現(xiàn)代交換技術(shù)-04章-ATM交換技術(shù)

第四章ATM交換技術(shù)第六章ATM交換技術(shù)本章內(nèi)容：ATM的基本概念

ATM交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

ATM交換的協(xié)議參考模型ATM交換網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造機(jī)理本章重點(diǎn)：ATM交換網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造機(jī)理4.1ATM概述4.1.1ATM的基本概念一．ATM的含義：是一種采用異步時(shí)分復(fù)用方式、以固定長(zhǎng)度信元為單位、面向連接的信息轉(zhuǎn)移（包括復(fù)用、傳輸與交換）模式。

ATM：AsynchronousTransferMode，異步轉(zhuǎn)移模式ATM技術(shù)具有下列特征：

（1）所有信息在ATM網(wǎng)中以信元（Cell）形式發(fā)送，它采用固定長(zhǎng)度數(shù)據(jù)單元格式，由信頭和信息域組成；（2）ATM是面向連接的技術(shù)，同一虛連接中的信元順序保持不變；（3）通信資源可產(chǎn)生所需的信元，每一信元都具有連接識(shí)別的標(biāo)號(hào)（位于信頭某域）；（4）信元信頭具有本地重要性，即用于路由選擇的標(biāo)識(shí)符只在特定物理鏈路上才是唯一的；（5）信息域被透明傳輸，它不執(zhí)行差錯(cuò)控制；（6）信元流被異步時(shí)分多路復(fù)用。4.1.1ATM的基本概念二、ATM的信元結(jié)構(gòu)：由5字節(jié)信頭和48字節(jié)信息域構(gòu)成1358………54………124653VCIHEC信息域VCIVCIPTCLPVPIVPI1358………54………124653VCIHEC信息域VCIVCIPTCLPVPIVPIGFC（a）用戶-網(wǎng)絡(luò)接口（b）網(wǎng)絡(luò)-節(jié)點(diǎn)接口ATM信元格式4.1.1ATM的基本概念三、ATM信元傳送處理的基本原則1、信息發(fā)送順序?從字節(jié)1起始，8bit的字節(jié)以增序方式發(fā)送。?對(duì)于各域而言，首發(fā)比特是最高有效位（MSB）。2、誤碼處理方法?信頭差錯(cuò)控制（HEC）字節(jié)可以糾正信頭的一位錯(cuò)碼和發(fā)現(xiàn)多位錯(cuò)碼，對(duì)無(wú)法糾正的信元予以丟棄。?對(duì)信息域不采取任何糾錯(cuò)和檢錯(cuò)措施。?接收方收到的ATM信元只保證信頭正確，不保證信息正確；因信頭錯(cuò)誤的信元被丟棄，使得不是所有ATM信元都能送到。4.1.1ATM的基本概念糾正模式檢測(cè)模式未檢測(cè)到錯(cuò)檢測(cè)到一位錯(cuò)（糾正）檢測(cè)到多位錯(cuò)（丟棄）未檢測(cè)到錯(cuò)信元差錯(cuò)控制三、ATM信元傳送處理的基本原則3、信元定界方法：利用HEC字節(jié)實(shí)現(xiàn)。搜索態(tài)預(yù)同步態(tài)逐比特檢測(cè)同步態(tài)正確的HECM次連續(xù)正確的HEC不正確的HECN次連續(xù)不正確的HECM=7N=6

如何檢測(cè)？發(fā)端：M(x)÷G(x)=Q(x)+R(x)÷G(x)HEC=R(x)收端：([M(x)+HEC])÷G(x)=Q(x)+[R(x)+R(x)]÷G(x)4.1.1ATM的基本概念三、ATM信元傳送處理的基本原則4、空閑信元和信道填充信頭值（不含HEC域）：00000000000000000000000000000001。即：GFC=0（對(duì)于UNI）；VPI=0；VCI=0；PT=0；CLP=1（高丟棄優(yōu)先級(jí)）。5、面向連接方式6、虛通路和虛信道

