寬帶 ATM 交換的特點

1、主要內(nèi)容寬帶 ATM 交換的特點及其對交換結(jié)構(gòu)的影響ATM 基本交換模塊排隊原理性能分析實現(xiàn)ATM 交換機構(gòu)多級互連網(wǎng)絡寬帶 ATM 交換的特點寬帶 ATM 交換傳統(tǒng)交換與 ATM 交換的差異現(xiàn)有的交換方式基于 STM 原理的交換（電話交換）分組交換 (X.25、幀中繼等)現(xiàn)有交換方式不能直接適用于 ATM 交換，原因：ATM 具有極高的信息處理速度ATM 信息流的統(tǒng)計行為ATM 信元的固定長度有限的信元頭功能不同用途的 ATM 交換系統(tǒng)差異很大寬帶 ATM 交換的特點 ATM 交換系統(tǒng)的構(gòu)成ATM 交換系統(tǒng)的應用場合用于公用寬帶網(wǎng)的 ATM 交換系統(tǒng)（ATM Central Office）用

2、戶的內(nèi)部專用網(wǎng)（ATM LAN）交換系統(tǒng)的構(gòu)成：傳輸部分 （傳輸網(wǎng)）在入線與出線之間傳輸 ATM 信元的物理設(shè)備完成協(xié)議參考模型中用戶平面的功能控制部分在信令處理的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對傳輸網(wǎng)進行控制的設(shè)備完成協(xié)議參考模型中控制平面的功能寬帶 ATM 交換的特點 交換系統(tǒng)的 QoS 參數(shù)傳輸網(wǎng)絡容量信元丟失率誤比特率信元時延信元時延抖動寬帶 ATM 交換的特點 控制網(wǎng)絡呼叫處理能力（BHCA）呼叫建立時間呼叫釋放時間呼叫建立的阻塞概率呼損概率ATM 交換系統(tǒng)的功能交換ATM 信元從一條入線上被傳送到一條或多條出線的邏輯信道上。集中/復用把 N 條入線上的信息組合到 M 條出線上。集中： 物理入線數(shù) 物理

3、出線數(shù)復用： 把多個邏輯輸入通道統(tǒng)計復用到一條邏輯輸出通道上擴展/分路集中/復用的逆操作。寬帶 ATM 交換概述 寬帶 ATM 交換的特點 ATM 交換的基本原理邏輯 ATM 信道以物理端口以及該物理端口上的邏輯信道來表征：邏輯 ATM 信道 = 物理端口 + 物理端口上的邏輯信道 物理端口號：表征了物理入線或出線 物理端口上的邏輯信道：由虛通路/虛信道標識 (VPI/VCI) 表征ATM 交換的定義 從一條邏輯 ATM 信道到一條或多條邏輯 ATM 信道的信息交換（該交換可以在許多邏輯 ATM 信道中選擇）。ATM 交換的基本功能時分交換、空分交換、信元頭交換（翻譯）寬帶 ATM 交換概述

4、寬帶 ATM 交換的特點 ATM 交換的基本功能空分交換功能一條物理入線上的信息交換到另一條物理出線上。時分交換功能將物理入線上一個邏輯信道上的信息交換到物理出線上的另一個邏輯信道上。信元頭交換（翻譯）一個邏輯 ATM 信道上的信元被交換到另一個邏輯 ATM 信道上時，其輸入信元頭的值將會被翻譯成一個與輸出邏輯 ATM 信道相對應的信元頭輸出值。寬帶 ATM 交換概述 寬帶 ATM 交換的特點 空分交換功能空分交換功能 將信息從一條物理入線交換到到另一條物理出線上空分交換中的關(guān)鍵問題 路由選擇（routing）在交換機內(nèi)部，信息如何選擇一條路由從入線到達出線擇寬帶 ATM 交換的特點 空分交換

