现代交换原理与技术（第二版）课件第六章 ATM交换技术

第六章ATM原理与技术6.1概述

6.1.1ATM的产生背景从20世纪70年代开始，通信技术迅速发展，通信系统中出现了许多新的通信业务，如可视图文、遥测、监视、电子邮件、可视电话、会议电话、图文电视、点播视频、高清晰电视等。由于业务种类不同，对传输和交换有不同的要求。这体现在两个方面：各种传输业务对误差和延时要求不同。各种业务对传输和交换的要求不同。因此，为了满足上述多样化业务的传输要求，在现代通信系统中对传输信道广泛采用多路复用技术，传输宽带化又同时促进了交换技术的发展，以便实现同一网络来支持不同业务的愿望。

交换技术的发展，也是围绕实现宽带化或依据峰值速率分配带宽来进行。由于传输、复用和交换越来越密不可分，人们通常使用传送方式（TransferMode，也译为转移模式）来统一描述传输、复用和交换方式，依据通信传输方式的同步和异步特点分为同步转移模式(SynchronousTransferMode,STM)和异步转移模式(AsynchronousTransferMode,ATM)。同步转移模式中主要的交换技术为电路交换，快速电路交换技术等，异步转移模式主要是ATM高速分组交换技术。6.1.2ATM的基本概念一、ATM的含义异步转移模式（AsynchronousTransferMode，ATM）是一种采用异步时分复用方式、以固定信元长度为单位、面向连接的信息转移（包括复用、传输与交换）模式。ATM结合了电路交换和分组交换技术的优点，是新一代的交换和复用技术。

ATM技术具有下列特征：(1)异步的统计时分复用技术ATM作为一种异步传输的特殊分组技术，它保证了满足数据突发性传输的要求，信道利用率高；由于采用统计复用技术，它将一条物理信道划分为多个具有不同传输特性的虚电路为用户服务，协议简单，可以实现网络资源的按需分配，满足网络与业务种类无关的要求。(2)固定的信元长度ATM采用短的固定的信元长度，具有电路交换的特点，就是时延小，实时性高，同时可以采用硬件电路实现，能满足多媒体业务传输的要求。(3)支持多业务的传输平台，并提供服务质量保障。采用面向连接的虚电路传输技术，通过不同的适配来满足不同业务对传输的要求，并提供流量控制、拥塞控制以及信元的优先级满足用户和业务的服务质量要求。二、ATM网络

1．ATM网络组成图1ATM网络组成2.ATM的传输模式（a）同步转移模式（STM）（b）异步转移模式（ATM）图2STM与ATM的比较三、ATM的信元结构

ATM信元是ATM的基本信息单元，根据对传输效率、时延（包括打包时延、排队时延、时延抖动和相关的信元组合恢复时延）和实现复杂性三方面因素的综合考虑，采用了53字节的固定信元长度。(a)用户-网络接口（UNI）(b)网络-节点接口（NNI）ATM信元头各部分功能如下：GFC(GenericFlowControl)：一般流量控制，占4bit。为了控制共享传输媒体的多个终端的接入而定义了GFC，由GFC控制用户终端方向的信息流量，减小用户侧出现的短期过载。VPI：虚通路标识码。UNI和NNI中的VPI字段分别是8bit和12bit，可分别标识256条和4096条虚通路。VCI：虚信道标识码。用于虚信道路由选择，它既适用于UNI，也适用于NNI。该字段有16bit，故共有65536条虚信道。PT(PayloadType)：信息类型指示段，也叫净荷类型指示段，占3bit，用来标识信息字段中的内容是用户信息还是控制信息。CLP(CellLossPriority)：信元丢失优先级，占1bit，用于表示信元的相对优先等级。在ATM网络发生过载、拥塞时，可以扔掉某些信元，优先级低的信元先于优先级高的信元被抛弃。CLP可用来确保重要的信元不丢失。CLP=0，信元具有高优先级；CLP=l，信元优先级低。HEC(HeaderErrorCheck)：信头差错控制，占8bit，用于信头差错的检测、纠正及信元定界。四、ATM信元传送处理的基本原则