一個(gè)VP是由多個(gè)VC所組成的；

1個(gè)用戶可以使用一個(gè)VC，也可以使用一個(gè)VP。4.1.1ATM的基本概念四、ATM技術(shù)的特點(diǎn)（1）進(jìn)一步簡(jiǎn)化了功能（結(jié)合圖4-3）。（2）定長(zhǎng)比可變長(zhǎng)信元的控制與交換更容易用硬件實(shí)現(xiàn)。（3）采用面向連接并預(yù)約傳輸資源的工作方式。（4）ATM信元頭部功能降低。（5）ATM網(wǎng)具有支持一切現(xiàn)有通信業(yè)務(wù)及未來(lái)的新業(yè)務(wù)；有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源；減小了交換的復(fù)雜性；減小延遲及網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜性等。4.1.1ATM的基本概念一、入線處理部件…………控制信息入線出線入線處理交換單元出線處理控制單元4.1.2ATM交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)?信元定界：將基于不同形式傳輸系統(tǒng)的比特流分解成為53字節(jié)為單位的信元格式。?信頭有效性檢驗(yàn)：將空閑信元、未分配信元、傳輸出錯(cuò)信元丟棄，將有效信息送入交換/控制單元。?信元類型分離：根據(jù)VCI標(biāo)志分離VP級(jí)OAM信元。根據(jù)PTI標(biāo)志分離VC級(jí)OAM信元。二、控制單元…………控制信息入線出線入線處理交換單元出線處理控制單元?完成VPC和VCC的建立和拆除操作，并對(duì)交換單元進(jìn)行控制，如VPI/VCI轉(zhuǎn)換、路由選擇等。?進(jìn)行信令信元發(fā)送，在進(jìn)行UNI和NNI應(yīng)答時(shí)，控制單元必須可以發(fā)送相應(yīng)的信令信元。?進(jìn)行OAM信元處理和發(fā)送如根據(jù)接收到的傳輸性能參數(shù)或故障消息發(fā)送相應(yīng)的OAM信元。4.1.2ATM交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)…………控制信息入線出線入線處理交換單元出線處理控制單元三、出線處理部件?將交換單元輸出信元流、控制單元給出的OAM信元流以及相應(yīng)的信令信元流復(fù)合，形成送往出線的信息流。?將來(lái)自ATM交換機(jī)的信元適配成適合線路傳輸?shù)乃俾省?將信元比特流適配形成特定傳輸媒質(zhì)所要求的格式，例如PDH和SDH幀結(jié)構(gòu)格式。4.1.2ATM交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)…………控制信息入線出線入線處理交換單元出線處理控制單元四、交換單元?執(zhí)行交換動(dòng)作的部件，?入線和出線數(shù)就越多，容量也就越大。4.1.2ATM交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)管理面用戶面控制面高層AAL層信令信令A(yù)ALA級(jí)B級(jí)C級(jí)D級(jí)AAL1AAL2AAL3或AAL5ATM層物理層圖4.5ATM協(xié)議參考模型4.1.3ATM交換的協(xié)議參考模型一、ATM端系統(tǒng)間的用戶信息傳遞信令點(diǎn)1物理層AAL層ATM層物理層AAL層ATM層物理層ATM層ATM交換ATM端系統(tǒng)ATM端系統(tǒng)4.1.3ATM交換的協(xié)議參考模型層名稱高層功能高層功能ATM適配層（AAL）CSSAR業(yè)務(wù)特定（SSCS）公共部分（CPCS）一般流量控制信元信頭產(chǎn)生和提取VPI/VCI的翻譯信元多路復(fù)用和多路分解分段和重裝ATM層TCPMD物理層信元速率解耦信元定界傳輸幀的產(chǎn)生和恢復(fù)HEC的產(chǎn)生和證實(shí)比特定時(shí)物理媒質(zhì)傳輸編碼和解碼層管理4.1.3ATM交換的協(xié)議參考模型業(yè)務(wù)傳遞過(guò)程AAL-SDUSSCS-PDU信頭AAL-SDUSSCS-PDU尾標(biāo)SSCS-PDUCPCS-PDU信頭CPCS-PDU尾標(biāo)CPCS-SDUSAR-SDUSAR-SDUSAR-SDUSAR-SDUSAR信頭SAR尾標(biāo)ATM-SDU信元信頭ATM-SDUAALSAPAAL用戶業(yè)務(wù)特定匯聚子層ATM層公共部分匯聚子層分段和重組子層AAL：ATM適配層；SAP：業(yè)務(wù)接入點(diǎn)；PDU：協(xié)議數(shù)據(jù)單元；SDU：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元；SAR：分段和重組子層；SSCS：業(yè)務(wù)特定匯聚子層；CPCS：公共部分匯聚子層。