通信工程師交換技術(shù)ATM交換網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)

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1.ATM交換網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)
ATM交換網(wǎng)絡(luò)可以從不同的方面進(jìn)行分類(lèi)，這里主要從時(shí)分與空分、單路徑與多路徑、單級(jí)與多級(jí)、阻塞與無(wú)阻塞等方面作概念性說(shuō)明，進(jìn)一步的原理和示例將在以后各節(jié)中闡述。
ATM交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可分為時(shí)分與空分兩大類(lèi)，如閣6-12所示。需要強(qiáng)調(diào)指出，就交換體制而言，ATM交換屬于異步時(shí)分交換；但就ATM交換機(jī)的設(shè)備而言，其交換W絡(luò)的結(jié)構(gòu)可以是時(shí)分的，也可以是空分的。空分的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的交換仍然是時(shí)分交換。
時(shí)分交換網(wǎng)絡(luò)的基本特征是所有輸入和輸出端口共享單一的高速通路（Highway),可以是共享存儲(chǔ)器（Shared Memory)的結(jié)構(gòu)，也可以是共享媒質(zhì)（SharedMedium)的結(jié)構(gòu),包括總線(xiàn)（Bus)型或環(huán)（Ring)型。

空分交換網(wǎng)絡(luò)的基本特征是可以在多對(duì)輸人端口和輸出端口間同時(shí)并行地轉(zhuǎn)移信元。空分網(wǎng)絡(luò)可以采用單路徑（singlepath)結(jié)構(gòu)與多路徑（multiplepath)結(jié)構(gòu)，以及單級(jí)(singlestage)結(jié)構(gòu)與多級(jí)（multistage)結(jié)構(gòu)。
單路徑是指任一對(duì)人出端口之間只有一條路徑，多路徑則在任一對(duì)人出端口之間有多條路徑可以選用。單路徑的兩種典型結(jié)構(gòu)分別是基于Crossbar的結(jié)構(gòu)和基于Banyan的結(jié)構(gòu)。Crossbar源于縱橫制電路交換機(jī)中的縱橫接線(xiàn)器（Crossbar Switch),是一種開(kāi)關(guān)接點(diǎn)矩陣(參見(jiàn)第1章圖1-11),其特點(diǎn)是交換結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度（開(kāi)關(guān)接點(diǎn)數(shù)）隨N2而增長(zhǎng)，N為人出端口數(shù)。Corssbar結(jié)構(gòu)又分為矩陣型和全互連型，Banyan結(jié)構(gòu)又分為內(nèi)部緩沖型和內(nèi)部無(wú)緩沖型。多路徑具有多種結(jié)構(gòu)，如Clos和Benes結(jié)構(gòu)，詳見(jiàn)后述。
與用于電路交換的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)相似，ATM交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)也可分為單級(jí)結(jié)構(gòu)和多級(jí)結(jié)構(gòu)?？辗值腃rossbar結(jié)構(gòu)是典型的單級(jí)結(jié)構(gòu)，單一的共享總線(xiàn)或共享存儲(chǔ)器的時(shí)分交換模塊也屬于單級(jí)結(jié)構(gòu)。單級(jí)結(jié)構(gòu)的容景不可能太大，采用多級(jí)結(jié)構(gòu)可以比較經(jīng)濟(jì)地?cái)U(kuò)大容量。多級(jí)結(jié)構(gòu)通常稱(chēng)為多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)（Multistage Interconnection Network，MIN),由分為若干級(jí)的多個(gè)交換單元（Switching Element,SE)以一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)互連而成。MIN在ATM交換中得到廣泛的應(yīng)用。空分的Banyan單路徑結(jié)構(gòu)和各種多路徑結(jié)構(gòu)都屬于多級(jí)結(jié)構(gòu)。MIN中的SE可以采用基于Cnsbar的結(jié)構(gòu)，但也可以采用時(shí)分結(jié)構(gòu)，例如，共享存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)。這就是說(shuō)，容量不大的單級(jí)時(shí)分結(jié)構(gòu)可以作為多級(jí)結(jié)構(gòu)的SE。
ATM交換網(wǎng)絡(luò)的阻塞分為內(nèi)部阻塞和輸出沖突兩種情況。兩個(gè)或兩個(gè)以上的信元在傳送過(guò)程中要同時(shí)占用某一公用資源稱(chēng)為競(jìng)爭(zhēng)或沖突。內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)是指兩個(gè)或多個(gè)信元同時(shí)爭(zhēng)搶交換網(wǎng)絡(luò)的同一內(nèi)部鏈路或緩沖器，輸出沖突是指兩個(gè)或多個(gè)信元同時(shí)爭(zhēng)搶同一輸出端口。輸出沖突是不可避免的，而且通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置信元緩沖器是不難解決的。如果內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果引起了信元丟失，則稱(chēng)為存在內(nèi)部阻塞。這與交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作速度、是否設(shè)置緩沖器等因素有關(guān)。如果不存在內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)或雖有競(jìng)爭(zhēng)但不引起信元丟失，則這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就屬于無(wú)阻塞結(jié)構(gòu)，否則就是有阻塞結(jié)構(gòu)。Crossbar是典型的無(wú)阻塞結(jié)構(gòu)，內(nèi)部不設(shè)緩沖器的Banyan網(wǎng)則是典型的有阻塞結(jié)構(gòu)。這里的阻塞都是指內(nèi)部阻塞。

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