第2章交换单元与交换网络

1、1第第2 2章章 交换单元与交换网络交换单元与交换网络电气工程学院2交换网络的构成和分类交换网络的构成和分类交换单元交换单元q交换单元的基本概念交换单元的基本概念q开关阵列与空间交换单元开关阵列与空间交换单元q共享存储器型的交换单元共享存储器型的交换单元时间交换单元时间交换单元q共享总线型的交换单元共享总线型的交换单元数字交换单元数字交换单元交换网络交换网络qCLOSCLOS网络网络qTSTTST网络网络qDSNDSN网络网络qBANYANBANYAN网络网络主要内容主要内容电气工程学院3学习要点学习要点n1 1、了解描述交换单元连接特性的方法。、了解描述交换单元连接特性的方法。n2 2、了解

2、交换单元外部特性的描述指标。、了解交换单元外部特性的描述指标。n3 3、掌握三种典型的交换单元的结构、特性及工、掌握三种典型的交换单元的结构、特性及工作原理。作原理。n4 4、掌握、掌握TSTTST网络选择内部时隙的对偶原则。网络选择内部时隙的对偶原则。n5 5、了解、了解CLOSCLOS网络的构成方法及其特性。网络的构成方法及其特性。n6 6、了解、了解BANYANBANYAN网络的结构及其特性。网络的结构及其特性。n7 7、弄清楚严格无阻塞网络、可重排无阻塞网络、弄清楚严格无阻塞网络、可重排无阻塞网络、广义无阻塞网络的基本概念。广义无阻塞网络的基本概念。 电气工程学院4 交换交换的基本功能

3、是在任意的入线和出线之间建的基本功能是在任意的入线和出线之间建立连接。立连接。 在交换系统中完成这一基本功能的部件就是在交换系统中完成这一基本功能的部件就是交交换网络换网络，它是交换系统的核心。交换网络是由若，它是交换系统的核心。交换网络是由若干个交换单元按照一定的干个交换单元按照一定的拓扑结构拓扑结构和和控制方式控制方式构构成的。成的。 交换单元交换单元是构成交换网络的最基本的部件。是构成交换网络的最基本的部件。 交换网络有：交换网络有：空分、时分空分、时分 数字、模拟数字、模拟2.1 2.1 交换网络的构成和分类交换网络的构成和分类电气工程学院5q交换单元的基本概念交换单元的基本概念q开关

4、阵列与空间交换单元开关阵列与空间交换单元q共享存储器型的交换单元共享存储器型的交换单元时间交换单元时间交换单元q共享总线型的交换单元共享总线型的交换单元数字交换单元数字交换单元2.2 2.2 交换单元交换单元电气工程学院62.2.1 交换单元的基本概念交换单元的基本概念入线入线出线出线控制端控制端 状态端状态端M X N的交换单元的交换单元00 11M-1N-1电气工程学院7入线入线出线出线00 11442323同步时分复用信号的交换同步时分复用信号的交换两种信号的交换两种信号的交换电气工程学院8入线入线出线出线00 1221异步时分复用信号的交换异步时分复用信号的交换0210001222两种

5、信号的交换两种信号的交换电气工程学院9交换单元按使用需要的不同可分为交换单元按使用需要的不同可分为：入线入线0M-1出线出线0 N-1入线入线0M-1出线出线0 N-1出线出线0 N-1入线入线0M-1集中型（集中型（MN）扩散型（扩散型（MN ） 连接型连接型/分配型分配型（M=N）电气工程学院10交换单元按信息流向分为：交换单元按信息流向分为：q 有向交换单元：当信息经过交换单元时只能从入线有向交换单元：当信息经过交换单元时只能从入线 进出线出，具有唯一确定的方向。进出线出，具有唯一确定的方向。q 无向交换单元：交换单元的每条线即可入也可出，无向交换单元：交换单元的每条线即可入也可出， 其

