Đồ án Định tuyến và gán bước sóng trong mạng quang WDM dựa trên kỹ thuật GMPLS

MỤC LỤC Contents MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ iv LỜI MỞ ĐẦU vi THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS VÀ GMPLS 1 1.1. GIỚI THIỆU 1 1.2. CÔNG NGHỆ IP 2 1.3. CÔNG NGHỆ ATM 2 1.4. CÔNG NGHỆ MPLS 4 1.4.1. Các khái niệm cơ bản MPLS 6 1.4.2. Thành phần cơ bản của MPLS 8 1.4.3. Các giao thức sử dụng trong MPLS 9 1.4.3.1. Giao thức LDP (Lable Distribution Protocol) 9 1.4.3.2. Giao thức CR-LDP (Constrain-based routing LDP) 14 1.4.3.3. Giao thức RSVP-TE ( RSVP Traffic Engineering) 17 1.4.3.4. Giao thức BGP 19 1.5. CÔNG NGHỆ GMPLS 21 1.5.1. Giới thiệu 21 1.5.2. Hoạt động và nền tảng của MPLS 22 1.5.3. Quá trình phát triển MPLS đến GMPLS 22 1.5.4. Bộ giao thức GMPLS 23 1.5.5. Mục tiêu và các chức năng mặt phẳng điều khiển GMPLS 25 1.5.6. Kiến trúc các thành phần của mặt phẳng điều khiển GMPLS 26 1.5.6.1. Yêu cầu của mặt phẳng điều khiển 26 1.5.6.2. Mạng thông tin số liệu hỗ trợ mặt phẳng điều khiển GMPLS 26 1.5.7. Báo hiệu trong GMPLS 28 1.5.7.1. Các chức năng cơ bản 29 1.5.7.2. Hỗ trợ phục hồi 30 1.5.7.3. Hỗ trợ xử lý loại trừ 30 1.5.7.4. Phối hợp báo hiệu 31 1.5.8. Các lợi ích của GMPLS 32 1.5.9. Các vấn đề còn tồn tại của GMPLS 32 1.6. TÓM TẮT CHƯƠNG 1 33 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU BÀI TOÁN ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM 34 2.1. GIỚI THIỆU 34 2.2. CÁC LOẠI BÀI TOÁN RWA 35 2.2.1. Thiết lập luồng quang tĩnh (SLE) 35 2.2.2. Thiết lập luồng quang động (DLE) 35 2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN 35 2.4. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 36 2.4.1. Giới thiệu lý thuyết đồ thị 36 2.4.2. Giải thuật DIJKSTRA 36 2.5. BÀI TOÁN RWA TRONG THIẾT LẬP LUỒNG QUANG TĨNH (SLE) 37 2.6. BÀI TOÁN RWA TRONG THIẾT LẬP LUỒNG QUANG ĐỘNG (DLE) 38 2.6.1. Bài toán định tuyến 38 2.6.1.1. Định tuyến cố định 38 2.6.1.2. Định tuyến thay thế cố định 39 2.6.1.3. Định tuyến thích nghi dựa trên thông tin tổng thể 40 2.6.1.4. Định tuyến thích nghi dựa trên thông tin cục bộ 43 2.6.2. Bài toán gán bước sóng 47 2.6.2.1. Thuật toán gán bước sóng theo thứ tự bước sóng 47 2.6.2.2. Thuật toán gán bước sóng ngẫu nhiên 47 2.6.2.3. Thuật toán gán bước sóng dựa trên bước sóng sử dụng nhiều nhất và ít nhất 48 2.6.3 Báo hiệu và đặt trước tài nguyên 48 2.6.3.1. Đặt trước song song 48 2.6.3.2. Đặt trước theo chặng 49 2.7. TÓM TẮT CHƯƠNG 2 49 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG DỰA TRÊN KỸ THUẬT GMPLS 50 3.1. MPLS VÀ MẠNG QUANG THÔNG MINH 50 3.1.1. Tầm bao quát rộng lớn của MPLS 50 3.1.2. Các giao thức định tuyến và phân phối nhãn trong nền MPLS. 50 3.1.3 Hướng tới ngăn xếp giao thức đơn giản hơn: IP/MPLS qua DWDM. 51 3.1.4. Tương quan giữa MPLS và mạng quang 51 3.1.5. Liên kết và quản lý ba mặt phẳng điều khiển 52 3.2. BÀI TOÁN ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG TỔ CHỨC TRÊN KỸ THUẬT GMPLS. 52 3.2.1. Tổng quan về kỹ thuật GMPLS 52 3.2.2. Thiết lập và khôi phục luồng quang 53 3.3. CÁC ĐIỀU KIỆN RÀNG BUỘC TRONG ĐỊNH TUYẾN QUANG. 