通信工程师交换技术考试ATM的交换网络[1]

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6.2.3 ATM的交换网络

目前的ATM交换机设备，按其功能和用途，可分成两大类：接入交换机和节点交换机，如图6-9所示。

接入交换机在B-ISDN中的位置类似于现在电话网的数字程控用户交换机。节点交换机主要用于骨干网，类似于现有电话网中的数字程控汇接交换机，具有强大的NNI功能。

ATM交换机的功能结构如图6-10所示，主要包括信元交换单元、控制单元和定时单元三大部分。之间的信元交换。交换接口完成交换单元入口处和出口处的处理功能，如信头（VPI/VCI）转换，路由标签的产生和删除以及用户业务的流量管理和信元的复接/分接。线路终端主要负责传发媒介的接口适配，完成光电变换、速率适配等功能，对于ATM接入交换机，线路终端分成两类，具有适配功能线路终端和无需适配功能线路终端。无需适配功能的线路终端如前所述，具有适配功能的线路终端除具有上述功能外，还应具备信元适配功能，即信元的分段和重组（SAR）功能。

控制单元可分为板级和系统级两级控制，主要功能有信令处理、资源管理、操作维护控制和外设控制等。控制单元接受用户的呼叫请求或网管中心的控制，分配适当的网络资源，建立VP和VC连接，并在呼叫连接期间管理用户业务的流量，看其是否超过了申请的带宽。此外，控制单元还与业务提供点、智能网的业务控制点（SCP）及电信管理网（TMN）（包括操作维护中心）间采用1号信令方式交换控制信令，保证ATM交换机之间的沟通。对于ATM接入交换机还需具备对ISDNUNI信令处理功能。

定时单元包括定时恢复和定时分配两部分。主要功能是从信源提取定时信号，产生定时和同步信号，以及分配定时和同步信号给交换机各个单元。ATM网络设计中的一个最重要问题就是网络同步，因为ATM要传送各种类型的业务，其中包括某些定时相关的业务（如所有恒定比特率业务、语音、视频、多媒体等）。

ATM网络的定时不同于电话网或TDM传输系统，仅需要在输入和输出接口保持比特同步。对于需要传送帧结构定时的业务，必须采用其他方法。每个节点时钟与网络时钟保持同步，当网络时钟丢失时，节点时钟可在一段时间内继续工作。另外，对于定时敏感的用户终端，也需要与网络时钟保持同步。例如，个人计算机的内部总线是异步的，因此在个人计算机上进行的电视会议的处理功能需要依靠外加适配卡来实现，保证数据传送速率与个人计算机的总线速率隔离，同步于网络时钟。

ATM交换单元的核心是交换结构（SwitchFabric），大型交换机的交换单元一般由多个交换结构互连而成，小型交时分，构换机则可能由单个交换结构组成。根据具体使用的交换方式，交换结构可分为时分结构和空分结构两大类，如图6-11所示。

1）时分交换结构

在时分交换结构中，各个输入/输出端口共享单一的通信母线，依据母线不同，可分成共享存储器和共享媒体两大类，这条共享通信母线的吞吐量决定了整个交换单元的容量，不可能超过此容量扩容。因此，时分交换有一个设备吞吐量的固定上限，这种交换能力的限制不能随端口的增加而增加，所以，当对共享母线带宽的需求增加时，网络性能会受到影响。由于每个信元都沿着同一条共享通信母线传送，因此这类交换结构很容易支持点对多点传送。己采用的时分方式的交换结构中，一般采用固定循环方式将共享通信母线的带宽分配给各个输入/输出端口。各个输入端口接入共享母线的带宽可以根据需要动态分配，因此可支持接入速率相差甚大的各个端口的有效复用，另外还可以提供业务集中以降低每个端口的成本。

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