交换交换网络.ppt

CHAP. 02、交换网络 主要内容 交换网络的构成和分类 交换单元 交换单元的基本概念 开关阵列与空间交换单元 共享存储器型的交换单元——时间交换单元 共享总线型的交换单元——数字交换单元 交换网络 CLOS网络 TST网络 DSN网络 BANYAN网络 交换的基本功能是在任意的入线和出线之间建立连接。 在交换系统中完成这一基本功能的部件就是交换网络，它是交换系统的核心。交换网络是由若干个交换单元按照一定的拓扑结构和控制方式构成的。 交换单元是构成交换网络的最基本的部件。 交换网络有：空分、时分 数字、模拟 交换单元的基本概念 开关阵列与空间交换单元 共享存储器型的交换单元——时间交换单元 共享总线型的交换单元——数字交换单元 多级交换网络的拓扑结构可用三个参数来说明： 每个交换单元的容量 交换单元的级数 交换单元间的连接通路（链路） 单级交换网络和多级交换网络 多级交换网络(nm x nm两级交换网络) … … … … … O 1 n-1 O 1 n-1 … O 1 n-1 O 1 m-1 O 1 m-1 O 1 m-1 … … … … … … … … O O 1 1 m-1 n-1 1级 2级 多级交换网络的内部阻塞 出、入线空闲，但因交换网络级间链路被占用而无法接通的现象称为多级交换网络的内部阻塞 。 单级交换网络是不存在内部阻塞的 ；多级交换网络中交叉点越多，成本越高，建立连接的路径亦越多，阻塞的机会也越少，连接能力也就越强。 交换网络拓扑设计的总目标，就是在满足一定的连接能力的要求下，尽量最小化交叉点数。 多级交换网络的内部阻塞 严格无阻塞网络： 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。 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。 广义无阻塞网络： 指一个给定的网络存在着固有的阻塞可能，但又可能存在着一种精巧的选路方法，使得所有的阻塞均可避免，而不必重新安排网络中已建立起来的连接。 多级交换网络的内部阻塞 1 3 4 2 1 3 4 2 C1 C1 C2 C2 1，2，3，4 4，2，1，3 可重排无阻塞网络 1 3 4 2 1 3 4 2 C1 C1 cc2 cc2 可重排无阻塞网络 3.1 CLOS网络 为了减少交叉点总数而同时具有严格的无阻塞特性，CLOS C.很早就提出一种多级结构，推出了严格无阻塞的条件，这就是著名的CLOS网络。 … … … 1 n … 1 n 1 n 1 n … … 1 … 1 m 1 r 1 1 r m m m m 1 1 1 1 1 1 1 1 r r r r 3级CLOS网络 CLOS网络的基本概念 CLOS首次构造了一类如上图所示的N×N的无阻塞交换网络。它指出：采用足够多的级数，对于较大的N，能够设计出一种无阻塞网络，其交叉点数增长的速度小于N1+ε(0＜ε＜1)。也就是说，使用CLOS网络，既可以减少交叉点数，又可以做到无阻塞。 CLOS网络 全连接交换单元和部分连接交换单元 0 1 N-1 0 1 N-1 入线 出线 0 1 N-1 0 1 N-1 入线 出线 0 1 M-1 入线 出线 入线 0 M-1 出线 入线 0 N-1 出线 0 1 N-1 入线 出线 多路选择器 开关阵列的特性 开关控制简单，从入线到出线具有均匀的单位延迟时间。 开关阵列适合于构成较小的交换单元（开关数反映了实现的复杂度和成本的高低）。 交换单元的性能依赖于所使用的开关。 控制信号简单 容易实现同发和广播功能 继电器：其构成的交换单元是无向的，可交换模拟和数字信息，干扰和噪声大、动作慢（ms级）、体积大（cm级）。 模拟电子开关：一般利用半导体材料制成。 如：MC142100、MC145100（4 x 4开关阵列） 只能单向传送，且衰耗和时延较大。 数字电子开关：由简单的由逻辑门构成，用于数字信号的交 换，开关动作极快且无信号损失。 实际的开关阵列 通断开关 交叉点可看成是一个具有通/断功能的开关。其具体实现比较复杂，包括FIFO缓冲器和相应的控制逻辑。 多路选择器 开关阵列交叉点的实现（1） Crossbar 交叉点是一个2 x 2的传送门，它有两个状态：bar状态和cross状