1.ATM適配層在用戶層和ATM層間提供應(yīng)用接口，支持不同類型業(yè)務(wù)。ATM適配層的主要功能：將業(yè)務(wù)信息適配到ATM信息流。把用戶終端（高層）的應(yīng)用特定業(yè)務(wù)信息適配轉(zhuǎn)換為ATM信元信息送給ATM層；接收來(lái)自ATM層的信元信息重新組裝成為原始業(yè)務(wù)信息送給用戶終端（高層）。1.ATM適配層在用戶層和ATM層間提供應(yīng)用接口，支持不同類型業(yè)務(wù)。ATM適配層的主要功能：將業(yè)務(wù)信息適配到ATM信息流。業(yè)務(wù)特定匯聚子層（可為零）公共部分匯聚子層分段和重組子層（SAR）業(yè)務(wù)接入點(diǎn)（SAP）AAL公共部分業(yè)務(wù)接入點(diǎn)（SAP）匯聚子層（1）公共部分匯聚子層對(duì)于用戶信息（用戶面），業(yè)務(wù)特定匯聚子層（SSCS）無(wú)效（為“0”）。公共部分匯聚子層（CPCS）接收固定或者可變長(zhǎng)度AAL用戶信息分組（AAL-SDU）；作為CPCS-SDU，附加其信頭和尾標(biāo)，形成公共部分匯聚子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（CPCS-PDU）；將它們傳遞到分段重裝子層（SAR）進(jìn)一步處理。1.ATM適配層（2）分段重裝子層分段重裝子層（SAR）先對(duì)接收的公共部分匯聚子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（CPCS-PDU）進(jìn)行分段，形成SAR-SDU；然后附加其信頭和首尾，形成48字節(jié)的分段重裝子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（SAR-PDU），送給ATM層。1.ATM適配層接收側(cè)的處理與此相反：ATM層分離信元信頭后，把信元信息傳遞到分段重裝子層（SAR）；經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)SAR-PDU的傳輸差錯(cuò)、分離SAR信頭、重組CPCS-PDU處理后，又被傳到公共部分匯聚子層（CPCS）；再通過(guò)CS信頭和CS尾標(biāo)分離處理，把協(xié)議數(shù)據(jù)單元中的信息傳遞到ATM適配層用戶。1.ATM適配層ATM層主要執(zhí)行ATM網(wǎng)的交換功能，在同一ATM層單元間傳遞信元。在發(fā)端，從ATM層用戶接收48字節(jié)信元信息，再加4字節(jié)信頭（不含HEC字節(jié)）組成ATM信元，然后將它傳送到物理層（進(jìn)行HEC處理和傳輸）。在收端，從物理層接收信元，去除信頭，并將信元信息送到ATM層用戶（信頭差錯(cuò)的信元在中間節(jié)點(diǎn)丟棄）。2.ATM層ATM層的主要功能包括：信元信頭產(chǎn)生和提取一般流量控制VPI/VCI的翻譯信元多路復(fù)用和多路分解ATM層轉(zhuǎn)接業(yè)務(wù)ATM層管理2.ATM層ATM物理層的主要作用是物理線路編碼和信息傳輸。在發(fā)送方向，ATM層把ATM信元（信頭差錯(cuò)控制HEC值除外）傳遞到物理層；在接收方向，ATM層從物理層接收53字節(jié)信元。物理層又分為兩個(gè)子層：傳輸會(huì)聚子層（TC）物理介質(zhì)子層（PM）3.物理層HEC的產(chǎn)生和驗(yàn)證信元速率解耦信元定界（確定信元的起始和結(jié)束）傳輸幀的產(chǎn)生和恢復(fù)（1）傳輸會(huì)聚子層（2）物理媒質(zhì)關(guān)聯(lián)子層在傳輸方向，通過(guò)編碼、調(diào)制、傳遞等功能在鏈路上透明傳輸比特流。在接收方向，它檢測(cè)和恢復(fù)傳遞來(lái)的比特流，并通過(guò)解調(diào)、解碼后將比特流再傳遞到傳輸匯聚子層，接收傳輸幀并恢復(fù)ATM信元。信令：是動(dòng)態(tài)地建立、維持和終止連接的一組過(guò)程，是定義在一個(gè)特別的接口上交換信息的順序和格式。