通信网基础补充.ppt

* §Banyan网络（补充内容） 一、Banyan网络的结构 1. 最小的交换单元：2×2交换单元（交叉连接单元） 2. 4 个交叉连接单元：构成4×4的二级交换网络。 第1级和第2级之间的连接称为均匀洗牌连接。 性质：每个入端到每个出端有且仅有一条路径。 3. 12 个交叉连接单元：构成8×8的三级交换网络。 第1级和第2级之间为子洗牌连接。 第2级和第3级之间为均匀洗牌连接。 要求：每个N×N交换单元与每个交叉连接单 元有且仅有一条边相连。 4. 32个交叉连接单元：构成16×16的四级交换网络。 ① 定义：将多个 2×2 交换单元分成若干级，并按 照一定的级间连接方式构成的多级交换 网络，称为 Banyan 网络。 ② 递归构造方法：假设已有 N×N Banyan 网络， 需要构成 2N×2N 的Banyan 网络。 用 2 个 N×N 的交换单元（或Banyan 网络）， 加上 N 个 2×2 个交叉连接单元。 连接规则：每个交叉连接单元与 2 个 N×N 交换 单元有且仅有一条边相连。 规律：对于N×N 的 Banyan 网络，其级数约为 M = log2N , 每一级需要 N/2 个 2×2 交换 单元，共需要（N/2） log2N 个 2×2 交换 单元。 Banyan 网络的具体形式： （1）第1级和第2级之间为均匀洗牌连接， 第2级和第3级之间为子洗牌连接。 （2）第1级和第2级之间为蝶式连接， 第2级和第3级之间为子蝶式连接。 （3）第 1 级和第 2 级、第 2 级和第 3 级之间都为 均匀洗牌连接；而且入线也是经过均匀洗牌 连接才进入第一级（称为洗牌互换网络）。 （4）第 1 级和第 2 级、第 2 级和第 3 级之间都为 均匀洗牌连接；第 3 级的出线经过均匀洗牌 连接再输出。 二、 Banyan 网络的性质 （1）唯一路径性 入端 i 到出端 j ，在网络内部的连接路径是唯一的。 一个入端与各个出端相连，有且仅有 N 条路径。 一个出端与各个入端相连，有且仅有 N 条路径。 （2）自选路由性 给定出端编号，以二进制形式送给 Banyan 网络的交换单元，每一级上的 2×2 交叉连接单元就可以根据此编号中的某一位来判断，将信息送往哪一个出端。 000 001 010 011 100 101 110 111 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 000 001 010 011 100 101 110 111 （3）编号数字重排性 要求：对 Banyan 网络的入线和出线编号，用一组数字的排列（或称重排）来表示它的一种连接方式。 入线 0 1 2 3 出线 1 0 3 2 0 1 2 3 0 2 1 3 0 1 2 3 0 1 3 2 例：信息通过 Banyan 网络时交换的工作过程。 1101110 010 信息 地址 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1101110 01 信息 地址 1101110 0 信息 地址 1101110 信息 （4）内部阻塞性 阻塞： Banyan 网络中某一个2×2 交换单元的两 条入线同时向一条出线发送信元。 分类： ①出线阻塞：发生阻塞的 2×2 交换单元在交换 网络的最后一级，即交换网络的两 条或多条入线同时试图占用同一条 出线。 ②内部阻塞：发生阻塞的 2×2 交换单元在交换 网络的各级（最后一级除外）。 000 001 100 110 011 111 010 100 解决内部阻塞办法： ① 适当限制入线上的信息量或加大缓冲存储器来 减少内部阻塞。 ② 通过增加多级交换网络的级数来消除内部阻塞。 若要完全消除N×N 的 Banyan 网络