宽带网课件第3部分(交换1).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;交换机面板图;交换机结构—输入和输出端口控制器框图;交换结构(switch fabric)功能定义;交换的实质;交换结构的评价方法;交换结构中的资源冲突;;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;交换结构的分类;交换结构的分类—时分复用交换;共享总线型交换结构;共享缓存型交换结构;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。;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—Augmented Banyan(扩张的Banyan);Benes交换结构;空分多路径交换结构——三级Clos; 三级 Clos，N=9，n=3，m=3，有内部阻塞。粗线表示当前被占用的连线。输入端口9到输出端口4或6，无法连通。;空分多路径交换结构—多平面交换;空分多路径交换结构—循环交换;交换结构中的缓存;共享缓存 缓存资源可得到充分共享，各输入、输出端口可访问同一缓存； 在每个信元时隙，要完成所有入端口输入信元和全部出端口输出信元的读写操作。因此： memory access cycle=cell length/(2N×link speed) （假设：存储器的总线宽度等于一个cell） 例如：对于155Mb/s的53字节信元，如果存储器的访问周期为10ns，则交换结构的端口数小于等于136。;OQ（Output Queuing）;数据到达输入端后，立即被发送到对应的输出端； 各输出端口数据的到达速率大于发送速率，需配置缓存； 规模受到缓存存取速率的限制； 缓存利用率不如共享缓存结构。;IQ（Input Queuing） ;数据到达各输入端后，首先被存放在FIFO中； 交换结构的规模不再受缓存的限制； 需要设计相应的调度算法，在每个时隙进行入端口/出端口配对； 会产生队头阻塞现象（HOL）； 在业务均匀分布的情况下，吞吐率仅为58.6%。;VOQ（Virtual Output Queuing）;各输入端口均设置N个队列，分别对应N个输出端口； 不会出现队头阻塞现象； 在每个时隙，每个入端口的N个队列只能选择一个队列发送数据，匹配算法较复杂； 时延、吞吐率、复杂度等是考察匹配算法的重要参数。;CIOQ（Combined Input and Output Queuing）;在输入端口、输出端口均设置缓存； 是另一种解决“队头阻塞”的方法； 交换结构工作速率是端口的S（1SN）倍； 当S=4时，在均匀业务情况下，CIOQ交换结构的吞吐率可达99%。;Crosspoint Queuing;缓存位于crossbar交换结构的各个交叉点； 各入端口数据首先被存储在XB（cross-point buffer）中，是另一种解决“队头阻塞”的方法； 各输出端口配置一仲裁器，利用一定的算法（如：轮循）从对应列的多个缓存中选择一个输出； 需要N2个缓存，共享性差； 由于缓存有限，只能存储较少分组，常常与VOQ结合使用。;交换结构分类—按缓存位置