多級互連網路

出自 MBA智库百科(https://wiki.mbalib.com/)

多級互連網(Multistage Interconnected Network,MIN)

　　多級互連網路是指由多級交換單元按照特定的互連模式連接起來的一類有規則的網路拓撲。

　　MIN可以從不同方面進行分類，可分為：無阻塞網路與內部阻塞網路無緩衝M／N與緩衝式MIN；單通路MIN與多通路MIN；單播MIN與多播MIN。

　　1.無阻塞網路與內部阻塞網路

　　無阻塞網路的特征是網路內部不存在阻塞現象。無阻塞網路可進一步劃分為嚴格無阻塞、廣義無阻塞和再配置無阻塞。嚴格無阻塞是網路不存在任何阻塞狀態，在網路任意的連接狀態(任意的出入埠之闖和任意的內部選路)下絕對不會對任何新的連接請求產生阻塞；廣義無阻塞是指要按一定的選路演算法才能達到無阻塞；再配置無阻塞則要調整已建立的連接通路才能接受新的連接請求。單級縱橫交換器是無阻塞網路，CLOS網路就是著名的多級無阻塞網路，這都屬於嚴格無阻塞。而另外兩種無阻塞網路實際上在電路交換中並未得到廣泛應用。

　　內部阻塞網路或稱為(有)阻塞網路中，內部會產生阻塞現象，從而某些連接請求會被拒絕。

　　與電路交換不同-ATM交換是面向連接的信元交換。在每個時隙(相當於1個信元的傳送時間)中，ATM交換結構要將來自不同輸入端r7的多個信元向指定的輸出埠傳送，如果在內部鏈路上發生沖寞(或稱為競爭)，就是存在內部衝突的有阻塞的ATM交換結構；反之，如果不存在內部衝突，就是無阻塞的ATM交換結構。

　　應該註意到，無內部競爭的ATM交換結構仍會存在輸出競爭，即在同一時隙中多個輸入埠所發送的信元可能會指向同一輸出埠。因此，所謂無阻塞或有阻塞，針對的是網路內部-如同電路交換那樣，即使網路內部無阻塞，也會由於所需出線已被占用而引起損失。

　　2.無緩衝MIN與緩衝式MIN

　　無緩衝MIN是指在MIN的內部沒有緩衝器，因此如果存在內部競爭，在競爭中失敗的信元將會被丟失。

　　緩衝式MIN表示在MIN內部設置了緩衝器。存在內部衝突的有阻塞MIN可在MIN內部設置緩衝器，用來暫存那些在內部競爭中失敗的信元，以在後續時隙中重試，從而減少信元丟失率。引入緩衝器，會增加信元通過MIN的時延。緩衝器的容量可以容納1個或多個信元，前者可稱為單緩衝MIN，後者可稱為多緩衝MIN。

　　前已述及，除了內部競爭以外還有不可避免的輸出競爭。為此，即便是無阻塞MIN(內部無緩衝)，為了減少由於輸出競爭引起的信元丟失，可以在整個MIN的入口與／或出口設置緩衝器。這樣，在內部設置緩衝器的MIN是內部緩衝方式，而在MIN的外部設置緩衝器就稱為外部緩衝方式。

　　3.單通路MIN與多通路MIN

　　單通路MIN的特征是在任何1對出入埠之間，有1條而且僅有1條通路。從狹義來理解-MIN就是指單通路MIN。可以想象，如果在各個出人埠之間具有分離的單通路(例如著名的Knockout結構)，或者如同縱橫交換器的結構-就不會有內部阻塞，這些雖然也是單通路，但不屬於MIN的範圍。單通路MIN由於各出入埠之間的單通路存在共用資源(級間鏈路)的現象，因而會產生內部競爭。這就是說，單通路MIN通常是有阻塞網路。使單通路MIN變成無阻塞的常用方法是前置排序網路，例如Batcher—Banyan網路-在此不再贅述。

　　顧名思義-多通路MIN就是在同一對出入埠之間存在多條通路。在電路交換網路中，通路數越多，阻塞率越低，到達某個極限就變成無阻塞網路。在A研Ⅵ交換結構中-通路數增加可以減少或消除內部的信元競爭。但是，如果屬於同一虛通道(VC)的各個信元沿著MIN中不同的通路傳送(到同一輸出埠)，對於緩衝式MIN，就有可能產生信元的失序現象。通常-可以從單通路MIN擴展為多通路MIN，並且有不同的擴展方法。

　　4.單播MIN與多播MIN

　　單播MIN只能完成1對1或點對點的信息傳送；多播MIN可將某個輸入埠發送的信息同時發送到多個輸出埠多播MIN當然也具有單播性能。ATM交換結構通常應具有多播性能，以適應分配型寬頻業務的要求。

　　多播可以看成是廣播性能的一個特殊情況-後者是指某個輸入埠的信息可以傳送到所有的輸出埠。多播MIN中台有複製功能。