ATM交換機

百科解釋

   　　ATM交換機是用于ATM網(wǎng)絡的交換機產(chǎn)品。ATM網(wǎng)絡由于其獨特的技術特性，現(xiàn)在還只廣泛用于電信、郵政網(wǎng)的主干網(wǎng)段，因此其交換機產(chǎn)品在市場上很少看到。如我們在下面將要講的ADSL寬帶接入方式中如果采用PPPoA協(xié)議的話，在局端（NSP端）就需要配置ATM交換機，有線電視的Cable Modem互聯(lián)網(wǎng)接入法在局端也采用ATM交換機。它的傳輸介質一般采用光纖，接口類型同樣一般有兩種：以太網(wǎng)RJ－45接口和光纖接口，這兩種接口適合與不同類型的網(wǎng)絡互聯(lián)。它相對于物美價廉的以太網(wǎng)交換機而言，ATM交換機的價格實是很高的，所以也就在普通局域網(wǎng)中見不到它的蹤跡。

1、ATM基本排隊原理

　　ATM交換有兩條根本點：信元交換和各虛連接間的統(tǒng)計復用。信元交換即將 ATM信元通過各種形式的交換媒體，從一個VP/VC交換到另一個VP/VC上。統(tǒng)計復用表現(xiàn)在各虛連接的信元競爭傳送信元的交換介質等交換資源，為解決信元對這些資源的競爭，必須對信元進行排隊，在時間上將各信元分開，借用電路交換的思想，可以認為統(tǒng)計復用在交換中體現(xiàn)為時分交換，并通過排隊機制實現(xiàn)。

　　排隊機制是ATM交換中一個極為重要的內容，隊列的溢出會引起信元丟失，信元排隊是交換時延和時延抖動的主要原因，因此排隊機制對ATM交換機性能有著決定性的影響�；九抨牂C制有三種：輸入排隊、輸出排隊和中央排隊。這三種方式各有缺點，如輸入排隊有信頭阻塞，交換機的負荷達不到60%；輸出排隊存儲器利用率低，平均隊長要求長，而中央排隊存儲器速率要求高、存儲器管理復雜。同時，三種方式有各有優(yōu)點，輸入隊列對存儲器速率要求低，中央排隊效率高，輸出隊列則處于兩者之間，所以在實際應用中并沒有直接利用這三種方式，而是加以綜合，采取了一些改進的措施。改進的方法主要有：

減少輸入排隊的隊頭阻塞；

采用帶反壓控制的輸入輸出排隊方式；

帶環(huán)回機制的排隊方式；

共享輸出排隊方式；

在一條輸出線上設置多個輸出子隊列，這些輸出子隊列在邏輯上作為一個單一的輸出隊列來操作。

　　2、ATM交換機構

　　為實現(xiàn)大容量的交換，也為了增加ATM交換機的可擴展性，往往構造小容量的基本交換單元，再將這些交換單元按一定的結構構造成ATM交換機構 (Fabric)，對于ATM交換機構來說，研究的主要問題是各交換單元之間的傳送介質結構及選路方法，以及如何降低競爭，減少阻塞。

　　ATM交換機構分類方法不一，有一種分法為：時分交換和空分交換，其中時分交換包括共享總線、共享環(huán)和共享存儲器結構，空分交換包括全互連網(wǎng)和多級互連網(wǎng)。

　　3、ATM交換機

　　ATM信元交換機的通用模型有一些輸入線路和一些輸出線路，通常在數(shù)量上相等（因為線路是雙向的）。在每一周期從每一輸入線路取得一個信元（如果有的話）。通過內部的交換結構（switchingfabric），并且逐步在適當?shù)妮敵鼍€路上傳送。從這一角度上來看，ATM交換機是同步的。

　　交換機可以是流水線的，即進入的信元可能過幾個周期后才出現(xiàn)在輸出線路上。信元實際上是異步到達輸入線路的，因此有一個主時鐘指明周期的開始。當時鐘滴答時完全到達的任何信元都可以在該周期內交換。未完全到達的信元必須等到下一個周期。

　　信元通常以ATM速率到達，一般在150Mb/s左右，即大約超過360,000信元/s，這意味著交換機的周期大約為2.7um。一臺商用交換機可能有16條~1,024條輸入線路，即它必須能在每2.7um內接收和交換16個~1,024個信元。在622Mb/s的速率上，每700ns就有一批信元進入交換結構。由于信元是固定長度并且較小（53字節(jié)），這就可能制造出這樣的交換機。若使用更長的可變長分組，高速交換會更復雜，這就是ATM使用短的、固定長度信元的原因。

　　4、ATM交換機的分類

　　各種ATM交換設備由于應用場合的不同，完成的功能也略有差異，主要區(qū)別有接口種類、交換容量、處理的信令這幾方面。

　　在公用網(wǎng)中，有接入交換機、節(jié)點交換機和交叉連接設備。接入交換機在網(wǎng)絡中的位置相當于電話網(wǎng)中的用戶交換機，它位于ATM網(wǎng)絡的邊緣，將各種業(yè)務終端連入ATM網(wǎng)中。節(jié)點交換機的地位類似于現(xiàn)有電話網(wǎng)中的局用交換機，它完成VP/VC交換，要求交換容量較大，但接口類型比接入交換機簡單，只有標準的 ATM接口，主要是NNI接口，還有UNI接口或B-ICI接口，信令方面，只要求處理ATM信令。交叉連接設備與現(xiàn)有電話網(wǎng)中的交叉連接設備作用相似，它在主干網(wǎng)中完成VP交換，不需要進行信令處理，從而實現(xiàn)極高速率的交換。

　　在ATM專用網(wǎng)中，有專用網(wǎng)交換機、ATM局域網(wǎng)交換機。專用網(wǎng)交換機作用相當于公用網(wǎng)中的節(jié)點交換機，具有專用網(wǎng)的UNI和NNI接口，完成P-UNI和P-NNI的信令處理，有較強的管理和維護功能。ATM 局域網(wǎng)交換機完成局域網(wǎng)業(yè)務的接入，ATM局域網(wǎng)交換機應具有局域網(wǎng)接口和ATMP-UNI接口，處理局域網(wǎng)的各層協(xié)議以及ATM信令。

　

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