交換網(wǎng)絡(luò)概述學(xué)習(xí)課件最新

1、交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)是由若干個交換單元按照一定的拓撲結(jié)構(gòu)和控制方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。交換網(wǎng)絡(luò)的三個基本要素是：交換單元、不同交換單元間的拓撲連接和控制方式。數(shù)字交換機的交換過程交換網(wǎng)絡(luò)的一般結(jié)構(gòu)控制單元出線入線交換單元交換單元交換單元交換單元交換網(wǎng)絡(luò)1. 單級交換網(wǎng)絡(luò)和多級交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)按拓撲連接方式可分為：單級交換網(wǎng)絡(luò) 多級交換網(wǎng)絡(luò)出線0 N-1入線0M-1單級交換網(wǎng)絡(luò)交換單元 如果一個交換網(wǎng)絡(luò)中的交換單元可以分為N級，順序命名為第1,2,N級，并且滿足： 所有入線都只與第1級交換單元連接； 所有第1級交換單元都只與入線和第2級交換單元連接； 所有第2級交換單元都只與第1級和第3級交換單元連接； 依

2、此類推，所有第N級交換單元都只與第N-1級和出線連接； 則稱這樣的交換網(wǎng)絡(luò)為多級交換網(wǎng)絡(luò)，或 N級交換網(wǎng)絡(luò)。多級交換網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)可用三個參數(shù)來說明： 每個交換單元的容量 交換單元的級數(shù) 交換單元間的連接通路（鏈路）多級交換網(wǎng)絡(luò)(nm x nm兩級交換網(wǎng)絡(luò))O1n-1O1n-1O1n-1O1m-1O1m-1O1m-1OO11m-1n-1 1級2級多級交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞 若出、入線空閑，但因交換網(wǎng)絡(luò)級間鏈路被占用而無法接通的現(xiàn)象，稱為多級交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞。嚴格無阻塞網(wǎng)絡(luò)： 不管網(wǎng)絡(luò)處于何種狀態(tài)，任何時刻都可以在交換網(wǎng)絡(luò)中建立一個連接，只要這個連接的起點、終點是空閑的，(建立任何指定的空閑出入

3、線對之間的連接)而不會影響網(wǎng)絡(luò)中已建立起來的連接?？芍嘏艧o阻塞網(wǎng)絡(luò)： 不管網(wǎng)絡(luò)處于何種狀態(tài)，任何時刻都可以在交換網(wǎng)絡(luò)中直接或?qū)σ延械倪B接重選路由來建立一個連接，只要這個連接的起點、終點是空閑的，而不會影響網(wǎng)絡(luò)中已建立起來的連接。廣義無阻塞網(wǎng)絡(luò)： 指一個給定的網(wǎng)絡(luò)存在著固有的阻塞可能，但又可能存在著一種精巧的選路方法，使得所有的阻塞均可避免，而不必重新安排網(wǎng)絡(luò)中已建立起來的連接。多級交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞13421342C1C1C2C21，2，3，44，2，1，3 可重排無阻塞網(wǎng)絡(luò)13421342C1C1cc2cc2可重排無阻塞網(wǎng)絡(luò)3.8.1 CLOS網(wǎng)絡(luò) 1、Close無阻塞網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)： 為了減少

4、交叉點總數(shù)而同時具有嚴格的無阻塞特性，CLOS C.很早就提出一種多級結(jié)構(gòu)，推出了嚴格無阻塞的條件，這就是著名的CLOS網(wǎng)絡(luò)。1n1n1n1n11m 1r11rmmmm11111111rrrr3級CLOS網(wǎng)絡(luò)在最壞情況下，中間級會有（n-1）X 2個交換單元被占用，因此中間級至少要有（n-1）X 2+1=2n-1個交換單元，即m2n-1時，可確保無阻塞（嚴格無阻塞）。CLOS網(wǎng)絡(luò)最不利情況:當?shù)谝患壍谝慌_的某根入線與輸出級第r臺的某根出線要建立連接,輸入級的(n-1)條入線和輸出級的第r臺的(n-1)條出線均已被占,而且這些占用是通過中間級的不同連接器完成的即可選的鏈路已占用(n-1)2條，為

5、確保無阻塞, 至少還應(yīng)存在一條空閑鏈路, 即中間鏈路至少要有(n-1)2+1=2n-1條.無阻塞條件:m 2n-11n1n1n1n11m1r11rmmmm11111111rrrr每臺入線數(shù)n=2 n=4 n=8交叉點數(shù) 288 336 540可見： n=2時，交叉點總數(shù)最少，當N ， N2n2時，三級Clos網(wǎng)絡(luò)交叉點最少。當入出線不等時:m(n入-1)+(n出-1)+1=n入+n出-1一般取m=2n來滿足無阻塞條件對TST網(wǎng)絡(luò)而言，凡當內(nèi)部時隙數(shù)為輸入時隙數(shù)的一倍時，即為無阻塞網(wǎng)絡(luò)。2、數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)中引入無阻塞網(wǎng)絡(luò)(1)、整個網(wǎng)絡(luò)無阻塞 m2n-1TST網(wǎng)絡(luò)中n 每個T模塊的輸入時隙數(shù)m相當