二、ATM端系統(tǒng)間的信令信息傳遞4.1.3ATM交換的協(xié)議參考模型UNI信令：是運(yùn)行在信令A(yù)TM適配層（SAAL）頂上的一個(gè)第三層協(xié)議，用于在網(wǎng)絡(luò)邊緣（即在ATM端點(diǎn)站和公用的或?qū)Ｓ玫木W(wǎng)絡(luò)之間）動(dòng)態(tài)地建立、維持和終止連接。SAAL用戶網(wǎng)接口信令業(yè)務(wù)特定協(xié)調(diào)功能（SSCF）業(yè)務(wù)特定面向連接的協(xié)議（SSCOP）AAL5公共部分匯聚子層（CPCS）AAL5分段與重裝子層（SAR）ATM層物理層SAAL公共部分（CPS）SAAL業(yè)務(wù)特定部分（SSCS）信令A(yù)TM適配層（SAAL）由AAL5公共部分和業(yè)務(wù)特定的匯聚子層（SSCS）組成。二、ATM端系統(tǒng)間的信令信息傳遞信令A(yù)TM適配層（SAAL）由AAL5公共部分和業(yè)務(wù)特定的匯聚子層（SSCS）組成。SAAL用戶網(wǎng)接口信令業(yè)務(wù)特定協(xié)調(diào)功能（SSCF）業(yè)務(wù)特定面向連接的協(xié)議（SSCOP）AAL5公共部分匯聚子層（CPCS）AAL5分段與重裝子層（SAR）ATM層物理層SAAL公共部分（CPS）SAAL業(yè)務(wù)特定部分（SSCS）SSCS的功能：是保證在信令虛信道上使用ATM層業(yè)務(wù)可靠地傳送用于呼叫（連接）控制的信令報(bào)文。?SSCF：把UNI信令的特別需求映射成ATM層的需求?SSCOP：在對(duì)等信令實(shí)體之間提供建立、釋放和監(jiān)視信令信息交換的機(jī)制。二、ATM端系統(tǒng)間的信令信息傳遞信令報(bào)文用于完成用戶與網(wǎng)絡(luò)之間的呼叫建立、保持、釋放操作和它對(duì)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)需求，并用于通知用戶其連接請(qǐng)求是否被接受。二、ATM端系統(tǒng)間的信令信息傳遞所有信令報(bào)文都是通過(guò)控制面的信令A(yù)TM適配層（SAAL）轉(zhuǎn)換為通用的ATM信元信息，與ATM用戶信元信息以相同的方式進(jìn)行傳送。每個(gè)信令報(bào)文都由若干個(gè)信息元素（IE）組成，每個(gè)IE標(biāo)識(shí)報(bào)文所請(qǐng)求的功能的一個(gè)特別方面，或者標(biāo)識(shí)對(duì)所請(qǐng)求功能的一個(gè)特別方面的應(yīng)答。4.2ATM交換網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造機(jī)理1234567ATM交換網(wǎng)絡(luò)1234567?空分交換結(jié)構(gòu)?時(shí)分交換結(jié)構(gòu)?總線交換結(jié)構(gòu)?令牌環(huán)交換結(jié)構(gòu)?ATM多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)4.2.1基本交換結(jié)構(gòu)12345671234567入線出線空分交換矩陣閉合交叉點(diǎn)松開交叉點(diǎn)出線沖突一、空分交換結(jié)構(gòu)1、出線沖突時(shí)的入線選擇策略?隨機(jī)法：隨機(jī)地從多條競(jìng)爭(zhēng)的入線中選取一條入線。?固定優(yōu)先級(jí)法：優(yōu)先級(jí)高的入線獲得發(fā)送信元的權(quán)利。?輪換優(yōu)先級(jí)法：每條入線輪流擁有最高優(yōu)先級(jí)。?緩存區(qū)狀態(tài)確定法：設(shè)置緩存區(qū)放置無(wú)法立即交換的信元。?信元狀態(tài)確定法：根據(jù)CLP值確定信元服務(wù)的先后順序。2、阻塞信元的處理——緩存存儲(chǔ)方法對(duì)于交換單元無(wú)法立刻服務(wù)的信元，可以采用緩存存儲(chǔ)方法將信元暫時(shí)緩存，等待下一次服務(wù)。根據(jù)緩存區(qū)設(shè)置位置不同可以分為輸入緩存、輸出緩存和中央緩存。一、空分交換結(jié)構(gòu)輸入緩存（輸入隊(duì)列）輸入隊(duì)列11輸入隊(duì)列NN交換傳送媒質(zhì)……仲裁邏輯?每條入線配置一個(gè)專用的緩存器用來(lái)存儲(chǔ)輸入信元?仲裁邏輯予以“放行”后，信元從輸入緩存?zhèn)魉偷匠鼍€?缺點(diǎn)：存在隊(duì)頭阻塞?隊(duì)頭阻塞(HOL)會(huì)使出線傳送效率下降。?隊(duì)頭阻塞的解決方法主要有以下幾種方法。窗口的方法擴(kuò)展的方法

