Chuyển mạch trong ATM
3.2- Giới thiệu về kết cấu phân loại chuyểnmạch ATM
Đối với chuyển mạch ATM nhiều cấu trúc chuyển mạch đã đợc nghiên cứu; nhìn chung đợc chia làm ba loại nh sau:
Chuyển mạch có bộ nhớ dùng chung Chuyển mạch phân chia không gian
3.2.1. Chuyển mạch có phong tiện dùng chung
S/P AF FIFO P/S S/P AF FIFO P/S S/P AF FIFO P/S BUS chung Bộ nhớ cổng ra
S/P: Bộ chuyển đổi nối tiếp – song song P/S: Bộ chuyển đổi song song – nối tiếp AF: Bộ lọc theo địa chỉ
FIFO: Bộ lọc vào truớc ra trớc 1
2 N
Hình 3.2: Nguyên lý chuyển mạch BUS dùng chung
Với chuyển mạch có phơng tiện dùng chung các tế bào đến đợc ghép lại trong môi trờng chung là Bus hoặc Ring. Tốc độ của môi trờng chung thờng lớn hơn hoặc bằng giá trị tổng của tốc độ của các luồng tín hiệu đến. Cấu trúc này chỉ cần một bộ FIFO có dung l-
ợng nhỏ đủ để lu giữ một số lợng ít các tế bào trớc khi chúng truy nhập vào môi trờng chung. Tranh chấp đầu ra không xảy ra với cấu trúc này vì không xảy ra trờng hợp hai tế bào đến đầu ra cùng một thời điểm, Tuy nhiên, tốc độ tế bào đến tại một số tuyến nối đi có thể vợt quá băng tần của tuyến nối trong một số thời điểm, và do vậy cần phải sử dụng các bộ nhớ đầu ra để lu giữ tế bào.
Mỗi đầu ra đợc gán với một địa chỉ cố định. Khi tuyến nối đi của một tế bào đến đợc xác định, địa chỉ cổng ra sẽ đợc gắn cho từng tế bào trớc khi chúng đợc gửi đến môi trờng chung. Địa chỉ này đợc giải mã tại từng giao diện của cổng ra và đợc lọc theo địa chỉ để xác định tế bào có đợc gửi tới cổng ra hay không. Các tế bào đã đợc đánh địa chỉ cho từng cổng ra để sao chép lại tại bộ nhớ đầu ra và gửi tới tuyến đi.
Cấu trúc chuyển mạch có phơng tiện dùng chung thích hợp với các dịch vụ nhân phiên bản/quảng bá và hoạt động hiệu quả khi tốc độ môi trờng chung lớn hơn hoặc bằng tổng tốc độ các tuyến nối đến. Nếu nh số lợng tuyến nối và tốc độ của các tuyến nối tăng lên về mặt công nghệ sẽ khó chế tạo đợc môi trờng chung có tốc độ quá cao. Đây là một trong những hạn chế của cấu trúc này, do vậy, cấu trúc này chỉ phù hợp với số lợng cổng nhỏ. Tuy nhiên cấu trúc chuyển mạch có phơng tiện dùng chung có thể đợc sử dụng nh là thành phần của một hệ thống chuyển mạch lớn mà trong đó các thành phần đuợc đấu nối với nhau theo một số phơng pháp.
3.2.2. Chuyển mạch có bộ nhớ chung
Chuyển mạch có bộ nhớ chung bao gồm một khối nhớ cổng kép dùng chung cho tất cả cổng vào và ra. Các tế bào đến đợc ghép vào một luồng tín hiệu duy nhất và đợc viết vào bộ nhớ chung. Bộ nhớ đợc cấu trúc thành các hàng logic, mỗi hàng tơng ứng với một cổng ra.tế bào tại các hàng ra cũng đợc ghép lại thành một luồng chung, đợc đọc tách kênh và sau đó đợc gửi tới các tuyến đi. Nhợc điểm của cấu trúc này là hạn chế về thời gian truy nhập bộ nhớ đối với tất cả lu lợng đế và lu lợng đi.
Bộ nhớ có thể truy nhập theo hai phơng pháp: hoàn toàn dùng chung hoặc hoàn toàn chia tách. Trong phơng pháp thứ nhất, toàn bộ nhớ đợc sử dụng chung cho tất cả các cổng ra và tế bào đến sau sẽ bị loại bỏ khi đầy bộ nhớ. Phơng pháp thứ hai sử dụng giới hạn số l- ọng tế bào đợi trong hàng của mỗi cổng ra và té bào bị loại bỏ khi số lợng tế bào đến vợt quá giới hạn cho phép, kể cả trong truờng hợp bộ nhớ vẫn còn chỗ trống. Phơng pháp bộ nhớ hoàn toàn chung có kết quả tốt hơn so với phơng pháp hoàn toàn chia tách về dặc tính xác suất tỏn thất tê bào do việc sử dụng hiệu quả bộ nhớ; tuy nhiên phơng pháp này có hạn chế trong việc xử lý khi tại một cổng ra xảy ra đột biến với các tế bào và làm giảm đột ngột dung lợng bộ nhớ; điều này có thể làm giảm chất lọng dịch vụ tại một số công ra khác. Điều khiển RAM 1 N Ghép luồng MUX Tách luồng DEMUX
Hiện tại chuyển mạch có bộ nhớ chung là cáu trúc đợc áp dụng tơng đối rộng rãi do các u điểm trong việc áp dụng các kỹ thuật nhân phiên bản và do những tiến bộ trong công nghệ bộ nhớ dẫn tới có khả năng giải quyêt các hạn chế về tốc độ truy nhập bộ nhớ.
3.2.3. Chuyển mạch phân chia không gian
Trong chuyển mạch phân chia không gian, tế bào tổng hợp từ các cổng vào khác nhau có thể đợc truyền tải đồng thời đến các tuyến nối. Việc truyến tải mỗi tế bào đòi hởi sự thiết lập đờng truyền vật lý riêng trong phần tử chuyển mạch để nối tuyến nối đến và tuyến nối đi. Các phần tử chuyển mạch này cũng cần có sự phân chia điều khiển trong phần tử , do vậy làm giảm độ phức tạp trong thiết kế. Chuyển mạch phân chia không gian đợc tổ chức giống nh trong chuyển mạch ngang dọc.
Khối chuyển mạch cơ bản trong chuyển mạch phân chia không gian là điểm nối chéo mà hoạt động theo sự điều khiển của khối điều khiển. Mỗi điểm nối chéo bao gồm hai đầu vào và
hai đầu ra và cho phép hai đờng nối hoạt động đồng thời. Tranh chấp ở đầu ra trong một điểm nối chếo xảy ra khi hai đầu vào yêu cầu kết nối với cùng một đâù ra. Trong trờng
hợp này, chỉ một đầu vào đợc phép kết nối, còn đầu vào của đầu vào còn lại sẽ bị loại bỏ hoặc đợc lu giữ trong bộ nhớ đến
Đầu vào Đầu ra Đầu vào Đầu ra Đấu chéo Đấu thẳng
Hình 3.4 Điểm nối chéo và hình thức đấu nối
Khi sử dụng bộ nhớ, chúng có thể đặt ở cổng vào hoặc bên trong bộ nối chéo. Trong cả hai trờng hợp, do kích thớc bộ nhớ chỉ có giới hạn nên việc sử dụng bộ nhớ cũng không giải
quyết hết vấn đề tranh chấp đầu ra. Ngoài ra, có thể xảy ra trờng hợp đầy bộ nhớ gây ra việc loại bỏ tế bào do không có
khả năng lu giữ các tế bào đến sau.