現代交換原理 CH2 banyan網路

2021-10-04 03:14:05 字數 2623 閱讀 7662

三、 batcher-banyan網路

四、 基於banyan的多通路結構

2. 擴充套件型banyan網路

3. 膨脹型banyan網路

4. 多平面型banyan網路

五、 benes網路

基於banyan的交換網路是具有多級結構的交換網路,包含許多子類。

在實際應用中,使用更多的是2 x 2的交換單元構成的矩形banyan網路,它是多級、空分、單通路的交換網路,一般簡稱為banyan網路。(以下內容不做特別說明,都是指這種banyan網路)

banyan網路使用的2 x 2交換單元也稱為交叉連線單元;

交叉連線單元有5種工作狀態:

banyan基於樹型結構(二叉樹):輸入端為根節點,輸出端為葉子節點;

banyan網路的級數:設級數為k級,k=log2n,n=總入線數/出線數,2k=n,每級有n/2個交換單元;(以2為底是因為每個交換單元都是2 x 2的)

自選路由:在入線端給定二進位制出線位址,不需要外加控制命令,資訊可根據選路標籤來自動選路;

構造的可遞迴性:構造乙個2n x 2n的banyan網路,需要2組n x n的banyan網路( 以及 n個 2 x 2的交換單元,並使第1組的 n x n的 n條出線分別與n個 2 x 2交換單元的某一條入線相連,使第2組的 n x n的 n條出線分別與n個 2 x 2交換單元的另一條入線相連。

惟一路徑特性:網路的任何一條出線與任何一條出線之間有且只有一條路徑;

內部競爭性:banyan網路的任意一條入線與出線之間都具有惟一的一條通路,但各入線與出線之間的單通路並非是完全分離的,會有公共的內部鏈路,因此內部競爭不可避免。

banyan網路存在內部競爭,如果將banyan網路輸入的全部資訊按交換的出線位址(也就是選路標籤)進行單調遞增(遞減)排列,就可以解決內部阻塞

在banyan網路前增加了排序網路 (batcher網路);也就是說banyan網路本身並不是可重排無阻塞網路。

batcher網路由被稱為batcher排序器(sorter)的2 x 2排序器(實際上是乙個兩入線/兩出線的比較單元)構成;

batcher-banyan網路能夠消除內部競爭,但不能消除外部競爭

存在內部阻塞的banyan網路或各種banyan類網路都屬於單通路結構,解決banyan網路的內部競爭還可以採用多通路banyan網路。

在常規banyan網路前面加上分配級交換單元,使資訊要交換到目的埠有更多的通路選擇,使單通路網路成為多通路網路。

每增加一級分配級,每個輸入埠與每個輸出埠之間的通路數就增加了一倍。

膨脹型banyan網路是d在各級可變化的擴充套件型banyan網路(擴充套件型banyan網路每級的d是相等的)

多平面型banyan網路也稱為復份型banyan網路:將若干個相同的banyan網路並接在一起,形成多平面的網路結構。

可以想象成是威化餅那樣的結構,多層重疊。

例題:banyan網路是單通路的,若採用三平面方法構建多通路的8 x 8 banyan網路需要多少個2 x 2的交換單元?

3 x 4 x log28 = 36個

3個平面 x 每個平面所需的交換單元數目

多平面banyan的每個輸入端的資訊①可以隨機選擇某個平面,②也可以按負荷均分原則分配到各個平面,③還可以廣播到所有平面。

顯然,平面數越多,內部衝突的機會越少。

可顯著提高網路的吞吐量,可以提高網路的可靠性(其中乙個交換平面出錯後,不會影響到整個交換網路的連線)

硬體結構複雜。

benes網路是電路交換中著名的可重排無阻塞網路

benes網路實際上相當於兩個banyan類網路背對背連線,然後中間兩級合併為一級。

假設總入線/總出線數為n,banyan網路級數為log2n那麼benes網路級數為2log2n - 1

例如要構造乙個n x n的benes網路,其中間為兩組n/2 x n/2的子網路,兩側各有n/2個2 x 2的交換網路,這些交換網路分別以一條鏈路連線到中間每個子網路,輸入側與子網路之間、子網路與輸出側之間的連線關係分別為反轉混洗和混洗;然後子網路按同樣方法構造,直到中間的子網路就是2 x 2的交換單元為止。

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