5、ab:123Nc4ba:123Mc4時分交換功能時分交換功能入線上某邏輯信道中的信息被交換到出線上另一個邏輯信道是邏輯信道（VP/VC）的交換（而不是固定幀時隙）存在競爭問題存在多個邏輯信道競爭物理出線上同一時間片的情況，必須引入排隊來解決競爭問題。排隊功能 ATM 交換的一個重要功能寬帶 ATM 交換的特點 時分交換abccabFrameFrameATM 交換的基本原理寬帶 ATM 交換的特點 akkablccmxxzyxyssQueueQueueQueue數(shù)據(jù)信頭翻譯表O1O2OqI1I2In輸入鏈路 VCC 輸出鏈路 VCC I1 x O1 k y Oq m z O2 l : : In

6、x O1 a y O2 b s Oq c信元頭輸入輸出信元數(shù)據(jù)信元頭信元頭翻譯信元被交換的同時，輸入信頭的值被翻譯成輸出信元頭的值。ATM 交換的基本功能空分交換功能路由選擇時分交換功能排隊功能信頭交換（翻譯）功能寬帶 ATM 交換的特點 業(yè)務對寬帶交換的要求寬帶業(yè)務的多樣性業(yè)務對寬帶 ATM 交換的具有不同的要求，表現(xiàn)在：業(yè)務的信息速率幾 Kb/s 到 幾百 Mb/s 或更高時間行為特性恒定比特率或可變比特率實時或非實時性能語義透明性：信元丟失率、誤比特率時間透明性：交換時延、時延抖動其他性能參數(shù)：吞吐量、處理能力、連接阻塞廣播和組播功能寬帶 ATM 交換的系統(tǒng)需求 業(yè)務的信息速率現(xiàn)有和未來

7、的寬帶業(yè)務的信息的速率范圍很寬最低：幾 Kbit/s（如遙測數(shù)據(jù)和遠程控制） 最高：幾百 Mbit/s （如高清晰度電視 150Mb/s）交換系統(tǒng)必須能夠交換多種信息速率的業(yè)務交換系統(tǒng)的接口速率都超過 150Mbit/s例如，基于 SDH 的信元傳輸接口中，有以下的速率等級：155.520Mb/s光接口或電接口622.080Mb/s光接口2488.320Mb/s光接口在交換系統(tǒng)的內(nèi)部，信息處理的速率可能更高交換內(nèi)部的信息復用使內(nèi)部的信息速率很高采用并行化的處理方式可以降低交換系統(tǒng)內(nèi)部信息速率寬帶 ATM 交換的系統(tǒng)需求 廣播和組播功能廣播和組播特性是寬帶業(yè)務對通信網(wǎng)的新要求廣播 信息從一個源傳

8、遞到所有的目的地組播 信息從一個源傳遞到一組特定的目的地典型應用：電子郵件列表的分發(fā)、數(shù)字化圖象庫的訪問、電視分配傳統(tǒng)的 STM 電路交換的連接形式是點到點連接信息只能從一條邏輯信道交換到另一條邏輯信道上傳統(tǒng)的分組交換也不能支持廣播和組播功能業(yè)務對廣播和組播功能的需求對交換系統(tǒng)的影響廣播和組播需求是 ATM 交換系統(tǒng)設(shè)計中需要解決的一個重要問題寬帶 ATM 交換的系統(tǒng)需求 性能參數(shù)的需求傳統(tǒng)交換系統(tǒng)吞吐能力誤比特率連接阻塞交換時延呼損概率寬帶 ATM 交換的系統(tǒng)需求 ATM交換系統(tǒng)吞吐能力誤比特率連接阻塞交換時延信元丟失率信元誤插率時延抖動吞吐能力和誤比特率影響交換系統(tǒng)的吞吐能力和誤比特率的因

9、素信息吞吐能力系統(tǒng)的信息處理速率、系統(tǒng)的規(guī)模、系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)和工藝信令處理能力交換系統(tǒng)中控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計影響系統(tǒng)誤比特率的因素實現(xiàn)中所采用的技術(shù)和工藝提高系統(tǒng)吞吐能力、控制誤比特率的方法在系統(tǒng)設(shè)計中，可以采用以下的方法來獲得很高的吞吐能力，同時將誤比特率保證在可接受的范圍內(nèi)：采用新技術(shù)、新工藝和新型高速器件（BICMOS、ECL等）合理的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高整體性能寬帶 ATM 交換的系統(tǒng)需求 性能需求連接阻塞連接阻塞的概念建立 ATM 連接時，在交換機內(nèi)部有需要有足夠的資源來保證新建連接的質(zhì)量，這些資源包括：帶寬、VPI/VCI、信頭和標簽等；系統(tǒng)不能保證所有的新建連接都能獲得所需的資源；在連接

