一、ATM交换系统基本功能

ATM交换系统的功能与交换机类型和具体应用有关。通常，ATM交换系统应具有的基本功能包括：接口功能、交换连接功能、信令功能、呼叫控制功能、业务流管理功能及运行和维护功能。其中主要功能概要介绍如下。

（1）交换连接功能

ATM交换系统的交换连接功能可分为空分交换功能和时分交换功能。空分交换功能完成将一条物理入线上的信息交换到另一条物理出线上的功能，其关键是通路选择问题，即在交换机内部，信息如何选择一条通路从入线到达出线；时分交换功能完成将物理入线上一个逻辑信道的信息交换到物理出线上的另一个逻辑信道，即其输入信元头的值会被翻译成一个与输出逻辑ATM信道相对应的信元头输出值，其关键问题是存在竞争问题，需要引入排队机制来解决。

（2）呼叫控制功能

ATM是面向逻辑连接的，在信息传送以前先要有建立过程，传送结束则有释放过程。 

因此ATM交换系统必须控制各个呼叫连接的处理过程，包括寻址、选路、交换结构中的通路选择等功能。

（3）业务流管理功能

要保证具有不同业务流特性和QoS要求的各种业务的服务质量，ATM交换系统必须提供有效的业务流管理功能，其要点就是当用户建立连接时都必须与网络达成一个合约:用户受合约规定的业务流特性的约束，而网络满足用户的服务质量要求。

二、ATM交换系统功能结构

ATM交换系统基本功能结构如图6.19所示。由图6.19可知,ATM交换系统的基本结构与电路交换系统相似，可以大致划分为信元传送部分与处理机控制部分。信元传送部分又包括交换结构(SwitchingFabric)和接口单元两部分。 

图6.19  ATM交换系统基本功能结构

(1)ATM交换结构

ATM交换结构是实现ATM的关键技术之一，是ATM交换系统中必不可少的重要组成部分，应具有信头翻译、选路、排队3项基本功能。需要釆用各种类型的交换结构实现交换连接功能，不但是用户信息，而且信令消息和处理机之间的控制信息也通过交换结构传送。

ATM交换结构一般可以划分为3类：共享媒体型、共享存储型和空分型。典型的有基于Crossbar的交换结构、基于BANYAN的交换结构、多通路的交换结构等。其排队策略有外部缓冲和内部缓冲。外部缓冲指缓冲器不设在交换结构的内部，主要有输入缓冲、输出缓冲、输入与输出缓冲、环回缓冲等；内部缓冲指缓冲器设在交换结构的内部。无阻塞结构不需要内部缓冲.主要有输入缓冲、输出缓冲、交叉点缓冲、共享缓冲等。

下面给出一个实例：BANYAN网络。

BANYAN网络是一种空分交换网络，是由若干个2X2交换单元组成的多级交换网络。它最早使用于并行计算机领域，与电信交换毫不相干。但目前已在ATM交换机中得到广泛应用。

2X2交换单元是具有2条入线和2条出线的电子开关元件，如图6.20所示。

 

图6.20    2X2交换单元 

 

 

这种电子开关具有两种状态：平行连接和交叉连接，分别完成不同编号的入线与出线间的连接，达到2条入线中的任意入线和2条出线中的任意出线可进行交换的目的。

图6.21是由2X2交换单元构成的8X8三级BANYAN网络，其基本特性如下。

图6.21          8X8三交换网络

       ①因为BANYAN网络的构成有一定的规则，可以由较小容量的BANYAN网络扩展为较大规模，扩展性好。

       ②唯一路径。BANYAN网络每一条入线到每一条出线都有一条路径，并且只有一条路径。例如，图6.21中的虚线画出了由入线0到出线0和入线4到出线1的路径。

       ③自选路由。BANYAN网络可以使用对应于出线编号的二进制编码的选路信息自动选择路由，将入线上的信元送到指定出线上输出。其中每一级的2X2交换单元都依次根据选路信息中的某一位来自选路由，该比特为0时选择两条出线中上面一条出线.该比特为1时则选择下面的一条出线。例如，在图6.26中，入线4输入的信元带有选路信息“1”，即需要在出线1输出.“1"的二进制编码为“001”，则第一、二、三级的2X2交换单元依次按照“0”，“0”,“1”来选路，使信元最终到达出线1。