atm技术主要是解决：传统网络技术在传输多种类型业务（如语音、数据、视频）时面临的效率低下、服务质量难以保障、带宽利用率不高等问题，在atm技术出现之前，网络领域存在多种独立的网络体系，如电话网（传输语音）、数据网（传输计算机数据）、广播电视网（传输视频），这些网络各自采用不同的传输协议和技术标准，导致网络资源无法共享，用户需要为不同业务接入不同的网络，不仅增加了成本，也难以实现综合业务的统一传输，传统的以太网、令牌环网等局域网技术采用共享介质方式，随着网络规模扩大和用户数量增加，冲突域增大，传输效率急剧下降；而广域网中，基于电路交换的电话网虽然能保证语音传输的实时性，但带宽固定分配，无法适应数据业务的突发性特点，导致带宽浪费；基于分组交换的数据网（如x.25）虽然能处理突发数据，但协议复杂、处理速度慢，难以支持高速实时业务，atm技术通过采用异步传输模式、固定长度信元（53字节，其中48字节为 payload，5字节为 header）、面向连接的虚通道和虚通路机制，实现了对多种业务的综合传输和高效交换，有效解决了传统网络在带宽管理、服务质量、传输效率等方面的瓶颈问题。
具体而言,atm技术主要解决了以下几个核心问题：
解决了多种业务综合传输的难题,传统网络中，语音、数据、视频等业务对传输的要求差异很大：语音业务需要低延迟和低抖动，对实时性要求高；数据业务允许一定延迟，但要求高可靠性和无差错传输；视频业务则需要高带宽和恒定速率，atm技术通过将不同类型的数据都封装成固定长度的信元，采用异步时分复用技术，在同一个物理链路上动态分配带宽，实现了对多种业务的统一承载，当传输语音信元时，系统可以为其分配高优先级，确保实时性；当传输数据信元时，则根据网络状况动态调整带宽利用率，避免了传统网络中因业务类型不同而需要独立组网的问题，实现了“三网融合”的雏形。
解决了服务质量（qos）保障的问题，传统数据网络（如ip网络）采用“尽力而为”的传输模式，无法为实时业务提供必要的qos保证，导致语音通话时出现断续、视频画面卡顿等现象，atm技术通过面向连接的传输机制，在数据传输前建立虚通道（vc）和虚通路（vp），通过资源预留协议（如rrs）预先分配带宽、缓冲区等资源，并为不同业务设置不同的优先级和服务类别（如恒定比特率cbr、可变比特率vbr、可用比特率abr、未指定比特率ubr），对于视频会议这类cbr业务，atm网络会确保其始终获得固定的带宽，不受其他业务的影响；对于文件传输这类vbr业务，则根据业务的突发特性动态分配资源，既保证了传输质量，又避免了带宽浪费，这种基于连接的资源管理机制，使得atm网络能够同时支持实时和非实时业务，满足不同用户对qos的差异化需求。
解决了带宽利用率低和传输效率的问题,传统电路交换网络（如电话网）在建立连接后，即使没有数据传输，也会独占固定带宽，导致带宽资源严重浪费；而传统分组交换网络（如以太网）在共享介质环境下，由于冲突检测和退避机制的存在，随着负载增加，传输效率显著下降，atm技术采用异步时分复用，将时间划分为极小的时隙，每个时隙对应一个信元，用户只有在有数据传输时才会占用时隙，并且信元可以动态插入到时隙中，无需等待固定时隙，这种“按需分配”的带宽管理方式，使得网络带宽资源得到充分利用，固定长度的信元结构简化了交换节点的处理流程，硬件可以实现高速转发（atm交换机的交换速率可达几十gbps以上），有效降低了信元在节点中的处理延迟，提高了传输效率，特别适合高速局域网和广域网的应用场景。
atm技术还解决了网络扩展性和灵活性的问题,通过虚通道和虚通路的分层管理（vp交叉连接和vc交叉连接），atm网络可以实现复杂的拓扑结构和流量工程，支持大规模网络的组建和灵活调整，运营商可以通过配置vp交叉连接设备，快速建立和释放不同用户之间的逻辑连接，而无需改变物理链路，大大提高了网络的配置和管理效率，atm技术既可以应用于局域网（如atm lan），也可以应用于广域网（如atm pdh、atm over sdh），实现了局域网和广域网的无缝集成，为用户提供端到端的高质量服务。
为了更清晰地对比atm技术与传统网络技术的差异,以下从关键特性、业务支持、qos保障、带宽利用率等方面进行总结：
| 特性 | atm技术 | 传统电路交换（如电话网） | 传统分组交换（如x.25/以太网） |
|---|---|---|---|
| 传输单元 | 固定长度信元（53字节） | 固定时隙（语音时隙） | 可变长度帧 |
| 复用方式 | 异步时分复用 | 同步时分复用 | 统计时分复用 |
| 连接方式 | 面向连接（虚通道/虚通路） | 面向连接（物理电路） | 无连接（数据报） |
| qos保障 | 强qos支持（多服务类别） | 高qos（语音实时性） | 无qos（尽力而为） |
| 带宽利用率 | 高（动态分配） | 低（固定分配，独占带宽） | 较低（共享介质，冲突域影响） |
| 传输效率 | 高（硬件交换，低延迟） | 中（语音延迟低，但建立慢） | 低（软件处理，协议复杂） |
| 业务支持 | 语音、数据、视频综合业务 | 仅语音 | 数据为主，支持有限实时业务 |
尽管atm技术在解决综合业务传输、qos保障、带宽效率等方面具有显著优势，但由于其技术复杂（如信元头开销、流量控制机制复杂）、设备成本高昂、与现有ip网络兼容性差等原因，在后来的发展中逐渐被ip over sdh、ip over wdm等技术取代，atm技术在qos管理、面向连接机制、高速交换等方面的设计思想，对后续网络技术（如mpls多协议标签交换）产生了深远影响，其核心问题解决思路至今仍具有重要的参考价值。
相关问答FAQs
q1: atm技术与传统以太网在传输实时业务（如视频会议）时的主要区别是什么？
a1: 主要区别在于qos保障机制和传输效率，传统以太网采用无连接的csma/cd（载侦听多路访问/冲突检测）机制，属于“尽力而为”的传输模式，当网络拥塞时，实时业务数据包可能因冲突或丢弃导致延迟增大、抖动加剧，无法保证视频会议的流畅性，而atm技术通过面向连接的虚通道建立，预先分配带宽资源，并为实时业务设置高优先级（如cbr服务类别），确保数据以固定速率传输，几乎不受其他业务影响，同时固定长度信元的硬件交换机制降低了处理延迟，提供了更严格的qos保障，更适合高速实时业务传输。
q2: atm技术中的“虚通道（vp）”和“虚通路（vc）”有什么作用？
a2: 虚通道（vp）和虚通路（vc）是atm网络中实现逻辑连接分层管理的核心机制，虚通路（vc）是atm网络中最基本的逻辑单元，两个atm终端之间的端到端连接通过vc实现，每个vc通过虚通路标识符（vci）标识；虚通道（vp）则是一组具有相同端点的vc的集合，通过虚通道标识符（vpi）标识，vp可以在网络节点间进行交叉连接（vp switching），而无需处理内部的vc，从而简化了网络管理，这种分层结构使得atm网络既能灵活支持大量用户连接（通过vc复用），又能实现高效的流量工程和网络扩展（通过vp聚合），例如运营商可以通过调整vp的路径来优化整个网络的带宽分配。
