多级互连网络

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多级互连网(Multistage Interconnected Network,MIN)

　　多级互连网络是指由多级交换单元按照特定的互连模式连接起来的一类有规则的网络拓扑。

　　MIN可以从不同方面进行分类，可分为：无阻塞网络与内部阻塞网络无缓冲M／N与缓冲式MIN；单通路MIN与多通路MIN；单播MIN与多播MIN。

　　1.无阻塞网络与内部阻塞网络

　　无阻塞网络的特征是网络内部不存在阻塞现象。无阻塞网络可进一步划分为严格无阻塞、广义无阻塞和再配置无阻塞。严格无阻塞是网络不存在任何阻塞状态，在网络任意的连接状态(任意的出入端口之闯和任意的内部选路)下绝对不会对任何新的连接请求产生阻塞；广义无阻塞是指要按一定的选路算法才能达到无阻塞；再配置无阻塞则要调整已建立的连接通路才能接受新的连接请求。单级纵横交换器是无阻塞网络，CLOS网络就是著名的多级无阻塞网络，这都属于严格无阻塞。而另外两种无阻塞网络实际上在电路交换中并未得到广泛应用。

　　内部阻塞网络或称为(有)阻塞网络中，内部会产生阻塞现象，从而某些连接请求会被拒绝。

　　与电路交换不同-ATM交换是面向连接的信元交换。在每个时隙(相当于1个信元的传送时间)中，ATM交换结构要将来自不同输入端r7的多个信元向指定的输出端口传送，如果在内部链路上发生冲寞(或称为竞争)，就是存在内部冲突的有阻塞的ATM交换结构；反之，如果不存在内部冲突，就是无阻塞的ATM交换结构。

　　应该注意到，无内部竞争的ATM交换结构仍会存在输出竞争，即在同一时隙中多个输入端口所发送的信元可能会指向同一输出端口。因此，所谓无阻塞或有阻塞，针对的是网络内部-如同电路交换那样，即使网络内部无阻塞，也会由于所需出线已被占用而引起损失。

　　2.无缓冲MIN与缓冲式MIN

　　无缓冲MIN是指在MIN的内部没有缓冲器，因此如果存在内部竞争，在竞争中失败的信元将会被丢失。

　　缓冲式MIN表示在MIN内部设置了缓冲器。存在内部冲突的有阻塞MIN可在MIN内部设置缓冲器，用来暂存那些在内部竞争中失败的信元，以在后续时隙中重试，从而减少信元丢失率。引入缓冲器，会增加信元通过MIN的时延。缓冲器的容量可以容纳1个或多个信元，前者可称为单缓冲MIN，后者可称为多缓冲MIN。

　　前已述及，除了内部竞争以外还有不可避免的输出竞争。为此，即便是无阻塞MIN(内部无缓冲)，为了减少由于输出竞争引起的信元丢失，可以在整个MIN的入口与／或出口设置缓冲器。这样，在内部设置缓冲器的MIN是内部缓冲方式，而在MIN的外部设置缓冲器就称为外部缓冲方式。

　　3.单通路MIN与多通路MIN

　　单通路MIN的特征是在任何1对出入端口之间，有1条而且仅有1条通路。从狭义来理解-MIN就是指单通路MIN。可以想象，如果在各个出人端口之间具有分离的单通路(例如著名的Knockout结构)，或者如同纵横交换器的结构-就不会有内部阻塞，这些虽然也是单通路，但不属于MIN的范围。单通路MIN由于各出入端口之间的单通路存在共用资源(级间链路)的现象，因而会产生内部竞争。这就是说，单通路MIN通常是有阻塞网络。使单通路MIN变成无阻塞的常用方法是前置排序网络，例如Batcher—Banyan网络-在此不再赘述。

　　顾名思义-多通路MIN就是在同一对出入端口之间存在多条通路。在电路交换网络中，通路数越多，阻塞率越低，到达某个极限就变成无阻塞网络。在A研Ⅵ交换结构中-通路数增加可以减少或消除内部的信元竞争。但是，如果属于同一虚信道(VC)的各个信元沿着MIN中不同的通路传送(到同一输出端口)，对于缓冲式MIN，就有可能产生信元的失序现象。通常-可以从单通路MIN扩展为多通路MIN，并且有不同的扩展方法。

　　4.单播MIN与多播MIN

　　单播MIN只能完成1对1或点对点的信息传送；多播MIN可将某个输入端口发送的信息同时发送到多个输出端口多播MIN当然也具有单播性能。ATM交换结构通常应具有多播性能，以适应分配型宽带业务的要求。

　　多播可以看成是广播性能的一个特殊情况-后者是指某个输入端口的信息可以传送到所有的输出端口。多播MIN中台有复制功能。