起因，背景：

ATM交換技術(shù)是ATM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心。交換結(jié)構(gòu)的性能將決定ATM網(wǎng)絡(luò)的性能和規(guī)模。交換機(jī)設(shè)計的方法將影響交換吞吐量、信元阻塞、信元丟失和交換延時等，交換結(jié)構(gòu)不僅影響交換機(jī)的性能和擴(kuò)展特性，而且也影響交換機(jī)支持廣播方式和點(diǎn)到點(diǎn)方式的能力。

交換原理和方式：

1．ATM交換原理

ATM交換結(jié)構(gòu)應(yīng)該能夠完成兩方面基本功能，一是空間交換，即將信元從一條傳輸線上交換到另一條上，又叫路由選擇；另一功能是時間交換，即將信元從一個時隙轉(zhuǎn)移到另一時隙。ATM交換機(jī)從基本構(gòu)成上可分為接口模塊、交換模塊、和控制模塊。接口模塊位于交換機(jī)的邊緣，為交換機(jī)提供對外的接口；交換模塊是整個交換機(jī)的核心模塊，它提供了信元交換的通路，通過交換模塊的兩個基本功能（排隊和選路），將信元從一個端口交換到另一個端口上去；控制模塊是交換機(jī)的中央樞紐，它完成ATM信元處理、資源管理和流量控制中的連接接納控制，以及設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)管理等功能、在實(shí)現(xiàn)時，設(shè)備管理和網(wǎng)管多在外接的管理維護(hù)平臺上完成。

2．ATM交換方式和結(jié)構(gòu)：

現(xiàn)代通信網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的交換方式有兩種：電路交換方式和分組交換方式。電路交換方式包括傳統(tǒng)電路交換、多速率電路交換、快速電路交換等，分組交換方式包括幀交換、幀中繼、快速分組交換等。電路交換方式適用于話音等實(shí)時性業(yè)務(wù)，而分組交換方式適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在綜合業(yè)務(wù)環(huán)境下，不同業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的要求不同，電路交換方式和分組交換方式都不能滿足綜合業(yè)務(wù)環(huán)境下的使用要求。ATM交換技術(shù)是一種融合了電路交換方式和分組交換方式優(yōu)點(diǎn)而形成的新型交換方式。

ATM交換結(jié)構(gòu)有總線結(jié)構(gòu)和共享存儲器結(jié)構(gòu)兩種?？偩€結(jié)構(gòu)如圖1所示，各路ATM信元經(jīng)輸入處理后匯集到總線上，輸出處理從總線上取出信元，處理后形成輸出信號?？偩€工作在分時狀態(tài)，把不同時隙分配給不同的輸入、輸出。

存儲器結(jié)構(gòu)如圖2所示，各端口信元經(jīng)過輸入處理后送入存儲器，輸出處理器從存儲器取出信元，處理后形成輸出信號。

若將存儲器結(jié)構(gòu)稍加變形，則其結(jié)構(gòu)和總線結(jié)構(gòu)是非常相似的。兩種結(jié)構(gòu)都存在信元的匯集點(diǎn)，這時就需要以時分和空分相結(jié)合的方式提高交換容量。

ATM交換特點(diǎn)：

（1）采用統(tǒng)計時分復(fù)用

傳統(tǒng)的電路交換中用STM（Synchronous Transfer Mode）方式將來自各種信道上的數(shù)據(jù)組成幀格式，每路信號占固定比特位組，在時間上相當(dāng)于固定的時隙，即屬于同步時分復(fù)用。在ATM方式中保持了時隙的概念，但是采用統(tǒng)計時分復(fù)用的方式，取消了STM中幀的概念，在ATM時隙中存放的實(shí)際上是信元。

（2）以固定長度（53字節(jié)）的信元為傳輸單位，響應(yīng)時間短

ATM的信元長度比X.25網(wǎng)絡(luò)中的分組長度要小得多，這樣可以降低交換節(jié)點(diǎn)內(nèi)部緩沖區(qū)的容量要求，減少信息在這些緩沖區(qū)中的排隊時延，從而保證了實(shí)時業(yè)務(wù)短時延的要求。

（3）采用面向連接并預(yù)約傳輸資源的方式工作

在ATM方式中采用的是虛電路形式，同時在呼叫過程向網(wǎng)絡(luò)提出傳輸所希望使用的資源?？紤]到業(yè)務(wù)具有波動的特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)中同時存在連接的數(shù)量，網(wǎng)絡(luò)預(yù)分配的通信資源小于信源傳輸時的峰值速率（PCR）。

（4）在ATM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部取消逐段鏈路的差錯控制和流量控制，而將這些工作推到了網(wǎng)絡(luò)的邊緣

X.25運(yùn)行環(huán)境是誤碼率很高的頻分制模擬信道，所以X.25執(zhí)行逐段鏈路的差錯控制。又由于X.25無法預(yù)約網(wǎng)絡(luò)資源，任何鏈路上的數(shù)據(jù)量都可能超過鏈路的傳輸能力，因此X.25需要逐段鏈路的流量控制。而ATM協(xié)議運(yùn)行在誤碼率較低的光纖傳輸網(wǎng)上，同時預(yù)約資源保證網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)呢?fù)載小于網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，ATM將差錯控制和流量控制放到網(wǎng)絡(luò)邊緣的終端設(shè)備完成。

（5）ATM支持綜合業(yè)務(wù)

ATM充分綜合了電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)，既具有電路交換“處理簡單”的特點(diǎn)，支持實(shí)時業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)透明傳輸，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不對數(shù)據(jù)作復(fù)雜處理，采用端-端通信協(xié)議；又具有分組交換的特點(diǎn)，如支持可變比特率業(yè)務(wù)，對鏈路上傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)采用統(tǒng)計時分復(fù)用等。所以ATM支持話音、數(shù)據(jù)、圖象等綜合業(yè)務(wù)。