【正文】 元能通過環(huán)回緩沖器回送到入端 ， 再與新到來的信元一起進(jìn)行下一輪的競爭 。 在輸入模塊設(shè)置緩存器隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)簡單，會(huì)有信元延遲，交換機(jī)負(fù)荷能力較低。 99 交 換 結(jié) 構(gòu)1N內(nèi) 部 排 隊(duì)交 換 結(jié) 構(gòu)1N輸 出 排 隊(duì)交 換 結(jié) 構(gòu)1N輸 入 排 隊(duì)交 換 結(jié) 構(gòu)1N環(huán) 回 排 隊(duì)( a )( b )( c )( d )圖 7 . 2 0 A T M 常 用 的 排 隊(duì) 方 式在交換機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置緩存器隊(duì)列，效率很高，但對(duì)存儲(chǔ)器速率要求也很高，且存儲(chǔ)器管理復(fù)雜。 …輸入隊(duì)列1輸入隊(duì)列N交換傳送媒質(zhì)仲裁邏輯…1N96 （ 2） 輸出緩存 （ 輸出隊(duì)列 ） 輸出緩存法采用這種方法對(duì)不同入線上要去往同一出線的信元可以在一個(gè)信元的時(shí)間內(nèi)全部被傳送 （ 交換 ） 。 對(duì)于交換單元無法立刻服務(wù)的信元 ，可以采用緩存存儲(chǔ)方法 （ 也稱排隊(duì)方法 ）將這部分信元暫時(shí)緩存 ， 等待下一次服務(wù) 。 （ 5）信元狀態(tài)確定法：根據(jù) 信元丟失率CLP值的不同確定信元服務(wù)的先后順序，如果信元優(yōu)先級(jí)相同可以采用隨機(jī)法、固定優(yōu)先級(jí)法或是緩存區(qū)狀態(tài)法以確定具體服務(wù)的信元。 （ 3）輪換優(yōu)先級(jí)法：也稱周期策略，即每條入線的優(yōu)先級(jí)并不是固定不變的，而是輪流擁有最高優(yōu)先級(jí)。 （ 1） 隨機(jī)法：隨機(jī)地從多條競爭的入線中選取一條入線 ， 傳送該入線上的信元 。 易于擴(kuò)展， 連線數(shù)量多，容量受限。 89 空分交換結(jié)構(gòu) 輸入端口輸 出 端 口圖 7 . 1 5 縱 橫 式 交 換利用觸點(diǎn)開關(guān)或電子開關(guān)構(gòu)成矩陣，控制開關(guān)通斷來實(shí)現(xiàn)任一路入線和出線之間的信元轉(zhuǎn)移通路。根據(jù)ATM交換網(wǎng)絡(luò)的級(jí)數(shù)可分為 單級(jí)交換網(wǎng)絡(luò) 和 多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò) 。一般小容量交換機(jī)的交換網(wǎng)絡(luò)可以直接由基本交換單元模塊來實(shí)現(xiàn)。 一旦在 ATM交換機(jī)的入線和出線之間沒有足夠的資源保證所有現(xiàn)有和新的連接服務(wù)質(zhì)量時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生連接阻塞。 84 （ 2） 交換時(shí)延 交換機(jī)完成 ATM信元交換的時(shí)延 ，在信息端到端傳輸時(shí)延中占有極大比重（ 由于光的傳播速度 ， 信元在信道中傳輸時(shí)延是有限的 ， 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部延時(shí)主要發(fā)生在交換機(jī)內(nèi)部的交換延時(shí) ） ， 這就要求交換單元在路由選擇 、 信元緩沖上采取優(yōu)良的算法和實(shí)施技術(shù) 。 82 3． 多媒體業(yè)務(wù)支持 它是指網(wǎng)絡(luò)中允許接入的業(yè)務(wù)有不同的形式 ， 如語音 、 數(shù)據(jù) 、 靜止圖像 、 活動(dòng)視頻或者它們的某種組合 。 80 二 、 寬帶業(yè)務(wù)對(duì)于交換機(jī)的要求 1． 多速率交換 由于寬帶網(wǎng)絡(luò)支持的業(yè)務(wù)包括現(xiàn)在和將來的所有應(yīng)用 ， 因而 ， 網(wǎng)絡(luò)必須支持從一般工業(yè)控制的幾十 bit/s到幾 kbit/s和視頻通信的幾 Mbit/s到幾十 Mbit/s的速率交換 ， 作為 ATM端口和用戶端口的基本接入速率 這一要求 。 78 主要功能是為 ATM信元流的物理傳輸作準(zhǔn)備。 77 3． 出線處理部件 出線處理部件完成與入線處理部件相反的處理 ， 例如 ， 將信元從 ATM層轉(zhuǎn)換成適合于特定傳輸媒質(zhì)的比特流形式 。 76 呼叫控制軟件 主要完成呼叫連接的建立和拆除 ， 包括尋址 、 選路 、 交換網(wǎng)絡(luò)的控制等功能 ， 含 UNI和 NNI接口的信令處理 。 75 2． 控制單元 控制單元主要是由 處理機(jī)系統(tǒng) 及各種控制軟件 組成 ， 其中主要包括 呼叫控制 軟件與 操作管理維護(hù) （ OAM） 軟件 。 