交换技术考试ATM多级交换网络

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　　6.4.4 ATM多级交换网络
1.Banyan网络
Banyan网络早在1973年即已提出，当时是一种覆盖范围较广的网络结构，早先用于并行计算机系统中的互连，后用于快速分组交换。Banyan网可以分为一些子类，L级(L-level)Banyan网是其中的一类，其特征是只有相邻级之间才有链路相连，这意味着任何输人到任何输出之间的路径都经过L级。L级Banyan网又可分为规则Banyan(RegularBanyan)和不规则Banyan(IrregularBanyan),前者表不构成Banyan网络的各个交换单兀(SE)都是等同的，后者则不然。如果Banyan网中各个SE不但是等同的，而且每个SE的人线数等于出线数，则称此规则Banyan为矩形Banyan网(RectangularBanyan)。
规则Banyan网又可分为两种：SWBanyan和CCBanyan。SWBanyan应用较广。SW Banyan中的SE如果有n条人线和n条出线，即采用nxn的SE时，则级数ft=log/V,每级有N/n个SE，AT为Banyan网的总入线/出线数。如果采用2x2的SE,则级数=log2V,每级有N/1个SE。在实际中，有时就将由2x2SE构成的单路径网络称为Banyan网。以下的讨论除非另有说明，均以2x2SE为例。
图6-18示出W=8的由2x2SE构成的3级Banyan网。从图可以看出，与基于开关矩阵型结构或全互连结构的Crossbar不同，Banyan网是基于树型拓扑结构的。但每个SE却是基于Crowbar的结构，2x2的SE也具有bar和cross两种状态，每个输人通过3级SE可以到达任何输出。如果每个SE内部具有缓冲器，称为缓冲型Banyan网，否则就称为无缓冲型Banyan网。

Banyan网具有以下特性。
树型结构特性：从Banyan网的任一输人端口（或输出端口）引出的一组路径形成了2分支树。级数越多，分支越多，这就决定了级数。

单路径特征：Banyan的任一输人端到任一输出端之间，具有1条且仅有1条路径。
自选路由特征：从以上两个特征可以看出，Banyan网可以使用对应于路由标签的输出端口号的2进制码来自动选路，使信元到达所需的输出端。在选路过程中，每级SE依次按照路由标签中的某1位来自动选路。该比特为“0”时，选SE的上1条出线；该比特为“1”时，选SE的下1条出线。在图6-19中给出了示例：输人端3到达的信元要送到输出端5,5的2进制码为101,于是第1~第3级SE依次按1，0,1来选路，如图中的一条粗线所示。

内部竞争性：Banyan是具有内部竞争的有阻塞网络。考虑到各个输人端与输出端之间的单路径并非完全分离，存在公共的内部链路，则内部竞争是不可避免的现象。在图6-19中给出了示例：在同一时隙，输人端3至输出端5和输人端6至输出端4同时要传送信元时，会在级间链路上产生冲突。而且这种冲突的概率随着输人业务量强度的增大而加大。
可扩展性：Banyan网的结构有一定规律，可以采用规则的扩展方法将较小容量和规模的Banyan网扩展成较大规模。这种有规则的连接有利于VLSI的实现。
　　2.Clos网络
yvxyvcioe网络的基本结构如图6-20所示，yv为人线和出线数。第i级的交换单元(SE)为nxm，共有N/n个；第3级的交换单元为mxn,也有；V/n个；中间级交换单元为N/nxN/n,共有m个。这种3级Clos网络可记为(N,n,m),显然，在Clos网络任何一对输入端与输出端之间有m条可供选择的路径，每一条路径通过不同的中间级交换单元，因而Clos网属于多路径网络。图6-20doe网基本结构Clos网原先用于电路交换。如3.1.2节所述，对于图6-20所示的Clos网，其电路交换的内部无阻塞条件是：m^2n-l0Clos网也可用于快速分组交换，所以用于ATM交换的3级Clo8网，其结构仍如图6-20所示，但每个SE的开关状态是根据ATM信元的路由标签而改变的。前已提及，对于多路径的3级交换网络，路由标签不仅要指明第3级的输出端口号，而且要指明所经过的中间链路，即第1级的输出端口号和第2级的输出端口号。需要强调的是，信元的路由标签决定于信元的输人端口号和VPI/VCI值，因此属于同一虚通路的信元在交换网络内部具有相同的路由，亦即属于同一虚通路的各个信元通过交换网络后仍然能够保持它们的先后次序。

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