原创 ATM协议及ATM技术介绍

选择净荷长度需要考虑的几个因素：
网络总时延：1000km 传输，8 个 ATM 交换机，2 次
ATM和非ATM之间的转换，端到端时延： 32字节信元14ms，
64字节信元22ms，总时延过大对话音承载有困难。欧洲
意见：32字节，时延小。美国、日本意见：64字节,传输
效率高。
最终  ITU折衷：48字节
 
ATM协议参考模型如下：

用户平面：
采用分层结构，提供用户信息流的传送，同时也具有一定的控制功能，如流量控制、差错控
制等；
 
控制平面：
采用分层结构，完成呼叫控制和连接控制功能，利用信令进行呼叫和连接建立、监视和释放；
 

管理平面：
包括层管理和面管理。其中层管理采用分层结构，完成与各协议层实体的资源和参数相关的
管理功能，如元信令。同时层管理还处理与各层相关的 OAM 信息流；面管理不分层，它完
成与整个系统相关的管理功能，并对所有平面起协调作用。

43.1.2 ATM物理层
ATM 物理层和 OSI 模型中的第一层非常一致。在物理介质上控制传输，并结收位流。  ATM 物理层分
为两个子层，传输汇聚层(TC)和物理介质层(PMD)。输入 TC 层的是 53 字节长的 ATM 信元。而 PMD 层输
出的是包含ATM信元的第一层数据。
ATM物理层有很多职责：

TC子层：
传输汇聚子层察看信头，并使用HEC检查信头是否有错，同时可以进行信元定界，即计算和
忽略开始前7 个信元，完成计算后，对接下来的信元进行分析和传送。以一条OC-3 链路而言，大
约每秒产生2.5M个Cell，前 7个显得微不足道了。
同时由于ATM为异步传输链路，但在SONET以及DS-3这些链路上，是采用同步传输方式的，
ATM 使用信元率退耦功能插入空载信元到同步链路中去。这种模式可以与同步 T1 线路做一对比。
在 T1 线路中每 125us 都有一个 T1 帧生成，该速率由主时钟控制，每帧的第 k 时隙中有从相同源
来的1字节数据。而ATM不严格要求信元交替地从不同的源到来，每一列从各个源来的信元，没
有特别的模式，信元可以从任意不同的源到来，而且，不要求从一台计算机来的信元流是连续的，
数据信元可以有间隔，这些间隔由特殊的空闲信元(idle cell)填充。
VCI/VPI均为0 的信元被定义为空信元。
TC 子层的另一项重要任务是：针对从事传输的系统，产生成帧信息。比如，一个 ATM 摄象
机在线路上只产生一系列信元，但它也可能用ATM信元产生SONET帧， 嵌入SONET有效载荷中。

在后一种情况下，TC 子层将产生 SONET 或帧，并把 ATM 信元打包，这并不完全是一个不必要的
步骤，因为SONET有效载荷不能支持53字节信元的整数倍。
 
物理介质子层：
物理介质子层提供比特传输能力，对比特定时和线路编码等方面作出了规定，并针对所采用
的物理介质(如光纤、同轴电缆、双绞线等)定义其相应的特性；
ITU-T标准(协议I.432)定义了两个主要的ATM物理层协议：
1、基于信元的接口－不需要成帧的连续信元流
2、基于帧的接口－使用SDH 和PDH的传输帧结构。

1、ATM信元流被映射到带有VC－4路径开销的VC-4容器中
2、由于C-4容量(2340字节)并不是信元长度的整数倍，因此信元可以跨过C-4边界
3、映射的细节和开销的结构由协议I.432 和 G.707(1995)给出
STM-1的标准速率为155.52Mbps，去掉各种开销，信元的传送速率为：
(155.52/270)x260=149.76Mbps
类似的原理可以用于STM-4(622.08 Mbits/s结构中的信元映射； PDH的映射结构在协议G.703, G.803

和G.832中有所描述。但传输帧映射/开销处理是很复杂的且需要大量的硬件工作。
ATM定义了众多接口标准，如下：

43.1.3 IMA反向多路复用
IMA(Inverse Multiplexing  for  ATM)用于将一个单一的高速ATM信元流在发送端拆散并放在两个或多个
低速链路上进行传输。在接收端将多个低速ATM信元流还原为高速ATM信元流。  其工作原理如下图
 

