ATM信元交换过程–详细研究与分析

7．3．3　ATM信元交换过程

ATM交换技术采用类似分组交换的方式来传输信息，只是ATM交换采用固定长度的分组（信元）。ATM网从概念上讲就是分组交换网。端到端的接续和分组交换的交换虚电路方式一样，也是在网络通信开始以前先建立虚电路，然后才能采用异步时分复用的工作方式传输信元，因此，ATM也是采用面向连接的工作方式。

ATM交换机是基于路由表存储信元信息的，利用信元信头中的路由选择标识符（VPI和VCI）将输入链路的信元转发到输出链路上。

在ATM网络中，通过ATM交换系统将输入逻辑信道上的信元信息传输到输出逻辑信道上。信元传递过程中，输出逻辑信道的确定是由ATM交换机根据连接建立信令的要求在多条输出逻辑信道中选择来完成的。建立在交换节点上接续的主要任务是建立路由选择表，对每一接续提供其输入和输出接续识别符VPI/VCI间的联系。

1．ATM信元交换过程

下面以转发表控制选路的系统为例，说明ATM信元交换的过程。ATM逻辑信道具有两个特征，即它具有物理端口（线路）编号、虚信道识别符和虚通道识别符。为了提供交换功能，输入端口必须与输出端口相关联，输入VPI/VCI与输出的识别符相关。ATM逻辑信道的识别是由物理端口（入线或出线）编号和VPI与VCI共同识别的，VPI/VCI字段表示该信元的路由信息，该信息表示这个信元从哪里来，到哪里去。ATM交换就是依据各个信元上的VPI和VCI来决定把它们送到哪一条输出线上去。每个ATM交换机建立一张对照表，对于每个交换端口的每一个VPI和VCI，都对应表中的一个入口。当VPI和VCI分配给某一信道时，对照表将给出该交换机的一个对应输出端口以及用于更新信头的VPI和VCI值，如图7．17所示。图中的交换节点有N条入线（I₁～I _N），N条出线（O₁～O _N）。每条入线和出线上传送的都是ATM信元，每个信元的信头值（VPI和VCI）表明该信元所在的逻辑信道。不同的入线（或出线）上可以采用相同的逻辑信道号。

ATM交换就是将任一入线上的任一逻辑信道中的ATM信元，根据交换机的路由表（翻译表）交换到目的出线上的任一逻辑信道上，同时其信头值由输入值被翻译成输出值。例如，入线I₁的逻辑信道VPI₆/VCI₁₇被交换到出线O₁的逻辑信道VPI₂₀/VCI₅上，入线I₂的逻辑信道VPI₁₂/VCI₃被交换到出线O₂的逻辑信道VPI₄/VCI₁₆上，入线I₃的逻辑信道VPI₄/VCI₂₁被交换到出线O N的逻辑信道VPI₈/VCI₃₅上。

图7．17　ATM信元交换过程

2．ATM交换的基本步骤(www.xing528.com)

（1）路由选择

ATM信元交换包含了两方面的内容：一是空分交换（空间交换），即将信元从一条物理传输线上改送到另一条编号不同的物理传输线上去，实现了空分交换。在进行空分交换时要进行路由选择，所以这一功能也称为路由选择功能。

（2）信头翻译

在ATM交换中，逻辑信道和时隙之间没有固定的关系，逻辑信道是靠信头的VPI/VCI值来标识的，因此实现时间交换要靠信头翻译表来完成。在交换节点上，空间交换和时间交换功能是用信头、链路翻译表来完成的。在交换虚连接的系统中，ATM交换机中的翻译表是在通信虚电路建立的过程中自动建立起来的，该表分成入线信息和出线信息，它们都包含相应的端口、VPI值和VCI值。同时，虚电路上所有的中继节点都会建立虚电路映射表（翻译表）。当一个信元到达某一交换机时，交换机将读出该信元头中的VPI和VCI值，并与路由对照表比较，从表中找到相应的输出端口及其相应的VPI和VCI，信元头的VPI和VCI就被更新，然后信元被发往下一个节点。信头变换，相当于进行了时间交换，即将信元从一个时隙改换到另一个时隙，也就是信元的VPI/VCI值的转换，或者说是逻辑信道的改变，这个过程称为信元交换。

这里需要说明路由表和以上所说的翻译表实际上是一张表，所以一般在讨论问题时可以通用。

（3）缓冲排队

由于ATM是采用统计复用，来自不同入线上的信元竞争交换介质等交换资源，在逻辑信道上信元的出现是随机的，所以多个信元可能同时到达交换机，并竞争同一条出线，由此会产生碰撞。为了减少碰撞，需要对信元进行排队，在时间上将各信元分开，实现的方法就是在交换机中提供一系列缓冲存储器供同时到达的信元排队使用。

综上所述，可以得出这样的结论，ATM交换过程中交换系统执行三种基本功能，即路由选择、缓冲排队和信头翻译。不同的ATM交换机对这三种基本功能的处理是不同的。