10、建立時，若交換系統(tǒng)在邏輯入線和出線之間找不到足夠的資源，就出現(xiàn)連接阻塞，新建連接的請求被拒絕；連接阻塞的概率取決于交換系統(tǒng)中出現(xiàn)資源不足的概率；交換系統(tǒng)的連接阻塞特性，由其系統(tǒng)設(shè)計所決定。根據(jù)連接阻塞特性，可將交換系統(tǒng)分為：不存在內(nèi)部連接阻塞的交換系統(tǒng)存在內(nèi)部連接阻塞的交換系統(tǒng)寬帶 ATM 交換的系統(tǒng)需求 性能需求連接阻塞交換系統(tǒng)的內(nèi)部實現(xiàn)不一定是面向連接的不存在內(nèi)部連接阻塞的交換系統(tǒng)內(nèi)部不需要面向連接傳輸網(wǎng)內(nèi)部存在足夠的資源，不會出現(xiàn)內(nèi)部阻塞新建連接總是可以接受，無需檢查內(nèi)部資源新建連接仍然可能由于外部鏈路資源的不足而被阻塞存在內(nèi)部連接內(nèi)部阻塞的交換機系統(tǒng)通常內(nèi)部實現(xiàn)面向連接建立新連接時必須

11、分配內(nèi)部資源在內(nèi)部資源不足是會發(fā)生連接阻塞其阻塞率由交換系統(tǒng)的容量設(shè)計決定寬帶 ATM 交換的系統(tǒng)需求 性能需求信元丟失/誤插率產(chǎn)生信元丟失和誤插的原因ATM 基于統(tǒng)計復用交換系統(tǒng)中隊列技術(shù)的采用在某瞬間，交換系統(tǒng)中會出現(xiàn)大量信元競爭同一鏈路的情況，這時可能會導致隊列溢出，引起信元丟失。交換系統(tǒng)路由選擇機制的錯誤ATM 信元在交換系統(tǒng)內(nèi)部被錯選了路由會造成信元誤插。ATM 交換系統(tǒng)對信元丟失/誤插率的要求為保證語義透明性，信元丟失/誤插率應保持在一定范圍內(nèi)ATM 交換機的信元丟失率一般在 10-8 至 10-11之間信元誤插率一般要小于信元丟失率的千分之一寬帶 ATM 交換的系統(tǒng)需求 性能需求

12、信元丟失/誤插率根據(jù)是否存在內(nèi)部信元丟失，交換系統(tǒng)分為：無阻塞的交換系統(tǒng)交換結(jié)構(gòu)的設(shè)計使系統(tǒng)中不會出現(xiàn)內(nèi)部資源的競爭系統(tǒng)內(nèi)部不會丟失 ATM 信元信元的丟失僅可能發(fā)生在交換系統(tǒng)的入線或出線處有內(nèi)部阻塞的交換系統(tǒng)存在內(nèi)部資源競爭由于可用內(nèi)部資源的缺乏，可能導致 ATM 信元的丟失采用良好的系統(tǒng)設(shè)計策略，可將信元阻塞概率控制在一定范圍內(nèi)寬帶 ATM 交換的系統(tǒng)需求 性能需求交換時延和時延抖動交換時延交換時延是交換系統(tǒng)完成 ATM 信元交換的時間交換時延是保證時間透明性、體現(xiàn)交換機性能的重要因素典型的 ATM 交換時延應在 10s 到 1000s時延抖動信元交換時延的變化值時延的抖動值小于幾百微秒時

