非同期転送モード（ATM）：QoSと通信事業者ネットワーク向け固定長セル交換

構造と動作

ATMでは、転送処理とペイロードの内容が分離されている。各セルのヘッダーには、一般に仮想パス識別子および仮想チャネル識別子と呼ばれる識別子が含まれ、スイッチはペイロードを検査せずにこれらを用いてセルを経路制御する。セルが小さく均一なサイズであるため、ハードウェアによる交換処理を簡素化でき、リアルタイム通信における遅延変動（ジッター）も抑えられる。ATMは複数の層で動作し、電気的または光学的な伝送を定義する物理層のほか、上位層のパケットを48バイトのペイロードへ分割し、宛先で再構成する適応層を含む。

サービス分類とQoS

ATMの主要な利点の一つは、性能特性が定義された異なるサービス種別を明示的にサポートすることである。代表的な分類には次のものがある。

• 固定ビットレート（CBR）：非圧縮音声や専用線などのリアルタイムストリームに対し、固定された帯域幅とタイミングを提供する。
• 可変ビットレート（VBR）：ある程度のタイミング保証を必要とする、バースト性のあるマルチメディアトラフィック向けの方式である。
• 利用可能ビットレート（ABR）：フィードバックを用いてネットワークの輻輳に適応し、スループットを公平に割り当てる。
• 未指定ビットレート（UBR）：帯域幅を保証しないベストエフォート型の配信である。

これらの分類により、サービス提供事業者は最大遅延、ジッター、最低帯域幅を定めた契約上のQoS水準を提供できる。これは初期のイーサネットや、その他の単純なLAN技術では実現がより困難だった。技術的背景および標準化資料については、ATMに関する参考資料を参照。

歴史と導入

ATMは、音声・映像・データを共通の基盤で伝送できる広帯域総合デジタル通信網を実現しようとする取り組みの一環として、1980年代後半から1990年代初頭にかけて登場した。国際機関により標準化・推進され、多くの通信事業者がバックボーンの交換技術として採用した。一部のLANでも利用され、DSL（ADSL）システムでは、顧客宅内からサービス提供事業者の装置まで利用者トラフィックを運ぶATM仮想回線として構成要素となった。

用途、強みと衰退

ATMの強みは、厳格なQoSのサポート、予測可能な性能、異なるトラフィック種別に対応する統一的なモデルにあった。これらの特性により、通信事業者や初期のマルチメディアサービスにとって魅力的な技術となった。しかし、ATMは複雑であり、プロトコル上のオーバーヘッドも大きかった。やがてIPネットワークの急速な進化、イーサネットの改良、MPLSやIP QoS機構などの技術により、ATMの必要性は低下した。現在も一部のレガシーな通信事業者ネットワークや特殊な用途で使われているが、新規導入の大半ではIP／イーサネットベースのソリューションが選ばれている。一般的なLAN技術との直接的な比較は、イーサネットとの比較を参照。

主な相違点

ATMを多くのパケットネットワークと区別する主な点は、固定長のセル、仮想回線を用いるコネクション型交換、QoSのための組み込みサービスクラスである。これらの設計選択は、プロトコルの複雑さとヘッダーのオーバーヘッドが増すという代償と引き換えに、予測可能な遅延と制御された帯域幅を実現する。ATM自体の優勢は低下したものの、こうした特性は後のネットワーク方式にも影響を与えた。