他在发送端通过IMA模块对信号进行处理，并将空载信元过滤，然后通过ICP协议在特定的时间发送
ICP 信元，帮助接收方 IMA 进行流重组和空载信元的再次加入。它工
作在TC和 PMD层之上，位于ATM层下方，右图为Cisco 的ATM-IMA
模块，它可以将8 个T1链路进行聚合。

43.1.4 ATM层
ATM 不同于同步交换机制，它是一种异步多路复用机制，在 ATM 层的作用为产生 5 字节的 ATM 信元
头。并将信元头夹在到净荷前端。ATM交换机制如下：
1．信元传输  
第一步是进行头部的校验和。一旦产生出 HEC，并插入信元头部，那么此信元就作好了发送准
备。传输手段分成两组：异步的和同步的。当使用异步方式时，只要准备好了发送它，就可以发送，

没有时间限制。使用同步方式，信元就必须按照事先确定的时间节拍发送。如果在需要时无数据信
元可用，TC子层就必须发明一个，这种信元称为空闲信元(idle cell)。  
无数据信元的另一种类型是操作和维护OAM(operation and maitenance)信元。ATM机制也使用
OAM 信元来交换控制及其他必需的信息，以保证系统的运行。把 ATM 输出速率与从事传输系统的
速率相匹配是TC子层的重要任务。
在接收方，空闲信元在TC子层中进行处理，但OAM信元交给了ATM层。
尽管电话公司明确地使用 SONET 作为 ATM 的传输系统，但是也可以定义成把 ATM 对应到其他
系统的有效载荷字段，并且这种新帧已在工作。尤其是，映射成T1，T3或FDDI帧也是可以的。
 
2．信元接收  
在输出处，TC 子层的工作是取得一系列信元，在每个信元上增加一个HEC，把此结果转变成比
特流，并通过加入 OAM 信元，将比特流匹配为进行物理传输系统的速率。在输入处，TC 层准确地
进行逆变换。它取来到达的比特流，设定信元边界，确定信元头(丢弃拥有不合法头部的信元)，处
理OAM信元，并把数据信元上传给ATM层。
最困难的部分是在到来的比特流中设定信元边界。在某些情况下，进行传输的物理层提供了帮
助。然而，有时物理层对成帧并不能提供帮助。这时应该使用HEC。随着比特流到达TC子层，保留
一个40位移位寄存器，比特流从左边进入，右边出来。TC子层然后审查这40位，看是否可能存在
一个合法的信元头部。如果有，最右边的8位将是合法的HEC，而最左边的32位则不是。如果不存
在这种情况，则缓冲区没有存在一个合法信元，在这种情况下，缓冲区中所有的位都向右移动一位，
使得后端空出一位，于是一个新的输入位就加到最左端。不断重复此过程，直到定位一个合法的 HEC。
此时，明确了信元边界，因为移位寄存器包括了一个有效的头部。

43.1.5 VPI/VCI
ATM 交换机使用 VPI/VCI 进行数据交换，这一点和 Frame-Relay 的 DLCI 号比较相似，每个交换机将分
析信元头部的信息，根据信元头部的VCI/VPI信息进行数据交换。VPI 和VCI的关系如下：
VP 表示一个虚通路，而 VC 表示为一个虚电路。  而一个 VCC 表示一个虚电路连接，通常为 OC-3  E3
等数字链路。下图为它们之间的关系：

一个 VCC 链路可以包含多条 VP，而一个 VP 则可以包含多个 VC。ATM 则采用这种方式来讲多个虚拟
链路聚合到一条VP或者VCC 中进行传输。通过VPI/VCI 编址，ATM可以支持如下多种虚电路类型：

  永久虚电路PVC
  交换虚电路SVC
  Soft VC

在链路建立过程中，如下图：

一个虚通道连接VPC是虚通道链接(Virtual Path Links, VPL)的级联。每条VPL与一个VPI 值相联系。交
换点可以改变VPI值。一个VCC是VCL的级联。每条VCL与一VPI 及VCI相联系。交换点可以改变VPI/VCI
值。如下图，Cell在传输过程中VPI/VCI的改变过程  