13、延抖動的表示方法：分位點交換時延超過某值的概率，例如：10-10 分位點上的 100s 的抖動，其含義是交換時延超過 100s 的概率小于 10-10 寬帶 ATM 交換的系統(tǒng)需求 性能需求VP 交換與 VC 交換ATM 交換的過程 在交換節(jié)點處完成 信息從交換節(jié)點的入線交換到出線 將輸入 VPI/VCI 值交換為輸出 VPI/VCI 值A(chǔ)TM 連接分為 VPC 和 VCC，ATM 交換相應分為兩類： VP 交換 又稱交叉連接 (cross-connect)，相應的設(shè)備稱為交叉連接設(shè)備 只提供 VP 連接的交換，實現(xiàn)輸入 VPI 值到輸出 VPI 值的映射 被交換的 VPC 中所包含的所有 V

14、CC 被作為整體被交換 用于骨干網(wǎng)中大量 VCC 的成組交換，通常不需信令功能，通過網(wǎng)管控制 VC 交換 功能涵蓋了 VP 交換 提供不同 VPC 中各 VCC 之間的信息交換 實現(xiàn)輸入 VPI/VCI 值到輸出 VPI/VCI 值的映射寬帶 ATM 交換的概念VP 交換VP 交換VPI = 1VPI = 3VPI = 5VPI = 2VPI = 4VPI = 6VCI = 1VCI = 2VCI = 3VCI = 4VCI = 5VCI = 6VCI = 3VCI = 4VCI = 5VCI = 6VCI = 1VCI = 2寬帶 ATM 交換的概念VC 交換VC 交換VP 交換VCI =

15、1VCI = 2VCI = 1VCI = 2VCI = 3VCI = 4VCI = 1VCI = 21243VPI = 1VPI = 4VPI = 5VPI = 2VPI = 3寬帶 ATM 交換的概念ATM 交換系統(tǒng)的構(gòu)成ATM 交換機構(gòu)基本交換模塊交換機構(gòu) 由相同的基本交換模塊以特定的拓撲結(jié)構(gòu)互連而成 設(shè)計中需要解決的主要問題 路由選擇基本交換模塊 用于構(gòu)造交換機構(gòu)的最小通用模塊 設(shè)計中需要解決的主要問題 排隊問題寬帶 ATM 交換的概念基本定義交換機構(gòu) (Switching Fabric)由相同的基本交換模塊以特定的拓撲結(jié)構(gòu)互連而成；只有在基本交換模塊和網(wǎng)絡拓撲確定的情況下，才能定義交換

16、機構(gòu)?；窘粨Q模塊 (Basic Switching Building Block)也稱為交換單元，是用于構(gòu)造 ATM 交換機構(gòu)的最小通用模塊，相同的基本交換模塊可組成交換機構(gòu)。交換系統(tǒng) (Switching System)任何可用于 ATM 信元交換的設(shè)備都可稱為 ATM 交換系統(tǒng)或 ATM 交換機。交換系統(tǒng)可以由相同或不同的 ATM 交換單元或 ATM 交換機構(gòu)構(gòu)成。寬帶 ATM 交換概述 寬帶 ATM 交換 基本交換模塊寬帶 ATM 交換排隊原理基本交換模塊的結(jié)構(gòu)基本交換模塊的結(jié)構(gòu)ATM 交換功能由交換機構(gòu)完成交換機構(gòu)由基本交換模塊構(gòu)成基本交換模塊的構(gòu)成入線控制器（IC）出線控制器（OC

17、）物理傳輸網(wǎng)絡，由 VLSI 構(gòu)成的信元高速傳輸交換通路ICIC傳輸網(wǎng)絡OCOC基本交換模塊 基本交換模塊基本交換模塊的容量規(guī)模：從 2x2 到 16x16信息速率： 從 155Mbit/s、622Mbit/s 到 2.5Gbit/s基本交換模塊的容量（規(guī)模和信息速率）決定于：采用的技術(shù)工藝設(shè)計的集成化程度基本交換模塊的基本功能 排隊功能基本交換模塊是一個統(tǒng)計復用器在基本交換模塊內(nèi)部會出現(xiàn)競爭多個信元需要使用相同資源（內(nèi)部線路、出線等）在出現(xiàn)競爭時，需要對沖突的信元進行緩沖（排隊）若交換模塊的設(shè)計是內(nèi)部完全無阻塞的，不需要內(nèi)部緩沖為了解決對相同出線的競爭，必須在基本模塊內(nèi)提供排隊功能基本交換模

