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ATM交换机的技术构成
chinacir.com.cn   2009-4-17      文字大小:[ ]  收藏本页
       ATM交换机的设计采用三种基本技术,即总线交换技术、自选路由技术和光矩阵交换技术。有些供应商还在这些交换技术中加进了一些其它技术,如存储器或TDM技术,从而形成了各种不同的结构设计。这样做的目的并不是说某种结构优于另一种结构,而是想标新立异独树一帜,并显示交换结构中考虑的一些特性。应该考虑的重要特性包括点广播能力、存储器的使用和交换结构的可伸缩性等。等待时间和成本也是人们关心的问题,但成本是所有这些特 性的综合函数,而等待时间在进行基于硬件的信息转发的各种ATM交换机之间是没有区别的。

      总线交换机
      总线交换机类似这样一种设计结构,在这种结构中,路由器或集线器的接口端口与总线或多总线相连。一般来说,它由一个RISC微处理器负责信息流的调度。在这种交换机结构中,总线仲裁与缓冲技术在决定交换机的封锁能力方面起着十分关键的作用。当交换机的输出端没有足够带宽供输出信息流使用时,就要进行信息封锁。由于所有端口均与总线相通,因此进行多路广播不成问题。但是总线速度必须达到能处理所有输入端口合计速度的水平。如果总线超过一定长度,就会出现信息传输延迟,因此一般情况下,这种交换机结构可以达到的最大速在1~10Gbps之间。

      为了提高端口密度,总线长度和时序也必须作相应的变更,因此这种交换机结构不具备伸 缩性。无论在输入端、输出端还是在交换机结构中,缓冲的运用策略都会影响总线设计的信息封锁能力。最主要的担心是,交换机的内部结构究竟能否毫无遗漏地处理全部输入信元。总线交换设计结构仍然是人们欢迎的并且廉价的交换方式。

      自选路由交换机
      自选路由交换技术分为Banyan交换、并行交换和交叉点交换三种方式。它们具备一个共同点,即它们都包含多个交换单元,构成了交换机的结构。这种矩阵设计方案提供了多个从输入端口至输出端口的通路。由于这种交换器可以增加交换单元的数量,因此它的伸缩性优于总线交换机。

      当信元输入时,交换机首先查看一份交换表,以确定目标输出端口。该端口号码以二进制格式前缀于信元首标上。交换单元采用了2×2的结构,它的两个输出端口可以是二进制码1或0。采用这种交换方式时,信元自选通过交换机结构的路由,而不会干预软件或微处理器的决策。这种交换机只需在输入端口的最高速度上运行,而不必在所有输入端口的总速度上运行。大多数情况下,它在最高速率输入端口的两倍速率上运行。
      这种交换结构存在的一个潜在问题是,许多信元有可能同时到达一个中间交换单元,从而引起冲突,结果造成信息阻塞。为了解决这个问题,就要加上一个缓冲器,使信元在交换网的输入端、输出端或中间位置排队等待。自选路由交换方案的最高总速度可达1~200Gbps。这种交换结构不容易实现多路广播功能,自选路由网络常常需要配置一个中间复制级,从而增加了等待时间。

      光矩阵交换机
      光矩阵交换技术与自选路由矩阵交换技术在设计结构上十分相似,但是它采用光矩阵交换单元。总线交换与自选路由交换结构的缺陷是,SONET信号首先必须转换为电信号,然后通过交换机进行交换。一旦信元到达输出端口,便要重新转换为SONET信号。并非所有交换机都能将信元全部封装到SONET帧中,但是随着时间的推移,这种交换技术将会成为一种标准(在基于载波的ATM交换机中必须采用这种标准)。而在光矩阵交换机中,当信元到达光交换机时,由PI/VCI对偶法决定目标端口。在交换结构中的光交换不必将信元转换成电信号。这种转换的节省对于交换机速率的进一步提高非常关键,不过,目前使用的硅芯片无法支持兆兆位秒的交换速率,这要到下一个10年才能实现。这种交换机需要使用昂贵的砷化镓硅晶体。

    评价指标
    评价交换机结构时还应考虑以下各项标准:
    •缓存的容量
    •缓冲方法
    •等待时间
    •ATM接口的类型
    •端口的最大数量
    •支持的ATM适应层
    •可以使用的其它互连网络接口
    •QoS(服务质量)等级使用的优先级数目
    •支持的永久虚拟线路/交换虚拟线路
    •是否支持单点至多点的交换 
    • 信息流控制 
    •对信息拥挤的管理
    •是否支持虚拟LAN
    •冗余性
    •网络管理模式