通信工程師交換技術(shù)考試ATM的交換網(wǎng)絡(luò)[2]

①共享存儲(chǔ)器方式

采用共享中央緩沖或輸出緩沖排隊(duì)方式，由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和控制存儲(chǔ)器共同完成信元交換。只要存在空閑存儲(chǔ)單元，端口即可寫入信元，不受已存信元數(shù)量限制，極大地提髙了存儲(chǔ)器的利用率。其工作原理是：各輸入端口的信元經(jīng)過串/并變換和時(shí)分復(fù)用后順序?qū)懭霐?shù)據(jù)存儲(chǔ)器。同時(shí)從輸入信元頭中提取控制信息（地址信息）給控制存儲(chǔ)器，控制存儲(chǔ)器給信予新的目的地址，并按寫入的順序?qū)⑿旁偷较鄳?yīng)的輸出端，經(jīng)過分接和串/并變換后送出端口。

②共享媒體方式

一般采用環(huán)或總線作為共享媒體。由于是分散控制和按接入?yún)f(xié)議工作，所以比較靈活，工作方式類似于傳統(tǒng)的局域網(wǎng)交換方式，如TokenRing,TokenBus等，各個(gè)端口將輸入信元送入共享媒體，并將共享媒體中傳送的本端口需要的信元接收下來。為了緩解共李媒體的高帶寬要求，通常采用多環(huán)或多總線等并行處理技術(shù)。

　　2）空分交換結(jié)構(gòu)

在時(shí)分交換結(jié)構(gòu)中，所有輸入和輸出端口共享一條通信母線，而空分交換結(jié)構(gòu)中，輸入和輸出端口間有一組通路，這些通路并行工作使不同輸入端口的信元可以同時(shí)由交換單元傳送。這樣交換單元的總?cè)萘烤褪敲織l通路的帶寬乘以并行傳送一個(gè)信元的通路平均數(shù)之積。

因此，理論上空分交換結(jié)構(gòu)的總?cè)萘繘]有上限。然而，實(shí)際上它要受到物理實(shí)現(xiàn)約束的限制，例如，器件引腳數(shù)、連接器限制和同步，因此不可能很大，由于交換結(jié)構(gòu)有多條通路。而且通常是用多個(gè)交換元件互連而成的，就需要有路由選擇功能，為每個(gè)信元選擇一條至相應(yīng)輸出端口的通路。通常有兩種方法：自選路由法和標(biāo)記選路法。

在自選路由法中，交換機(jī)的輸入接口單元使用査表方法為每個(gè)輸入信元添加一個(gè)路由標(biāo)簽（Routetag），使用這個(gè)路由標(biāo)簽可使交換結(jié)構(gòu)中的交換元件只要簡(jiǎn)單地檢驗(yàn)路由標(biāo)簽就可很快地作出選路決策，因此也叫路由標(biāo)簽法。大多數(shù)基于空分交換結(jié)構(gòu)的交換機(jī)設(shè)計(jì)都采用自選路由法。

在標(biāo)記選路法中，利用VPI/VCI（標(biāo)記）標(biāo)識(shí)交換單元中的路由表，當(dāng)信元到達(dá)交換元件時(shí)，通過查表確定它的路由，因此又叫路由表法。而路由表通常是在呼叫連接時(shí)建立的，因此，這種選路方法不依賴于互連網(wǎng)絡(luò)本身的特性，可采用任意形式的互連網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信操作簡(jiǎn)單，但要求交換結(jié)構(gòu)保存大量選路和翻譯表，需要較大的存儲(chǔ)容量。

下面介紹幾種典型的空分交換結(jié)構(gòu)。

①縱橫棒（Crossbar）結(jié)構(gòu)

“縱橫棒”這一術(shù)語源于模擬電話系統(tǒng)單通路、

無阻塞交換單元的特定設(shè)計(jì)，如圖6-12所示為一個(gè)4x4“縱橫棒”結(jié)構(gòu)。其中每個(gè)有源元件即交叉點(diǎn)都是單個(gè)的電接點(diǎn)。在ATM中，該術(shù)語用來描述任何復(fù)雜度按照iV2的函數(shù)增長(zhǎng)的單通路無阻塞網(wǎng)絡(luò)（況為輸入/輸出端口數(shù)）。

采用縱橫棒結(jié)構(gòu)的交換網(wǎng)絡(luò)的吞吐率和時(shí)延特性較好，但其設(shè)計(jì)通路或交叉點(diǎn)的復(fù)雜度隨tv2函數(shù)增長(zhǎng)，導(dǎo)致硬件需求量加大，造價(jià)很高。因此，規(guī)模不宜過大。然而，這種結(jié)構(gòu)十分適用于構(gòu)造自選路由、無阻塞交換元件和中小規(guī)模的交換機(jī)。另外，縱橫棒結(jié)構(gòu)同樣存在輸出競(jìng)爭(zhēng)，需采取相應(yīng)的緩沖策略以降低信元丟失率。

②Banyan結(jié)構(gòu)

Banyan結(jié)構(gòu)是一種重要的ATM交換結(jié)構(gòu)，對(duì)Banyan結(jié)構(gòu)的研究可追溯到對(duì)電@電路交換結(jié)構(gòu)的多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)（MultistageInterconnectionNetwork,MIN）的研究時(shí)期，研究MIN的目的主要是為了設(shè)計(jì)一無阻塞的而且交叉接點(diǎn)小于單級(jí)網(wǎng)絡(luò)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)，而后又在并行計(jì)算系統(tǒng)的處理機(jī)和存儲(chǔ)器間互連研究中得到進(jìn)一步的發(fā)展。顯然，MIN同樣適用于將小規(guī)模ATM交換結(jié)構(gòu)組合成大容量交換單元，從而形成大規(guī)模ATM交換機(jī)，Banyan是一種基本的多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)。

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