VPI/VCI 值分配方式如下：
 

关于UNI/NNI，ATM论坛定义了多种网络接口：
1、UNI(User-Network Interface)  
UNI为ATM网中的用户网络接口，它是用户设备与网络之间的接口，直接面向用户。UNI接
口定义了物理传输线路的接口标准，即用户可以通过怎样的物理线路和接口与ATM 网相连，还定
义了ATM层标准、UNI信令、OAM功能和管理功能等。按 UNI接口所在的位置不同，又可分为公
用网的 UNI 和专用网的 UNI(PUNI)，这两种 UNI 接口的定义基本上是相同的，只是 PUNI 由于不必
象公网的接口那样过多地考虑严格的一致性，所以 PUNI 的接口形式更多、更灵活、发展也更快。 
 

2、NNI(Network to Network/Network Node Interface)  
NNI可理解为网络节点接口或网络/网络之间的接口，一般为两个交换机之间的接口，与 UNI
一样，NNI 接口也定义了物理层、ATM 层等各层的规范，以及信令等功能，但由于 NNI 接口关系
到连接在网络中的路由选择问题，所以特别对路由选择方法做了说明。同样，NNI 接口也分为公
网NNI和专用网中的NNI(PNNI)，公网NNI和PNNI的差别还是相当大的，如公网NNI的信令为3、
7 号信令体系的宽带 ISDN 用户部分 B-ISUP，而 PNNI 则完全基于 UNI 接口，仍采用 UNI 的信令结
构。ATM论坛又开发了一种新型接口AINI，用于PNNI 和 B-ICI之间的互联，它同样采用PNNI 类似
的信令。
3、B-ICI(BISDN Inter-Carrier Interface)  
B-ICI 定义为两个公用 ATM 网之间的接口，为分别属于两个运营者的 UNI 接口提供了连接，
它的定义基于 NNI 接口，其特点是支持不同网络间的多种业务传送，包括基于信元的 PVC 方式业
务、PVC方式的帧中继业务、电路仿真业务、SMDS以及SVC业务等。
4、DXI(Data Exchange Interface)  
DXI 定义在数字终端设备 DTE 和数字连接设备 DCE 之间，DTE 通过 DXI 与 DCE 相连，再通过
ATM  UNI 接口接入 ATM 网中，DCE 完成了不符合 ATM 标准的数据终端到 ATM 的适配过程，相当
于终端适配器。
5、FUNI(Frame Based UNI Interface)  
FUNI的意义与 DXI相似，FUNI 将ATM适配功能完全移入了交换机内部，终端和ATM交换机
之间传送FUNI 帧，所以与基于信元的DXI 接口相比，FUNI在接入线上有更高的效率。
 
VPI/VCI 号放置在ATM信元的信头，信元头部格式如下：

HEC:信头错误控制：
信头错误控制(HEC)机制提供了两项重要的功能：
     1、ATM信头差错的检测和校正            
     2、信元定界
ATM信头差错检测和校正
信头差错控制在整个的信元头(在发送端)上完成一CRC  8  的计算。每个信元都有一个5字节
的头部，头部中包括 4 字节的虚拟电路及控制信息和 1 字节的校验和。校验和只包括了前 4 个头
部字节，而不占用有效载荷字节。它是由32个头部位除以多项式x^8+x^2+x+1 后，所得的余数构

成的。校验和加上常数01010101。
做出只校验头部的决定，是为了减少由于头部错误，而造成不正确传递信元的可能，也为了
避免其校验开始要大得多的有效载荷字段的校验。如果确需校验有效载荷字段，就要上到较高的
层上完成这一功能。由于校验和字段只位于头部，因此这 8 位校验和字段被称为头部错误控制
HEC(header error control)。
接收HEC算法能够完成
      1)  单比特的错误校正                  
2)  多比特的错误检测