6、于每個T模塊可選用的輸出時隙數(shù)，也就是內(nèi)部時隙數(shù)關(guān)于T-S組合網(wǎng)絡(luò)T-S(n)-TT-S-T網(wǎng)絡(luò)：AXE10，F(xiàn)ETEX-150，E10B，5ESS等T-S-S-T網(wǎng)絡(luò)：NEAX61T-S-S-S-T網(wǎng)絡(luò)：EWSDT-S-S-S-S-T網(wǎng)絡(luò)：4ESS (長途)S-T(n)-S時隙交換功能與空分交換功能分別由不同的接線器（時分接線器T和空分接線器S）實現(xiàn)，為了使數(shù)字交換網(wǎng)兼有時空交換的功能，擴大選擇范圍和交換機的容量，在程控數(shù)字交換機中的數(shù)字交換網(wǎng)是由T接線器和S接線器的不同組合而成。如TST（時分空分時分）、STS（空分時分空分），TSST、TSSST、SSTSS、TTT等。 TTT型交換網(wǎng)絡(luò)

7、TTT三級交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)3.8.2 TST網(wǎng)絡(luò)TST網(wǎng)絡(luò)是在電路交換系統(tǒng)中經(jīng)常使用的一種交換網(wǎng)絡(luò)，它是三級交換網(wǎng)絡(luò)，兩側(cè)為T接線器，中間一級為S接線器，S級的出入線數(shù)決定于兩側(cè)T接線器的數(shù)量。第1級T接線器：負責(zé)輸入母線的時隙交換。S接線器：負責(zé)母線之間的空間交換交換。第2級T接線器：負責(zé)輸出母線的時隙交換。 TST交換網(wǎng)絡(luò)中的T接線器有4種安排方式。常用的組合方式有兩種。一種是初級T接線器采用控制寫入、順序讀出方式，次級T接線器采用順序?qū)懭?、控制讀出方式。另一種是初級T接線器采用順序?qū)懭?、控制讀出方式，次級T接線器采用控制寫入、順序讀出方式。為減少選路次數(shù)，簡化控制，可使兩個方向的內(nèi)部時隙具

8、有一定的對應(yīng)關(guān)系，通?？上嗖畎霂?，俗稱反相法，即：設(shè)：Nf=一幀的時隙數(shù) Na=A到B方向的內(nèi)部時隙數(shù) Nb=B到A方向的內(nèi)部時隙數(shù)則： Nb= Na +Nf/2TST網(wǎng)絡(luò)完全無阻塞的條件： m（內(nèi)部時隙數(shù)）=2n（輸入時隙數(shù)） 對于TST網(wǎng)絡(luò)來說，輸入T接線器和輸出T接線器的控制存儲器是可以合用的。 在雙向通路所選用的內(nèi)部時隙存在一定的對應(yīng)關(guān)系時，CMA0和CMB0可以合并，CMA5和CMB5可以合并，其它同號輸入/輸出復(fù)用線的初級T和次級T的CM對也可以合并。 在相差半幀的關(guān)系時，CMA0的地址5中內(nèi)容為10，CMB0的地址5中的內(nèi)容是26，相同地址中的內(nèi)容相差半幀的數(shù)量，這反映了兩者具有

9、合并的可能性。STS交換網(wǎng)絡(luò)為了擴大數(shù)字通信容量,采用時分復(fù)用，形成更多路的數(shù)字通信系統(tǒng)。T1T8T1T888TS=322.048Mb/sTS=32TS=32TS=32PCM 0:PCM 7PCM 0:PCM 7: 1數(shù)字交換單元(DSE) 實現(xiàn)時空交換功能，如S-1240交換機中使用的數(shù)字交換單元DSE(Digital Switching Element)，它屬于總線型交換單元。 每個DSE是具有8片“雙交換端口”的超大規(guī)模集成電路，每片“雙交換端口”上有兩個交換端口，即每個DSE由16個雙向交換端口組成，分別連接到16條4 Mb/s雙向PCM串行鏈路上，3.9 TS單側(cè)折疊式交換網(wǎng)絡(luò)2.D