1．信息发送顺序从字节1起始，8bit的字节以增序方式发送；对于各域而言，首发比特是最高有效位（theMostSignificantBit，MSB）。2．误码处理方法在传送ATM信元的网络（简称ATM网络）中，通过对信头部分的信头差错控制（HEC）字节进行检验，可以纠正信头的一位错码（因光纤传输误码主要是单比特误码）和发现多位错码，对无法纠正的信元予以丢弃。对信息域不采取任何纠错和检错措施。这使得接收方收到的ATM信元的信头都是正确的，但不保证传输信息的正确性；同时，因信头错误的信元被丢弃，使得不是所有的ATM信元都能送到接收方。3．信元定界方法 由于信元之间没有使用特别的分割符，信元的定界也借助于HEC字节实现。定界的方法如图所示，信元定界定义了三种不同的状态：搜索态、预同步态和同步态。ITU-T建议m=7和n=6为信元定界的适当值。 4.空闲信元和信道填充具有特定信头值（不包括HEC域）00000000000000000000000000000001的信元被定义为空闲信元。空闲信元只用作信道填充，以保持ATM信道的恒定传送速率，不能作为其他用途；接收端应把收到的空闲信元丢掉，对其信息域也不作任何处理。

5.面向连接方式在ATM系统中，用户通信采用面向连接的方式，经一个由系统分配给自己的虚电路进行传送。

6．虚通路和虚信道ATM系统中的虚电路有虚通路（VirtualPath，VP）和虚信道（VirtualChannel，VC）两种。对应的有虚通路连接和虚信道连接两种逻辑连接的方式，即VPC(VirtualPathConnection)和VCC(VirtualChannelConnection)。

对于一个端到端的连接一般由若干段串接而成，每一段称为一段链路，对应于两种连接方式则有VP链路和VC链路，它们分别用VPI和VCI标识，该标识符是对VP链路和VC链路的标识，一个端到端的逻辑连接中各段标识符一般不同，所以，VPI和VCI只有局部意义。一个物理链路包含多条VP链路，一个VP链路中又包含多条VC链路；同一个VP链路内的不同VC具有相同的VPI标识符，不同的VCI标识符；不同的VP内的VC具有不同的VPI和VCI标识符；当信息从端到端的逻辑连接中进行转移过程中，经历每一段逻辑链路时，需要修改相应的标识符。VC一般识别不同的用户，实现端用户业务的接入；VP主要实现交换机之间，以及用户端设备和交换机的连接。

VCC和VPC的关系ATM连接VC、VP及传输通道的关系一条传输通道上可包含若干个虚通道VP，每个虚通道由其VPI值标识。每个虚通道中可包含若干个虚信道VC，每个虚信道由其VCI值标识。

VP交换VP交换是将一条VP上所有的VC链路全部交换到另一条VP链路上去，而这些VC链路的VCI值都不改变。实现输入VPI值到输出VPI值的映射,被交换的VPC中包含的所有VCC作为整体被交换；VP交换用于骨干网中大量的VCC的成组交换。VC交换

在VC交换时，VPI和VCI两个段都要改变

提供不同的VPC中各VCC之间的信息交换；实现输入VPI/VCI值到输出VPI/VCI值的映射；

VC交换可以涵盖VP交换。VP交换和VC交换示例

ATM连接的建立过程就是在源ATM端点与目的ATM端点进行通信前的连接建立过程，实际上就是在这两个端点间的各段传输通道上，寻找空闲VC链路和VP链路，分配VCI与VPI，建立相应VCC与VPC的过程。（1）进一步简化了功能。