信元定界：
利用HEC域完成信元定界的功能以识别信元的边界， 信元定界的算法是通过利用头中的32个防止
错误的信头比特和8个控制比特间的相关性来完成。如下图：

确的HEC
在捕获状态，定界过程是通过比特接比特地检验假设信头域中的正确的HEC来完成。一旦找
到，运行机制即进入预同步状态。在捕获状态，自同步加扰器是被禁能的。(加扰器只被用于信息
域，而不被用于信头)。在预同步状态，定界是由检查信元接信元的HEC相关性来完成的。在同步
状态，信元定界会丢失掉，如果出现7次连续的不正确的HEC时，重新进入捕获状态。  
 
CLP信元丢失优先级
信元丢失优先级域(CLP)被用来严格地指示出在一个给定的连接中的信元的优先级
      CLP＝0          指示一连接中的“高优先级”信元；
      CLP＝1          指示一连接中的“低优先级”信元。

  在遇到拥塞的情况下，一个  ATM网络元素可以有选择地在删除高优先级(CLP=0)的信元之前删除低优
先级  (CLP=1)的信元。   这一CLP应用很类似于帧中继承载业务中的Discard Eligibility(DE)功能。   CLP与  ATM
的流量控制策略和业务质量  (QOS)参数密切相关。
 
PT载荷类型
载荷类型字段有3位，分别表示：净荷类型，帧结尾和拥塞情况。
第一位用于区分OAM信元和用户数据信元，PT的第二位为拥塞状况，任何拥塞的ATM网络元素可以
按下面方式改变 PTI 值：以 PTI＝000 或 010 接收的信元可以按 PTI＝010 发送出去；而以 PTI＝001 或 011
接收的信元可以按PTI＝011 发送出去。没有拥塞的网络元素不应该改变PTI。
详细的PT值分类如下：

预分配信头值：

43.1.6 AAL层
ATM适配层用于和高层和ATM之间的通讯，高层信息类型为语音，数据或视频。
ATM网络的AAL层与TCP具有本质区别，其主要原因是设计者对传输音频和视频数据流更有兴趣，为
此迅速传送比精确地传送更重要。ATM层连续输出53字节的信元。信元中没有差错控制、没有流量控制
以及其他种类的控制。所以，它不能很好地满足多数应用的要求。为了弥补这一不足，在建议 I.363 中，
ITU在ATM层之上定义了一个端到端的层。这一层称为ATM适配层AAL(ATM adaptation layer)，  
AAL 的目标是向应用提供有用的服务，并将它们与在发送端(方)将数据分割为信元、在接收端将信元

重新组织为数据的机制隔离开来。它按照3个坐标轴来组织服务空间：
1、实时服务和非实时服务。
2、恒定比特率服务和变化的比特率服务。
3、面向连接的服务和非连接的服务。  

原则上，用3个坐标轴和每个坐标轴上的2 个值可以定义8种不同的服务, ITU觉得只有其中的4个有
使用价值，并分别命名为类 A、B、C、D。其他几种则未得到支持。从 ATM4.0 开始，主要的不同是传输
类(ABR、CBR、NRT-VBR、RT-VBR和UBR)之间，而不是这些AAL支持的服务类之间。
 

恒定比特率CBR(constant bit rate)--Class A
主要用来模仿铜线或者光导纤维。没有差错校验，没有流量控制，也没有其余的处理。这个类
别在当前的电话系统和将来的 B-ISDN 系统中作了一个比较圆滑的过渡，因为话音级的 PCM 通道，
T1电路以及其余的电话系统都使用恒定速率的同步数据传输。
 
可变比特率VBR(variable bit rate)--Class B/C
VBR划分为两个子组别，分别是为实时传输和非实时传输而设立的。RT-VBR主要用来描述具有
可变数据流并且要求严格实时的服务，比如交互式的压缩视频(例如电视会议)。NRT-VBR用于主要
是定时发送的通信场合，在这种场合下，一定数量的延迟及其变化是可以被应用程序所忍受的，
如电子邮件。
 
可用比特率ABR(available bit rate)--Class C/D
为带宽范围已大体知道的突发性信息传输而设计的。ABR是唯一一种网络会向发送者提供速度
反馈的服务类型。当网络中拥塞发生时会要求发送者减小发送速率。假设发送者遵守这些请求，
采用ABR通信的信元丢失就会很低。运行着的ABR有点象等待机会的机动旅客：如果有空余的座
位(空间)，机动的旅客就会无延迟地被送到空余座位处；如果没有足够的容量，他们就必须等待(除
非有些最低带宽是可用的)。
 
