異步傳輸基本概念

　　異步傳輸概念異步傳輸是數據傳輸的一種方式。由于數據一般是一位接一位串行傳輸的，例如在傳送一串字符信息時，每個字符代碼由7位二進制位組成。但在一串二進制位中，每個7位又從哪一個二進制位開始算起呢？異步傳輸時，在傳送每個數據字符之前，先發送一個叫做開始位的二進制位。當接收端收到這一信號時，就知道相繼送來7位二進制位是一個字符數據。在這以后，接著再給出1位或2位二進制位，稱做結束位。接收端收到結束位后，表示一個數據字符傳送結束。這樣，在異步傳輸時，每個字符是分別同步的，即字符中的每個二進制位是同步的，但字符與字符之間的間隙長度是不固定的。

　　異步傳輸，英文名AsynchronousTransferMode，ATM，是實現B-ISDN的一項技術基礎，是建立在電路交換和分組交換的基礎上的快速分組交換技術。ATM的主要特點是面向連接;采用小的、固定長度的單元（53字節）;取消鏈路的差錯控制和流量控制等，這些措施提高了傳輸效率。ATM的突出優點是可以為每個虛連接提供相應的服務質量（QOS），可以有效地支持視、音頻多媒體傳輸，包括語音、視頻和數據等;另外，ATM可以實現局域網和廣域網的平滑無縫連接。

　　異步傳輸一般以字符為單位，不論所采用的字符代碼長度為多少位，在發送每一字符代碼時，前面均加上一個“起”信號，其長度規定為1個碼元，極性為“0”，即空號的極性；字符代碼后面均加上一個“止”信號，其長度為1或者2個碼元，極性皆為“1”，即與信號極性相同，加上起、止信號的作用就是為了能區分串行傳輸的“字符”，也就是實現了串行傳輸收、發雙方碼組或字符的同步。

　　異步傳輸的工作原理

　　異步傳輸模式的主要優點是具有以每秒高達2千兆的速度傳播聲音、數據、圖形及視頻圖像的能力。它允許網絡管理者在工作站要求改變時動態重組LAN。當前，LAN的分段原則是一個工作站與它的LAN服務器的地理位置較近，ATM將允許網絡管理者建立一個邏輯的而不是物理的分段。一個ATM開關將允許你建立一個完全不依賴于網絡的物理結構的邏輯網絡。

　　異步傳輸模式提供了任何兩個同點間的點到點的連接，保證兩點間可有完全的網絡帶寬——每秒45兆位或155兆位。因為ATM是獨立于介質，它能在一定速度范圍內操作。

　　異步傳輸的結構

　　ATM參考模式分為三層：ATM適配層（AAL）、ATM層和物理層。AAL連接更高層協議到ATM層，其主要負責上層與ATM層交換ATM信元。當從上層收到信息后，AAL將數據分割成ATM信元；當從ATM層收到信息后，AAL必須重新組合數據形成一個上層能夠辨識的格式，上述過程即稱之為分段與重組（SAR）。不同的AAL用于支持在ATM網絡上使用的不同的流量或服務類型。

　　ATM層主要負責將信元從AAL轉發給物理層便于傳輸和將信元從物理層轉發給AAL便于其在終端系統的使用。ATM層能夠決定進來的信元應該被轉發至哪里；重新設置相應的連接標識符并且轉發信元給下一個鏈接、緩沖信元以及處理各種流量管理功能，如信元丟失優先權標記、擁塞標注和通用流控制訪問。此外ATM層還負責監控傳輸率和服從服務約定（流量策略）。

　　ATM的物理層定義了位定時及其它特征，將數據編碼并解碼為適當的電波或光波形式，用于在特定物理媒體上傳輸和接收。此外它還提供了幀適配功能，包括信元描繪、信頭錯誤校驗（HEC）的生成和處理、性能監控以及不同傳輸格式的負載率匹配。物理層通常使用的介質有SONET、DS3、光纖、雙絞線等。

　　異步傳輸的傳輸模式

　　異步傳輸模式（AsynchronousTransferMode，縮略語為ATM），又叫信息元中繼。異步傳輸模式（ATM）在ATM參考模式下由一個協議集組成。ATM采用面向連接的交換方式，它以信元為單位。每個信元長53字節。其中報頭占了5字節。信息元中繼（cellrelay）的一種標準的（ITU）實施方案，這是一種采用具有固定長度的分組（信息元）的交換技術。之所以稱其為異步，是因為來自某一用戶的、含有信息的信息元的重復出現不是周期性的。

　　ATM是一種面向連接的技術，是一種為支持寬帶綜合業務網而專門開發的新技術，它與現在的電路交換無任何銜接。當發送端想要和接收端通信時、它通過UNI發送一個要求建立連接的控制信號。接收端通過網絡收到該控制信號并同意建立連接后，一個虛擬線路就會被建立。與同步傳遞模式（STM）不同，ATM采用異步時分復用技術（統計復用）。來自不同信息源的信息匯集在一個緩沖器內排隊。列中的信元逐個輸出到傳輸線上，形成首尾相連的信息流。ATM具有以下特點：因傳輸線路質量高，不需要逐段進行差錯控制。ATM在通信之前需要先建立一個虛連接來預留網絡資源，并在呼叫期間保持這一連接，所以ATM以面向連接的方式工作。信頭的主要功能是標識業務本身和它的邏輯去向，功能有限。信頭長度小，時延小，實時性較好。

　　ATM能夠比較理想地實現各種QoS，既能夠支持有連接的業務，又能支持無連接的業務。是寬帶ISDN（B-ISDN）技術的典范。ATM的傳播速度是從25兆比特每秒到155兆比特每秒。

　　異步傳輸的通信協議

　　使用異步串口傳送一個字符的信息時，對數據格式有如下約定：規定有空閑位、起始位、數據位、奇偶校驗位、停止位。

　　其中各位的意義如下：

　　起始位：先發出一個邏輯”0”信號，表示傳輸字符的開始。

　　數據位：緊接著起始位之后。資料位的個數可以是4、5、6、7、8等，構成一個字符。通常采用ASCⅡ碼。從最低位開始傳送，靠時鐘定位。

　　奇偶校驗位：資料位加上這一位后，使得“1”的位數應為偶數（偶校驗）或奇數（奇校驗），以此來校驗資料傳送的正確性。

　　停止位：它是一個字符數據的結束標志。可以是1位、1.5位、2位的高電平。

　　空閑位：處于邏輯“1”狀態，表示當前線路上沒有資料傳送。

　　波特率：是衡量數據傳送速率的指針。表示每秒鐘傳送的二進制位數。例如資料傳送速率為120字符/秒，而每一個字符為10位，則其傳送的波特率為10×120=1200位/秒=1200波特。

　　注：異步通信是按字符傳輸的，接收設備在收到起始信號之后只要在一個字符的傳輸時間內能和發送設備保持同步就能正確接收。下一個字符起始位的到來又使同步重新校準（依靠檢測起始位來實現發送與接收方的時鐘自同步的）。