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一、ATM交換系統(tǒng)基本功能

ATM交換系統(tǒng)的功能與交換機(jī)類(lèi)型和具體應(yīng)用有關(guān)。通常，ATM交換系統(tǒng)應(yīng)具有的基本功能包括：接口功能、交換連接功能、信令功能、呼叫控制功能、業(yè)務(wù)流管理功能及運(yùn)行和維護(hù)功能。其中主要功能概要介紹如下。

（1）交換連接功能

ATM交換系統(tǒng)的交換連接功能可分為空分交換功能和時(shí)分交換功能。空分交換功能完成將一條物理入線(xiàn)上的信息交換到另一條物理出線(xiàn)上的功能，其關(guān)鍵是通路選擇問(wèn)題，即在交換機(jī)內(nèi)部，信息如何選擇一條通路從入線(xiàn)到達(dá)出線(xiàn)；時(shí)分交換功能完成將物理入線(xiàn)上一個(gè)邏輯信道的信息交換到物理出線(xiàn)上的另一個(gè)邏輯信道，即其輸入信元頭的值會(huì)被翻譯成一個(gè)與輸出邏輯ATM信道相對(duì)應(yīng)的信元頭輸出值，其關(guān)鍵問(wèn)題是存在競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，需要引入排隊(duì)機(jī)制來(lái)解決。

（2）呼叫控制功能

ATM是面向邏輯連接的，在信息傳送以前先要有建立過(guò)程，傳送結(jié)束則有釋放過(guò)程。 

因此ATM交換系統(tǒng)必須控制各個(gè)呼叫連接的處理過(guò)程，包括尋址、選路、交換結(jié)構(gòu)中的通路選擇等功能。

（3）業(yè)務(wù)流管理功能

要保證具有不同業(yè)務(wù)流特性和QoS要求的各種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，ATM交換系統(tǒng)必須提供有效的業(yè)務(wù)流管理功能，其要點(diǎn)就是當(dāng)用戶(hù)建立連接時(shí)都必須與網(wǎng)絡(luò)達(dá)成一個(gè)合約:用戶(hù)受合約規(guī)定的業(yè)務(wù)流特性的約束，而網(wǎng)絡(luò)滿(mǎn)足用戶(hù)的服務(wù)質(zhì)量要求。

二、ATM交換系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

ATM交換系統(tǒng)基本功能結(jié)構(gòu)如圖6.19所示。由圖6.19可知,ATM交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與電路交換系統(tǒng)相似，可以大致劃分為信元傳送部分與處理機(jī)控制部分。信元傳送部分又包括交換結(jié)構(gòu)(SwitchingFabric)和接口單元兩部分。 

圖6.19  ATM交換系統(tǒng)基本功能結(jié)構(gòu)

(1)ATM交換結(jié)構(gòu)

ATM交換結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)ATM的關(guān)鍵技術(shù)之一，是ATM交換系統(tǒng)中必不可少的重要組成部分，應(yīng)具有信頭翻譯、選路、排隊(duì)3項(xiàng)基本功能。需要釆用各種類(lèi)型的交換結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)交換連接功能，不但是用戶(hù)信息，而且信令消息和處理機(jī)之間的控制信息也通過(guò)交換結(jié)構(gòu)傳送。

ATM交換結(jié)構(gòu)一般可以劃分為3類(lèi)：共享媒體型、共享存儲(chǔ)型和空分型。典型的有基于Crossbar的交換結(jié)構(gòu)、基于BANYAN的交換結(jié)構(gòu)、多通路的交換結(jié)構(gòu)等。其排隊(duì)策略有外部緩沖和內(nèi)部緩沖。外部緩沖指緩沖器不設(shè)在交換結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，主要有輸入緩沖、輸出緩沖、輸入與輸出緩沖、環(huán)回緩沖等；內(nèi)部緩沖指緩沖器設(shè)在交換結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。無(wú)阻塞結(jié)構(gòu)不需要內(nèi)部緩沖.主要有輸入緩沖、輸出緩沖、交叉點(diǎn)緩沖、共享緩沖等。

下面給出一個(gè)實(shí)例：BANYAN網(wǎng)絡(luò)。

BANYAN網(wǎng)絡(luò)是一種空分交換網(wǎng)絡(luò)，是由若干個(gè)2X2交換單元組成的多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)。它最早使用于并行計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，與電信交換毫不相干。但目前已在ATM交換機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。

2X2交換單元是具有2條入線(xiàn)和2條出線(xiàn)的電子開(kāi)關(guān)元件，如圖6.20所示。

 

圖6.20    2X2交換單元 

 

 

這種電子開(kāi)關(guān)具有兩種狀態(tài)：平行連接和交叉連接，分別完成不同編號(hào)的入線(xiàn)與出線(xiàn)間的連接，達(dá)到2條入線(xiàn)中的任意入線(xiàn)和2條出線(xiàn)中的任意出線(xiàn)可進(jìn)行交換的目的。

圖6.21是由2X2交換單元構(gòu)成的8X8三級(jí)BANYAN網(wǎng)絡(luò)，其基本特性如下。

圖6.21          8X8三交換網(wǎng)絡(luò)

       ①因?yàn)锽ANYAN網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成有一定的規(guī)則，可以由較小容量的BANYAN網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展為較大規(guī)模，擴(kuò)展性好。

       ②唯一路徑。BANYAN網(wǎng)絡(luò)每一條入線(xiàn)到每一條出線(xiàn)都有一條路徑，并且只有一條路徑。例如，圖6.21中的虛線(xiàn)畫(huà)出了由入線(xiàn)0到出線(xiàn)0和入線(xiàn)4到出線(xiàn)1的路徑。

       ③自選路由。BANYAN網(wǎng)絡(luò)可以使用對(duì)應(yīng)于出線(xiàn)編號(hào)的二進(jìn)制編碼的選路信息自動(dòng)選擇路由，將入線(xiàn)上的信元送到指定出線(xiàn)上輸出。其中每一級(jí)的2X2交換單元都依次根據(jù)選路信息中的某一位來(lái)自選路由，該比特為0時(shí)選擇兩條出線(xiàn)中上面一條出線(xiàn).該比特為1時(shí)則選擇下面的一條出線(xiàn)。例如，在圖6.26中，入線(xiàn)4輸入的信元帶有選路信息“1”，即需要在出線(xiàn)1輸出.“1"的二進(jìn)制編碼為“001”，則第一、二、三級(jí)的2X2交換單元依次按照“0”，“0”,“1”來(lái)選路，使信元最終到達(dá)出線(xiàn)1。