ATM交换机技术原理简介

起因，背景：

ATM交换技术是ATM网络技术的核心。交换结构的性能将决定ATM网络的性能和规模。交换机设计的方法将影响交换吞吐量、信元阻塞、信元丢失和交换延时等，交换结构不仅影响交换机的性能和扩展特性，而且也影响交换机支持广播方式和点到点方式的能力。

交换原理和方式：

1．ATM交换原理

ATM交换结构应该能够完成两方面基本功能，一是空间交换，即将信元从一条传输线上交换到另一条上，又叫路由选择；另一功能是时间交换，即将信元从一个时隙转移到另一时隙。ATM交换机从基本构成上可分为接口模块、交换模块、和控制模块。接口模块位于交换机的边缘，为交换机提供对外的接口；交换模块是整个交换机的核心模块，它提供了信元交换的通路，通过交换模块的两个基本功能（排队和选路），将信元从一个端口交换到另一个端口上去；控制模块是交换机的中央枢纽，它完成ATM信元处理、资源管理和流量控制中的连接接纳控制，以及设备管理、网络管理等功能、在实现时，设备管理和网管多在外接的管理维护平台上完成。

2．ATM交换方式和结构：

现代通信网中广泛应用的交换方式有两种：威廉希尔官方网站 交换方式和分组交换方式。威廉希尔官方网站 交换方式包括传统威廉希尔官方网站 交换、多速率威廉希尔官方网站 交换、快速威廉希尔官方网站 交换等，分组交换方式包括帧交换、帧中继、快速分组交换等。威廉希尔官方网站 交换方式适用于话音等实时性业务，而分组交换方式适用于数据业务。在综合业务环境下，不同业务对网络的要求不同，威廉希尔官方网站 交换方式和分组交换方式都不能满足综合业务环境下的使用要求。ATM交换技术是一种融合了威廉希尔官方网站 交换方式和分组交换方式优点而形成的新型交换方式。

ATM交换结构有总线结构和共享存储器结构两种。总线结构如图1所示，各路ATM信元经输入处理后汇集到总线上，输出处理从总线上取出信元，处理后形成输出信号。总线工作在分时状态，把不同时隙分配给不同的输入、输出。

存储器结构如图2所示，各端口信元经过输入处理后送入存储器，输出处理器从存储器取出信元，处理后形成输出信号。

若将存储器结构稍加变形，则其结构和总线结构是非常相似的。两种结构都存在信元的汇集点，这时就需要以时分和空分相结合的方式提高交换容量。

ATM交换特点：

（1）采用统计时分复用

传统的威廉希尔官方网站 交换中用STM（Synchronous Transfer Mode）方式将来自各种信道上的数据组成帧格式，每路信号占固定比特位组，在时间上相当于固定的时隙，即属于同步时分复用。在ATM方式中保持了时隙的概念，但是采用统计时分复用的方式，取消了STM中帧的概念，在ATM时隙中存放的实际上是信元。

（2）以固定长度（53字节）的信元为传输单位，响应时间短

ATM的信元长度比X.25网络中的分组长度要小得多，这样可以降低交换节点内部缓冲区的容量要求，减少信息在这些缓冲区中的排队时延，从而保证了实时业务短时延的要求。

（3）采用面向连接并预约传输资源的方式工作

在ATM方式中采用的是虚威廉希尔官方网站 形式，同时在呼叫过程向网络提出传输所希望使用的资源。考虑到业务具有波动的特点和网络中同时存在连接的数量，网络预分配的通信资源小于信源传输时的峰值速率（PCR）。

（4）在ATM网络内部取消逐段链路的差错控制和流量控制，而将这些工作推到了网络的边缘

X.25运行环境是误码率很高的频分制模拟信道，所以X.25执行逐段链路的差错控制。又由于X.25无法预约网络资源，任何链路上的数据量都可能超过链路的传输能力，因此X.25需要逐段链路的流量控制。而ATM协议运行在误码率较低的光纤传输网上，同时预约资源保证网络中传输的负载小于网络的传输能力，ATM将差错控制和流量控制放到网络边缘的终端设备完成。

（5）ATM支持综合业务

ATM充分综合了威廉希尔官方网站 交换和分组交换的优点，既具有威廉希尔官方网站 交换“处理简单”的特点，支持实时业务、数据透明传输，在网络内部不对数据作复杂处理，采用端-端通信协议；又具有分组交换的特点，如支持可变比特率业务，对链路上传输的业务采用统计时分复用等。所以ATM支持话音、数据、图象等综合业务。