[工学]第二章交换网络.ppt

二、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 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 在最坏情况下，中间级会有（n-1）X 2个交换单元被占用，因此中间级至少要有（n-1）X 2+1=2n-1个交换单元，即m≥2n-1时，可确保无阻塞（严格无阻塞）。 CLOS网络 3.2 TST网络 TST网络是在电路交换系统中经常使用的一种交换网络，它是三级交换网络，两侧为T接线器，中间一级为S接线器，S级的出入线数决定于两侧T接线器的数量。 第1级T接线器：负责输入母线的时隙交换。 S接线器：负责母线之间的空间交换交换。 第2级T接线器：负责输出母线的时隙交换。 1 2 3 1 2 3 1 2 3 TS2 TS31 0 7 23 31 3 TS2 TS31 S(输入控制) TS7 TS23 1 0 31 2 7 2 0 31 31 23 23 2 2 31 7 31 CMA CMA SMA SMA SMB SMB CMB CMB TS23 TS7 T(输出控制) T(输入控制) A B A B 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状态。Bar状态是指横向输入连到纵向输出，纵向输入连到横向输出；cross状态是指横向输入连到横向输出，纵向输入连到纵向输出。 交换矩阵在初始状态时，所有交叉点均处于cross状态，即任何入线与任何出线间均不连通。如果要使入线i与出线j连通，则应使处于交叉点（i,j）上的传送门处于bar状态，而在i行和j列的所有其它的传送门仍处于cross状态。 开关阵列交叉点的实现（2） 横向输入 纵向输入 纵向输出 横向输出 bar状态 cross状态 开关阵列交叉点的实现（3） 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 crossbar 通/断开关 开关阵列交叉点的实现（4） 空间交换单元也称为空间接线器（Space Switch），简称为S单元或S接线器，用来实现多个输入复用线与多个输出复用线之间的空间交换，而不改变其时隙位置。 2.3 开关阵列与空间交换单元——空间交换单元 S接线器的构成：交叉点矩阵、控制存储器 交叉点矩阵：开关