10、SN網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)地址的概念 DSN網(wǎng)絡(luò)由單一的交換單元DSE所組成，其最大配置時為4級，分入口級（AS）和選組級(ST1,ST2,ST3)，選組級的平面數(shù)為24個，其中級數(shù)與容量相關(guān)，而平面數(shù)與話務(wù)量相關(guān)。1) 結(jié)構(gòu)DSN的連線規(guī)則 第一級 第二級 第三級 第四級（入口級） 平面號端口- 8 組號 組號 組號 端口號 出端口號-8 入端口號 出端口號-8 端口號DSE號 DSE號 DSE號 DSE號 DSE號 （或DSE號+4） 終端模塊的網(wǎng)絡(luò)地址為：NA=HDCBA,其中:D為ST3的端口號，C為ST2的端口號, B為ST1的端口號, A為AS的端口號.網(wǎng)絡(luò)地址: 接在DSN中入口級上的每一個

11、終端模塊CE都有唯一的地址碼，ABCD. 四個級的入端口號碼。A: AS級的12對端口（07，1215），4bitsB: AS對連接到第二級DSE的4對端口中的一對，2bitsC: 07端口，3bitsD: 015端口，4bits并利用總結(jié)的相鄰級連線規(guī)律，可知地址編碼ABCD的含義是： D為組號，C為DSE號，B為AS號，A為CE號。網(wǎng)絡(luò)的編址 接在DSN中AS上的每一CE都有其惟一的地址碼。地址碼用ABCD四個數(shù)來表示通過4級制建立雙向通路的示意圖工作原理：建立兩個CE的連接，比較網(wǎng)絡(luò)地址，確定反射點。網(wǎng)絡(luò)通路的建立是由模塊間網(wǎng)絡(luò)地址之間的關(guān)系確定通路的返回點在網(wǎng)絡(luò)的哪一級，返回點前可任選

12、端口，返回點后選指定端口。1、Banyan 網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)3.10 BANYAN 網(wǎng)絡(luò)通常將由2 X 2的交換單元構(gòu)成的單通路網(wǎng)絡(luò)稱為banyan網(wǎng)絡(luò)。 banyan網(wǎng)絡(luò)是基于樹型的拓撲結(jié)構(gòu)，但每一個交換單元卻是基于crossbar的結(jié)構(gòu)。 2 X 2的交換單元也具有bar和cross兩種狀態(tài)。Banyan網(wǎng)絡(luò)是一種基于22交換單元的網(wǎng)絡(luò)交換構(gòu)架。00001111平行連接交叉連接橫向輸入縱向輸入縱向輸出橫向輸出bar狀態(tài)cross狀態(tài)01234567012345678 x 8的3級banyan網(wǎng)絡(luò)2、Banyan 網(wǎng)絡(luò)的基本特性樹型結(jié)構(gòu)特性： 從banyan的任一輸入端口引出的一組通路形成了2

13、分支樹，級數(shù)越多，分支越多，級數(shù)k=2N，N=總?cè)刖€數(shù)/出線數(shù)，即2k=N。唯一路徑特性： banyan的任一入端到任一出端之間，具有1條且僅有一條通路。自選路由特性： 自選路由，即是給定出線地址，不用外加控制命令，就可選到出線。可以使用對應(yīng)于出端號的二進制碼的選路標簽來自動選路。01234567012(010)3(011)4(100)5(101)678 x 8的3級banyan網(wǎng)絡(luò)10110(011)(010)(100)(101)Banyan網(wǎng)絡(luò)的自選路由特性可擴展性： banyan的構(gòu)成具有一定的規(guī)律，可以采用有規(guī)則的擴展方法將較小容量的banyan擴展成較大規(guī)模。 已有N X N的BAN

14、YAN網(wǎng)絡(luò)，需構(gòu)成2N X 2N的BANYAN網(wǎng)絡(luò)，則可用2組N X N，再加上一組N個2X2交換單元構(gòu)成。第一組的N X N的N條出線分別與N個2X2交換單元的某一入線相連，第二組的N X N的N條出線分別與N個2X2交換單元的另一入線相連。內(nèi)部竟爭性： banyan是具有內(nèi)部競爭的有阻塞網(wǎng)絡(luò)。16X16BANYAN交換網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成Banyan網(wǎng)絡(luò)的可擴展性16X16BANYAN交換網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成Banyan網(wǎng)絡(luò)的可擴展性1）內(nèi)部阻塞是在2X2交換單元的兩條入線要向同一個出線上發(fā)送信元時產(chǎn)生的，最壞情況下概率為50%，若減少入線上的信息量，就可減少阻塞的概率，故可通過適當限制入線上的信息量或加大緩沖存儲器來減少內(nèi)部阻塞。2）可以通過增加多級交換網(wǎng)絡(luò)的級數(shù)來消除內(nèi)部阻塞。已有證明，若要完全消除N X N的banyan網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞，至少需要22N-1級。3）可以增加banyan網(wǎng)的平面樹，構(gòu)成多通道交換網(wǎng)絡(luò)。4）使用排序-banyan網(wǎng)絡(luò)。解決內(nèi)部阻塞的方法 該網(wǎng)絡(luò)也簡稱