18、塊 排隊策略信元排隊和緩沖是基本交換模塊的基本功能根據(jù)交換單元的結(jié)構(gòu)和所需的信息速率，需要在交換單元的入線、出線或單元內(nèi)部設(shè)計信元的緩沖隊列交換單元中可采用三種排隊策略（根據(jù)緩沖器在交換單元中的物理位置劃分）：輸入排隊輸出排隊中央排隊基本交換模塊 輸入排隊基本交換模塊 排隊策略基本思想在交換單元的輸入端解決可能的競爭問題。實現(xiàn)方式為每一條入線配置一個緩沖隊列，信元隊列中排隊在一個信元周期內(nèi)，由一個仲裁邏輯來決定哪些隊列中的信元是允許通行的，哪些隊列中的信元需要等待經(jīng)過仲裁后的信元不會再出現(xiàn)競爭輸入排隊模型基本交換模塊 排隊策略傳輸交換媒體仲裁邏輯12N12N出線入線輸入隊列每條入線一個緩沖隊列

19、信元在入線排隊交換傳輸媒體是一個無阻塞的傳輸網(wǎng)絡仲裁邏輯決定可以得到服務的入線仲裁策略輪流服務、具有優(yōu)先級（固定優(yōu)先級或隊列長度優(yōu)先等）輸入排隊的缺點在入線處的隊列將需要更多的緩沖容量存在隊頭阻塞（HOL）在一個信元周期內(nèi)，任一條出線都只能有一個信元被輸出，選擇該出線的其他信元必須在輸入隊列中等待。若一條入線上的隊列的排頭信元因競爭失敗而阻塞，該隊列中的所有后續(xù)信元也被迫阻塞，即使后續(xù)信元所選擇的出線當前是空閑的。一個信元周期內(nèi)，通過交換傳輸媒體傳輸?shù)男旁獢?shù) P 不超過交換單元的入線總數(shù) N，即 P N。在輸入排隊模型中，仲裁邏輯是必須的用于確定可以得到服務的入線基本交換模塊 排隊策略輸出排隊

20、基本思想來自入線的信元可以自由通過交換傳輸媒體傳送（交換）到所需的出線上，在出線上設(shè)置緩沖隊列解決多信元對出線的競爭。實現(xiàn)方法在一個信元周期內(nèi)，所有信元都可無需仲裁地從入線到達所需的出線每條出線配置一個隊列，以緩沖同時到達的競爭該出線的多個信元一個信元周期內(nèi)，一條出線只能為一個信元服務，未服務的信元將暫存在該出線的輸出隊列中基本交換模塊 排隊策略輸出排隊模型基本交換模塊 排隊策略傳輸交換媒體12N12N出線入線輸出隊列交換傳輸媒體無阻塞的傳輸網(wǎng)絡，信元通過傳輸媒體時無需仲裁邏輯每出線配置一個緩沖隊列信元在出線處排隊，隊列控制采用 FIFO 原則，保證信元的傳輸順序。輸出排隊的優(yōu)缺點設(shè)置在出線上

21、的隊列所需的緩沖空間較小去往同一條出線的多個信元可以在同一個信元周期內(nèi)交換到出線上，不存在隊頭阻塞不需要仲裁邏輯為保證沒有信元丟失，在傳輸交換媒體中信元的傳輸交換的速率必須 N 倍于入線的速率輸出排隊策略對緩沖器的訪問速度要求很高在一個信元周期內(nèi)需要對隊列緩沖器進行 N 次信元寫操作和一次信元讀操作?；窘粨Q模塊 排隊策略基本思想為了減少整個交換單元所需的總緩沖容量，在基本交換單元中設(shè)置一個共享的隊列緩沖器，被所有的入線和出線所公用。實現(xiàn)方法在基本交換單元的中央設(shè)置一個隊列緩沖器，被所有的入線和出線所共享來自所有入線上的全部信元都直接存入中央隊列各出線從中央隊列中找出目的地為該出線的信元，依照