ATM实际是电路交换和分组交换发展的产物。分组交换网的交换节点参与了OSI一到三层的全部功能。帧中继节点只参与第二层功能的核心部分，就是帧定界、零比特填充和CRC检验功能；第二层的其他功能（即差错控制和流量控制）以及第三层功能则交给终端去处理。ATM网络则更为简单，除了第一层功能之外，交换节点不参与数据链路层功能，取消了逐段差错控制和流量控制，将这些工作都交给终端去做。五、ATM技术的特点（2）定长比可变长信元的控制与交换更容易用硬件实现，利于向高速化的方向发展。（3）采用面向连接并预约传输资源的工作方式，保证了网络上的信息可以在一定允许的差错率下传输，既兼顾了网络运营效率，又能够满足接入网络的连接进行快速数据传输。（4）ATM信元头部功能降低。由于ATM网络中链路的功能变得非常有限，所以信元头部变得异常简单，依靠信元头部的虚电路标志可以很容易地将不同的虚电路信息复用到一条物理通道上。（5）ATM网具有支持一切现有通信业务及未来的新业务；有效地利用网络资源；减小了交换的复杂性；减小了中间节点的处理时间，支持高速传输；减小延迟及网络管理的复杂性；能保证现有及未来各种网络应用的性能指标等特点。6.1.3ATM协议参考模型ATM协议结构在ATM协议参考模型中包含有物理层、ATM层、ATM适配层AAL和高层。

图4ATM协议参考模型1．物理层

物理层的主要功能是完成信息(比特／信元)的传输。物理层又可分为物理媒体子层PM和传输会聚子层TC。

(1)物理媒体子层PM物理媒体子层的功能和传输媒体直接相关，它负责线路编码、光电转换和比特定时，以便在物理媒体上正确地发送和接收数据比特。

(2)传输会聚子层传输会聚子层主要完成信元的正确发送和接收，主要有以下五方面的功能：传输帧的产生和恢复。即将信元流封装成适合传输系统要求的帧(例如同步数

字系列SDH所定义的帧)送到PM子层，将PM送来的传输帧恢复成信元流。产生信头错误检验码HEC，根据HEC检验接收到的信头的正确性。信元定界，按照信头的前4个字节和HEC之间的关系来完成信元的定界。传输帧自适应：完成信元流与传输帧转换时的格式适配。信元速率解耦：在物理层插入一些空闲信元，以便将ATM信元流的速率适配成传输媒体的速率。

2．ATM层

ATM层负责交换、选路由和信元复用。ATM层的功能与传输媒体无关。主要有以下功能：

(1)信元复用和解复用。在源端点负责对来自各个逻辑连接的信元进行复接，在目的端对接收的信元流进行解复用。

(2)VPI/VCI处理。在每个ATM节点为信元选路，建立端到端的逻辑连接。ATM逻辑连接是通过虚通路标识和虚信道标识来识别的。

(3)信头产生和处理。在呼叫建立阶段，各节点分配VPI/VCI；在信息传送阶段各节点翻译VPI/VCI，如在目的端点可以把VPI/VCI翻译成服务接入点(SAP)。

(4)一般流量控制。在用户网络接口(UNI)处，用ATM信头中的一般流量控制域（GFC）来实现流量控制。同时，信元丢失优先级（CLP）在流量控制中也发挥作用。终端和网络达成流量协议，在网络检测信元流时，某些信元被检测出违反协议规定，网络可能在接口丢弃它或者继续传送。但是网络必须确保在协议输入参数范围内，不影响其他用户信元业务质量。为了确保一致性，流量的业务等级，有必要识别网络的非一致信元，该信元是首先丢失的信元。识别方法是网络把非一致信元的CLP设置为“1”。3．ATM适配层AAL

AAL层的基本功能是将高层信息适配成ATM信元。AAL层又可分为拆装子层SAR和会聚子层CS。拆装子层SAR的基本功能是在发送侧将高层信息切割成ATM信元(48字节的信息段)，在接收侧将信元的信息段重新组装成高层信息单元。会聚子层CS的功能和高层业务有关，对于不同的业务类型有不同的功能。4．高层高层完成与业务有关的功能。6.2ATM交换的基本原理ATM交换机是基于存储的路由选择表，利用信头中的路由选择标识号（VPI和VCI）把ATM信元从输入线路传送到指定的输出线路。所谓交换，在ATM网中是指ATM信元从输入的逻辑信道到输出端逻辑信道的消息传递。输出信道的确定是根据连接建立信令的要求在众多的输出信道中进行选择来完成的。ATM逻辑信道具有两个特征，即它具有物理端口（线路）编号、虚通路识别符和虚信道识别符。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交换系统执行三种基本功能：路由选择、排队和信头翻译。

