Az ATM három réteggel rendelkezik, amelyek az OSI 1-2 rétegének felelnek meg:
Az ATM hálózat különböző szolgáltatásokat kínál a különböző típusú alkalmazások számára. Az ATM adaptációs réteg kínálja ezeket a szolgáltatásokat az alkalmazások számára, és fedi el a cellakapcsolást, amellyel az átvitelt az alsó két réteg végzi.
A különféle átviendő médiatípusok miatt, amelyeknek egy része minőségi szolgáltatást követel meg a hálózattal szemben, nem lehet osztott használatú átviteli közeget használni. Az ATM hálózat hálószerű (mesh) topológiát követ, amelyben egymással összeköttetésben lévő kapcsolók (ATM switch-ek) biztosítják az átvitelt a kommunikáló állomások között. Az elv hasonlítható a telefon hálózathoz.
Mielőtt két állomás kommunikálna egymással, a kapcsolókon keresztül egy útvonalat kell felépíteniük. Minden cella, amely az adott híváshoz tartozik, ezen az útvonalon halad keresztül. Az útvonalat (ill. az azon működtetett kommunikációs kapcsolatot) virtuális áramkörnek, vagy virtuális összeköttetésnek nevezzük (Virtual Circuit: VC). Két típusa van:
| PVC (Permanent VC): Kézi konfigurációval alakítják ki. |
| SVC (Switched VC): A kommunikáció előtt alakítják ki (majd a végén lebontják). |
A kapcsolat felépítése során az igényelt szolgáltatástípusnak megfelelő átviteli kapacitás lesz lefoglalva a kapcsolókban. Van olyan szolgáltatás, amely rögzített bit sebességet igényel; van olyan, amelyik változó bit sebességgel dolgozik, de az átvitt adatok átlagos mennyisége rögzített; és van olyan, amelynél nincs semmilyen megkötés a szolgáltatás minőségére.
Az ATM cella (fix, 53 bájt hosszúságú keret) 5 bájtos fejrészből és 48 bájtos adatmezőből áll. A fejrész alapján két különböző ATM cellatípust különíthetünk el: A felhasználói végberendezés (ami tipikusan forgalomirányító, vagy más "DTE" eszköz) egy ún. "UNI - User to Network Interface" típusú cellaformátumot használ a szolgáltatói oldal (tipikusan ATM switch, vagy más DCE eszköz) elérésére. Az ATM kapcsolók egymás között pedig egy ún. "NNI - Network Node Interface" típusú cellaformátumot használnak. Mindkét cella fejrészében az egyik legfontosabb (legtöbb bitet használó) információt a kapcsolat azonosítására szolgáló VPI (Virtual Path Identifier) és VCI (Virtual Channel Identifier) mezők adják. A VPI ugyanazon végponthoz menő csatornákat (VCI-ket) fogja össze. A VPI és VCI mezők együttesen látják el az azonosítási funkciót. Értékük tipikusan nem globális (ATM felhő egészére érvényes) azonosító, hanem csak az adott ATM kapcsolóra érvényes azonosító. Az ATM kapcsolók a cella fejrészében lecserélhetik a VPI és VCI értékeket a cella továbbítása során.
Cellakapcsolás példa:
A kapcsolástechnikában (switching) egy nagyon fontos hatékonyságot befolyásoló kérdés, hogy az esetleges forgalmi túlterhelések esetén hogyan képezzük a várakozási sorokat. A cellák sorrendhelyes kézbesítését az ATM technológiának garantálnia kell egy áramkörön belül. Azonban a több bemenetről ugyanarra a fizikai kimenetre tartó cellák továbbításánál többféle továbbítási elv is vizsgálható.
A következőkben egy kis példán keresztül vizsgáljuk az ATM kapcsoló működését: Az első esetben a várakoztatási sort a bemeneti oldalon képezzük, a második esetben pedig a várakoztatási sort a kimeneti oldalon hozzuk létre.
ATM switch működése input puffer alkalmazásával:
ATM switch működése output puffer alkalmazásával:
Eredmény: Kevesebb kapcsolási ciklus szükséges, ha a várakoztatási sort a kimeneti oldalon (output puffer) képezzük.
Karol, Hluchyj és Morgan 1987-ben "Input Versus Output Queueing on a Space-Division Packet Switch," című cikkükben bebizonyították, hogy az output pufferek alkalmazása hatékonyabb.