加速的方法輸出緩存（輸出隊(duì)列）11輸出隊(duì)列輸出隊(duì)列NN交換傳送媒質(zhì)……?每條出線配置一個(gè)專用緩存器存儲(chǔ)同時(shí)到達(dá)該出線的多個(gè)信元?系統(tǒng)應(yīng)能在一個(gè)信元時(shí)間內(nèi)向隊(duì)列寫入N個(gè)信元?輸出緩存的控制基于FIFO原則，以保證信元正確的緩存順序輸入與輸出緩沖

采用單純的輸出緩沖時(shí)，當(dāng)加速因子小于N，會(huì)發(fā)生信元丟失。如果同時(shí)在入端也設(shè)置緩沖器，在發(fā)生出線競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，受加速因子限制而不能同時(shí)傳送到出端緩沖器的信元可以暫時(shí)保存在入端緩沖器中，從而避免了信元的丟失，這就是輸入與輸出緩沖方式。環(huán)回緩沖

環(huán)回緩沖是使競(jìng)爭(zhēng)中失敗的信元能通過(guò)環(huán)回緩沖器回送到入端，再與新到來(lái)的信元一起進(jìn)行下一輪的競(jìng)爭(zhēng)。中央緩存（中央隊(duì)列）?在交換單元的中央設(shè)置一緩存器，并被所有入線和出線公用?所有入線上的全部輸入信元都直接存入中央緩存器?每條出線按FIFO原則，從中央緩沖器中選擇以自己為目的地的信元讀出11中央隊(duì)列NN交換傳送媒質(zhì)……交換傳送媒質(zhì)基本組成2756121234567相應(yīng)入線信息出線標(biāo)號(hào)n個(gè)緩沖（存放相應(yīng)入線位置信息）出線位置3542/7676543212756121234567出線位置入線標(biāo)號(hào)入線標(biāo)號(hào)m個(gè)輸入時(shí)隙（存放需要交換信息）n個(gè)輸出時(shí)隙（存放相應(yīng)入線信息）12345671234567入線出線等價(jià)（1）輸入時(shí)隙?時(shí)隙數(shù)和輸入線路數(shù)相等。?每個(gè)時(shí)隙中裝載信息包括：輸出線路編號(hào)；該輸入時(shí)隙號(hào)對(duì)應(yīng)的入線傳輸信息。?如果某方框中填寫多個(gè)輸出線路編號(hào)，表示一對(duì)多連接?輸入時(shí)隙方框中沒(méi)有重復(fù)的輸出線路編號(hào)。?輸入時(shí)隙方框下填寫的是輸入時(shí)隙編號(hào)（即對(duì)應(yīng)的入線編號(hào)）。二、時(shí)分交換結(jié)構(gòu)基本組成2756121234567相應(yīng)入線信息出線標(biāo)號(hào)n個(gè)緩沖（存放相應(yīng)入線位置信息）出線位置3542/7676543212756121234567出線位置入線標(biāo)號(hào)入線標(biāo)號(hào)m個(gè)輸入時(shí)隙（存放需要交換信息）n個(gè)輸出時(shí)隙（存放相應(yīng)入線信息）12345671234567入線出線等價(jià)（2）輸出時(shí)隙?時(shí)隙數(shù)和輸出線路數(shù)相等。?每個(gè)時(shí)隙中裝載信息包括：輸入線路編號(hào)；該輸出時(shí)隙號(hào)對(duì)應(yīng)的出線傳輸信息。?輸出時(shí)隙方框下填寫的是輸出時(shí)隙編號(hào)（即對(duì)應(yīng)的出線編號(hào)）。?輸出方框中填寫的是輸入時(shí)隙編號(hào)（可以相同，只能一個(gè)）基本組成2756121234567相應(yīng)入線信息出線標(biāo)號(hào)n個(gè)緩沖（存放相應(yīng)入線位置信息）出線位置3542/7676543212756121234567出線位置入線標(biāo)號(hào)入線標(biāo)號(hào)m個(gè)輸入時(shí)隙（存放需要交換信息）n個(gè)輸出時(shí)隙（存放相應(yīng)入線信息）12345671234567入線出線等價(jià)（3）緩存區(qū)?將輸入時(shí)隙中的信息交換到特定的輸出時(shí)隙中。?緩存區(qū)的容量和輸出線路數(shù)是相等的。?存取策略（工作原理）：