6、入线数必等于出现数。其入线数必等于出现数。出线0 N-1入线0M-1M X N有向交换单元入线/出线0N-1N无向交换单元.电气工程学院11 2. 2.交换单元的连接特性交换单元的连接特性 连接特性是交换单元的基本特性，它反映了交换单元连接特性是交换单元的基本特性，它反映了交换单元入线到出线的连接能力，通常我们用入线到出线的连接能力，通常我们用连接集合连接集合和和连接函数连接函数来描述交换单元的连接特性来描述交换单元的连接特性q 连接集合：连接集合： 入线集合：入线集合：T=0,1,2,M-1T=0,1,2,M-1 出线集合：出线集合：R=0,1,2,N-1R=0,1,2,N-1 定义：定义：

7、tTtT，即即t t是是T T的一个元的一个元 rRtrRt，RtRt是是R R的一个子集，的一个子集，r r是是RtRt的一个元的一个元 则集合则集合 c=t,Rt c=t,Rt 为一个连接。为一个连接。电气工程学院12若若rRtrRt，RtRt中只含有一个元，则称该连接为点到点中只含有一个元，则称该连接为点到点连接。连接。若若rRtrRt，RtRt中含有多个元，则称该连接为一点到多中含有多个元，则称该连接为一点到多点连接。点连接。若一个交换单元可以提供点到多点的功能，但若一个交换单元可以提供点到多点的功能，但RtRRtR，则称其具有同发功能；若则称其具有同发功能；若Rt=RRt=R，则该交

8、换单元具有则该交换单元具有广播功能。广播功能。 交换单元的连接特性交换单元的连接特性电气工程学院13 交换单元的连接特性交换单元的连接特性 一个交换单元的连接同时可有多个，这就构成了交换一个交换单元的连接同时可有多个，这就构成了交换单元的连接集合：单元的连接集合： C=cC=c0 0, c, c1 1, c, c2 2, , 其中：起点集其中：起点集 Tc=t; tcTc=t; tci i, c, ci i CC 终点集终点集 RcRc=r; rRr; rRt t, R, Rt t c ci i , , c ci i CC q 连接和连接集合是对应于某一时刻的连接和连接集合是对应于某一时刻的q

9、 连接集合的数目越多，连接能力就越强连接集合的数目越多，连接能力就越强电气工程学院14q 连接函数连接函数 一个连接函数对应一种连接，连接函数表示相互连一个连接函数对应一种连接，连接函数表示相互连接的入线编号和出线编号之间的一一对应关系，即存在接的入线编号和出线编号之间的一一对应关系，即存在连接函数连接函数f f，入线入线x x与出线与出线f(x)f(x)相连接，相连接，00 xM-1xM-1，00f(x)N-1f(x)N-1。 连接函数实际上也反映了入线编号构成的数组和出连接函数实际上也反映了入线编号构成的数组和出线编号构成的数组之间的置换关系或排列关系，故连接线编号构成的数组之间的置换关系

10、或排列关系，故连接函数也被称作函数也被称作置换函数置换函数或或排列函数排列函数。 交换单元的连接特性交换单元的连接特性电气工程学院15q 函数表示形式函数表示形式 x x表示入线编号（二进制表示），表示入线编号（二进制表示），f(x)f(x)表表示连接函数。示连接函数。q 排列表示形式排列表示形式 即输入输出对应表示形式即输入输出对应表示形式 t0，t1，t n-1 r0，r1，r n-1q 图形表示形式图形表示形式连接函数的表示形式连接函数的表示形式电气工程学院16直线连接：直线连接： 函数表示：函数表示：I(xn-1xn-2x1x0)= xn-1xn-2 x1x0 排列表示（排列表示（N=

11、4）： 0，1，2，3 0，1，2，3 图形表示（图形表示（N=4）：）： 0 00 01 12 23 31 12 23 3 交换单元常用的连接函数交换单元常用的连接函数电气工程学院17交叉连接：交叉连接： 函数表示：函数表示：E(xn-1xn-2x1x0)= xn-1xn-2 x1x0 排列表示（排列表示（N=4）： 0，1，2，3 1，0，3，2 图形表示（图形表示（N=4）：）： 0 00 01 12 23 31 12 23 3 交换单元的连接特性交换单元的连接特性电气工程学院18间隔交叉连接：间隔交叉连接： Ck(xn-1xn-2xk x1x0)= xn-1xn-2 xk x1x00

