ATM技术的突出特点在于其异步工作方式，ATM的异步工作包括异步时分复用和异步交换。
1、异步时分复用
谈到异步时分复用ATDM（Asynchronous Time Division Multiplexing），有必要回顾一下时分复用TDM（Time Division Multiplexing）的概念。TDM是利用时间分割方式来实现多路复用的，即多个用户在同一时间内共同使用一条传输线路。它的基本原理是将线路传输的时间轮流分配给每个用户，并按照一定格式将数字化的各路信息集合在一起构成帧，每一帧分成若干时间段（时隙）携带相应的用户信息，一个时隙对应一条信道并以帧为周期在固定位置进行传送，如图1-1所示。
图1-1：同步时分复用
图中某个用户信息对应一个时隙，且以帧为周期占用固定位置的时隙（如时隙1）。在通信过程中，某用户始终占用该时隙，接收方每次只要从每帧的第1时隙中提取该信息即可。或者说，收发双方的同步是通过固定时隙来实现的，因此，这种时分复用技术又可称作同步时分复用STDM（Synchronous Time Division Multiplexing）。由于每个用户的信息都在固定的信道中传送，接收端很容易把它们分开，不需要另外的信息头来标志信息身份。STDM的优点之一是传输速率高，网络时延小，这是因为所传递的信息在固定时隙以预先设定的信道带宽和速率顺序传送，终端只须按时隙进行识别，免去了目地终端对信息的重新组合，从而减小了时延。这种时分复用方式也被称为预分配资源或固定分配方式，即用户和时隙之间是一一对应的关系。正是因为信道固定为所对应的用户使用，一旦某时隙分配给某一连接，在该连接有效期间，即使所连接的用户不通信，其他用户也不能使用该时隙，所以线路的传输能力不能得到充分利用，这是STDM的一个缺点。另外若某用户在某一时刻突然有大量数据需要传送，也只能用其固定时隙来传送，这样将会造成时延或数据的丢失，所以STDM也不太适于突发性的业务。
在ATDM中，同样是将一条线路按照传输速率所确定的时间周期将时间划分成为帧的形式，一帧又划分成若干时隙来承载用户数据，但ATDM中的用户数据不再固定占用各帧中某个时隙，而是由网络根据用户的请求和网络的资源来动态分配。在接收端，不再按固定时隙关系来提取相应用户数据，而是根据所传输数据的目的信息来接收信息。在ATDM中，用户数据并不固定地占用某一时隙，而是具有一定的随机性，如图1-2所示，某用户在建立连接后，其数据在第1帧中占用的是第1时隙，而在第K帧中则占用了第3时隙和第n时隙。
图1-2：异步时分复用
由此可见，ATDM对带宽的占用是动态的，这样就可以在某用户数据量少或无数据传输时，将带宽资源供其他用户使用，以充分发挥传输线路的利用率；另一方面，当某用户出现突发性数据时，又可为其分配相应数量的时隙，以减少时延和避免数据丢失。所以ATDM适用于突发性业务，且线路利用率较高。在我国通信行业标准YD/T 1133《数据通信名词术语》中给出的同步时分复用（STDM）与异步时分复用（ATDM）的定义详见下表1中。
表1：同步时分复用（STDM）与异步时分复用（ATDM）的定义
2、异步交换
在讨论异步交换前，同样来回顾一下TDM中使用的固定时隙交换技术。在TDM中，其要点是固定时隙交换，用户数据在通过交换机前后的输入帧中的时隙位置和输出帧的时隙位置可以不相同，但其时隙则是固定的。在接收方，通过确定时隙位置便可提取出相应的用户数据。如图2-1所示，某用户数据固定占用了传输帧的第1时隙，经过交换机后，该数据被交换到第3时隙，并在整个通信过程中都将保持对第3时隙的占用。
图2-1：固定时隙交换
在ATM中，交换是非固定时隙的，当输入帧进入ATM交换机时，先在缓存器中缓存，交换机根据输出帧中时隙的空闲情况，随机地占用某一个或若干个时隙，而且时隙的位置也是随机的。如图2-2所示，在输入的第l帧中第1、3时隙被交换到输出的第1帧的2、n时隙；而输入的第n帧中第2、3时隙被交换到输出的第n帧的1、n时隙。
图2-2：异步时隙交换
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