將輸入時(shí)隙中的信息根據(jù)其輸出時(shí)隙的編號(hào)填入相同編號(hào)的緩存區(qū)中；緩存信息按照順序方式讀到輸出時(shí)隙中（相當(dāng)于控入順出T）?；窘M成2756121234567相應(yīng)入線信息出線標(biāo)號(hào)n個(gè)緩沖（存放相應(yīng)入線位置信息）出線位置3542/7676543212756121234567出線位置入線標(biāo)號(hào)入線標(biāo)號(hào)m個(gè)輸入時(shí)隙（存放需要交換信息）n個(gè)輸出時(shí)隙（存放相應(yīng)入線信息）12345671234567入線出線等價(jià)輸入時(shí)隙輸出時(shí)隙緩沖區(qū)復(fù)用器解復(fù)器……TSIm條入線n條出線實(shí)際組成三、其他交換結(jié)構(gòu)?總線：是指所有通信部件間的公共連線，通信部件間的信息交換全部通過(guò)總線提供的通道來(lái)完成。?特點(diǎn)：多個(gè)輸入輸出部件之間共享相同的通信通道（即總線）中央處理器CPU存儲(chǔ)區(qū)輸出設(shè)備輸入設(shè)備（a）計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)（b）計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)（一）總線交換結(jié)構(gòu)?總線：是指所有通信部件間的公共連線，通信部件間的信息交換全部通過(guò)總線提供的通道來(lái)完成。?特點(diǎn)：多個(gè)輸入輸出部件之間共享相同的通信通道（即總線）總線管理器……條入線m條出線n所有入線和出線都連接到總線上，總線通過(guò)總線管理器進(jìn)行管理。（一）總線交換結(jié)構(gòu)三、其他交換結(jié)構(gòu)基本原理：?ATM交換設(shè)備將時(shí)間分成若干時(shí)隙，并分給不同的入線。?入線在規(guī)定的時(shí)隙內(nèi)將信元發(fā)送到總線上。?出線則連續(xù)監(jiān)聽信道上信元，檢查傳輸信息的VPI/VCI值，確定該信息是否由該出線接收。存在問(wèn)題：?最大出線接口速率和總線通過(guò)速率相同，即入線速率的m倍。