54 3.3.1. Điều kiện ràng buộc vật lý. 54 3.2.2. Các ràng buộc bước sóng 55 3.3. KIẾN TRÚC GMPLS 55 3.4. BỘ ĐỊNH TUYẾN GMPLS THỰC TẾ: BỘ ĐỊNH TUYẾN HIKARI 56 3.5. TÓM TẮT CHƯƠNG 3 57 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM DỰA TRÊN KỸ THUẬT GMPLS 59 4.1. TỔNG QUAN VỀ NS2 59 4.1.1. Giới thiệu 59 4.1.2. Kiến trúc của NS-2 59 4.1.3. Sử dụng chương trình NS-2 61 4.2. MÔ PHỎNG 63 4.2.1. Cấu trúc Mạng 63 4.2.2. Mô phỏng với NS2 64 4.2.3. Định nghĩa QoS 65 4.3. MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 65 4.4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG MỞ CỦA ĐỀ TÀI 70 4.4.1. Kết luận 70 4.4.2. Hạn chế của đề tài 71 4.4.3. Hướng mở của đề tài 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Dạng nhãn MPLS dùng chung 7 Hình 1.2: Vùng hoạt động của LDP 9 Hình 1.3: Trao đổi thông điệp LDP 10 Hình 1.4: LDP header 11 Hình 1.5: Format thông điệp LDP 11 Hình 1.6: Các loại bản tin LDP 12 Hình 1.7: Ví du LDP chế độ điều khiển độc lập theo yêu cầu 14 Hình 1.8: Thiết lập LSR với CR-LDP 15 Hình 1.9: Tiến trình dự trữ tài nguyên 16 Hình 1.10: Thiết lập LSP với RSVP-TE 19 Hình 1.11: Nội dung bản tin BGP update 20 Hình 1.12: Một số cấu trúc GMPLS 23 Hình 1.13: Các giao thức và các giao thức mở rộng của GMPLS 24 Hình 1.14: Ngăn xếp giao thức GMPLS 25 Hình 2.1: Mạng DWDM định tuyến bước sóng 34 Hình 2.2: Đường đi ngắn nhất cố định 39 Hình 2.3: Tuyến chính (nét liền) và tuyến thay thế (nét chấm) 40 Hình 2.4: Định tuyến thay thế 44 Hình 2.5: Bài toán định tuyến đường đi ngắn nhất 46 Hình 2.6: Bài toán định tuyến lệch với tắc nghẽn ít nhất 46 Hình 3.1: Cấu trúc bộ định tuyến Hikari với TE đa lớp trên giám sát lưu lượng IP 56 Hình 4.1: Luồng các sự kiện cho file Tcl chạy trong NS 60 Hình 4.2: Cửa sổ chương trình khi chạy NAM 61 Hình 4.3: Cấu trúc mạng mô phỏng 63 Hình 4.4: Hiện thực hoá mô hình trong NS-2 64 Hình 4.5: Quá trình gửi các bản tin dò đường 66 Hình 4.6: S0 gửi thông tin tới D0 thông qua nút 5-6-9 66 Hình 4.7: Bảng định tuyến 67 Hình 4.8: Dữ liệu truyền khi thực hiện mô phỏng 68 Hình 4.9: Kết quả mô phỏng định tuyến ràng buộc GMPLS 68 Hình 4.10: Xuất bảng cho thấy tỷ lệ mất gói bằng 0 69 Hình 4.11: Hiệu quả sử dụng bước sóng trong mỗi đường truyền 70 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian gần 5 năm học tại Học Viện, em cảm thấy rất vinh dự và tự hào khi ngồi học dưới mái trường này. Một mái trường có đầy đủ cơ sở vật chất hiện đại cùng với đội ngũ Thầy Cô giỏi, đầy nhiệt huyết là mơ ước học tập của nhiều bạn trẻ. Trong quá trình thực hiện đồ án tôt nghiệp này, cho phép em được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy NGUYỄN XUÂN KHÁNH và LƯƠNG NGỌC NHƠN đã nhiệt tình hướng dẫn, góp ý để em hoàn tất được Đồ án tốt nghiệp này. Ngoài ra em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Điện Tử II, Khoa Viễn Thông II - Học Viện Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông Cơ Sở tại Tp.HCM đã giảng dạy và tạo môi trường tốt cho em học tập và nghiên cứu. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình và các bạn học cùng lớp D06VTA1 những người luôn sát cánh bên tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp. TP. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2011 Sinh viên Nguyễn Lê Minh LỜI MỞ ĐẦU Hệ thống thông tin quang ra đời cùng với những ưu điểm vượt trội của nó đã và đang được áp dụng rộng rãi trên mạng lưới thông tin toàn cầu. Hiện nay, các hệ thống thông tin quang truyền dẫn tất cả các tín hiệu dịch vụ băng hẹp, băng rộng đáp ứng yêu cầu của mạng số tích hợp dịch vụ ISDN. Vì thế, hệ thống thông tin quang sẽ là mũi đột phá về tốc độ truyền dẫn và cấu hình linh hoạt cho các dịch vụ viễn thông cấp cao. Đối với hệ thống thông tin quang, môi trường truyền dẫn chính là sợi quang, nó thực hiện truyền ánh sáng mang tín hiệu thông tin từ phía phát tới phía thu. Định tuyến và gán bước sóng trở thành chức năng không thể thiếu được trong mạng quang WDM. Vấn đề đặt ra là định tuyến đường đi cho ánh sáng và gán bước sóng cho nó trên mỗi tuyến như thế nào để đạt được một mạng tối ưu. Trong đồ án này, em xin trình bày về đề tài định tuyến và gán bước sóng trong mạng quang WDM dựa trên kỹ thuật GMPLS. Đồ án được chia thành bốn chương: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS VÀ GMPLS. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU BÀI TOÁN ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM DỰA TRÊN KỸ THUẬT GMPLS. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG BÀI TOÁN ĐỊNH TUYẾN VÀ GÃN BƯỚC SÓNG DỰA TRÊN KỸ THUẬT GMPLS. Do thời gian thực hiện và kiến thức có hạn, nên đồ án chỉ phần nào khảo sát được một số kết quả mô phỏng như trình bày chi tiết ở chương 4. Các hạn chế cũng như hướng mở rộng của đề tài được đề cập ở phần cuối của đồ án. Rất mong nhận được sự đóng góp quý báu từ quý thầy cô. Xin chân thành cảm ơn. THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ADM  Add-Drop MultIPlexer  Bộ ghép kênh xen rẽ   ARIS  Aggregate Route-Based IP  Chuyển mạch IP theo phương pháp tập hợp tuyến   AS  Autonomous System  Hệ thống tự động   ASE  Amplified Spontaneous Emission  Phát xạ tự phát được khuyếch tán   ATM  Asynchronous Tranfer Mode  Phương thức truyền tải không đồng bộ   BGP  Boder Gateway Protocol  Giao thức định tuyến cổng miền   CLNP  Connectionless Network Protocol  Giao thức mạng phi kết nối   CPU  Central Processor Unit  Bộ xử lý trung tâm   CR-LDP  Constraint-Based routing Label Distribution protocol  Giao thức phân bố nhãn được định tuyến dựa trên ràng buộc   CSR  Cell Siwtching Router  Bộ định tuyến chuyển mạch tế bào   DCN  Data Communication Network  Mạng tuyền dẫn số liệu   DLCI  Data Link Connection Identifier  Nhận dạng kết nối lớp liên kết dữ liệu   DLE  Dynamic Lightpath Establishment  Thiết lập luồng quang động   DWDM  Dense Wavelength Division MultIPlexing  Ghép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao (40 hoặc 80 λ trên một sợi quang)   ER  Explicit Router  Định tuyến tường minh   ERB  Explicit Router Information Base  Cơ sở thông tin của định tuyến   ERO  Explicit Router Object  Đối tượng của định tuyến   FSC  Fiber Switch Capable  Khả năng chuyển mạch quang   FEC  Forwarding Equivalence Class  Lớp chuyển tiếp tuoeng đương   GMPLS  Generalized Multi Protocol Label Switching  Chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát   IETF  International Engineering Task Force  Tổi chức tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế cho internet   IGP  Interior Gateway Protocol  Giao thức định tuyến trong miền   ILP  Integer Linear Program  Quy hoạch tuyên tính nguyên   IP  Internet Protocol  Giao thức liên mạng   ISCD  Interface Switching Capability DescrIPtor  Bộ mô tả khả năng chuyển