12、00 01 12 23 31 12 23 30 00 01 12 23 31 12 23 3N=4 k=1N=4 k=1N=4 k=0N=4 k=0 交换单元的连接特性交换单元的连接特性电气工程学院19均匀洗牌连接：均匀洗牌连接： (xn-1xn-2xk x1x0)= xn-2 xk x1x0 xn-1 0 01 12 23 3N=8N=84 45 56 67 70 01 12 23 34 45 56 67 7 交换单元的连接特性交换单元的连接特性电气工程学院20蝶式连接：蝶式连接： (xn-1 xn-2xk x1 x0)= x0 xn-2 xk x1 xn-1 0 01 12 23 3N=8

13、N=84 45 56 67 70 01 12 23 34 45 56 67 7 交换单元的连接特性交换单元的连接特性电气工程学院21交换单元的性能交换单元的性能q 容量：容量： 交换单元所有入线可以同时送入的总的信息量交换单元所有入线可以同时送入的总的信息量q 接口：接口： 交换单元需要规定自己的信号接口标准，即信号形式、交换单元需要规定自己的信号接口标准，即信号形式、速率及信息流方向速率及信息流方向q 功能：功能： 点到点、同发、广播点到点、同发、广播q 质量：质量： 完成交换动作的速度、任何情况下是否能完成指定连接、完成交换动作的速度、任何情况下是否能完成指定连接、信息经过交换单元是否有损

14、伤（时间、语义）信息经过交换单元是否有损伤（时间、语义）电气工程学院222.2.2 2.2.2 开关阵列与空间交换单元开关阵列与空间交换单元开关阵列开关阵列在交换单元内部，要建立任意入线和任意出在交换单元内部，要建立任意入线和任意出线之间的连接，就在每条入线和每条出线之间都线之间的连接，就在每条入线和每条出线之间都各自接上一个开关，所有开关就构成了交换单元各自接上一个开关，所有开关就构成了交换单元内部的内部的开关阵列开关阵列。电气工程学院23M X N有向交换单元有向交换单元01N-101M-1入线出线M X N有向矩形开关阵列有向矩形开关阵列开关阵列的工作原理开关阵列的工作原理出线0 N-1

15、入线0M-1.电气工程学院24N无向方形开关阵列无向方形开关阵列入线入线0 0N-1N-1N无向交换单元无向交换单元0 01 1N-1N-10 01 1N-1N-1入线入线出线出线开关阵列的工作原理开关阵列的工作原理电气工程学院25全连接交换单元和部分连接交换单元全连接交换单元和部分连接交换单元0 01 1N-1N-10 01 1N-1N-1入线入线出线出线0 01 1N-1N-10 01 1N-1N-1入线入线出线出线电气工程学院2601M-1入线入线出线出线入线入线0M-1出线出线入线入线0N-1出线出线0 01 1N-1N-1入线入线出线出线多路选择器多路选择器电气工程学院27多路选择器

16、多路选择器电气工程学院28开关阵列的特性开关阵列的特性q 开关控制简单，从入线到出线具有均匀的单位延迟时开关控制简单，从入线到出线具有均匀的单位延迟时间。间。q 开关阵列适合于构成较小的交换单元（开关数反映了开关阵列适合于构成较小的交换单元（开关数反映了实现的复杂度和成本的高低）。实现的复杂度和成本的高低）。q 交换单元的性能依赖于所使用的开关。交换单元的性能依赖于所使用的开关。q 控制信号简单控制信号简单q 容易实现同发和广播功能容易实现同发和广播功能电气工程学院29继电器：其构成的交换单元是无向的，可交换模拟和数字信息，继电器：其构成的交换单元是无向的，可交换模拟和数字信息，干扰和噪声大干

17、扰和噪声大、动作慢（动作慢（msms级）、体积大（级）、体积大（cmcm级）。级）。模拟电子开关：一般利用半导体材料制成。模拟电子开关：一般利用半导体材料制成。 如：如：MC142100MC142100、MC145100MC145100（4 x 44 x 4开关阵列）开关阵列） 只能单向传送，且衰耗和时延较大。只能单向传送，且衰耗和时延较大。数字电子开关：由简单的由逻辑门构成，用于数字信号的交数字电子开关：由简单的由逻辑门构成，用于数字信号的交 换，开关动作极快且无信号损失。换，开关动作极快且无信号损失。实际的开关阵列实际的开关阵列电气工程学院30 空间交换单元也称为空间交换单元也称为空间接线