若入線155.520Mbit/s，則出線m×155.520Mbit/s，難以實(shí)現(xiàn)。（一）總線交換結(jié)構(gòu)解決方法：采用多總線結(jié)構(gòu)?每條入線只使用一組總線。?但出線控制電路必須連接多組總線，對(duì)每組總線必須作緩存和信頭判決工作。（輸出緩存交換矩陣相似）出線控制出線控制出線控制入線出線1122nm……（一）總線交換結(jié)構(gòu)解決方法：采用多總線結(jié)構(gòu)?每條入線只使用一組總線。?但出線控制電路必須連接多組總線，對(duì)每組總線必須作緩存和信頭判決工作。（輸出緩存交換矩陣相似）m條入線n條出線出線處理出線處理出線處理入線處理入線處理入線處理……改進(jìn)的多總線結(jié)構(gòu)：?信頭判決由入線處理完成?出線沖突由出線控制完成（一）總線交換結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：所有入線、出線和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)相連。?環(huán)的傳輸容量等于所有入線容量之和。?采用開槽（時(shí)隙）方法，為每個(gè)入線分配時(shí)隙，入線在相應(yīng)的時(shí)隙將其上的信元送上環(huán)路。?任意出線處進(jìn)行VPI/VCI判斷，查看信元是否接收。m條入線n條出線……（二）令牌環(huán)交換結(jié)構(gòu)三、其他交換結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)（與總線結(jié)構(gòu)相比）?適當(dāng)安排出線和入線位置，不將時(shí)隙固定分配給特定入線；出線可以強(qiáng)制將接收時(shí)隙置空（即釋放時(shí)隙）。?一個(gè)時(shí)隙可以在一次回環(huán)中使用多次，傳輸效率>100%結(jié)構(gòu)：所有入線、出線和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)相連。?環(huán)的傳輸容量等于所有入線容量之和。?采用開槽（時(shí)隙）方法，為每個(gè)入線分配時(shí)隙，入線在相應(yīng)的時(shí)隙將其上的信元送上環(huán)路。?任意出線處進(jìn)行VPI/VCI判斷，查看信元是否接收。4.2.2ATM多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)入端出端0101入端出端0101（a）平行連接（b）交叉連接信頭判斷送出控制緩沖存儲(chǔ)緩沖存儲(chǔ)?ATM多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)大多以最小的交換單元（即2×2交換單元，或稱為交叉連接單元）為基本部件構(gòu)建。?最廣泛的多級(jí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通常是Banyan網(wǎng)絡(luò)。

入端出端01012323一、Banyan網(wǎng)絡(luò)及其遞歸構(gòu)造4×4的多級(jí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)?由4個(gè)基本交叉連接單元連接構(gòu)成。?它的每一個(gè)入端到每一個(gè)出端都有一條路徑，并且只有一條路徑。

4.2.2ATM多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)入端出端0123456701234567一、Banyan網(wǎng)絡(luò)及其遞歸構(gòu)造8×8的多級(jí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)?由兩個(gè)4×4的交換單元，它們前面加上一級(jí)由4個(gè)

2×2交叉連接單元構(gòu)成。?它的每一個(gè)入端到每一個(gè)出端都有一條路徑，并且只有一條路徑。

4.2.2ATM多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)一、Banyan網(wǎng)絡(luò)及其遞歸構(gòu)造2N×2N的多級(jí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)?一般地，假如要用兩個(gè)N條入線N條出線的交換單元來(lái)構(gòu)成一個(gè)2N條入線和2N條出線的交換單元，則可以再加上N個(gè)2×2

交叉連接單元。?把第一個(gè)N×N交換單元的N條入線分別與N個(gè)2×2交叉連接單元的某一出線相聯(lián)。?把另一個(gè)N×N交換單元上的N條入線與該N個(gè)2×2交叉連接單元上的另一條出線相聯(lián)。4.2.2ATM多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)二、Banyan網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)1、唯一路徑性質(zhì)：Banyan網(wǎng)絡(luò)中的每條入線和每條出線之間都有一條路徑并且只有這一條路徑。證明過(guò)程：?首先該性質(zhì)對(duì)4×4的交換單元是成立的。?那么，可以一般的假設(shè)它對(duì)N×N的交換單元也是成立的。?對(duì)于2N×2N的交換單元，從2個(gè)N×N交換單元到前面一級(jí)N個(gè)2×2交換單元中共有2N條路徑，并且要到其中某一個(gè)入端去必須經(jīng)過(guò)其中唯一的一條路徑。?可見(jiàn)，這樣構(gòu)成的2N×2N交換單元仍然是在每個(gè)入線和每個(gè)出線間都存在一條路徑并且只有唯一的一條路徑。因此，上述性質(zhì)對(duì)任何N都成立。4.2.2ATM多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)二、Banyan網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)1、唯一路徑性質(zhì)：Banyan網(wǎng)絡(luò)中的每條入線和每條出線之間都有一條路徑并且只有這一條路徑。2、自選路由性質(zhì)：從交換單元的任一個(gè)入線開始到交換單元的全部N個(gè)出線的N個(gè)連接，可采用N個(gè)不同的編號(hào)表示。