22、先進先出的原則取出并發(fā)送中央排隊基本交換模塊 排隊策略中央排隊模型基本交換模塊 排隊策略交換傳輸媒體I12N12N出線入線中央隊列傳輸交換媒體II共享的中央隊列被入線和出線所公用交換傳輸媒體分為兩部分輸入信元通過交換傳輸媒體 I 進入中央隊列排隊；再通過輸入信元通過交換傳輸媒體 II 輸出到出線。信元通過傳輸媒體時無需仲裁邏輯。中央排隊的優(yōu)缺點中央隊列被所有入線和出線共享，提高了緩沖器的利用率，因此大大減少隊列緩沖器的容量交換單元的控制管理復雜出線必須能夠通過某種機制，從中央隊列中找出屬于該出線的信元必須保證中央緩沖器中的各邏輯隊列具有先進先出的順序由于對中央緩沖器的信元讀寫是完全隨機的，因此

23、需要一套復雜的存儲器管理系統(tǒng)基本交換模塊 排隊策略三種排隊策略的性能分析衡量排隊策略性能的參數(shù)進行排隊策略的性能的手段直觀的分析建立數(shù)學模型計算機仿真的基本交換模塊 排隊策略排隊策略的性能參數(shù)排隊策略的性能體現(xiàn)在：信元丟失率信元的排隊時延所需隊列緩沖器的容量（實現(xiàn)參數(shù)）研究性能的方法在交換單元的輸入線上，給定一種特定的業(yè)務類型和業(yè)務量負荷，來研究不同排隊策略的性能。基本交換模塊 排隊策略郵局中的輸入排隊模型一個郵局中有兩個服務窗口 郵局大門相當于一條入線 兩個服務窗口相當于兩條出線到達郵局的顧客都郵局門口排在一個隊列中相當于輸入隊列隊列按照先進先出原則服務隊頭的顧客被阻塞（等待）會導致隊中的其

24、他顧客也得不到服務基本交換模塊 排隊策略郵票寄信寄信郵票郵票郵票窗口郵寄窗口郵局中的輸出排隊模型到達的顧客都直接進入郵局，并根據(jù)自己的目的選擇排在一個服務窗口的隊列中顧客的選擇相當于交換過程窗口隊列相當于輸出隊列服務窗口的利用率得到提高顧客排隊的等待時間減少了各服務窗口的隊列相互獨立，在一個隊列中等待的顧客不會影響其他服務隊列中的顧客?；窘粨Q模塊 排隊策略郵票郵票郵票郵票窗口郵寄窗口寄信寄信寄信郵局中的中央排隊模型輸出排隊要求每個服務窗口隊列有足夠的隊列座位相當于最壞情況下的隊列長度為減少郵局中的座位總數(shù), 所有服務窗口共享一個隊列相當于在中央排隊可以減少總的隊列緩沖容量智能服務員在服務窗口

25、空閑時，從隊列中找出下一個需要被服務的顧客服務員的功能對應于一個復雜的控制邏輯基本交換模塊 排隊策略郵票寄信寄信郵票郵票郵票窗口郵寄窗口寄信服務員三種排隊策略的直觀分析平均等待時間對相同的外部業(yè)務負荷，輸入排隊的平均等待時間比其他兩種排隊策略更長隊列緩沖器需求輸入排隊需要最大中央排隊需要最少信元丟失率在隊列緩沖容量相同的情況下，輸入排隊信元丟失率明顯高于輸出排隊和中央排隊基本交換模塊 排隊策略排隊策略的數(shù)學模型直觀分析的結(jié)論可以進一步證明數(shù)學解析模型計算機仿真建造數(shù)學解析模型時，假定：建模的交換單元的規(guī)模為： N 入線 / N 出線入線的平均利用率為 p即任意給定時隙（信元周期）內(nèi)信元到達入線

