通信工程師交換技術(shù)考試ATM的交換網(wǎng)絡(luò)[2]

①共享存儲器方式

采用共享中央緩沖或輸出緩沖排隊方式，由數(shù)據(jù)存儲器和控制存儲器共同完成信元交換。只要存在空閑存儲單元，端口即可寫入信元，不受已存信元數(shù)量限制，極大地提髙了存儲器的利用率。其工作原理是：各輸入端口的信元經(jīng)過串/并變換和時分復(fù)用后順序?qū)懭霐?shù)據(jù)存儲器。同時從輸入信元頭中提取控制信息（地址信息）給控制存儲器，控制存儲器給信予新的目的地址，并按寫入的順序?qū)⑿旁偷较鄳?yīng)的輸出端，經(jīng)過分接和串/并變換后送出端口。

②共享媒體方式

一般采用環(huán)或總線作為共享媒體。由于是分散控制和按接入?yún)f(xié)議工作，所以比較靈活，工作方式類似于傳統(tǒng)的局域網(wǎng)交換方式，如TokenRing,TokenBus等，各個端口將輸入信元送入共享媒體，并將共享媒體中傳送的本端口需要的信元接收下來。為了緩解共李媒體的高帶寬要求，通常采用多環(huán)或多總線等并行處理技術(shù)。

　　2）空分交換結(jié)構(gòu)

在時分交換結(jié)構(gòu)中，所有輸入和輸出端口共享一條通信母線，而空分交換結(jié)構(gòu)中，輸入和輸出端口間有一組通路，這些通路并行工作使不同輸入端口的信元可以同時由交換單元傳送。這樣交換單元的總?cè)萘烤褪敲織l通路的帶寬乘以并行傳送一個信元的通路平均數(shù)之積。

因此，理論上空分交換結(jié)構(gòu)的總?cè)萘繘]有上限。然而，實際上它要受到物理實現(xiàn)約束的限制，例如，器件引腳數(shù)、連接器限制和同步，因此不可能很大，由于交換結(jié)構(gòu)有多條通路。而且通常是用多個交換元件互連而成的，就需要有路由選擇功能，為每個信元選擇一條至相應(yīng)輸出端口的通路。通常有兩種方法：自選路由法和標(biāo)記選路法。

在自選路由法中，交換機的輸入接口單元使用査表方法為每個輸入信元添加一個路由標(biāo)簽（Routetag），使用這個路由標(biāo)簽可使交換結(jié)構(gòu)中的交換元件只要簡單地檢驗路由標(biāo)簽就可很快地作出選路決策，因此也叫路由標(biāo)簽法。大多數(shù)基于空分交換結(jié)構(gòu)的交換機設(shè)計都采用自選路由法。

在標(biāo)記選路法中，利用VPI/VCI（標(biāo)記）標(biāo)識交換單元中的路由表，當(dāng)信元到達交換元件時，通過查表確定它的路由，因此又叫路由表法。而路由表通常是在呼叫連接時建立的，因此，這種選路方法不依賴于互連網(wǎng)絡(luò)本身的特性，可采用任意形式的互連網(wǎng)絡(luò)，同時實現(xiàn)點對多點通信操作簡單，但要求交換結(jié)構(gòu)保存大量選路和翻譯表，需要較大的存儲容量。

下面介紹幾種典型的空分交換結(jié)構(gòu)。

①縱橫棒（Crossbar）結(jié)構(gòu)

“縱橫棒”這一術(shù)語源于模擬電話系統(tǒng)單通路、

無阻塞交換單元的特定設(shè)計，如圖6-12所示為一個4x4“縱橫棒”結(jié)構(gòu)。其中每個有源元件即交叉點都是單個的電接點。在ATM中，該術(shù)語用來描述任何復(fù)雜度按照iV2的函數(shù)增長的單通路無阻塞網(wǎng)絡(luò)（況為輸入/輸出端口數(shù)）。

采用縱橫棒結(jié)構(gòu)的交換網(wǎng)絡(luò)的吞吐率和時延特性較好，但其設(shè)計通路或交叉點的復(fù)雜度隨tv2函數(shù)增長，導(dǎo)致硬件需求量加大，造價很高。因此，規(guī)模不宜過大。然而，這種結(jié)構(gòu)十分適用于構(gòu)造自選路由、無阻塞交換元件和中小規(guī)模的交換機。另外，縱橫棒結(jié)構(gòu)同樣存在輸出競爭，需采取相應(yīng)的緩沖策略以降低信元丟失率。

②Banyan結(jié)構(gòu)

Banyan結(jié)構(gòu)是一種重要的ATM交換結(jié)構(gòu)，對Banyan結(jié)構(gòu)的研究可追溯到對電@電路交換結(jié)構(gòu)的多級互連網(wǎng)絡(luò)（MultistageInterconnectionNetwork,MIN）的研究時期，研究MIN的目的主要是為了設(shè)計一無阻塞的而且交叉接點小于單級網(wǎng)絡(luò)的多級網(wǎng)絡(luò)，而后又在并行計算系統(tǒng)的處理機和存儲器間互連研究中得到進一步的發(fā)展。顯然，MIN同樣適用于將小規(guī)模ATM交換結(jié)構(gòu)組合成大容量交換單元，從而形成大規(guī)模ATM交換機，Banyan是一種基本的多級互連網(wǎng)絡(luò)。

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