未指定比特率UBR(unspecified bit rate)--Class C/D
不做任何承诺，对拥塞也没有反馈，这种类型很适合于发送 IP 数据报。如果发生拥塞，UBR
信元也会被丢弃，但是并不给发送者发送反馈，也不给发送者希望放慢速度的期望。
 
AAL层必须将这些大小不等的数据流分割为48字节的净荷。AAL层分为2层：
1．会聚子层(CS)
  服务特定会聚子层(SSCS)
  公共部分会聚子层(CPCS)
2．分装和重组(SAR)子层

SSCS部分与各种业务的特性相关联，CPCS 则通过在帧前后加入可变长度的填充字符来成48字节帧和
进行错误检测。

各AAL层特征如下：
AAL1：在各种类型的CBR业务间提供多种共同的程序：检测丢失/误插入信元，定时信息，结构信息，
前向差错校验(FEC)
AAL2：为节省带宽，对时延敏感的应用，  提供在单个 VCC 中复用多达 255 个用户数据的一种手段，
用于传送短和可变长度的分组
AAL3/4:提供检测用户数据的差错手段，用于无连接业务的适配
AAL5：提供检测用户数据的差错手段，以及提供把破坏的数据前转给用户的能力

43.1.7 AAL1
AAL1向用户提供了恒定比特率的数据传输能力，并提供传送定时信息和结构信息的能力。在必要时
还能够提供一定的纠错能力和报告错误的能力(包括丢失和错误插入的信元，以及信头错误等).
AAL1中对用户数据不使用通常的检错码。在需要低误码率时采用前向纠错(FEC)。理论上不可能使误

码率降低为0。以恒定比特率传输数据时，若收发双方的用户时钟不能同步，则会发生滑码。若不允许滑
码现象的出现，则收方用户时钟必须与发方用户时钟严格一致。
AAL1中提供的传送定时信息的能力，就是传送发方用户时钟同步信息的能力。用户所传送的恒定比
特率数据中通常总是具有某种结构。如数字一次群和高次群中的帧结构。这体现为用户传送的比特流被
划分为一些段落，在这些段落中的不同位置上的各个比特的意义往往并不相同。为使收方能够正确划分
出这些段落，发方必须把这些段落的起始和终止位置通知对方。AAL1 中的传送结构信息的能力，指的就
是传送这些起始和终止位置的能力。由于数据传送是恒定比特率的，所以必然是连续不断的，因此，一
个段落的终止位置必然就是下一个段落的起始位置。这即意味着只需指明两个段落的边界。
AAL1可以进一步划分成分段重组(SAR)子层和会聚子层(CS)。
在发送端，AAL-SDU就是CS-SDU，它经过CS 子层后成为CS-PDU，  并做为SAR-SDU送至SAR子层，
经过SAR子层后成为48字节数据块，即SAR-PDU。SAR-PDU就是AAL-PDU。
在接收端，SAR 子层从 ATM 层接收 SAR-PDU，即 AAL-PDU，经处理后成为 SAR-SDU。SAR-SDU 做为
CS-PDU，送至 CS子层，经CS 子层后成为CS-SDU，即AAL-SDU。

SAR子层向CS 子层提供：SAR-SDU的序号；CSI比特以及SN 字段是否可用(即指明是否含有
不可纠正的错误)。
CSI比特的值由 CS子层提供。SNP(SequenceNumberProtection)是SN字段的CRC校验码，使
用多项式x^3+x+1。第4个比特是偶校验码，用于前面7 个比特的偶极性校验。
AAL1的CS子层：
CS 子层的功能是：处理 SAR-SDU 的序号，传送时钟信息和结构信息以及纠错。AAL1 规定
了两种实现业务时钟同步的方法－同步剩余时间标志法 SRTS(SynchronousResidualTimeStamp)和
自适应时钟法(AdaptiveClockMethod)。
解释：在 ATM 物理层，收发信息的双方是时钟同步的。这个时钟称为是 ATM 系统时钟。
由于存在ATM 系统时钟，因此只要接收方知道业务时钟和ATM系统时钟的比值，就可以由ATM
系统时钟将业务时钟精确地恢复出来。通常，接收方可以事先知道业务时钟的标称值。因此，
我们需要知道的仅仅是实际使用的业务时钟和标称值的偏差。值得重点说明的是：此偏差可以
利用CSI比特进行传送。

