异步转移模式（ATM）是一种以固定长度的分组方式，并以异步时分复用方式，传送任意速率的宽带信号和数字等级系列信息的交换设备。异步转移模式是用于实现宽带综合业务数字网（ B-ISDN ）的基础技术。它可综合任意速率的话音、数据、图像和视频的业务。
模式特点
ATM有以下特点：
（1）异步转移模式综合电路交换和分组交换的优点而成，它使用统一的
信元（Cell）作为基本传送单位，即48个字节的信息码加5个字节的信息头共53个字节；
（2）异步转移模式的速率为155Mb/s（
STM-1）或622Mb/s（
STM-4），进行高速分组交换，以降低时延，近来又将其速率适当降低如52Mb/s，已被
ITU-T采纳；
（3）异步转移模式采用单一结构可实现多媒体通信，并用多种用户-网络接口为用户提供多种服务，并可与现有的任何一种业务相连，将其纳入统一的网路。
ATM通常与
同步数字系列（SDH）或
准同步数字系列（PDH）结合在一起组成
宽带综合业务数字网（B-ISDN），为用户提供
虚通道（VP）和
虚电路（VC）精力，前者为半永久性连接，后者为交换性连接。在网路结构上分为骨干网和
用户接入网，前者节点间用网路间接口（
NNI）互边连，后者用网路用户接口（
NUI）互连。用户接入网是将用户现存的
局域网（如
Ethernet、To-kenRing、
FDDI、以及用户ATM设备）、话音（如
PABX）、数据网（
PSPDN、
DDN、模拟专线等）、
帧中继（F、R）和贬低、图形以及多媒体等业务经接入ATM转换成标准的
ATM格式在骨干网上传送。
主要功能
ATM主要为用户提供高速、低时延、可交换的宽带的电路，主要应用有
（1）高速的局域网互连；
（3）远程教学；
（5）远地协同工作；
（6）多媒体通信；
（8）影视远程分配；
（9）可提供定时、可选频宽的各种业务。
ATM作为未来新一代高速宽带综合业务数字网的
交换机将会得到迅速的发展。
分组类别
信元实际上就是分组，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。信头包含各种控制信息，主要是表示信元去向的
逻辑地址，另外还有一些维护信息、优先级及信头的
纠错码。信息段中包含来自各种不同业务的用户数据，这些数据透明地穿越网络。信元的格式与业务类型无关，任何业务的信息都同样被切割封装成统一格式的单元。
ATM的信头有两种格式，分别对应用户-网络接口UNI和网络节点接口
NNI。其中个字段的含义及功能如下：
(1)一般流量控制字段
GPC(Generic Flow Control),又称接入控制字段。当多个信元等待传输时，用以确定发送顺序的优先级。
(2)虚通道标识字段
VPI(Virtual Path Identifier)和虚通路标识字段
VCI(Virtual Channel Identifier)用做路由选择。
(3)负荷类型字段PT(Payload Type)用以标识信元数据字段所携带的数据的类型。
(4)信元丢失优先级字段
CLP(Cell Loss Priority)用于阻塞控制，若网络出现阻塞时，首先丢弃CLP置位的信元。
(5)信头差错控制字段
HEC(Head Error Control)用以检测信头中的差错，并可纠其中的1比特错。HEC的功能在物理层实现。
标准和层
有很多文件与ATM有关，其中大部分由
ITU-T、
ANSI和
ATM论坛颁布。ATM标准的开发始自1984年，ITU-T和ATM论坛于1993年完成了许多标准，ATM论坛还颁布了B-
ISDN交换运营商接口，用于美国LATA(本地访问与传输区域)间的操作。在分层结构上，ATM类似于其他新兴通信技术(如城域网[MAN]和交换多兆位数据业务[
SMDS])。
ATM适配层(
AAL)为面向连接和无连接的
可变比特率(
VBR)应用提供会聚功能。ATM以
恒定比特率(
CBR)方式支持同步应用(语音、视频)。AAL实际上又分成两个子层:分段和重装子层(
SAR)和会聚子层(CS)。顾名思义，SAR负责在发送端支持不同长度和格式的用户
PDU(头部和尾部)；在接收端，它把48字节的数据单元按用户格式重新组装成用户PDU。CS的功能取决于AAL所处理的业务类型，例如语音、视频和数据。
VPI和VCI标号
ATM的出现对应两种形式的用户到网络接口(UNI)：公共UNI定义了公共业务ATM网络与专用
ATM交换机之间的接口；专用UNI定义了最终用户与专用ATM交换机之间的接口。UNI上的用户业务由信元头部的两个值来标识：虚信道标识符(
VCI)和虚拟路径标识符(