6.3ATM交换机的模块结构和组成

ATM交换系统功能结构由输入模块（IM）、输出模块（OM）、信元交换机构（CSF）、接续容许控制（CAC）和系统管理（SM）等功能模块构成。

（1）输入模块（InputModule，IM），其任务是接收输入信元，并为信元通过交换单元准备路由选择。输入模块的主要功能是接收输入信号，提取ATM信元。其涉及的功能处理为：光电信号的转换；数字比特流的恢复；信元定界；信元速率解耦（丢弃空闲信元）。路由选择要求每个信元具有下述功能：信头差错检查；VPI/VCI有效性检查及翻译；输出端口的确定；信令信元和接续容许路由选择的排序；管理信元和系统管理路由选择的排序；每一VPI/VCI的占用和网络参数控制；内部标识符的加入，内部标识符在输入模块被加进每个信元，在输出模块再被剔除。（2）输出模块（OutputModule，OM）执行与输入模块相反的功能。其功能包括：内部标识符的提取和处理；VPI/VCI值的插入；HEC域的产生并装入信头；CAC信令信元，SM管理信元和用户业务数据信元流的混合输出；信元速率匹配（加入空闲信元）；光电信号转换。（3）交换机构（SwitchFabric，SF），该功能模块的作用是模块间传递信元，主要是把用户业务信元通过选路从输入模块转送到输出模块。除选路功能外，还有以下功能：信元缓冲；汇集和多路复用；故障容错；广播发送或同播发送；信元调度处理；信元丢弃；拥塞检测。（4）接续容许控制（ConnectionAdmissionControl，CAC）的主要功能是处理和翻译信令信息，并决定容许接续与否。它执行虚路径和虚通路的接续建立、更改及终止等功能。图5ATM交换结构分类

6.4ATM交换网络（交换结构）的实现技术

交换的实质是将某条入线的信息输出到特定的出线上。任意时刻入线和出线之间可能出现的关联可以有多种形式，如：一对多的连接、一对一的连接、入线和出线空闲状态等。6.4.1空分交换结构ATM交换的最简单构建方法是将每一条入线和每一条出线相连接，在每条连接线上装上相应的开关，根据信头VPI/VCI决定相应的开关是否闭合来实现特定输入和输出线路的接通，也就是将某入线上信元交换到出线上。这种思想实现的最简单的方法是空分交叉开关，称矩阵式交换机。基本原理如图所示。

图6混洗式交换网络2）多级交换矩阵多级交换矩阵由多个交换元素互连组成，它可以克服单级交换矩阵交叉节点数过多的缺点。多级交换矩阵又可分为单通路和多通路两种。(1)单通路网络从一个给定的输入到达一个输出端只有一条通路，最常见的就是“榕树”——Banyan网络。网络的每个交换元素都为2×2（两个输入和两个输出），其交叉节点小于单级网络，如一个8×8的单级交换网络的交叉节点为64，而采用三级Banyan网络只有48个交叉节点。Banyan网构成方法：N×N网络由个2×2交换元素再加两个交换元素组成，将第一个交换节点的个入线与个2×2节点的上出线相连，将第二个交换节点的个入线与个2×2节点的下出线相连。在L级的Banyan网中，只有相邻级的交换元素进行互连，网络的每一条通路都要经过L级。

