起因，背景：

ATM交換技術是ATM網絡技術的核心。交換結構的性能將決定ATM網絡的性能和規模。交換機設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，交換結構不僅影響交換機的性能和擴展特性，而且也影響交換機支持廣播方式和點到點方式的能力。

交換原理和方式：

1．ATM交換原理

ATM交換結構應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移到另一時隙。ATM交換機從基本構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的邊緣，為交換機提供對外的接口；交換模塊是整個交換機的核心模塊，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，以及設備管理、網絡管理等功能、在實現時，設備管理和網管多在外接的管理維護平臺上完成。

2．ATM交換方式和結構：

現代通信網中廣泛應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時性業務，而分組交換方式適用于數據業務。在綜合業務環境下，不同業務對網絡的要求不同，電路交換方式和分組交換方式都不能滿足綜合業務環境下的使用要求。ATM交換技術是一種融合了電路交換方式和分組交換方式優點而形成的新型交換方式。

ATM交換結構有總線結構和共享存儲器結構兩種。總線結構如圖1所示，各路ATM信元經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。總線工作在分時狀態，把不同時隙分配給不同的輸入、輸出。

存儲器結構如圖2所示，各端口信元經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。

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

ATM交換特點：

（1）采用統計時分復用

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

（2）以固定長度（53字節）的信元為傳輸單位，響應時間短

ATM的信元長度比X.25網絡中的分組長度要小得多，這樣可以降低交換節點內部緩沖區的容量要求，減少信息在這些緩沖區中的排隊時延，從而保證了實時業務短時延的要求。

（3）采用面向連接并預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絡提出傳輸所希望使用的資源。考慮到業務具有波動的特點和網絡中同時存在連接的數量，網絡預分配的通信資源小于信源傳輸時的峰值速率（PCR）。

（4）在ATM網絡內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絡的邊緣

X.25運行環境是誤碼率很高的頻分制模擬信道，所以X.25執行逐段鏈路的差錯控制。又由于X.25無法預約網絡資源，任何鏈路上的數據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協議運行在誤碼率較低的光纖傳輸網上，同時預約資源保證網絡中傳輸的負載小于網絡的傳輸能力，ATM將差錯控制和流量控制放到網絡邊緣的終端設備完成。

（5）ATM支持綜合業務

ATM充分綜合了電路交換和分組交換的優點，既具有電路交換“處理簡單”的特點，支持實時業務、數據透明傳輸，在網絡內部不對數據作復雜處理，采用端-端通信協議；又具有分組交換的特點，如支持可變比特率業務，對鏈路上傳輸的業務采用統計時分復用等。所以ATM支持話音、數據、圖象等綜合業務。