73 （ 2） 信頭有效性檢驗(yàn) ：將信元中的空閑信元 （ 物理層 ） 、 未分配信元 （ ATM層 ）以及傳輸中信頭出錯(cuò)的信元丟棄 ， 然后將有效信息送入系統(tǒng)的交換 /控制單元 。 72 主要任務(wù)： （ 1） 信元定界 ：將基于不同形式傳輸系統(tǒng)的比特流 （ 如 SDH， PDH等不同的幀結(jié)構(gòu)形式 ） 分解成為 53字節(jié)為單位的信元格式 。 ? 連接管理由 UNI信令和 NNI信令完成，信令消息通過 AAL層（ ATM適配層）適配成 ATM信元后進(jìn)行交換和傳輸。 系統(tǒng)管理 (SM)，執(zhí)行管理和通信控制功能，確保交換機(jī)正常有效操作。 交換機(jī)構(gòu) (CSF)，選路、信元傳遞和復(fù)用等。 68 ATM交換機(jī)模塊結(jié)構(gòu) I MI M信 元 交 換 機(jī) 構(gòu)（ C S F ）O MO M接 續(xù) 控 制（ C A C ）系 統(tǒng) 管 理（ S M ）1N1N圖 7 . 1 3 A T M 交 換 機(jī) 模 塊 結(jié) 構(gòu) 圖輸入模塊 (IM)，接收信元，為信元通過交換單元準(zhǔn)備路由選擇。 66 6. ATM網(wǎng)具有支持一切現(xiàn)有通信業(yè)務(wù)及未來的新業(yè)務(wù)；有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源；減小了交換的復(fù)雜性；減小了中間節(jié)點(diǎn)的處理時(shí)間 ， 支持高速傳輸；減小延遲及網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜性；能保證現(xiàn)有及未來各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的性能指標(biāo)等特點(diǎn) 。以 幀 內(nèi) 的 時(shí) 隙 識(shí) 別 通 路1 2 5 u s 幀以統(tǒng)計(jì)復(fù)用方式占用信道上的 ATM空信元，交換系統(tǒng)以信元為單位進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。 64 信 息 通 路1 2 5 u s 幀 1 2 5 u s 幀 63 5．采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 ATM是按信元進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用的，在時(shí)間上沒有固定的復(fù)用位置。 ? 數(shù)據(jù)傳輸過程，每個(gè) ATM信元只要頭部完全抵達(dá)并檢測(cè)無誤，即可通過硬件檢索路由表中表項(xiàng)獲取輸出鏈路和新的 VPI/VCI值，隨后將輸入信元連接輸出鏈路排隊(duì)傳輸即可，操作速度快，效率高。 60 3．采用面向連接并預(yù)約傳輸資源的工作方式，保證了網(wǎng)絡(luò)上的信息可以在一定允許的差錯(cuò)率下傳輸，既兼顧了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營效率，又能夠滿足接入網(wǎng)絡(luò)的連接進(jìn)行快速數(shù)據(jù)傳輸。 59 2．進(jìn)一步簡化了功能 ATM協(xié)議運(yùn)行在誤碼率很低的光纖傳輸網(wǎng)上，同時(shí)預(yù)約資源機(jī)制保證網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)呢?fù)載小于子網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，所以 ATM取消了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間鏈路上的差錯(cuò)控制和流量控制。 58 四、 ATM技術(shù)的特點(diǎn)： 1．采用固定長度的短分組 固定長度的短分組（信元 Cell）決定了 ATM系統(tǒng)的處理時(shí)間短、響應(yīng)快，便于用硬件實(shí)現(xiàn)，特別適合實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和高速應(yīng)用。 57 ?ATM交換設(shè)備： 完成 VP/VC交換， 根據(jù)用戶的要求進(jìn)行連接。 56 ?ATM交叉連接設(shè)備： 在 ATM主干網(wǎng)中完成 VP交換，不需要進(jìn)行信令處理，而是通過管理設(shè)置 VP之間的連接，實(shí)現(xiàn)極高速率的交換。 一般將完成永久連接或半永久連接的設(shè)備稱為 ATM交叉連接設(shè)備 。 