ATM通过固定53字节的数据包（信元）流来传输所有通信流量，这种固定大小的包可以确保快速且容易地实现交换和多路复用。每个信元中，报头占了5字节，其中GFC或VPI、VPI、VCI、PT（3 Bit）、CLP和HEC等字段起到了关键作用。
在ATM参考模式中，分为三层：ATM适配层（AAL）、ATM层和物理层。AAL负责连接更高层协议到ATM层，主要任务是将上层信息分割成ATM信元，并从ATM层重新组合数据，这个过程称为分段与重组（SAR）。不同的AAL支持ATM网络上不同的流量或服务类型。
ATM层主要负责将信元从AAL转发至物理层，以便传输，以及将信元从物理层转发给AAL，以便在终端系统的使用。ATM层还能够决定进来的信元应该被转发至哪里，重新设置相应的连接标识符，缓冲信元，处理各种流量管理功能，如信元丢失优先权标记、拥塞标注和通用流控制访问等。此外，ATM层还负责监控传输率和服从服务约定（流量策略）。
物理层定义了位定时及其它特征，将数据编码并解码为适当的电波或光波形式，用于在特定物理媒体上传输和接收。物理层还提供了帧适配功能，包括信元描绘、信头错误校验（HEC）的生成和处理、性能监控以及不同传输格式的负载率匹配。常用的物理层介质有SONET、DS3、光纤、双绞线等。
在协议结构方面，ATM信元格式主要由头部和有效载荷两部分组成。头部包含了GFC或VPI、VPI、VCI、PT、CLP和HEC等信息；有效载荷则包含了48字节的信元有效载荷。
ATM的物理层规范主要包括专用UNI和公用UNI两种类型。专用UNI主要应用于企业内部网络，而公用UNI则应用于运营商网络。物理层规范还涵盖了多种传输介质，如UTP-3、UTP-5、光纤、双绞线等。
最后，ATM协议参考模型基于ITU标准，涉及多种相关协议，如SONET、AAL0-AAL5、LAN Emulation、CES、PNNI、MPOA、Q.2931等。通过这些协议，ATM实现了高效、稳定的数据传输。
异步传输模式，又叫信元中继。ATM采用面向连接的交换方式，它以信元为单位。每个信元长53字节。其中报头占了5字节。ATM能够比较理想地实现各种QoS，既能够支持有连接的业务，又能支持无连接的业务。是宽带ISDN（B-ISDN）技术的典范。
异步传输模式（ATM）在 ATM 参考模式下由一个协议集组成，用来建立一个在固定 53 字节的数据包（信元）流上传输所有通信流量的机制。固定大小的包可以确保快速且 容易地实现交换和多路复用。 ATM 是一种面向连接的技术，也就是说，两个网络系统要建立相互间的通信，需要通知中间介质服务需求和流量参数。
ATM 参考模式分为三层：ATM 适配层（AAL）、ATM 层和物理层。 AAL 连接更高层协议到 ATM 层，其主要负责上层与 ATM 层交换 ATM 信元。当从上层收到信息后， AAL 将数据分割成 ATM 信元；当从 ATM 层收到信息后， AAL 必须重新组合数据形成一个上层能够辨识的格式，上述过程即称之为分段与重组（SAR）。不同的 AAL 用于支持在 ATM 网络上使用的不同的流量或服务类型。
ATM 层主要负责将信元从 AAL 转发给物理层便于传输和将信元从物理层转发给 AAL 便于其在终端系统的使用。 ATM 层能够决定进来的信元应该被转发至哪里；重新设置相应的连接标识符并且转发信元给下一个链接、缓冲信元以及处理各种流量管理功能，如信元丢失优先权标记、拥塞标注和通用流控制访问。此外 ATM 层还负责监控传输率和服从服务约定（流量策略）。
ATM 的物理层定义了位定时及其它特征，将数据编码并解码为适当的电波或光波形式，用于在特定物理媒体上传输和接收。此外它还提供了帧适配功能，包括信元描绘、信头错误校验（HEC）的生成和处理、性能监控以及不同传输格式的负载率匹配。物理层通常使用的介质有 SONET 、DS3 、光纤、双绞线等。
协议结构
ATM 信元格式：
| HEADER | GFC or VPI | VPI | |
| VPI | VCI | ||
| VCI | |||
| VCI/td> | PT（3 Bit） | CLP | |
| HEC | |||
| IE | Cell Payload（48 Bytes） | ||
|
| 帧格式 | 比特率/线路速率 | 媒体 |
| Cell Stream | 25.6 mbps/32 Mbaud | UTP-3 |
| STS-1 | 51.84 Mbps | UTP-3 |
| FDDI | 100 Mbps/125 Mbaud | Multimode Fiber |
| STS-3c STM-1 | 155.52 Mbps | UTP-5 |
| STS-3c STM-1 | 155.52 Mbps | Single-Mode Fiber, Multimode Fiber, Coax pair |
| Cell Stream | 155.52 Mbps/ 194.4Mbaud | Multimode Fiber， STP |
| STS-3c STM-1 | 155.52 Mbps | UTP-3 |
| STS-12, STM-4 | 622.08 Mbps | SMF， MMF |
| 物理层规范说明 �D 公用UNI： |
| 帧格式 | 比特率/线路速率 | 媒体 |
| DS1 | 1.544 Mbps | Twisted pair |
| DS3 | 44.736 Mbps | Coax pair |
| STS-3c, STM-1 | 155.520 Mbps | Single-mode Fiber |
| E1 | 2.048 Mbps | Twisted pair, Coax pair |
| E3 | 34.368 Mbps | Coax Pair |
| J2 | 6.312 Mbps | Coax Pair |
| N × T1 | N × 1.544 Mbps | Twisted Pair |
| 相关协议 | SONET、AAL0-AAL5、LAN Emulation、CES、PNNI、MPOA、Q.2931 |
| 组织来源 | ATM 协议参考模型基于 ITU 标准。 HTTP://www.atmforum.com/standards/approved.html: ATM Forum approved specifications |
| 相关链接 | ITU-T Recommendation I.363, B-ISDN ATM Adaptation Layer (AAL) Specification |