18、器空间接线器（Space Space SwitchSwitch），），简称为简称为S S单元单元或或S S接线器接线器，用来实现，用来实现多个输入复用线与多个输出复用线之间的空间多个输入复用线与多个输出复用线之间的空间交换，而不改变其时隙位置。交换，而不改变其时隙位置。2.3 2.3 空间交换单元空间交换单元图图S S接线器的组成接线器的组成电气工程学院31S S接线器的构成：接线器的构成：交叉点矩阵交叉点矩阵、控制存储器控制存储器交叉点矩阵交叉点矩阵：开关阵列：开关阵列控制存储器控制存储器（CM-Control MemoryCM-Control Memory）：）：q S S接线器所含接线器

19、所含CMCM数量等于入（出）线数数量等于入（出）线数q 每个每个CMCM的所含有的存储单元个数等于入（出）的所含有的存储单元个数等于入（出） 线上的复用时隙数线上的复用时隙数q 每个存储单元为每个存储单元为n n位位bit,bit,且满足且满足N2N2n n, ,其中其中N N 为入（出）线上数为入（出）线上数 空间交换单元的基本结构空间交换单元的基本结构电气工程学院32空间交换单元的控制方式空间交换单元的控制方式0 1 20 1 20 1 2TS12 TS8TS12 TS808121272TS8TS8输入控制方式输入控制方式1TS12TS1220电气工程学院33空间交换单元的控制方式空间交换

20、单元的控制方式0 1 20 1 20 1 2TS12 TS8TS12 TS808122TS8TS8输出控制方式输出控制方式0TS12TS1220127电气工程学院342.4 2.4 共享存储器型的交换单元共享存储器型的交换单元时间交换单元时间交换单元01N-1输入信号输出信号共享存储器型交换单元的一般结构工作方式：入线缓冲、出线缓冲电气工程学院35 时间交换单元也称为时间交换单元也称为时间接线器时间接线器（Time Time SwitchSwitch），），简称为简称为T T单元单元或或T T接线器接线器，用来实，用来实现时隙交换功能。所谓时隙交换是指入线上各现时隙交换功能。所谓时隙交换是指入

21、线上各个时隙的内容要按照交换连接的需要，分别在个时隙的内容要按照交换连接的需要，分别在出线上的不同时隙位置输出。出线上的不同时隙位置输出。时间交换单元时间交换单元电气工程学院36T T接线器主要由接线器主要由话音存储器话音存储器（SM:Speech SM:Speech MemoryMemory）和和控制存储器控制存储器( (CM:Control memory)CM:Control memory)构成。构成。SMSM用来暂存话音的数字编码信息，故每个单用来暂存话音的数字编码信息，故每个单元至少应为元至少应为8 8比特。比特。SMSM的容量等于输入复用线上的容量等于输入复用线上每帧的时隙数。每帧的

22、时隙数。CMCM的容量等于的容量等于SMSM的容量；设的容量；设CMCM每个单元每个单元的比特数为的比特数为n n，SMSM的单元数为的单元数为N N，则有则有2 2n n=N=N，N N也就是复用线上的时隙数。也就是复用线上的时隙数。时间交换单元的基本结构时间交换单元的基本结构电气工程学院37时间交换单元的控制方式时间交换单元的控制方式电气工程学院382.5 2.5 共享总线型交换单元共享总线型交换单元数字交换单元数字交换单元电气工程学院39入线控制部件的功能入线控制部件的功能： 接收入线信号，进行相应的格式变换，放在缓冲存储接收入线信号，进行相应的格式变换，放在缓冲存储器中，并在分配给该部