用上述方法构成的多级互联网络不仅用于ATM交换，也可用于多处理器的计算机系统。它的几种变形分别成为Banyan网络、Baseline网络和洗牌-互换网络。网络的构成都是相同的，区别只在排列位置的不同。图7Banyan网络每一交换元素根据控制比特对输入信元路由进行选择。如果控制比特为0，信元被送至输出上端；如果控制比特为l，信元被送至输出下端。多级Banyan由多个控制比特逐级进行控制，每一级交换元素由lbit控制。如交换元素用3bit控制，高位控制第一级，中间位控制第二级，低位控制第三级。012345670123456701234567012345670123456701234567洗牌-互换网络Banyan网络Baseline网络Banyan网络的几种变形Banyan网络具有的性质：唯一路径特性：任何一条入线与任何一条出线之间存在且仅存在一条通路；自选路由功能：不论信元从哪条入线进入网络，它总能到达指定出线。由于

到达指定的输出端仅有唯一一条通路，因此路由选择十分简

单，即可由输出地址确定输入和输出之间的唯一路由。

到出端3的全部路径0123456701234567001100110011001100110011001100110011001100110011Banyan网络的优点是结构简单，模块化、可扩展，信元交换时延小。缺点是会发生内部阻塞，这是由于一条内部链路可以被多个不同的输入端同时使用造成的。0123456701234567000100001010011101110111011010110011001100110011001100110011001100110011001100内部阻塞图示

排序—Banyan网络，即通过在Banyan网络前面添加一个排序网络使其成为一个无阻塞网络。可以证明，对于各种Banyan网络，都存在某些特定的条件。在满足这些条件的情况下，网络可以进行无阻塞的连接。例如，对于洗牌-互换网络，若有两个连接a→b和c→d。其中两个入线编号和两个出线编号满足c﹥a，d﹥b，d-b≧c-a，则这两个连接的路径是完全不重叠的。因此，若洗牌-互换网络上各入端到各出端的连接是经过排序的，即彼此不交叉，则在洗牌-互换网络上是无阻塞的。012345670123456洗牌互换网络7

有多种构成排序网络的方法，下图所示为一个8×8排序网络的实现举例。图中的基本部件叫做比较-交换器。有“↑”符号的叫做出线升序比较-交换器，其功能是比较两个入线要连接到的出线的号码。若上面的大于下面的一个，则要进行交叉连接；否则进行平行连接。有“↓”符号的叫做出线降序比较-交换器，其功能是比较两个入线要连接到的出线的号码。若上面的大于下面的一个，则要进行平行连接；否则进行交叉连接。(0)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)01234567(1)(2)(3)(4)(6)(0)(5)(7)(1)(7)(5)(3)(0)(6)(7)(5)(0)(1)(3)(6)(7)(0)(4)(1)(2)(6)(7)(0)(5)(3)(2)(6)(4)(1)(5)(3)(4)(4)(2)(0)(7)(4)(1)(2)(6)(5)(3)(2)

由此可知，如果在Banyan网络前面加上一个网络进行排序，使得上述无阻塞条件得到满足，则这样的两个网络构成的交换单元将是无阻塞的。前面增加的这个网络叫做排序网络。它与后面的Banyan网络组成的整体叫做排序Banyan网络。(2)多通路网络：在多通路网络中，从一个输入端到一个输出端存在着多条可选的通路，优点是可以减少或避免内部拥塞。解决内部阻塞的两种多通路网路：①基于Banyan的多通路网路；②Benes网络。基于Banyan的多通路结构增长型Banyan扩展型Banyan膨胀型Banyan复份型Banyan增长型Banyan0123456701234567每增加1级，每个入端与每个出端之间的通路数增加1倍扩展型Banyan每个输出地址有d条链路，并非有2d个输出地址膨胀型Banyan膨胀度d在各级可变化，是扩展级的特例复份型Banyan多平面Banyan网络结构负荷均分、广播功能01234567012345678×8Benes网络Benes网络Benes网络是著名的多通路网络，具有可重排无阻塞的特点。把一个M级Banyan网络对折叠加，使其级数增加到2M-1，得到的网络是无阻塞的，称为Benes网络。例如，把8×8多级开关阵列的级数由3增加到5，就可以消除内部阻塞。Benes网络相当于两个Banyan网络背对背相连，中间相邻两级合并为一级。

