ATM交换机

ATM交换机是用于ATM网络的交换机产品。它的特点是不但速度快，而且可以同时操控数据、图像和语音等信息。ATM技术诞生有其必然性，随着信息化社会的到来，人们对通信的需求已远远超出传统电话及电报业务，数据通信、宽带通信需求日益增大，但由于ATM网络独特的技术特性，现在还只广泛用于电信、邮政网的主干网段。相对于物美价廉的以太网交换机而言，ATM交换机的价格实是很高的，所以也就在普通局域网中见不到它的踪迹。

各种ATM交换设备由于应用场合的不同，完成的功能也略有差异，主要区别有接口种类、交换容量、处理的信令这几方面。

在公用网中，有接入交换机、节点交换机和交叉连接设备。接入交换机在网络中的位置相当于电话网中的用户交换机，它位于ATM网络的边缘，将各种业务终端连入ATM网中。节点交换机的地位类似于现有电话网中的局用交换机，它完成VP/VC交换，要求交换容量较大，但接口类型比接入交换机简单，只有标准的 ATM接口，主要是NNI接口，还有UNI接口或B-ICI接口，信令方面，只要求处理ATM信令。交叉连接设备与现有电话网中的交叉连接设备作用相似，它在主干网中完成VP交换，不需要进行信令处理，从而实现极高速率的交换。

在ATM专用网中，有专用网交换机、ATM局域网交换机。专用网交换机作用相当于公用网中的节点交换机，具有专用网的UNI和NNI接口，完成P-UNI和P-NNI的信令处理，有较强的管理和维护功能。ATM 局域网交换机完成局域网业务的接入，ATM局域网交换机应具有局域网接口和ATMP-UNI接口，处理局域网的各层协议以及ATM信令。

超高速的通信能力

ATM交换机采用硬件交换，是区分传统的IP网和分组交换网的重要特点。由于采用了定长的信元作为交换单元，使得硬件高速交换得以实现。目前ATM技术提供给用户可选择的通信速率范围从数百K比特每秒到高达2.5G比特每秒,并且正在随着技术进步而发展。

高质量的通信网：

ATM网络是高起点的通信网，它基于高质量的传输信道，误码率优于10的负9次方；它采用硬件交换、拥塞控制等机制，实现低时延，高吞吐量。

高可靠性的网络：

实现自动化的用户电路保护技术，实现了故障情况下的路由自动迂回，切换时间很短，对用户几乎无影响。

全功能的传送平台：

ATM网作为宽带综合业务数字网（B－ISDN）的解决方案，它可以在同一网络平台上同时传送话音、图像、数据等多种业务，实现宽带化的一网多能。 服务质量的保障：

有效的服务质量保障是ATM网同IP等其他网络相比最为鲜明的特色。 ATM将业务划分为CBR、VBR实时、VBR非实时、ABR/UBR等四个类别，四类业务对应了话音、图像、数据等不同的服务质量要求，分别具有从高到低不同的优先级。ATM网络严格保障优先级的次序，保障低优先级业务不会影响高优先级业务。ATM还采用了连接接纳控制CAC、使用参数控制UPC等流量管理和一系列拥塞处理机制，能够有效避免网络塞车。

灵活高效低成本：

ATM网本质上是分组交换，它继承了分组网统计时分复用的特点，有效提高传输链路带宽的利用率，降低网络成本。同时，ATM支持多种通信速率，支持一点对多点组网方式，支持PVC，SVC等多种业务选择，具有多种计费方式，用户可根据需要灵活选择，最大限度地降低组网成本。

ATM交换有两条根本点：信元交换和各虚连接间的统计复用。信元交换即将ATM信元通过各种形式的交换媒体，从一个VP/VC交换到另一个VP/VC上。统计复用表现在各虚连接的信元竞争传送信元的交换介质等交换资源，为解决信元对这些资源的竞争，必须对信元进行排队，在时间上将各信元分开，借用电路交换的思想，可以认为统计复用在交换中体现为时分交换，并通过排队机制实现。

排队机制是ATM交换中一个极为重要的内容，队列的溢出会引起信元丢失，信元排队是交换时延和时延抖动的主要原因，因此排队机制对ATM交换机性能有着决定性的影响。基本排队机制有三种：输入排队、输出排队和中央排队。这三种方式各有缺点，如输入排队有信头阻塞，交换机的负荷达不到60%；输出排队存储器利用率低，平均队长要求长，而中央排队存储器速率要求高、存储器管理复杂。同时，三种方式有各有优点，输入队列对存储器速率要求低，中央排队效率高，输出队列则处于两者之间，所以在实际应用中并没有直接利用这三种方式，而是加以综合，采取了一些改进的措施。改进的方法主要有：

减少输入排队的队头阻塞；

采用带反压控制的输入输出排队方式；

带环回机制的排队方式；

共享输出排队方式；

在一条输出线上设置多个输出子队列，这些输出子队列在逻辑上作为一个单一的输出队列来操作。

为实现大容量的交换，也为了增加ATM交换机的可扩展性，往往构造小容量的基本交换单元，再将这些交换单元按一定的结构构造成ATM交换机构 (Fabric)，对于ATM交换机构来说，研究的主要问题是各交换单元之间的传送介质结构及选路方法，以及如何降低竞争，减少阻塞。

ATM交换机构分类方法不一，有一种分法为：时分交换和空分交换，其中时分交换包括共享总线、共享环和共享存储器结构，空分交换包括全互连网和多级互连网。