26、的概率為 p入線上信元到達的簡化模型每條入線上的信元到達基于不相關(guān)的一致性貝努里過程任一信元被尋址到任何一條出線的概率是相等的 1/N有關(guān)的數(shù)學推導的過程請見教材基本交換模塊 排隊策略輸出排隊的解析結(jié)果通過推導，輸出排隊模型的平均等待時間為：基本交換模塊 排隊策略輸出排隊模型的平均等待時間 W 是入線上的輸入利用率（負荷） p 的函數(shù)交換單元的規(guī)模 N 隊平均等待時間的影響不大輸出排隊的平均等待時間平均等待時間與輸入利用率的關(guān)系基本交換模塊 排隊策略平均等待時間(cells)輸入利用率(p)N = N = 4N = 21098765432100.20.40.60.81.00輸出排隊模型的性能分

27、析輸出排隊模型的平均等待時間與輸入負荷有關(guān)在低負荷情況下，輸出排隊模型的性能很好 平均隊列長度（平均等待時間）在幾個信元范圍內(nèi)當輸入負荷超過 0.8 時，性能急劇下降平均等待時間呈指數(shù)增長隊列長度也呈指數(shù)增長，并可能因溢出而造成信元丟失交換單元的規(guī)模 N 對輸出排隊模型的性能影響很小采用基于輸出排隊原理的交換單元時，應將輸入負荷控制在 0.8 以下，以獲得較好的性能基本交換模塊 排隊策略輸入排隊模型的性能分析經(jīng)過推導，可證明采用輸入排隊模型的交換單元的性能是有限的：當入線的負荷達到一定程度時，就會出現(xiàn)飽和該模型所能達到的最大負荷為：基本交換模塊 排隊策略輸入排隊模型的性能明顯低于輸出排隊由于交

28、換單元的交換能力所限，超過最大負荷部分的信元將被丟棄中央排隊模型的性能分析中央排隊模型的性能在平均等待時間特性上，中央排隊與輸入排隊完全相同中央排隊模型的優(yōu)點：能夠大量減少緩沖存儲器的容量原因：由于對緩沖器的共享提高了存儲器的利用率數(shù)學推導可證明，中央排隊提高了緩沖的利用率，從而減少了對隊列緩沖器容量的需求通過緩沖器大小與信元丟失率的關(guān)系可以反映出來基本交換模塊 排隊策略中央排隊策略的隊列大小輸出排隊和中央排隊中信元丟失率與隊列大小的關(guān)系基本交換模塊 排隊策略每輸出鏈路的隊列大小 (cells)2040608010010-1010-810-610-410-2信元丟失率p=0.8p=0.9p=0

29、.8p=0.9中央排隊輸出排隊中央排隊策略的隊列大小中央排隊與輸出排隊相比的隊列存貯器減少基本交換模塊 排隊策略10203040506000.20.40.60.8交換容量 (出線數(shù))存儲器減少率條件：信元丟失率10-9，p=0.8中央排隊所需的存儲器數(shù)量中央排隊比輸出排隊減少的存儲器的數(shù)量減少率 =中央排隊策略的性能在保證相同信元丟失率的條件下，中央排隊比輸入排隊需要更少的隊列緩沖器隊列緩沖器的減少量與交換單元的規(guī)模 N 有關(guān) N 越大，存儲器的統(tǒng)計復用度越高，隊列存儲器節(jié)省越多基本交換模塊 排隊策略計算機仿真建立數(shù)學模型的局限性建立一個一般化的模型很困難需要在一定的假設(shè)條件下進行簡化所得到的結(jié)果信息有限利用計算機仿真快速取得結(jié)果容易修改模型和條件，得到更具有普遍意義的結(jié)論基本交換模塊 排隊策略計算機仿真的結(jié)果三種排隊策略隊列大小與負荷的關(guān)系基本交換模塊 排隊策略隊列大小(cells)負荷(%)102030405060708090100O2468101214161820輸入排隊輸出排隊中央排隊信元丟失率 10-3排隊策略的性能分析三排隊策略性能分析的結(jié)論輸入排隊最大可能承擔的負荷：58.6%通常在實際中不可用輸出排隊負荷小于 0.8 時，平均等待時間、平均隊列長度很小中央排隊負荷小于 0.8 時，平均等待時間、平均隊列長度很小與輸出排隊相比，可大