23、件的时隙上把收到的信息送到总器中，并在分配给该部件的时隙上把收到的信息送到总线上。线上。出线控制部件的功能出线控制部件的功能： 检测总线上的信号，并把属于自己的信息读入一个缓检测总线上的信号，并把属于自己的信息读入一个缓冲存储器中，进行格式变换，放在缓冲存储器中，由出冲存储器中，进行格式变换，放在缓冲存储器中，由出线送出，形成出线信号。线送出，形成出线信号。共享总线型交换单元共享总线型交换单元电气工程学院40总线总线： 一般包括多条数据线和控制线。数据线用于在入线控一般包括多条数据线和控制线。数据线用于在入线控制部件和出线控制部件传送信号；控制线用于控制各入制部件和出线控制部件传送信号；控制线

24、用于控制各入线控制部件获得时隙和发送信息，以及出线控制部件读线控制部件获得时隙和发送信息，以及出线控制部件读取属于自己的信息。取属于自己的信息。 总线按时隙轮流分配给各个入线控制部件和出线控制总线按时隙轮流分配给各个入线控制部件和出线控制部件使用，其时隙的分配有一定的规则。部件使用，其时隙的分配有一定的规则。共享总线型交换单元共享总线型交换单元电气工程学院41数字交换单元（数字交换单元（DSEDSE）电气工程学院422.6 2.6 交换网络交换网络交换网络交换网络是由若干个交换单元按照一定的拓是由若干个交换单元按照一定的拓扑结构和控制方式构成的网络。扑结构和控制方式构成的网络。交换网络的三个基

25、本要素是：交换网络的三个基本要素是：交换单元交换单元、不、不同交换单元间的同交换单元间的拓扑连接拓扑连接和和控制方式控制方式。电气工程学院43交换网络的一般结构交换网络的一般结构控制单元出线入线交换单元交换单元交换单元交换单元交换网络电气工程学院44单级交换网络和多级交换网络单级交换网络和多级交换网络交换网络按拓扑连接方式可分为：单级交换网络交换网络按拓扑连接方式可分为：单级交换网络 多级交换网络多级交换网络出线出线0 N-1入线入线0M-1单级交换网络单级交换网络交换交换单元单元电气工程学院45单级交换网络和多级交换网络单级交换网络和多级交换网络 如果一个交换网络中的交换单元可以分为如果一个

26、交换网络中的交换单元可以分为N N级，顺序级，顺序命名为第命名为第1,2,1,2,N N级，并且满足：级，并且满足： 所有入线都只与第所有入线都只与第1 1级交换单元连接；级交换单元连接； 所有第所有第1 1级交换单元都只与入线和第级交换单元都只与入线和第2 2级交换单元连接；级交换单元连接； 所有第所有第2 2级交换单元都只与第级交换单元都只与第1 1级和第级和第3 3级交换单元连接；级交换单元连接； 依此类推，所有第依此类推，所有第N N级交换单元都只与第级交换单元都只与第N-1N-1级和出线级和出线连接；连接； 则称这样的交换网络为则称这样的交换网络为多级交换网络多级交换网络，或，或N

27、N级交换网络级交换网络。电气工程学院46多级交换网络多级交换网络(nm x nm两级交换网络两级交换网络)O1n-1O1n-1O1n-1O1m-1O1m-1O1m-1OO11m-1n-1 1级级2级级电气工程学院47多级交换网络的拓扑结构可用三个参数来说明：多级交换网络的拓扑结构可用三个参数来说明： 每个交换单元的容量每个交换单元的容量 交换单元的级数交换单元的级数 交换单元间的连接通路（链路）交换单元间的连接通路（链路）单级交换网络和多级交换网络单级交换网络和多级交换网络电气工程学院48多级交换网络的内部阻塞多级交换网络的内部阻塞 若出、入线空闲，但因交换网络级间链路被占用而若出、入线空闲，

28、但因交换网络级间链路被占用而无法接通的现象，称为多级交换网络的内部阻塞。无法接通的现象，称为多级交换网络的内部阻塞。严格无阻塞网络严格无阻塞网络： 不管网络处于何种状态，任何时刻都可以在交换网不管网络处于何种状态，任何时刻都可以在交换网络中建立一个连接，只要这个连接的起点、终点是空闲络中建立一个连接，只要这个连接的起点、终点是空闲的，而不会影响网络中已建立起来的连接。的，而不会影响网络中已建立起来的连接。电气工程学院49可重排无阻塞网络可重排无阻塞网络： 不管网络处于何种状态，任何时刻都可以在交换网不管网络处于何种状态，任何时刻都可以在交换网络中直接或对已有的连接重选路由来建立一个连接，只要络