每一个Banyan网络为log2N级，因此Benes网络有2log2N-1级。

Benes网络构成方法

总结与思考可重排无阻塞网络：

不管网络处于何种状态，任何时刻都可以在交换网络中直接或对已有的连接重选路由来建立一个连接，只要这个连接的起点、终点是空闲的，而不会影响网络中已建立起来的连接。

CLOS网络思考：要求使用2X2的交换单元构造一个8X8的可重排clos网络，怎么构造？

在交换矩阵中，如果某条入线和出线处于空闲状态，在它们之间就可以建立一条连接，即不存在内部阻塞。但是，当多个入线上的信元希望送往同一条出线，这是不允许的，即发生所谓的“出线冲突”。出线冲突归属外部冲突类型。解决出线冲突涉及两方面的问题：如何选择一条入线完成信元的传送，以及对其他被阻塞信元采取什么样方法进行处理。1.出线冲突时的入线选择策略当来自多条入线的信元同时竞争一条出线时，只有一个信元可以传送，其他信元将被延迟，因此，就必须采用仲裁机制去选择“获胜信元”。（1）随机法：随机地从多条竞争的入线中选取一条入线，传送该入线上的信元。这种策略实施简单，在轻负载情况下，不会对系统服务质量产生影响；当网络出现大量负载时，可能会有许多入线竞争同一出线，则无法保证实时业务的需求。

（2）固定优先级法：每条入线都有固定的优先级，不同优先级的入线发生出线冲突时，优先级高的入线获得发送信元的权利。但该策略不能保证业务公平性准则。该方法也不能很好地满足不同业务的传输质量的要求，但实现简单。（3）轮换优先级法：也称周期策略，即每条入线的优先级并不是固定不变的，而是轮流拥有最高优先级。对所有入线是公平的，但仍然没有兼顾每条入线上不同服务质量要求的信元传输，无法支持时延要求高的业务通信，且实现趋于复杂。

（4）缓存区状态确定法：ATM交换机必须设置缓存区以放置无法立即交换的信元，根据缓存区的溢满程度选择传输的信元。可提高系统的通信量，减少系统因缓存区满而丢失信元的概率。（5）信元状态确定法：根据信元丢失率CLP值的不同确定信元服务的先后顺序，如果信元优先级相同可以采用随机法、固定优先级法或是缓存区状态法以确定具体服务的信元。可以在提高系统运行的质量同时满足业务的服务要求。2.阻塞信元的处理——缓存存储方法对于交换单元无法立刻服务的信元，可以采用缓存存储方法（也称排队方法）将这部分信元暂时缓存，等待下一次服务。根据缓存区设置位置不同可分为输入缓存、输出缓存和中央（交叉点）缓存三种方法。（1）输入缓存（输入队列）输入缓存法采用图如所示的方法来解决输入端可能的竞争问题。

给每条入线配置一个专用的缓存器用来存储输入信元，直到仲裁逻辑对这些信元予以“放行”后，交换传输媒质将ATM信元从输入缓存传送到出线而不会再有竞争。仲裁逻辑决定哪条入线可以先得到服务。输入缓存法的缺点是存在队头堵塞。

（2）输出缓存（输出队列）输出缓存法如图所示，采用这种方法对不同入线上要去往同一出线的信元可以在一个信元的时间内全部被传送（交换）。但仅有一个信元能在出线上得到服务，因此，产生了出线竞争。通过在交换单元的每一条出线上设置缓存来解决这种可能的输出竞争。输出缓存的控制基于简单的先进先出原则，这样能保证信元正确的缓存顺序。

