一、ATM的物理层
ATM意即异步传输模式（asynchronous transfer mode)。这种模式可以与同步T1线路做一对比。在T1线路中每125us都有一个T1帧生成，该速率由主时钟控制，每帧的第k时隙中有从相同源来的1字节数据。T1是同步的。而ATM不严格要求信元交替地从不同的源到来，每一列从各个源来的信元，没有非凡的模式，信元可以从任意不同的源到来，而且，不要求从一台计算机来的信元流是连续的，数据信元可以有间隔，这些间隔由非凡的空闲信元（idle cell）填充。
ATM并不标准化传输的信元格式。实际上，它指出仅发送单个信元是可以的，并且指出信元可以被装入到T1，T3，SONET或FDDI（光纤LAN）线路上发送。对于以上的这些例子，有标准规定信元如何封装到这些系统提供的帧里。
在最初的ATM标准中，主速率为155.52Mb/s，另外还有一个4倍于它的速率（622.08Mb/s）。选择此速率是为了和SONET兼容，SONET是电话系统中用于光纤线路的分帧标准。基于T3（44.736Mb/s）和FDDI（100Mb/s）上的ATM也已出现。
ATM的传输介质经常是光纤，但是100m以内的同轴电缆或5类双绞线也是可以的。光纤可达数千米远。每个链路处于计算机和一个ATM交换机之间或两个ATM交换机之间。换句话说，ATM链路是点到点的（和LAN不一样，它在一条电缆上有许多发送方和接收方）。通过让信元从一条线路进入交换机并且从多条线路输出，可以获得广播效果。每条点到点链路是单向的。对于全双工操作需要两条链路，每个方向的流量占用一条。
ATM的物理层包括两个子层，即物理介质子层（PM）和传输会聚（TC）子层。其中物理介质子层提供比特传输能力，对比特定时和线路编码等方面作出了规定，并针对所采用的物理介质（如光纤、同轴电缆、双绞线等）定义其相应的特性；传输会聚子层的主要功能是实现比特流和信元流之间的转换。
对于输出，ATM层提供信元序列，PDM子层进行必要的编码，并且以比特流的方式发送它们。对于输入，PDM子层从网络中获得输入的比特，并且向TC子层提交一个比特流。信元的边界并没有标记出来，TC子层负责找出信元在何处开始和结束。但这不仅困难，而且在理论上行不通，因此TC层去掉了这一功能。因为TC层治理分帧，所以它属于数据链路功能，因此我们在第3章讨论它。
二、物理接口
ITU-T和ATM论坛将物理接口分为三类，即基于SDH、基于信元和基于PDH。下面从不同的角度介绍：
传统的数字信令。
DS0 64kbit/s 　
DS1(T1) 1.544Mbit/s 　
DS2(T2) 6.312Mbit/s (4 DS1,96 DS0)
DS3(T3)　 44.736Mbit/s (28 DS1,672 DS0)　
DS4 274.176Mbit/s　 (4032 DS0)
SONET的同步传送信令(STS)
STS-1(OC-1) 51.84Mbit/s 　
STS-3(OC-3) 155.52Mbit/s (3STS-1)
STS-12(OC-12) 622.08Mbit/s (12STS-1)
STS-24(OC-24) 1244.16Mbit/s (24STS-1)
STS-48(OC-48)　 2488.32Mbit/s　 (48STS-1)　
ANSI标准
STS-1 51.84Mbit/s
STS-3c 155.52Mbit/s
STS-12c　 622.08Mbit/s
DS3 44.736Mbit/s　
CCITT标准
DS1 1.544Mbit/s
E1 2.048Mbit/s
DS2 6.312Mbit/s
E2 8.448Mbit/s
E3 34.368Mbit/s
DS3 44.736Mbit/s
E4 139.264Mbit/s
STM-1 155.52Mbit/s（与STS-3相同）
STM-4　 622.08Mbit/s（与STS-12相同）