29、中直接或对已有的连接重选路由来建立一个连接，只要这个连接的起点、终点是空闲的，而不会影响网络中已建这个连接的起点、终点是空闲的，而不会影响网络中已建立起来的连接。立起来的连接。广义无阻塞网络广义无阻塞网络： 指一个给定的网络存在着固有的阻塞可能，但又可指一个给定的网络存在着固有的阻塞可能，但又可能存在着一种精巧的选路方法，使得所有的阻塞均可避免，能存在着一种精巧的选路方法，使得所有的阻塞均可避免，而不必重新安排网络中已建立起来的连接。而不必重新安排网络中已建立起来的连接。多级交换网络的内部阻塞多级交换网络的内部阻塞电气工程学院501 13 34 42 21 13 34 42 2C1C1C2C2

30、1，2，3，44，2，1，3 可重排无阻塞网络可重排无阻塞网络电气工程学院511 13 34 42 21 13 34 42 2C1C1cc2cc2可重排无阻塞网络可重排无阻塞网络电气工程学院52CLOS网络网络 为了减少交叉点总数而同时具有严格的无阻塞特性，为了减少交叉点总数而同时具有严格的无阻塞特性，CLOS C.很早就提出一种多级结构，推出了严格无阻塞的很早就提出一种多级结构，推出了严格无阻塞的条件，这就是著名的条件，这就是著名的CLOS网络。网络。1 1n n1 1n n1 1n n1 1n n1 11 1m m 1 1r r1 11 1 r rm mm mm mm m1 11 11 1

31、1 11 11 11 11 1r rr rr rr r3级级CLOS网络网络电气工程学院53在最坏情况下，中间级会有（在最坏情况下，中间级会有（n-1n-1）X 2X 2个交换单元被个交换单元被占用，因此中间级至少要有（占用，因此中间级至少要有（n-1n-1）X 2+1=2n-1X 2+1=2n-1个交换单个交换单元，即元，即m2n-1m2n-1时，可确保无阻塞（严格无阻塞）。时，可确保无阻塞（严格无阻塞）。CLOS网络网络电气工程学院54TSTTST网络网络TSTTST网络是在电路交换系统中经常使用的一种交换网网络是在电路交换系统中经常使用的一种交换网络，它是三级交换网络，两侧为络，它是三级

32、交换网络，两侧为T T接线器，中间一级为接线器，中间一级为S S接线器，接线器，S S级的出入线数决定于两侧级的出入线数决定于两侧T T接线器的数量。接线器的数量。第第1 1级级T T接线器：负责输入母线的时隙交换。接线器：负责输入母线的时隙交换。S S接线器：负责母线之间的空间交换交换。接线器：负责母线之间的空间交换交换。第第2 2级级T T接线器：负责输出母线的时隙交换。接线器：负责输出母线的时隙交换。电气工程学院551 2 31 2 31 2 3TS2TS310723313TS2TS31S(输入控制输入控制)TS7TS231031272031312323 2231731CMACMASMA

33、SMASMBSMBCMBCMBTS23TS7T(输出控制输出控制)T(输入控制输入控制)ABABCMC电气工程学院56为减少选路次数，简化控制，可使两个方向的内部时为减少选路次数，简化控制，可使两个方向的内部时隙具有一定的对应关系，通常可相差半帧，俗称隙具有一定的对应关系，通常可相差半帧，俗称反相法反相法，即：即：设：设：N Nf f= =一帧的时隙数一帧的时隙数 N Na a=A=A到到B B方向的内部时隙数方向的内部时隙数 N Nb b=B=B到到A A方向的内部时隙数方向的内部时隙数则：则： N Nb b= N= Na a +N+Nf f/2/2TSTTST网络完全无阻塞的条件：网络完全

