[工学]现代交换原理3ch2.ppt

1交换网络2Ø 交换单元 q交换单元基本概率 q空间交换单元（开关阵列和空间接线器） q时间交换单元（共享型的交换单元，时间 接线器和数字交换单元） Ø交换网络本章主要内容3内容简介• 多级交换网络和交换网络的阻塞问题• CLOS网络 * • TST网络 • DSN网络• BANYAN网络 *4一 交换网络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网络交换网络的三个基本要素是：交换单元、 不同交换单元间的拓扑连接和控制方式5交换网络的一般结构……控制单元出线入线……交换 单元交换 单元交换 单元交换 单元交换网络61.1 单级交换网络和多级交换网络交换网络按拓扑连接方式可分为：单级交换网络多级交换网络出线0 N-1入线0M-1一个交换单元构成的 单级交换网络交换 单元7出线0 N-1入线0M-1同级多个交换单元构成 单级交换网络交换 单元0 N-10M-1交换 单元0 N-10M-1交换 单元8多级交换网络如果一个交换网络中的交换单元可以分为N级，顺序 命名为第1,2,…,N级，并且满足：所有入线都只与第1级交换单元连接；所有第1级交换单元都只与入线和第2级交换单元连接所有第2级交换单元都只与第1级和第3级交换单元连接依此类推，所有第N级交换单元都只与第N-1级和出线 连接；则称这样的交换网络为多级交换网络，或N级交换网 络。

9多级交换网络的拓扑结构可用三个参数来说明：每个交换单元的容量交换单元的级数交换单元间的连接通路（链路）单级交换网络和多级交换网络101.2 多级交换网络的内部阻塞若出、入线空闲，但因交换网络级 间链路被占用而无法接通的现象，称为 多级交换网络的内部阻塞11多级交换网络(nm x nm两级交换网络)……………O 1 n-1O 1 n-1…O 1 n-1O 1 m-1O 1 m-1O 1 m-1……………………OO11m-1n-11级2级12三种不同意义的无阻塞交换网络严格无阻塞网络：交换网络中只要连接的起点、终点是空闲 的，不管网络处于何种状态，任何时刻都可 以在交换网络中建立一个连接13可重排无阻塞网络：只要连接的起点、终点是空闲的，不管网 络处于何种状态，任何时刻都可以在交换网络 中直接或间接地对已有的连接重选路来建立一 个连接广义无阻塞网络：指一个给定的网络存在着固有的阻塞可能 ，但又可能存在着一种精巧的选路方法，使得 所有的阻塞均可避免，而不必重新安排网络中 已建立起来的连接1413 4213 42C1C1C2C21，2，3，44，2，1，3 可重排无阻塞网络1513 4213 42C1C1cc2cc2可重排无阻塞网络1，2，3，44，2，1，3 16交换网络其它分类• 单通路交换网络和多通路交换网络 • 时分交换网络和空分交换网络17内容简介• 多级交换网络和交换网络的阻塞问题 • CLOS网络 • TST网络 • BANYAN网络 • DSN网络18二 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。

………1n…1n1n1n……1…1m1r11 rmmmm11111111rrrr3级CLOS网络19• 构成:两边各有r个对称的m×n交换单元, 中间是m个r×r的方形交换单元. • 构建思想:采用多个较小规模的交换单 元连接成多级交换网络,对于较大的N,交 叉点数增长速度小于 , 即可 以减少交叉点数,又做到无阻塞. • 构建方法:每一个交换单元都与下一级 的各个交换单元有连接且仅有一条连接 .m 、n 、r为网络参数,决定交换单元的 容量.记为C(m,n,r)203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） • 严格无阻塞的三级CLOS网络条件:• 可重排无阻塞的三级CLOS网络条件:• 三级非对称CLOS网络V(m,n1,r1,n2,r2)严格无阻塞: 可重排无阻塞:21三级可重排CLOS网络m=n=r=2的三级可重排CLOS网络连接函数 22三级CLOS网络规模• 3级CLOS网络所需交叉点数： C3=2Nm+m(N/n)N 为入（出）线数；m为CLOS网络第二级 所需要的交换单元数；n为第一级交换单元 入线数或第3级交换单元出现数。

