宽带网课件第三部分(交换1).ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 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 多平面交换结构中有多个交换平面可以让信元通过。 优点：与单平面交换结构相比，可以降低信元冲突概率，提高性能。同时，可靠性也提高。当交换平面中的一个或多个发生故障时，剩余的交换平面仍然工作，整个交换机仍然可以工作，只不过性能降低了。 缺点：实现复杂性增加。为避免乱序，属于同一个packet的信元必须走同一个交换平面。 空分多路径交换结构—循环交换 循环交换结构中，竞争失败的信元从循环端口输出，返回到输入端，竞争下一次机会。 优点是可以在一定程度上提高性能。缺点是循环端口使交换机的端口数增加了，且可能出现信元乱序问题，即属于一个packet（IP）的信元没有按进入的顺序到达输出端。必须采用一定的机制来处理。 交换结构中的缓存 共享缓存； OQ（Output Queuing）； IQ（Input Queuing）； VOQ（Virtual Output Queuing）； CIOQ（Combined Input and Output Queuing）； Crosspoint Queuing 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 * * * * * * * * * * * * * * * * 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