VPI)。在用户以按需连接的方式进入与网络的会话以及用户以
永久虚电路(PVC)方式进入网络这两种情况下，分配这些值给用户。VPI和VCI也用于ATM网络。交换机检查VPI和VCI以确定如何通过ATM网络来选择信元的路由。
ATM协议数据单元(信元)
ATM协议数据单元(
PDU)叫信元，它的长度为53字节，其中5个字节用于ATM头部，48个字节由AAL和用户有效负载占用。
ATM信元针对UNI和NNI的配置略有不同。
流量控制字段被称作一般流量控制(GFC)字段，如果这个4bit的GFC字段不用，则设置为零。5字节信元头部中的大部分值由虚电路标号VPI和VCI组成。有效负载类型标识符(PT)字段标识信元中的业务的类型，信元中可以包含用户业务或管理/控制业务。信元丢失优先级(
CLP)字段只有1bit。报头差错控制(
HEC)字段用于差错检验，它也可以纠正1bit的差错。
B-ISDN交换运营商接口(B-ICI)
ATM的网络互通规范由ITU-T在G.708推荐标准中以网络节点接口(NNI)的方式颁布，而由ATM论坛颁布的相应部分则被称作宽带交换运营商接口(
B-ICI)1.0版。这两个规范的主要差别在物理层：NNI规定采用SDH，而B-ICI规定采用
SONET或
DS3。当然，其他的物理层从技术上讲也是可行的。
工作方式
时分复用方式工作，来自不同信息源的信元汇集到一起，在一个缓冲器内排队，队列中的信元著个输出到传输线路，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。
信息源随机地产生信息，因为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，然后按输出次序复用到传输线上。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，也即信息和它在时域的位置之间没有关系，信息只是按信头中的标志来区分的。这种复用方式称为
异步时分复用(Asynchronous Time Division Multiolex)，又称
统计复用(Statistic Multiptx)。而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识信息的身份。
异步时分复用方式使ATM具有很大的灵活性，任何业务也都可按实际需要来占用资源。对于特定的业务，传送速率可随信息到达的速率而变化，因此网络资源得到了最大限度的利用。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)，网络都按同时的模式来处理，真正做到了完全的业务综合。
若某个时刻队列中没有等待发送的信元，此时线路上就出现未分配信元(信头中含有标志φ);反之，若某个时刻传输线路上找不到可以传送新元的机会(信云啊都已排满)，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，将优先级别低的信元丢弃。缓冲区的容量必须根据信息流量来计算，以使信元丢弃率在10-9以下。 为了提高处理速度和降低延迟，ATM以面向
连接器的方式工作。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网络中的节点提供信元的交换。其实，ATM网络的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。在接收段，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，对于信息的传输差错根本不过问。ATM节点不做差错控制(信头中根本你没有信元的编号)，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的将信元送往要去的地方，这件工作在很大的程度上依靠硬件来完成，所以ATM交换的速度非常快，可以和
光纤的传输速度相匹配。
技术小结
ATM是一种高速、低延迟的
多路复用和交换技术，它可支持任何类型的用户业务，比如语音、数据和视频。ATM采用小的、固定长度的单元(称作信元)，每个信元由包含于信元头部的虚电路标识符来识别，ATM网络使用这些标识符经由高速交换机对业务进行中继处理。ATM提供有限的差错检测操作，它不提供重发服务，只在小的信元头部进行很少的操作，这样做的目的是使网络具有足够快的速度以支持多兆位传输速率。在ATM层之上还有一层，称作
ATM适配层，这一层对各种业务类型进行大量的会聚、分段和重装操作。
ATM技术小结见表1。
表1 技术小结