ATM交換機(jī)

　　1、ATM基本排隊(duì)原理

　　ATM交換有兩條根本點(diǎn)：信元交換和各虛連接間的統(tǒng)計(jì)復(fù)用。信元交換即將ATM信元通過各種形式的交換媒體，從一個(gè)VP/VC交換到另一個(gè)VP/VC上。統(tǒng)計(jì)復(fù)用表現(xiàn)在各虛連接的信元競爭傳送信元的交換介質(zhì)等交換資源，為解決信元對(duì)這些資源的競爭，必須對(duì)信元進(jìn)行排隊(duì)，在時(shí)間上將各信元分開，借用電路交換的思想，可以認(rèn)為統(tǒng)計(jì)復(fù)用在交換中體現(xiàn)為時(shí)分交換，并通過排隊(duì)機(jī)制實(shí)現(xiàn)。

　　排隊(duì)機(jī)制是ATM交換中一個(gè)極為重要的內(nèi)容，隊(duì)列的溢出會(huì)引起信元丟失，信元排隊(duì)是交換時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)的主要原因，因此排隊(duì)機(jī)制對(duì)ATM交換機(jī)性能有著決定性的影響�；�本排隊(duì)機(jī)制有三種：輸入排隊(duì)、輸出排隊(duì)和中央排隊(duì)。這三種方式各有缺點(diǎn)，如輸入排隊(duì)有信頭阻塞，交換機(jī)的負(fù)荷達(dá)不到60%；輸出排隊(duì)存儲(chǔ)器利用率低，平均隊(duì)長要求長，而中央排隊(duì)存儲(chǔ)器速率要求高、存儲(chǔ)器管理復(fù)雜。同時(shí)，三種方式有各有優(yōu)點(diǎn)，輸入隊(duì)列對(duì)存儲(chǔ)器速率要求低，中央排隊(duì)效率高，輸出隊(duì)列則處于兩者之間，所以在實(shí)際應(yīng)用中并沒有直接利用這三種方式，而是加以綜合，采取了一些改進(jìn)的措施。改進(jìn)的方法主要有：

• 減少輸入排隊(duì)的隊(duì)頭阻塞；

• 采用帶反壓控制的輸入輸出排隊(duì)方式；

• 帶環(huán)回機(jī)制的排隊(duì)方式；

• 共享輸出排隊(duì)方式；

• 在一條輸出線上設(shè)置多個(gè)輸出子隊(duì)列，這些輸出子隊(duì)列在邏輯上作為一個(gè)單一的輸出隊(duì)列來操作。

　　2、ATM交換機(jī)構(gòu)

　　為實(shí)現(xiàn)大容量的交換，也為了增加ATM交換機(jī)的可擴(kuò)展性，往往構(gòu)造小容量的基本交換單元，再將這些交換單元按一定的結(jié)構(gòu)構(gòu)造成ATM交換機(jī)構(gòu)(Fabric)，對(duì)于ATM交換機(jī)構(gòu)來說，研究的主要問題是各交換單元之間的傳送介質(zhì)結(jié)構(gòu)及選路方法，以及如何降低競爭，減少阻塞。

　　ATM交換機(jī)構(gòu)分類方法不一，有一種分法為：時(shí)分交換和空分交換，其中時(shí)分交換包括共享總線、共享環(huán)和共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，空分交換包括全互連網(wǎng)和多級(jí)互連網(wǎng)。

　　3、ATM交換機(jī)

　　ATM信元交換機(jī)的通用模型有一些輸入線路和一些輸出線路，通常在數(shù)量上相等（因?yàn)榫�路是雙向的）。在每一周期從每一輸入線路取得一個(gè)信元（如果有的話）。通過內(nèi)部的交換結(jié)構(gòu)（switching fabric），并且逐步在適當(dāng)?shù)妮敵鼍�路上傳送。從這一角度上來看，ATM交換機(jī)是同步的。

　　交換機(jī)可以是流水線的，即進(jìn)入的信元可能過幾個(gè)周期后才出現(xiàn)在輸出線路上。信元實(shí)際上是異步到達(dá)輸入線路的，因此有一個(gè)主時(shí)鐘指明周期的開始。當(dāng)時(shí)鐘滴答時(shí)完全到達(dá)的任何信元都可以在該周期內(nèi)交換。未完全到達(dá)的信元必須等到下一個(gè)周期。

　　信元通常以ATM速率到達(dá)，一般在150Mb/s左右，即大約超過360,000信元/s，這意味著交換機(jī)的周期大約為2.7um。一臺(tái)商用交換機(jī)可能有16條~1,024條輸入線路，即它必須能在每2.7um內(nèi)接收和交換16個(gè)~1,024個(gè)信元。在622Mb/s的速率上，每700ns就有一批信元進(jìn)入交換結(jié)構(gòu)。由于信元是固定長度并且較小（53字節(jié)），這就可能制造出這樣的交換機(jī)。若使用更長的可變長分組，高速交換會(huì)更復(fù)雜，這就是ATM使用短的、固定長度信元的原因。

　　4、ATM交換機(jī)的分類

　　各種ATM交換設(shè)備由于應(yīng)用場合的不同，完成的功能也略有差異，主要區(qū)別有接口種類、交換容量、處理的信令這幾方面。

　　在公用網(wǎng)中，有接入交換機(jī)、節(jié)點(diǎn)交換機(jī)和交叉連接設(shè)備。接入交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的位置相當(dāng)于電話網(wǎng)中的用戶交換機(jī)，它位于ATM網(wǎng)絡(luò)的邊緣，將各種業(yè)務(wù)終端連入ATM網(wǎng)中。節(jié)點(diǎn)交換機(jī)的地位類似于現(xiàn)有電話網(wǎng)中的局用交換機(jī)，它完成VP/VC交換，要求交換容量較大，但接口類型比接入交換機(jī)簡單，只有標(biāo)準(zhǔn)的ATM接口，主要是NNI接口，還有UNI接口或B-ICI接口，信令方面，只要求處理ATM信令。交叉連接設(shè)備與現(xiàn)有電話網(wǎng)中的交叉連接設(shè)備作用相似，它在主干網(wǎng)中完成VP交換，不需要進(jìn)行信令處理，從而實(shí)現(xiàn)極高速率的交換。

　　在ATM專用網(wǎng)中，有專用網(wǎng)交換機(jī)、ATM局域網(wǎng)交換機(jī)。專用網(wǎng)交換機(jī)作用相當(dāng)于公用網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)交換機(jī)，具有專用網(wǎng)的UNI和NNI接口，完成P-UNI和P-NNI的信令處理，有較強(qiáng)的管理和維護(hù)功能。ATM局域網(wǎng)交換機(jī)完成局域網(wǎng)業(yè)務(wù)的接入，ATM局域網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)具有局域網(wǎng)接口和ATM P-UNI接口，處理局域網(wǎng)的各層協(xié)議以及ATM信令。

［上一頁］［下一頁］