mạch giao diện   IS-IS  Intermediate System to Intermediatet System  Giao thức định tuyến IS-IS   IS-IS-TE  Intermediate System to Intermediate Traffic Engineering  Giao thức định tuyến IS-IS có kỹ thuật lưu lượng   LDP  Label Distribution Protocol  Giao thức phân bố nhãn   LMP  Link Management Protocol  Giao thức quản lý kênh   LSA  Link State Advertisement  Bản tin quảng bá trạng thái liên kết   LSC  Lambda Switch Capable  Khả năng chuyển mạch bước sóng   LSP  Label Switching Path  Đường chuyển mạch nhãn   LSR  Label Switching Router  Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn   MPLS  Multi Protocol Label Switching  Chuyển mạch nhãn đa giao thức   NGN  Next Generation Network  Mạng thế hệ sau   NP  Subnet op class NP problems Complete  Tập hợp con của lớp các bài toán NP mà nó được xem rất kho giải   NHLFE  Next Hop Label Forwarding Entry    NHRP  Next Hop Label Protocol    NLRI  Network Layer Rechability Information    NMS  Network management System  Hệ thống quản lý mạng   OSPF  Open Shortest path First  Giao thức định tuyến OSPF   OSPF-TE  Open Shortest path Fisrt Traffic Engineering  Giao thức định tuyến OSPF có kỹ thuật lưu lượng   OXC  Optical Cross-Connect  Đấu nối chéo quang   PMD  Polarization Mode Dispersion  Tán sắc phân cực mốt   PPP  Point To Point Protocol  Giao thức điểm-điểm   RIP  Realtime Internet Protocol  Giao thức báo hiệu IP thời gian thực   RSVP  Wavelength Resvation Protocol  Giao thức đặt trước tài nguyên   RSVP-TE  Wavelength Resvation Protocol Traffic Engineering  Giao thức đặt trước tài nguyên có kỹ thuật lưu lượng   RWA  Routing and Wavelength Assignment  Định tuyến và gán bước sóng   SDH  Synchronous Digital Hierarchy  Phân cấp truyền dẫn số đồng bộ   SLE  Static Lightpath Establishment  Thiết lập luồng quang tĩnh   SONET  Synchronous Optical Network  Mạng quang đồng bộ   TCP  Transport Control Protocol  Giao thức điều khiển truyền tải   TE  Traffic Engineering  Kỹ thuật lưu lượng   TED  Traffic Engineering DataBase  Cơ sở dữ liệu kỹ thuật lưu lượng   TDM  Time Division MultIPlexer  Ghép kênh phân chia theo thời gian   TVL  Type Length Value  Giá trị chiều dài tuyến (số nút)   TWA  Total Wavelength and Available  Tổng số bước sóng và bước sóng có thể sử dụng   UDP  User Data Protocol  Giao thức dữ liệu người sử dụng   UNI  User Network Interface  Giao diện mạng- người sử dụng   VCI  Virtual Circuit Identifier  Trường nhận dạng kênh ảo   WCC  Wavelength Continuity Constraint  Ràng buộc bước sóng liên tục   WRN  Wavelength Routed Network  Mạng định tuyến bước sóng   LAN  Local Area Network  Mạng nội bộ   PNNI  Private Network-Network Interface protocol  Giao diện mạng đến mạng riêng   CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS VÀ GMPLS 1.1 GIỚI THIỆU Trong những năm gần đây cùng với sự bùng nổ của Internet trên toàn cầu thì các dịch vụ thoại và đa phương tiện cũng ngày càng phát triển với tốc độ chóng mặt. Kéo theo đó là vấn đề về tốc độ và dải thông của các dịch vụ này đã vượt quá tài nguyên hạ tầng của Internet hiện nay. Như đã biết, giao thức định tuyến TCP/IP có ưu điểm là khả năng định tuyến và truyền gói tin hết sức mềm dẻo và linh hoạt. Tuy nhiên nhược điểm của nó là không đảm bảo được chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo yêu cầu. Trong khi đó công nghệ ATM có thế mạnh ưu việt về tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước nhưng nó lại không có được khả năng định tuyến mềm dẻo như của TCP/IP. Giải pháp được đặt ra đối với các nhà khoa học là tìm ra một phương thức chuyển mạch có thể kết hợp đồng thời ưu điểm của TCP/IP và ATM. Sự kết hợp đó có thể là giải pháp kỳ vọng cho mạng viễn thông tương lai- mạng thế hệ sau NGN. Chuyển mạch nhãn là giải pháp đáp ứng được nhu cầu đó. Có lẽ yếu tố thúc đẩy quan trọng nhất đằng sau chuyển mạch nhãn là nhu cầu phát triển chức năng định tuyến của Internet và IP. Và đó cũng là điều tất yếu do đòi hỏi của sự phát triển nhanh chóng của Internet. Sự ra đời của chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS đã góp phần giải quyết các vấn đề mà các mạng ngày nay đang phải đối mặt như tốc độ, lưu lượng truyền khả năng mở rộng cấp độ mạng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS). MPLS đã xuất hiện để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ và quản lý băng thông cho giao thức Internet (IP) thế hệ sau dựa trên mạng đường trục. Nói tóm lại, sự ra đời của MPLS đóng một vai trò quan trọng trong việc định tuyến, chuyển mạch và chuyển tiếp các gói qua mạng thế hệ sau cũng như giải quyết các vấn đề liên quan tới khả năng mở rộng mạng [13]. Nó có thể hoạt động với các mạng Frame Relay và chế độ truyền tải không đồng bộ ATM hiện nay để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ của người sử dụng. 1.2. CÔNG NGHỆ IP Như đã nhắc ở trên MPLS là sự kết hợp của hai công nghệ IP và ATM. Nên đề tài sẽ giới thiệu khái quát về hai công nghệ này. Sự phát triển đột biến của IP, sự tăng trưởng theo cấp số nhân của thuê bao Internet đã là một thực tế không ai có thể phủ nhận. Hiện nay, lượng dịch vụ lớn nhất trên các mạng đường trục trên thực tế đều là từ IP. Trong công tác tiêu chuẩn hoá các loại kĩ thuật, việc đảm bảo tốt hơn cho IP đã trở thành trọng điểm của công tác nghiên cứu. IP là giao thức liên mạng phi kết nối. Việc chuyển gói tin thực hiện theo cơ chế phi kết nối. IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP). Gói tin IP gồm địa chỉ của bên nhận địa chỉ là số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tới đích. Từ khi giao thức này ra đời, nó nhanh chóng trở thành giao thức liên mạng thông dụng nhất. Ngày nay gần như các liên mạng công cộng sử dụng giao thức IP. Mạng IP có mặt ở khắp mọi nơi, mạng Internet toàn cầu hiện nay cũng đang sử dụng giao thức IP. Bên cạnh những ưu điểm tuyệt vời của giao thức IP (như khả năng định tuyến), nó cũng có không ít những nhược điểm (như khả năng quản lý chất lượng dịch vụ), các nhà cung cấp mạng trong quá trình phát triển đã liên tục bổ sung các giao thức, thuật toán mới (chẳng hạn các giao thức QoS như: RSVP, IntServ, DiffServ, giao thức IPSec, RTP/RTCP hay các thuật toán tăng tốc độ tìm kiếm địa chỉ trong bảng định tuyến) để có thể khắc phục các nhược điểm của mạng IP. Nhưng cái gì cũng có giới hạn của nó, khi nhu cầu sử dụng dịch vụ của người sử dụng tăng lên cả về loại hình lẫn chất lượng dịch vụ thì mọi sự bổ sung là không đủ và cần có những công nghệ mạng mới có bản chất khác (không là giải pháp phi kết nối) đáp ứng yêu cầu QoS tốt hơn. Và thế là nhiều công nghệ mạng đã ra đời, điển hình là FR và ATM. Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mở rộng cao. Tuy nhiên, việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định tuyến theo từng chặng. Mặt khác, IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ.[13] 1.3. CÔNG NGHỆ ATM Cùng với sự phát triển của Internet và tăng tốc độ xử lý của bộ định tuyến là sự phát triển mạnh trong lĩnh vực chuyển mạch. Mạng số dịch vụ tích hợp băng rộng (B-ISDN) là một kỹ thuật cho phép truyền thông thời gian thực giữa các thiết bị truyền thông đầu cuối, sử dụng kỹ thuật ATM. ATM có thể mang mọi luồng thông tin như thoại, dữ liệu, video, phân mảnh nó thành các gói có kích thước cố định (gọi là cell), và sau đó truyền tải các cell trên đường dẫn đã được thiết lập trước, gọi là kết nối ảo. Công nghệ ATM dựa trên cơ sở phương pháp chuyển mạch gói, thông tin được nhóm vào các gói tin có chiều dài cố định. Trong đó, vị trí của gói không phụ thuộc vào đồng hồ đồng bộ, và dựa trên nhu cầu bất kì của kênh trước. Các chuyển mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau.[13] ATM có hai đặc điểm quan trọng: - Thứ nhất, ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào ATM, các tế bào nhỏ với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền lan và biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, cũng sẽ tạo điều kiện cho việc kết hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn. - Thứ hai, ATM có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng. ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm. Nó là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối. Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập trước khi thông tin được gửi đi. ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập bằng nhân công hoặc thiết lập một cách tự động thông qua báo hiệu. Mặt khác, ATM không thực hiện định tuyến tại các nút trung gian. Tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi trao đổi dữ liệu và được giữ cố định trong suốt thời gian kết nối. Trong quá trình thiết lập kết nối, các tổng đài ATM trung gian cung cấp cho kết nối một nhãn. Việc này nhằm thực hiện hai điều: dành cho kết nối một số tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi tổng đài. Bảng chuyển tế bào có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang hoạt động đi qua tổng đài. Điều này khác với thông tin về toàn mạng chứa trong bảng chuyển tin của router dùng IP. Quá trình chuyển tiếp tế bào qua tổng đài ATM cũng tương tự việc chuyển gói tin qua router. Tuy nhiên, ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell có kích thước cố định (nhỏ hơn của IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với của IP router, và việc này được thực hiện trên các thiết bị phần cứng chuyên dụng. Do vậy, thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của IP router truyền thống. Do có khả năng hỗ trợ truyền dữ liệu, thoại, và video với chất lượng cao trên một số các công nghệ băng tần cao khác nhau, ATM từng được xem như là công nghệ chuyển mạch hứa hẹn và thu hút nhiều sự quan tâm. Tuy nhiên, hiện nay cũng như trong tương lai hệ thống toàn ATM sẽ không phải là sự lựa chọn phù hợp nhất. Đối với các ứng dụng có thời gian kết nối ngắn, thì môi trường hướng kế