34、无阻塞的条件： m m（内部时隙数）内部时隙数）=2=2n n（输入时隙数）输入时隙数）TSTTST网络网络电气工程学院57关于关于T-ST-S组合网络组合网络T-S(n)-TT-S-T网络：网络：AXE10，FETEX-150，E10B，5ESS等等T-S-S-T网络：网络：NEAX61T-S-S-S-T网络：网络：EWSDT-S-S-S-S-T网络：网络：4ESS (长途长途)S-T(n)-S电气工程学院58BANYAN BANYAN 网络网络qBanyan 网络的基本结构网络的基本结构qBanyan 网络的基本特性网络的基本特性qBATCHER-BANYAN网络网络q基于基于banyan

35、的多通路结构的多通路结构qBenes网络网络电气工程学院59banyanbanyan网络可分为一些子类，网络可分为一些子类，L L级级banyanbanyan是其中的是其中的一类，其特征是只有相邻级之间才有链路相连，即任何输入一类，其特征是只有相邻级之间才有链路相连，即任何输入到任何输出之间的通路都经过到任何输出之间的通路都经过L L级。级。L L级级banyanbanyan网络又可分为网络又可分为规则规则banyanbanyan和和不规则不规则banyanbanyan。规则规则banyanbanyan是指构成是指构成banyanbanyan网络的各个交换单网络的各个交换单元都是等同的，而不规

36、则元都是等同的，而不规则banyanbanyan则不然。则不然。如果规则如果规则banyanbanyan中的各个交换单元不仅是等同的，而中的各个交换单元不仅是等同的，而且每个交换单元的入线数等于出线数，则称此规则且每个交换单元的入线数等于出线数，则称此规则banyanbanyan为为矩形矩形banyanbanyan。1、Banyan 网络的基本结构网络的基本结构电气工程学院60 通常将由通常将由2 2 X 2X 2的交换单元构成的单通路网的交换单元构成的单通路网络称为络称为banyanbanyan网络。网络。 banyan banyan网络是基于树型的拓扑结构，但每网络是基于树型的拓扑结构，但

37、每一个交换单元却是基于一个交换单元却是基于crossbarcrossbar的结构。的结构。 2 2 X X 2 2的交换单元也具有的交换单元也具有barbar和和crosscross两种状态。两种状态。1、Banyan 网络的基本结构网络的基本结构电气工程学院6101234567012345678 x 8的的3级级banyan网络网络电气工程学院62树型结构特性：树型结构特性： 从从banyanbanyan的任一输入端口引出的一组通路形成了的任一输入端口引出的一组通路形成了2 2分支树，级数越多，分支越多，级数分支树，级数越多，分支越多，级数k=k=2 2N N，N=N=总入总入线数线数/ /

38、出线数，即出线数，即2 2k k=N=N。单通路特性：单通路特性： banyanbanyan的任一入端到任一出端之间，具有的任一入端到任一出端之间，具有1 1条且仅条且仅有一条通路。有一条通路。自选路由特性：自选路由特性： 自选路由，即是给定出线地址，不用外加控制命令，自选路由，即是给定出线地址，不用外加控制命令，就可选到出线。可以使用对应于出端号的二进制码的选就可选到出线。可以使用对应于出端号的二进制码的选路标签来自动选路。路标签来自动选路。2、Banyan 网络的基本特性网络的基本特性电气工程学院6301234567012(010)3(011)4(100)5(101)678 x 8的3级b

39、anyan网络10110(011)(010)(100)(101)Banyan网络的自选路由特性网络的自选路由特性电气工程学院64可扩展性：可扩展性： banyanbanyan的构成具有一定的规律，可以采用有规则的扩的构成具有一定的规律，可以采用有规则的扩展方法将较小容量的展方法将较小容量的banyanbanyan扩展成较大规模。扩展成较大规模。 已有已有N X NN X N的的BANYANBANYAN网络，需构成网络，需构成2 2N X 2NN X 2N的的BANYANBANYAN网络，则可用网络，则可用2 2组组N X NN X N，再加上一组再加上一组N N个个2 2X2X2交换交换单元构成。第一组的单元构成。第一组的N X