Asynchronous Transfer Mode（アシンクロナス トランスファー モード、非同期転送モード、ATM）は、53バイトの固定長のデータであるセルを基本的な通信の単位とする、仮想回線セルリレー (Virtual Circuit cell relay) による通信プロトコルである。
コンピュータネットワークよりも電気通信業界の既存技術と発想をもとに標準化され、グローバルな通信網からプライベートなLANまでを統合してATMに置き換えることを目標に広範囲で準備された。
設計当初のATMは次世代の高速網に適し、回線速度が1Mbps以下では充分に利点を得られず、512kbpsでは通信サービスの品質に影響した。ATM黎明期に国内のATM応用用途は512k回線に32チャネル分の音声帯域を確保することなどで、本格的なデータ通信用途の需要から遠かった。90年代半ばに次世代高速ISDN (B-ISDN) として期待されたが、日本国内の大手キャリアは512 kbpsで充分な特性を出せない製品は仕様外として排除し、日本市場を狙う海外ベンダは消耗した。ATMスイッチは高価で一般家庭に普及せず、ATMフォーラムで仕様策定が遅れ、開発のコアとなる技術者らはL3スイッチベンダへ移り、100BASE-TXが普及して1000BASE実用化の目途が立つと、ATMフォーラムは壊滅状態となった。
当初の意図に反して非常に複雑な技術となり、ATM は次世代の主流とならず限定的に使用された。
ATMの設計思想のうち仮想回線識別子を用いたセルの交換はMPLSへ引き継がれ、汎用のレイヤ2のパケットスイッチングのプロトコルとしてルーターを介したIPの通信網で利用されている。
速度保証を謳ったキャリアサービスのほとんどは、ATMバックボーンがベースとなっている。ADSLなどのDSLでも多重化のために広く用いられ、この分野で実用の要求に良く適合している。速度の異なる回線を一本の物理回線に多重化できる利点を生かし、W-CDMAなど携帯電話のバックボーンで用いる。
小さなデータのセルを用いる目的は、データストリームの多重化において発生する遅延の揺らぎを軽減することにある。
ATMは音声信号のサポートに重点が置かれている。音声信号は遅延に敏感で、セルの組み立てと復元によるタイムロスを減らすにはペイロードが小さいほど良く、大容量データを扱うにはペイロードが大きいほど良い。ヨーロッパ案の32オクテットとアメリカ案の64オクテットを折衷して、ペイロード48オクテットに決定された。
ATMが設計された時点で155Mbps SDH は高速な光ファイバー通信とみなされ、 数多くのPDH接続は、米国では1.544Mbps から 45Mbps程度の非常に遅いネットワークで、ヨーロッパでは2Mbpsから 34Mbpsであった。
この速度では、最も長いパケットとなる1,500バイト（12,000ビット）のデータの送信に、89マイクロ秒を要する。1.544 Mbpsの一次群速度回線など遅い接続の場合は、同じデータの送信に7.8ミリ秒を要する。
ATMは、既存の一般電話網 (PSTN)・デジタルハイアラーキ（PDH・SONET/SDH）・パケット通信（データ長が可変のIP、フレームリレー）を統合する、複数レベルのQoSをサポートする高速サービス総合デジタル網 (B-ISDN) の実現を目的とした。OSI参照モデルの物理層（第1層）から、データリンク層（第2層）、ネットワーク層（第3層）までの標準規格を提供する。当初155 Mbpsで設計され、のちに600 Mbps近くまで提供する。
ATMは回線交換方式とパケット方式両方の長所を取り入れている。データをセルに組み立てるはパケット方式と近いが、ATMセルはイーサネットパケットとは違い固定長であるためセルの先頭を識別することが容易で、宛先をハードウェアで処理することで交換機内のタイムロスを減らしている。
回線交換方式と異なり回線を占有し無い。
回線交換とパケット交換の方式間の特性差を解消するため、データは仮想回線識別子を付し、ヘッダー5オクテット、ペイロード48オクテット、計53オクテット固定長のセルに割り付けて送出する。高ビットレートの情報はセルが多く、低ビットレートの情報はセルが少なく、回線を有効に利用できる。
ATMは上位層との整合のためにデータリンク層に副層が設け、ATM 適合層 (ATM Adaptation Layer : AAL) といわれる。上位層のおもにTCP/IPをペイロードに組み立てる方法に応じてAAL1からAAL5まで4種類存在し、AAL3と4は統合されて現在はおもにAAL5が使用される。AAL5はATMの長所を生かすために紛失セルの再送要求は行なわず、上位層が紛失セルもしくはパケットを処理する。
AAL5は同期を必要としないが、実際の運用ではATM網全体で同期する。この非同期はセルの送出で、キャリアの低レベルビットストリームではない。
ATMセルは5オクテットのヘッダーと48オクテットのペイロードから構成される。ペイロードのサイズはセルを使う理由に記述されている理由で48オクテットが選ばれた。
ATMでは2種類の異なるセルの規格が制定されている: NNI (Network-Network Interface) とUNI (User-Network Interface) である。大半のATMリンクはUNIセルフォーマットを使用する。
|
UNI ATM セルの図
|
NNI ATM セルの図
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||