（3）中央缓存（中央队列）中央缓存法是在基本交换单元的中央设置一缓存器。这个缓存器被所有的入线和出线公用，而不是由某一条单一的入线或出线专用，如图所示。所有入线上的全部输入信元都直接存入中央缓存器，每条出线将从中央缓存器中选择以自己为目的地的信元。并按先进先出原则读取这些信元。6.4.2时分交换结构ATM本质是异步时分（AsynchronousTimeDivision，ATD）复用，它将信道分成等长的时隙，时隙中填充等长的分组，借鉴同步时分复用中的时分交换的概念，人们设计了异步时分的交换结构。时隙交换器（TimeSlotInterval，TSI）是时分交换结构中的关键组成单元。TSI本质上可以看作一个缓冲区，该缓存区从输入线某时隙中读取数据，然后向特定的输出时隙写入该信息单元。相当于对一条线路上不同时隙内容进行互换。在同步时分复用中，线路上不同时隙相当于不同的子信道，时隙交换也就相当于线路交换。如果对m×n线路进行交换，在进入TSI时，先将m条线路上的信息复合在一条线路的不同时隙中，该线路由m个时隙组成信息帧，然后经过TSI将m个时隙置换成由n个时隙组成帧的输出信道，再将此信息分路成n条线路。这样原先m条输入线路上的信息就输出到n条线路上，完成了信息交换。时分交换结构图入线标号出线位置出线位置n个输出时隙（存放相应入线信息）m个输入时隙（存放需要交换信息）入线标号n个缓冲（存放相应入线位置信息）12345671234567入线出线等价7654321

12345673542/76275612275612出线标号1234567相应入线信息TSI交换原理图

（1）输入时隙：时隙数和输入线路数相等，每个时隙中装载的信息包括两部分内容：输出线路编号和该输入时隙号对应的入线上的传输信息。 （2）输出时隙：时隙数和输出线路数相等，每个时隙中装载的是相应入线上的信息，上图所示的输出时隙方框中填写的是对应的入线时隙编号，实际只是存放相应的信息。（3）缓存区：完成将输入时隙中的信息交换到特定的输出时隙中。将输入时隙中的信息根据其输出时隙的编号填入相同编号的缓存区中，缓存信息按照顺序方式读到输出时隙中(“控制写入，顺序读出”)。

6.4.3总线交换结构

总线是指所有通信部件间的公共连线，通信部件间的信息交换全部通过总线提供的通道来完成。基于总线机制的ATM交换单元的构造如图所示，所有入线和出线都连接到总线上，总线通过总线管理器进行管理。

在计算机内部总线结构中，采用仲裁机制。而在计算机局域网总线结构中，采用各计算机站点自主监视总线上是否有信息传送的方法。 上述两种总线仲裁机制一方面是总线上传送的负载的不均衡性（计算机内部通信中CPU占用总线的绝大多数时间并处于管理位置，计算机局域网中数据传输呈现突发的特性）；另一方面是它们一般工作在较低速率下，例如，计算机内部总线速率为33Mbit/s，而局域网则在100Mbit/s，远低于ATM交换机的传输速率。

所以，ATM总线交换结构不能简单地采用上述两种总线仲裁机制来解决总线的占用传输。

从统计角度来看，ATM交换机的各条入线的负载基本平衡，同时，总线上的速率和时分交换中存储区速率相仿，是Gbit/s数量级，无法采用“申请-仲裁”或“碰撞”的方式进行。ATM交换设备采取时分方式，将时间分成若干时隙，将这些时隙分给不同的入线，入线在规定的时隙内将信元发送到总线上，出线则连续监听信道上的信元，检查传输信息的VPI/VCI值，确定该信息是否由本出线接收。如果端口速率为155.520Mbit/s，即在1S内端口可向总线传输比特数为155.520Mbit，入线处不必设置缓存区；但如果m条入线上信元传输速率与目的出线相同，最大出线接口速率和总线通过速率必须是相同的，即m×155.520Mbit/s，这样出线接口速率必须为入线的m倍。考虑实际出线速率和入线速率相同，因此，出线处必须设置缓存区。为了减轻总线的负担，可以采用多总线的方法。在ATM交换单元中使用多组总线而