结构消息传送(SDT)
如果AAL1用户传送的信息中包括某种结构，则需要在传送数据的同时把结构消息也传送过
去。在实际应用中，有许多种信息包含着某种结构(如数字一次群或高次群中的帧结构)。
AAL1规定了采用CSI比特来传送结构消息。为此存在两种SAR-PDU格式，一种叫做非P格
式，一种叫做 P 格式。在非 P 格式中，SAR-PDU 净荷的 47 个字节都用于传送用户信息；而在 P
格式中，SAR-PDU 的第一个字节是一个指针，用于指示用户信息结构的起始位置，其余的 46 个
字节用于传送用户信息。为防止与时钟信息的传送发生矛盾，规定只允许 CSI 比特 0，2，4，6
可以是P格式。CSI比特为0 时代表非P格式；而为1时代表P格式。

用户信息的纠错保证
AAL1 规定了一种纠错方法，可以用来传送误码率要求极低的信息。AAL1 用户可以选择是
否使用这种方法。AAL1中的 RS码造成了一个128 x 47个字节的矩阵，而后作为128 个信元发送
出去，相当于在每 124 个装载用户信息的信元后面都附加了 4 个 RS 码信元。RS(128,124)码可以
用于纠正两个错误字节或恢复 4 个已知位置的丢失字节。由于使用了 SAR-SDU 序号，所以在发
生信息丢失时，丢失字节的位置是可以知道的。

43.1.8 AAL2
AAL1是针对简单的、面向连接的、实时数据流而设计的，除了具有对丢失和误入信元的检测机制外，
它没有错误检测功能。对于单纯的未经压缩的音频或视频数据，或者其中偶尔有一些较重要的位的其他
任何数据流都没有什么问题，AAL1就已经足够了。
对于压缩的音频或视频数据，数据传输速率随时间会有很大的变化。例如，很多压缩方案在传送视
频数据时，先周期性地发送完整的视频数据，然后只发送相邻顺序帧之间的差别，最后再发送完整的一
帧。当镜头静止不动并且没有东西发生移动时，则差别帧很小。其次，必须要保留报文分界，以便能区
分出下一个满帧的开始位置，甚至在出现丢失信元或坏数据时也是如此。由于这些原因，需要一种更完
善的协议。AAL2就是针对这一目的而设计的。
AAL2 同样将会聚子层分为 CPCS 和 SSCS 两层。SSCS
为AAL2的独立用户提供AAL2 与高层应用的连接， CPS提
供的功能是提供识别 AAL2 用户的基本结构，查错，封装
和分解各种净荷。AAL2 的独特之处在于它允许在一个
ATM信元中或跨越多个信元存在可变长度的净荷。
AAL2 可以通过 CID 字段标示 AAL2 的用户信道，该
字段为8位，由于1~7被ITU占用，故能支持248个用户
信道

AAL2协议结构如下：

CID：      信道标识符（8比特）
LI：      长度指示（6比特）
UUI：      用户到用户指示（5比特）
HEC：      信头差错控制（5比特）
INFO：    信息（1－45/64字节）
CID＝0：    未使用
CID＝1：    预留给层管理对等层到对等层程序
CID＝2－7：  预留
CID＝8－255：  AAL2 CPS用户实体标识

CPS-PP 的大小依赖于分组填充时延(PFD)和提供给每一语音汇聚的带宽。PFD 是把 AAL2-PDU 组装和
分段为信元所需的时间，  对PFD进行配置，可以改变语音的时延特性以成为AAL2的ATM适配段。不同
的语音电路可能会有不同的最小时延需求。