入端出端0123456701234567（a）BaseLine網(wǎng)絡(luò)001100110011001100110011001100110011001100110011二、Banyan網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)1、唯一路徑性質(zhì)：Banyan網(wǎng)絡(luò)中的每條入線和每條出線之間都有一條路徑并且只有這一條路徑。2、自選路由性質(zhì)：從交換單元的任一個(gè)入線開始到交換單元的全部N個(gè)出線的N個(gè)連接，可采用N個(gè)不同的編號(hào)表示。

0123456701234567（b）Banyan網(wǎng)絡(luò)001100110011001100110011001100110011001100110011二、Banyan網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)1、唯一路徑性質(zhì)：Banyan網(wǎng)絡(luò)中的每條入線和每條出線之間都有一條路徑并且只有這一條路徑。2、自選路由性質(zhì)：從交換單元的任一個(gè)入線開始到交換單元的全部N個(gè)出線的N個(gè)連接，可采用N個(gè)不同的編號(hào)表示。

0123456701234567（c）洗牌-互換網(wǎng)絡(luò)001100110011001100110011001100110011001100110011結(jié)論：一個(gè)N×N的Banyan網(wǎng)絡(luò)共有M級(jí)，每級(jí)有N/2個(gè)2×2交叉連接單元。把每個(gè)交叉連接單元的兩個(gè)入線和兩個(gè)出線都在圖上的上下位置分別編號(hào)為0和1。一個(gè)由入線i到出線j的連接是由屬于不同的各級(jí)的M個(gè)交叉連接單元順序連接組成的。從第一級(jí)開始順序排列各個(gè)交叉連接單元的出線號(hào)碼，則其組成一個(gè)M位二進(jìn)制數(shù)字。這個(gè)數(shù)字的N種不同取值正好表示了從同一個(gè)入端出發(fā)的N個(gè)不同連接或路徑。

4.2.2ATM多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)圖4-27到出端3的全部路徑入端出端0123456701234567001100110011001100110011001100110011001100110011如果把出線的編號(hào)以二進(jìn)制數(shù)字的形式送到交換單元，那么，每一級(jí)上的2×2交叉連接單元就只需要根據(jù)這個(gè)地址中的某一位就可以判別應(yīng)將其送往哪一個(gè)出線上。例如，在第一級(jí)上只讀地址的第1位，第二級(jí)上只讀地址的第2位，……當(dāng)所有地址都被讀完，這個(gè)信元就已經(jīng)被送到相應(yīng)出線上了，這叫做自選路由性質(zhì)。4.2.2ATM多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)圖4-27到出端3的全部路徑入端出端01234567012345670011001100110011001100110011001100110011001100113、內(nèi)部阻塞性質(zhì)：?Banyan網(wǎng)絡(luò)不僅有內(nèi)部阻塞，而且這種內(nèi)部阻塞是隨著陣列級(jí)數(shù)的增加而增加的。?內(nèi)部阻塞是在2×2交叉連接單元的兩個(gè)入線要向同一個(gè)出線上發(fā)送信元時(shí)產(chǎn)生的。4.2.2ATM多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)解決內(nèi)部阻塞的方案一：增加多級(jí)開關(guān)陣列的級(jí)數(shù)。圖4-288×8Benes網(wǎng)絡(luò)0123456701234567把一個(gè)M（M=log2N）級(jí)Banyan網(wǎng)絡(luò)對(duì)折疊加，使其級(jí)數(shù)增加到2M-1，得到的網(wǎng)絡(luò)是無(wú)阻塞的Benes網(wǎng)絡(luò)。4.2.2ATM多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)0123456701234567解決內(nèi)部阻塞的方案一：增加多級(jí)開關(guān)陣列的級(jí)數(shù)。圖4-288×8Benes網(wǎng)絡(luò)把一個(gè)M（M=log2N）級(jí)Banyan網(wǎng)絡(luò)對(duì)折疊加，使其級(jí)數(shù)增加到2M-1，得到的網(wǎng)絡(luò)是無(wú)阻塞的Benes