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在同步时分多路复用中，不同的子信道通过帧内时间片位置予以区分，基于子信道的信息传输周期性地占用帧中的固定时间片，只要收、发双方在时间上严格保持同步，双方就可以从复用的信道中分解出所需的信息。同步传输模式最大的特点是时间片的静态分配，而空闲时间片浪费了信道的带宽。
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当同步传输模式技术引入交换机时，出现了同步时分交换技术，将输入端口的某个时间片的内容"交换"到输出端对应的时间片中。
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以异步时分复用概念为基础，每个时间片没有固定的占有者，各子信道的信息按照优先级和排队规则按需分配时间片。为了使得接收方可以区分使用时间片的信息所属，信息的前部增加了报头。报头和信息构成了信道上传输的分组。异步传输模式中的分组定义为53字节，也称为信元。ATM是以信元为传输单位的统计复用技术。
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当异步传输模式技术引入交换机时，出现了ATM交换技术，根据输入端口的各个信元的信元头中的信息将信元"交换"到指定的输出端口。
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ATM网络主要含物理层和数据链路层。其中，数据链路层又被划分为两个子层：ATM适配子层（AAL）和ATM子层。AAL子层主要定义高层PDU和信元中数据域（48字节）的装拆方法。ATM子层主要定义信元头的结构以及ATM信元的组织结构等。ATM物理层主要定义物理设备和物理媒体的接口以及信元的传输编码等。
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ATM物理层又分为两个子层：物理介质相关子层（PMD）和传输汇聚子层（TC）。PMD子层负责在物理媒体上正确传输和接收比特流。TC子层实现信元流和比特流的转换。
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ATM层是ATM数据链路层的下子层，主要定义信元头的结构以及使用物理链路的方法。
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ATM层定义了两种信元头结构：网络用户端接口（UNI）定义了ATM交换机面向用户的信元头格式；网络／网络端接口（NNI）定义了ATM交换机之间的接口信元头格式。在两种信元头格式中，VPI用来标识不同的虚拟路径，VCI用来标识虚拟路径中的虚拟通道。VPI/VCI在用户建立连接时分配，并在信息传输途径的ATM交换节点上建立输入／输出映射表。传输信元时，交换机根据信元头的VPI/VCI查映射表，形成新的VPI/VCI，填入信元头，物理层的TC子层形成新的循环冗余校验码，并通过媒体进行传输。
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ATM层提供下列功能：信元的汇集和分拣；VPI/VCI的管理；信元头的增删；信元速率调整。
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AAL的主要目的是将高层的信息转换成适合ATM网络传输要求的格式。
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①CLASS A。支持源／宿之间具有实时性要求的恒定位速率（CBR）业务。CBR业务采用面向连接的工作方式。
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②CLASS B。支持源／宿之间具有实时性要求的可变位速率（VBR）业务。VBR业务采用面向连接的工作方式。
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③CLASS C。支持源／宿之间无实时性要求的可变位速率（VBR）业务。
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其中，CLASS A/B支持实时信息的传输（如视频和语音传输），CLASS C/D支持非实时要求的信息传输（如高速数据传输）。
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为了支持上述4种类别的业务，CCITT定义了4种类型的AAL协议，如下表所示。
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