第三部分(交换1)解读.ppt

传统电路交换的优缺点。 统计复用：用户数据不再固定、周期性地占用时隙，而是根据用户请求和网络资源情况，由网络动态分配。接收端不按固定的时隙关系来提取相应用户数据，而是根据数据中携带的目的地址来接收数据。这种复用方式称为异步时分复用，也称为统计时分复用。 交换机结构 交换机逻辑结构 LIC: line interface card IPC: input port controller OPC: output port controller 交换机面板图 交换机结构—输入和输出端口控制器框图 asdffggg aa 交换结构(switch fabric)功能定义 交换的实质 将某条入线的信息输出到特定的一条或几条出线上。 交换结构的评价方法 可以从性能和实现成本两方面评价一种交换结构的优劣。 性能：在各种可能的业务流模式（包括多播）下，分组经过交换结构的时延、时延抖动、丢失率等。 成本：实现交换结构所需的缓存和连线资源的多少，做工程实现时所需花费的人力物力。 共享缓存交换结构可以认为是最好的一种。由于充分共享内部缓存资源，资源消耗较少。因此，可以将共享缓存作为一种比较对象。 交换结构中的资源冲突 交换结构是由连线和缓存构成的。 连线又分输入端连线、内部连线和输出端连线。 当多个信元要同时去往一个输出端口，就造成输出端冲突（output port contention)，解决办法：选择一个信元从输出端口发出，将其余信元暂时缓存或丢弃。 当多个信元要同时经过一个内部连线时，就造成内部连线冲突（internal line contention)，或称为内部连线阻塞（internal line blocking)。解决办法：暂时缓存信元或丢弃信元。 当资源冲突引起信元暂时缓存，如果缓存里只有一个FIFO (First In First Out)队列，就会产生队头阻塞（Head of Line Blocking：HOL Blocking）现象。 研究交换结构要解决的中心问题 用多少连线和缓存资源，如何配置资源，在各种可能的业务流量模式下，将冲突的概率减少到可以接受的程度，从而使信元延迟和丢失率达到一定指标。 交换结构中的资源冲突—Output port contention 交换结构中的资源冲突—Internal Line Blocking 交换结构中的资源冲突—引起Head Of Line Blocking 交换结构的分类 —按外部特性 内部无阻塞型：如果一个外部输入端和一个外部输出端是空闲的，则一定可以找到空闲的内部通道将输入端和输出端连接起来。 内部阻塞型：如果一个外部输入端和一个外部输出端是空闲的，不一定可以找到空闲的内部通道将输入端和输出端连接起来。 交换结构的分类 按资源的使用方法可做如下分类： 交换结构的分类—时分复用交换 交换结构中的内部资源被所有从输入到输出的信元分时共享，即时分复用。这种内部资源可以是一个总线，也可以是一个缓存。 时分复用交换结构可以分为共享媒介型和共享缓存型，共享媒介可以是总线或环。 共享总线型交换结构 从各个输入端口来的信元分时通过总线到达输出端，输出端的AF让目的的为本输出端口的信元通过。总线速率至少等于各个输入端口速率的和。优点是简单、容易支持多播。缺点是各个输出端口的缓存不能共享，缓存的速率至少等于总线速率，且缓存比较大。支持大的交换容量比较困难。 共享缓存型交换结构 优点：缓存可以得到充分共享。 缺点：缓存的速率限制了交换容量的扩展。 在时分复用交换中，所有从输入端到输出端的信元经过的是同一个通道。在空分交换中，从输入端到输出端有多条通道，这些通道可以同时工作，多个信元可以同时从输入端到输出端。 空分交换结构的交换容量等于通道的带宽乘以可以同时工作的通道数目。因此，扩容的方法就是提高通道的带宽和提高可以同时工作的通道数目。 交换结构的分类—空分交换 空分交换又分为单路径和多路径。单路径空分交换结构中，从一个输入端到一个输出端，只有一条路径；多路径空分交换结构中，则有多条。 空分单路径交换结构—fully interconnected switch（全互联交换） 空分单路径交换结构—Crossbar（交叉连接矩阵） 空分单路径交换结构—Banyan based switch Banyan-based交换机是由多个2×2的交换单元构成，每个交换单元都是自路由的，即自己可以决定进入信元的输出口。 优点：容易用大规模集成电路构成大容量的交换机。 缺点：由于是单路径，因此是内部阻塞的。当端口数很多时，阻塞概率增大，性能降低。 空分多路径交换结构 空分多路径交换结构