元,而包含一段信息的信元并不需要周期性地出现,从这个意义上来说,这种转换模式是异步的。信元(cell)实际上就是分组,只是为了区别于X.25的分组,才将ATM的信息单元叫作信元。ATM的信元具有固定的长度,即总是53个字节。其中5个字节是信头(header),48个字节是信息段,或称有效负荷(payload)。信头包含各种控制信息,主要是表示信元去向的逻辑地址,另外还有一些维持信息,优先度及信头的纠错码。信息段中包含来自各种不同业务的用户信息,这些信息透明地穿过网络。信元的格式与业务无关,任何业务的信息都同样被切割封装成统一格式的信元。ATM采用异步时分复用的方式,见图4.16。来自不同信息的信元汇集到一起,在一个缓冲器内排队,队列中的信元逐个输到传输线路,在传输线路上形成首尾相接的信元流。信元的信头中写有信息的标志(如A和B),说明该信元去往的地址,网络根据信头中的标志来转移信元。由于信息源产生信息是随机的,因此,信元到达队列也是随机的。高速的业务信元来得十分频繁、集中;低速的业务信元来得很稀疏。这些信元都按先来后到在队列中排队。队列中的信元按输出次序用在传输线上,具有同样标志的信元在传输线上并不对应某个固定的时间间隙,也不是按周期出现的,也就是说信息和它在时域中的位置之间没有任何关系,信息只是按信头中的标志来区分的。这种复用方式叫作异步时分复用(Asynchronous Time Division Multiplex),又叫统计复用(Statistic Multiplex),在同步时分复用方式(如PCM复用方式)中,信息以它在一帧中的时间位置(时隙)来区分,一个时隙对应着一条信道,不需要另外的信息头来标志信息的身份。异步时分复用方式使ATM具有很大的灵活性,任何业务都可按实际需要来占用资源,对特定业务,传送的速率随信息到达的速率而变化,因此网络资源得到最大限度的利用。此外,ATM网络可以适用于任何业务,不论其特性如何(速率高低、突发性大小、质量和实时性要求等),网络都按同样的模式来处理,真正做到了完全的业务综合。如果在某个时刻队列排空了所有的信元,此时线路上就出现末分配信元(信头中含有标志@);反之,如果在某个时刻传输线路上找不到可以传送信元的机会(信元都已排满),而队列已经充满缓冲区,此时,为了尽量减少对业务质量的影响,在信元的信头写有优先度标志,首先丢弃的总是那些优先度低,不太重要的信元。当然缓冲区的容量必须根据信息流量来计算,使信元丢失率在10-9以下。为了提高处理速度,降低延迟,ATM以面向连接器方式工作。网络的处理工作十分简单:通信开始时建立虚电路,以后用户将虚电路标志写入信头(即地址信息),网络根据虚电路标志将信元送往目的地。经过ATM复用后,信元流速率取决于传输线路的速率,如果采用单模光纤,这个速率可高达几处Gbps。每条虚电路的速率和属于该虚电路的信元出现的频率有关。ATM网络包括一些节点,这些节点提供信元的交换。实际上,节点完成的只是虚电路的交换,因为同一虚电路上的所有信元都选择同样的路由,经过同样的通路到达目的地。在接收端,这些信元到达的次序总是和发送次序相同。ATM交换节点的工作比X.25分组交换网中的节点要简单得多。ATM节点只做信头的CRC检验,对于信息段的传输差错根本不过问。ATM节点不做差错控制(信头中根本没有信元的编号),也不参与流量控制,这些工作都留给终端去做。ATM节点的主要工作就是读信头,并根据信头的内容快速地将信元送往要去的地方,这件工作在很大程度上依靠硬件来完成,因此,ATM交换的速度非常快,可以和光纤的传输速度相匹配。TCP/IP网络层的核心是IP协议,它是TCP/IP协议族中最主要的协议之一。IP协议非常简单,仅仅提供不可靠、无连接的传送服务。IP协议的主要功能有:无连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。