M=2n-1,n=N1/2有 C3=3N(2N1/2-1)=6N3/2 -3N =O(N3/2)23三 TST 网络• T接线器完成时隙交换,S接线器完成空 间交换.T接线器和S接线器完成时隙和 空间的交换. • TST网络的结构:为三级交换网络,两侧为T接线器,中间 一级为S接线器,S级的出、入线决定于 两侧T接线器的数量.241 2 31 2 31 2 3TS2TS310723313TS2TS31S(输入控制)TS7TS231031272031312323 2231731CMACMASMASMASMBSMBCMBCMBTS23TS7T(输出控制)T(输入控制)ABAB25关于T-S组合网络T-S(n)-TT-S-T网络：AXE10，FETEX-150，E10B， 5ESS等T-S-S-T网络：NEAX61T-S-S-S-T网络：EWSDT-S-S-S-S-T网络：5ESS (长途)S-T(n)-S26• 1. AXE10数字程控交换机 爱立信• 2. FETEX-150 富士通通信技术有限公 司• 3. E10B 法国CIT-ALCATEL公司• 4. 5ESS No.5 ESS 美国AT&T公司• 5. NEAX-61 日本NEC公司 • 6. EWSD-601 德国SIEMENS公司27TST 网络 – 复用器与分路器• 32/30 PCM -- 一次群,速率2Mb/s • 进入交换系统的信号是传送的,而TST网 络以并行方式工作.信号进入TST前需要 进行串并转换,完成交换后进行并串转 换. • 复用器:串转并 • 分路器:并转串28四 DSN网络DSN网络由多个总线型交换单 元—DSE按照一定的连接方式连接 而成.29五 BANYAN 网络• BANYAN网络是一种空分交换网络,由若干 个2×2 交换单元组成的多级交换网络,适用 于统计复用信号的交换,目前在ATM交换机 中得到广泛应用. • 2×2交换单元的两种状态:平行连接和交叉 连接. • 将多个2×2交换单元分成若干级,并按照一 定的级间连接方式构成的多级交换网络称 为30BANYAN 网络N×N的BANYAN网络,其级数为 共需要 个2×2交换单元31BANYAN 网络(续)• 唯一路径banyan的任一入端到任一出端之间 ，具有1条且仅有一条通路。

(2)自选路由自选路由，即是给定出线地址，不 用外加控制命令，就可选到出线可以 使用对应于出端号的二进制码的选路标 签来自动选路 32BANYAN 网络(续)33BANYAN 网络(续)010101010 12 34 56 701010101010101010 12 34 56 71101110010信息地址110111001信息地址11011100信息地址信元(010)34BANYAN 网络—内部阻塞和解决办法(1)出线阻塞发生在交换网络的最后一级,交换网络 的两条或多条入线同时试图占用同一条 出现 (2)内部阻塞 发生在交换网络的各级(除最后一级之外)35连接1: 0  3 连接2: 1  7 连接3: 4  2 连接4: 6  436BANYAN 网络—内部阻塞和解决办法(3)解决办法① 适当限制入线上信息量或加大缓冲存储器来 减少内部阻塞. ② 增加多级交换网络级数来消除阻塞 要完全 消除N×N的BANYAN网络的内部阻塞,至少 需要 级—增长型BANYAN网络 ③ 增加BANYAN网络的平面数,构成多通道交 换网络—多平面banyan网络 ④ 使用排序-BANYAN网络372.5 排序-BANYAN网络研究发现,只要BANYAN网络同时输 入的全部数据块(信元)的出线地址(路由 标签)单调排列(单调递增或单调递减),则 不存在内部阻塞.为解决BANYAN网络 内部阻塞问题,满足无阻塞的条件,可在 BANYAN网络前加入排序网络,构成排 序-BANYAN网络.38排序网络排序网络 是将输入端原 先无序的数,按 照大小关系整 理成有序的序 列输出.BATCHER 首先定义的2-排 序器件,即2×2比 较器,也称 BATCHER比较 器.39BATCHER-BANYAN网络402.6 DSN网络DSN网络由多个总线型交换单 元—DSE按照一定的连接方式连接 而成.。