交換技術(shù)考試ATM多級交換網(wǎng)絡(luò)

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　　6.4.4 ATM多級交換網(wǎng)絡(luò)
1.Banyan網(wǎng)絡(luò)
Banyan網(wǎng)絡(luò)早在1973年即已提出，當(dāng)時是一種覆蓋范圍較廣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，早先用于并行計算機系統(tǒng)中的互連，后用于快速分組交換。Banyan網(wǎng)可以分為一些子類，L級(L-level)Banyan網(wǎng)是其中的一類，其特征是只有相鄰級之間才有鏈路相連，這意味著任何輸人到任何輸出之間的路徑都經(jīng)過L級。L級Banyan網(wǎng)又可分為規(guī)則Banyan(RegularBanyan)和不規(guī)則Banyan(IrregularBanyan),前者表不構(gòu)成Banyan網(wǎng)絡(luò)的各個交換單兀(SE)都是等同的，后者則不然。如果Banyan網(wǎng)中各個SE不但是等同的，而且每個SE的人線數(shù)等于出線數(shù)，則稱此規(guī)則Banyan為矩形Banyan網(wǎng)(RectangularBanyan)。
規(guī)則Banyan網(wǎng)又可分為兩種：SWBanyan和CCBanyan。SWBanyan應(yīng)用較廣。SW Banyan中的SE如果有n條人線和n條出線，即采用nxn的SE時，則級數(shù)ft=log/V,每級有N/n個SE，AT為Banyan網(wǎng)的總?cè)刖€/出線數(shù)。如果采用2x2的SE,則級數(shù)=log2V,每級有N/1個SE。在實際中，有時就將由2x2SE構(gòu)成的單路徑網(wǎng)絡(luò)稱為Banyan網(wǎng)。以下的討論除非另有說明，均以2x2SE為例。
圖6-18示出W=8的由2x2SE構(gòu)成的3級Banyan網(wǎng)。從圖可以看出，與基于開關(guān)矩陣型結(jié)構(gòu)或全互連結(jié)構(gòu)的Crossbar不同，Banyan網(wǎng)是基于樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的。但每個SE卻是基于Crowbar的結(jié)構(gòu)，2x2的SE也具有bar和cross兩種狀態(tài)，每個輸人通過3級SE可以到達(dá)任何輸出。如果每個SE內(nèi)部具有緩沖器，稱為緩沖型Banyan網(wǎng)，否則就稱為無緩沖型Banyan網(wǎng)。

Banyan網(wǎng)具有以下特性。
樹型結(jié)構(gòu)特性：從Banyan網(wǎng)的任一輸人端口（或輸出端口）引出的一組路徑形成了2分支樹。級數(shù)越多，分支越多，這就決定了級數(shù)。

單路徑特征：Banyan的任一輸人端到任一輸出端之間，具有1條且僅有1條路徑。
自選路由特征：從以上兩個特征可以看出，Banyan網(wǎng)可以使用對應(yīng)于路由標(biāo)簽的輸出端口號的2進制碼來自動選路，使信元到達(dá)所需的輸出端。在選路過程中，每級SE依次按照路由標(biāo)簽中的某1位來自動選路。該比特為“0”時，選SE的上1條出線；該比特為“1”時，選SE的下1條出線。在圖6-19中給出了示例：輸人端3到達(dá)的信元要送到輸出端5,5的2進制碼為101,于是第1~第3級SE依次按1，0,1來選路，如圖中的一條粗線所示。

內(nèi)部競爭性：Banyan是具有內(nèi)部競爭的有阻塞網(wǎng)絡(luò)?？紤]到各個輸人端與輸出端之間的單路徑并非完全分離，存在公共的內(nèi)部鏈路，則內(nèi)部競爭是不可避免的現(xiàn)象。在圖6-19中給出了示例：在同一時隙，輸人端3至輸出端5和輸人端6至輸出端4同時要傳送信元時，會在級間鏈路上產(chǎn)生沖突。而且這種沖突的概率隨著輸人業(yè)務(wù)量強度的增大而加大。
可擴展性：Banyan網(wǎng)的結(jié)構(gòu)有一定規(guī)律，可以采用規(guī)則的擴展方法將較小容量和規(guī)模的Banyan網(wǎng)擴展成較大規(guī)模。這種有規(guī)則的連接有利于VLSI的實現(xiàn)。
　　2.Clos網(wǎng)絡(luò)
yvxyvcioe網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)如圖6-20所示，yv為人線和出線數(shù)。第i級的交換單元(SE)為nxm，共有N/n個；第3級的交換單元為mxn,也有；V/n個；中間級交換單元為N/nxN/n,共有m個。這種3級Clos網(wǎng)絡(luò)可記為(N,n,m),顯然，在Clos網(wǎng)絡(luò)任何一對輸入端與輸出端之間有m條可供選擇的路徑，每一條路徑通過不同的中間級交換單元，因而Clos網(wǎng)屬于多路徑網(wǎng)絡(luò)。圖6-20doe網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)Clos網(wǎng)原先用于電路交換。如3.1.2節(jié)所述，對于圖6-20所示的Clos網(wǎng)，其電路交換的內(nèi)部無阻塞條件是：m^2n-l0Clos網(wǎng)也可用于快速分組交換，所以用于ATM交換的3級Clo8網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)仍如圖6-20所示，但每個SE的開關(guān)狀態(tài)是根據(jù)ATM信元的路由標(biāo)簽而改變的。前已提及，對于多路徑的3級交換網(wǎng)絡(luò)，路由標(biāo)簽不僅要指明第3級的輸出端口號，而且要指明所經(jīng)過的中間鏈路，即第1級的輸出端口號和第2級的輸出端口號。需要強調(diào)的是，信元的路由標(biāo)簽決定于信元的輸人端口號和VPI/VCI值，因此屬于同一虛通路的信元在交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部具有相同的路由，亦即屬于同一虛通路的各個信元通過交換網(wǎng)絡(luò)后仍然能夠保持它們的先后次序。

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