通信工程师交换技术考试ATM的交换网络[2]

①共享存储器方式

采用共享中央缓冲或输出缓冲排队方式，由数据存储器和控制存储器共同完成信元交换。只要存在空闲存储单元，端口即可写入信元，不受已存信元数量限制，极大地提髙了存储器的利用率。其工作原理是：各输入端口的信元经过串/并变换和时分复用后顺序写入数据存储器。同时从输入信元头中提取控制信息（地址信息）给控制存储器，控制存储器给信予新的目的地址，并按写入的顺序将信元送到相应的输出端，经过分接和串/并变换后送出端口。

②共享媒体方式

一般采用环或总线作为共享媒体。由于是分散控制和按接入协议工作，所以比较灵活，工作方式类似于传统的局域网交换方式，如TokenRing,TokenBus等，各个端口将输入信元送入共享媒体，并将共享媒体中传送的本端口需要的信元接收下来。为了缓解共李媒体的高带宽要求，通常采用多环或多总线等并行处理技术。

　　2）空分交换结构

在时分交换结构中，所有输入和输出端口共享一条通信母线，而空分交换结构中，输入和输出端口间有一组通路，这些通路并行工作使不同输入端口的信元可以同时由交换单元传送。这样交换单元的总容量就是每条通路的带宽乘以并行传送一个信元的通路平均数之积。

因此，理论上空分交换结构的总容量没有上限。然而，实际上它要受到物理实现约束的限制，例如，器件引脚数、连接器限制和同步，因此不可能很大，由于交换结构有多条通路。而且通常是用多个交换元件互连而成的，就需要有路由选择功能，为每个信元选择一条至相应输出端口的通路。通常有两种方法：自选路由法和标记选路法。

在自选路由法中，交换机的输入接口单元使用査表方法为每个输入信元添加一个路由标签（Routetag），使用这个路由标签可使交换结构中的交换元件只要简单地检验路由标签就可很快地作出选路决策，因此也叫路由标签法。大多数基于空分交换结构的交换机设计都采用自选路由法。

在标记选路法中，利用VPI/VCI（标记）标识交换单元中的路由表，当信元到达交换元件时，通过查表确定它的路由，因此又叫路由表法。而路由表通常是在呼叫连接时建立的，因此，这种选路方法不依赖于互连网络本身的特性，可采用任意形式的互连网络，同时实现点对多点通信操作简单，但要求交换结构保存大量选路和翻译表，需要较大的存储容量。

下面介绍几种典型的空分交换结构。

①纵横棒（Crossbar）结构

“纵横棒”这一术语源于模拟电话系统单通路、

无阻塞交换单元的特定设计，如图6-12所示为一个4x4“纵横棒”结构。其中每个有源元件即交叉点都是单个的电接点。在ATM中，该术语用来描述任何复杂度按照iV2的函数增长的单通路无阻塞网络（况为输入/输出端口数）。

采用纵横棒结构的交换网络的吞吐率和时延特性较好，但其设计通路或交叉点的复杂度随tv2函数增长，导致硬件需求量加大，造价很高。因此，规模不宜过大。然而，这种结构十分适用于构造自选路由、无阻塞交换元件和中小规模的交换机。另外，纵横棒结构同样存在输出竞争，需采取相应的缓冲策略以降低信元丢失率。

②Banyan结构

Banyan结构是一种重要的ATM交换结构，对Banyan结构的研究可追溯到对电@电路交换结构的多级互连网络（MultistageInterconnectionNetwork,MIN）的研究时期，研究MIN的目的主要是为了设计一无阻塞的而且交叉接点小于单级网络的多级网络，而后又在并行计算系统的处理机和存储器间互连研究中得到进一步的发展。显然，MIN同样适用于将小规模ATM交换结构组合成大容量交换单元，从而形成大规模ATM交换机，Banyan是一种基本的多级互连网络。

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