53 V C 交 換 機(jī) V P 交 換 機(jī)源 A T M 端 點(diǎn) 目 的 A T M 端 點(diǎn)V C 交 換 機(jī)V P I = 2 0V C I = 3 0V P I = 5V C I = 4 5V P I = 2V C I = 4 5V P I = 6V C I = 6V P C信 息 傳 送 方 向V C CU N I N N I N N I U N I ATM的虛連接過程 54 VP交換和 VC交換示例 55 永久 (半永久 )虛電路 是由網(wǎng)絡(luò)管理人員在網(wǎng)絡(luò)管理中心控制完成的準(zhǔn)靜態(tài)連接 。 在傳送信息之前要建立源到目的之間的連接 ， 在 ATM中這種連接是邏輯的連接 ， 也叫做虛連接 。 51 ATM虛連接建立的方式 ? ATM采用雙向虛連接，兩個(gè)方向上的VPI/VCI被賦予相同的值，并且 VPI/VCI值只在一段直連信道上有效。從上述基本的信元交換過程中可以看出，雖然 ATM交換是異步時(shí)分交換，但其原理與同步時(shí)分交換 (時(shí)隙交換 )有許多相似之處，其基本區(qū)別是用VCI/VPI代替了時(shí)隙交換中時(shí)隙的序號(hào)。 48 當(dāng)某一個(gè)信元進(jìn)入交換模塊時(shí)，交換模塊通過識(shí)別信元信頭的 VCI/VPI，查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出對(duì)應(yīng)的輸出端口以及輸出信元的 VCI/VPI值，將輸入信元的 VCI/VPI值改變?yōu)橄鄳?yīng)輸出信元的 VCI/VPI值，并控制交換網(wǎng)絡(luò)將信元交換到對(duì)應(yīng)的輸出線上。該轉(zhuǎn)發(fā)表包含輸入端口號(hào)、輸出端口號(hào)。 44 V P 交 換V P I 1V P I 4 V P I 5V C I 1V C I 2V C I 1V C I 2V C I 1V C I 2V P I 2V P I 3V C I 4V C I 3V C I 1V C I 2V C I 3 V C I 4V C 交 換V P C 端 點(diǎn)45 V C I 1V C I 2V C I 1V C I 2V C I 1V C I 2V P I 7V C I 4V P I 6V C I 3V C 交 換 機(jī)V P 交 換 機(jī)V C I 1V C I 2V C I 4V C I 3V P I 9V P I 8V P I 5圖 7 . 9 V C 交 換46 交換機(jī)為每一個(gè)呼叫分配一個(gè)VPI/VCI，每個(gè) VPI/VCI只具有局部意義，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在讀取 VPI/VCI后，根據(jù)本地的轉(zhuǎn)發(fā)表，查找對(duì)應(yīng)的輸出 VPI/VCI，進(jìn)行交換并改變 VPI/VCI的值。因?yàn)樘撔诺朗前凑仗撏ǖ纴韯澐值?，?dāng)虛信道交換時(shí)，其所屬的虛通道也要進(jìn)行交換，即虛通道和虛信道都要進(jìn)行交換。 交換機(jī)將一條 VP上所有的 VC鏈路上的 ATM信元全部轉(zhuǎn)送到另一條 VP，交換過程中不改變 VCI值。 ?VPC端點(diǎn) （ VPC endpoint）是 VPC的起點(diǎn)和終點(diǎn)，是 VCI產(chǎn)生 ， 變換 或 終止 的地方。 是 VPC端點(diǎn)之間的 VP級(jí)端到端的連接。 是 VCC端點(diǎn)之間的 VC級(jí)端到端的連接。 VPI和 VCI只在其相應(yīng)的每段傳輸通道上有意義，不具有端到端的含義。 VPI用來識(shí)別一條 VP。 VCI用來識(shí)別一條 VC。 在每個(gè)虛通道中可包含若干個(gè)虛信道VC，每個(gè)虛信道由其 VCI值標(biāo)識(shí)。 ATM傳輸通道可分割成若干個(gè)邏輯子信道 ， 為便于應(yīng)用和管理 。 交換節(jié)點(diǎn)完成的是虛電路的交換 ， 同一虛電路上的所有信元都選擇同樣的路由 ，經(jīng)過同樣的通路到達(dá)目的地 。 ? 空閑信元只用作信道填充； ? 在接收端應(yīng)把收到的空閑信元丟掉 。 三種不同的狀態(tài)： 搜索態(tài) 、 預(yù)同步態(tài)和同步態(tài) 。 27 接收端信頭差錯(cuò)控制方式 缺省方式 糾正信頭的一位錯(cuò)碼。 24 三 、 ATM信元傳送處理的基本原則 1． 信息發(fā)送順序 從字節(jié) 1起始 ， 8bit的字節(jié)以增序方式發(fā)送；對(duì)于各域而言 ， 首發(fā)比特是最高有效位 （ the Most Significant Bit， MSB） 。 利用 HEC可以糾正單個(gè)比特的錯(cuò)誤并檢測(cè)多個(gè)比特的錯(cuò)誤。 HEC采用的是一種循環(huán)冗余碼 CRC，信元頭校驗(yàn)碼： g(x)=x8+x2+x+1。 22 HEC（ Head Error Control）： 為 8個(gè)比特，信頭差錯(cuò)