AAL2 可用于第三代移动通信接入网络(如 W-CDMA)。可借助独立于 ATM 信令的全新 AAL2 信令来快
速、灵活地建立AAL连接。
 
43.1.9 AAL3/4
开始时，ITU 为服务类 C 和 D 制订了不同的协议（服务类 C 和 D 分别是对数据丢失或出错敏感，但
不具有实时性的面向连接和非连接的数据传输服务类）。后来 ITU 发现没有必要指定两套协议，于是便将
它们合二为一，形成了一个单独的协议，即AAL3/4。
AAL3/4可以按两种模式进行操作，即流和报文。在流模式中不保留报文分界信息。以下将集中讨论
流模式。在每种模式中都可能出现可靠的传输和不可靠的（即不保证可靠性）的传输。AAL3/4 具有一个
其他协议中没有的性能--支持多路复用。 AAL3/4的这一功能允许来自于一台主机的多个会话（如远程登录）
沿着同一条虚电路传输并在目的端分离出来。使用一条虚电路的所有会话得到相同质量的服务，因为这
是由虚电路本身性质所决定的。
和 AAL1、AAL2 不一样，AAL3/4 具有会聚子层协议和 SAR 子层协议。从应用程序到达会聚子层的报
文最大可达 65535 字节。首先将其填充为 4 的整数倍字节。接着加上头和尾信息。在会聚子层对保温进
行了重构，并加上了头和尾信息后，便将报文传送给 SAR子层，由SAR 子层将报文分为最大44字节的数
据片。AAL3/4 具有两层协议开销：每个报文需要增加 8 字节，每个信元增加 4 字节。总之，它是一种开
销极大的机制，尤其是对短的报文。
CPCS-PDU格式如下图：

1.  公共部分指示符(CPI)：用来指示消息类型、解释接下来的字段和计数单元(默认编码为
0000 0000，用于按字节计数)。
2.  开始标志(B-Tag)：与尾中的End Tag 结合起来，来检测错误/误装配条件。
3.  缓冲器分配(BA)大小：被用于数据帧所需的最大缓冲器要求。
4.  垫塞(Pad)：被用于对CPCS-PDU载荷进行32 比特的校准。取值范围为0－3个字节。
5.  对准：这一字段被用于尾的32比特对准。其它编码没有被规定。
6.  结束标志(E-Tag)：与B-Tag字段相关起来，用于CPCS-PDU的错误/误装配控制。
7.  长度(Length)：指示出CPCS-PDU载荷字段的长度。也可与B/E-Tag关联起来，以进行差错
控制。

AAL3/4-SAR格式：

1.  段类型(ST)：这一字段被编码成用来指示出该SAR-PDU是消息开始BOM、消息继续(COM)、
消息结束(EOM)还是单段消息(SSM)。
2.  序列号(SN)：指示CPCS-PDU段中的序列号。
3.  消息识别符(MID)：这一字段提供了能力以进行多个 AAL 连接的复用/去复用(交织)(在一条

ATM连接上)。这一能力也可被用于无连接的传输。
4.  垫塞(Pad)：用来将SAR-PDU 载荷调整为44 字节。此字段被编码为全0。
5.  长度指示符(LI)：按字节数指示出用户信息的长度。
6.  CRC：CRC-10被用于检测错误。CRC的计算是在整个的SAR-PDU上进行的。

AAL 类型 3/4 的 CPCS 能够提供广泛的错误检测/序列号能力以用于可靠数据的传输和将来功能的增
强，但实现上相对复杂。AAL 类型 3/4 的 SAR 功能提供了复用和错误检测/序列校验能力，但实现上相对
复杂且效果不是很有效。
 
43.1.10 AAL5
从 AAL1 到 AAL3/4 协议主要是由电信工业设计的并被 ITU 标准化，它没有太多地考虑计算机工业的
要求。由于两个协议层所导致的复杂性及低效性，再加上校验和字段十分短（仅 10 位），使一些研究人
员萌生了一个制订新的适配层协议的念头。该协议被称为简单有效的适配层 SEAL(simple  efficient
adaptation layer)，经过论证，ATM论坛接受了SEAL，并为它起名叫AAL5。
AAL5向其应用程序提供了几种服务。一种选择是可靠服务（即采用流控机制来保证传输，以防过载）；
另一种选择是不可靠服务（即不提供数据传输保证措施），通过选项使校验错的信元或者丢失或者传送给
应用程序（但被标识为坏信元）。AAL5支持点到点方式和多点播送方式的传输，但多点播送方式未提供数
据传输的保证措施。
像AAL3/4一样， AAL5支持报文模式和流模式。在报文模式中，应用程序可以将长度从1 字节~65535
字节的数据报传送到 AAL 层。当到达会聚子层时，将报文填充至有效载荷字段并加上尾部信息，选择填
充数据（0 字节~47 字节），以使整个报文（包括填补的数据和尾部信息）为 48 字一节的整数倍。AAL5
没有会聚子层头，只有一个8字节的尾。
用户到用户UU（User  to  User）字段不用于AAL层本身，而是为了自己的目的供更高一层（可能是
会聚子层的特定服务子部分）使用，例如，排序或者多路复用。长度（Length）字段指出真正的有效载荷
是多少，以字节为单位，不包括填充的字节数。0值用于终止未传送完毕的报文。CRC 字段是基于整个报
文的标准32位校验和，包括填充数据和尾部信息（CRC字段设置为0）。尾部的一个8 位的字段留作将来
使用。报文交给SAR子层，然后发送出去。在SAR子层不增加任何头、尾信息，而是将报文分成48字节
的单元，并将每个单元送到 ATM 层进行传输。它还通知 ATM 层将最后信元的 PTI 字段置为 1，以便保留
报文分界。（这时出现了一个问题：这是一种不正确的协议层混合体，因为 AAL 层不该使用 ATM 层的头
部信息。）

AAL5较AAL3/4 的主要优点是更加高效。虽然AAL3/4对每个报文只增加4字节的头信息，但它还要
为每个信元增加4字节的头信息，因而使有效载荷的容量减少到44字节，对于长的报文，无效数据占8%。
AAL5的每个报文有一个稍大的尾部（8字节），但每个信元无额外开销。信元中没有顺序号，可以通过长
的校验和来弥补，从而可以检测丢失的、误插的或错误的信元，而不需要使用顺序号。
在因特网中，与ATM网接口的一般方法是使用AAL5的有效载荷字段来传输IP分组。

AAL5的CPCS-PDU如上图所示：
1.  CPCS-PDU载荷：被用于运载CPCS-SDU(用户信息)。该字段是字节调整的，其长度范围可以
从1 到65535 个字节。
2.  垫塞(Pad)：被用于将CPCS-PDU凑成48个字节的整倍数，以利于SAR使用。此Pad 的范围
可以从0到 47 个字节，可取任何编码(例如全0)。
3.  CPCS用户到用户指示CPCS-UU(CPCS User-to-user indication)：被用于透明地传输用户到用户
的信息。
4.  公共部分指示 CPI：用于将尾调整到 64 比特边界。默认的编码为 0。这一字段也可被用于
消息类型功能(在将来)以区分例如管理消息。
5.  长度(Length)：被用于指示出按字节计算的 CPCS-PDU 载荷的长度。当被置为零时，它指示
出异常中止功能。
6.  CRC：CRC-32被用于对整个的CPCS-PDU进行错误的检测。

各种AAL协议似乎不必要地相似，并且考虑得很不周到，把会聚子层和SAR子层区分开也是有疑问
的，尤其是因为 AAL5 的 SAR 子层并无任何自己的特点。用稍微增强一些的 ATM 层头部信息来提供像排
序、多路复用和数据分帧的功能便足够了。
AAL 给人的整体印象是变体很多，变体之间存在很多细微的差别，而且尚未完工。原来的 4 个服务
类 A、B、C、D 实际上已被废除。AAL1 可能确实没有必要存在；AAL2 不完整；AAL3 和 AAL4 永无出头之
日；AAL3/4 效率低而且校验和字段位数太少。
将来的一切都依赖于 AAL5，但到目前为止，AAL5 尚有很多改进的余地。AAL5 报文应该有一个顺序
号和一位用于区分数据还是控制报文的标志位，从而可以成为一种可靠的传输协议。可以用尾部的未用
空间来实现上述功能。