一種實現嚴格無阻塞的交換網絡的製作方法

2023-05-22 15:16:26 1

一種實現嚴格無阻塞的交換網絡的製作方法
【專利摘要】本發明涉及通信領域中的數據交換網絡，具體涉及一種實現嚴格無阻塞的交換網絡。該交換網絡採用6個NxN（N必須為4的倍數）的交換晶片，實現一個交叉規模為2Nx2N的嚴格無阻塞交換網絡。每個NxN交換晶片都設有N個入通道和N個出通道，6個NxN交換晶片配合，構建出2Nx2N交換網絡結構，即可實現2N個通道入2N個通道出的嚴格無阻塞交換網絡。本發明所產生的有益效果是：精簡了交換架構，降低了級聯走線的數量和難度，降低了硬體成本，提高了交換時選擇路由的靈活性。
【專利說明】一種實現嚴格無阻塞的交換網絡

【技術領域】
[0001] 本發明涉及通信領域中的數據交換網絡，具體涉及一種實現嚴格無阻塞的交換網 絡。

【背景技術】
[0002] 隨著通信技術的迅速發展，人們對數據交換的需求逐漸提高。傳統的交換技術，如 CrossBar交換和Clos網絡，雖然滿足了一定的應用需求，能夠保證交換是嚴格無阻塞或廣 義無阻塞的，但也有一些不足，如：交換結構龐大，級聯走線複雜，硬體成本過高等。


【發明內容】

[0003] 本發明的目的就是要解決上述現有技術中存在的問題，特別提供一種結構精簡， 級聯走線巧妙的嚴格無阻塞的交換網絡。
[0004] 本發明採取的技術方案是：一種實現嚴格無阻塞的交換網絡，其特徵在於：該交 換網絡為2NX2N交換網絡，由6個NxN且N必須為4的倍數的交換晶片搭建而成，每個NxN 交換晶片都設有N個入通道和N個出通道，其中的第一 NxN交換晶片、第二NxN交換晶片、 第三NxN交換晶片和第四NxN交換晶片分別設有與交換網絡外部連接的N/2個入通道和與 交換網絡內部連接的N/2個入通道以及與交換網絡內部連接的N個出通道；第五NxN交換 晶片和第六NxN交換晶片分別設有與交換網絡內部連接的N個入通道以及與交換網絡外部 連接的N個出通道；其中第一 NxN交換晶片和第二NxN交換晶片的N/4個入通道和N/4個 出通道分別與第三NxN交換晶片和第四NxN交換晶片的N/4個出通道及N/4個入通道相 連；第一 NxN交換晶片和第二NxN交換晶片的N/2個出通道分別與第五NxN交換晶片的兩 組N/2個入通道相連；第三NxN交換晶片和第四NxN交換晶片的N/2個出通道分別與第六 NxN交換晶片的兩組N/2個入通道相連。
[0005] 本發明採用6個NxN(N必須為4的倍數)的交換晶片，實現一個交叉規模為2Nx2N 的嚴格無阻塞交換網絡。每個NxN交換晶片為N個通道入和N個通道出，6個NxN交換晶片 配合，構建出圖1所示的2Nx2N交換網絡結構，即可實現2N個通道入2N個通道出的嚴格無 阻塞交換網絡。
[0006] 本發明所產生的有益效果是：精簡了交換架構，降低了級聯走線的數量和難度，降 低了硬體成本，提高了交換時選擇路由的靈活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是2Nx2N交換網絡示意圖； 圖2是32x32交換網絡示意圖； 圖3是32x32交換網絡詳細結構圖； 圖4是8x8受換網絡不意圖； 圖5是4x4交換網絡示意圖（a); 圖6是4x4交換網絡示意圖（b); 圖7是4x4交換網絡詳細結構圖； 圖8是32x32光通信設備前視圖； 圖9是32x32光通信設備側視圖； 圖10是32x32光通/[目設備通/[目意圖； 圖11是32x32 clos交換網絡示意圖。

【具體實施方式】
[0008] 以下結合實施例和附圖對本發明作進一步說明： 參照圖1，本發明的嚴格無阻塞的交換網絡為2Nx2N交換網絡，由6個NxN且N必須為 4的倍數的交換晶片搭建而成，每個NxN交換晶片都設有N個入通道和N個出通道，其中的 第一 NxN交換晶片1、第二NxN交換晶片2、第三NxN交換晶片3和第四NxN交換晶片4分 別設有與交換網絡外部連接的N/2個入通道和與交換網絡內部連接的N/2個入通道以及與 交換網絡內部連接的N個出通道；第五NxN交換晶片5和第六NxN交換晶片6分別設有與 交換網絡內部連接的N個入通道以及與交換網絡外部連接的N個出通道；其中第一 NxN交 換晶片1和第二NxN交換晶片2的N/4個入通道和N/4個出通道分別與第三NxN交換晶片 3和第四NxN交換晶片4的N/4個出通道及N/4個入通道相連；第一 NxN交換晶片1和第 二NxN交換晶片2的N/2個出通道分別與第五NxN交換晶片5的兩組N/2個入通道相連； 第三NxN交換晶片3和第四NxN交換晶片4的N/2個出通道分別與第六NxN交換晶片6的 兩組N/2個入通道相連。
[0009] 實施例：下面以N=16為例，進行詳細說明。
[0010] 參照圖2,採用6個3316交換晶片，實現一個交叉規模為32x32的嚴格無阻塞交 換網絡。其中3316交換晶片為16通道入和16通道出，能夠實現16x16的交換結構。6個 3316交換晶片配合，構建出圖2所示的交換結構，即可實現32通道入32通道出的嚴格無阻 塞交換網絡。
[0011] 32x32交換網絡總體說明如下： 本實施例的32x32交換網絡由6個VSC3316交換晶片互聯而成。其中，32個入通道分 別分布在編號為1、2、3、4的四個VSC3316交換晶片上，32個出通道分別分布在編號為5、6 的兩個VSC3316交換晶片上。為描述清晰，以下將32個與交換網絡外部相連的入通道標記 為INf IN32, 32個與交換網絡外部相連的出通道標記為OUTf 0UT32,標記後的交換網絡如 圖3所示。
[0012] 參照圖3,32132交換網絡由6個￥503316交換晶片搭建而成，每個￥503316交換 晶片都設有16個入通道和16個出通道，其中的第一 VSC3316交換晶片1、第二VSC3316交 換晶片2、第三VSC3316交換晶片3和第四VSC3316交換晶片4分別設有與交換網絡外部 連接的8個入通道，標記分別為INl?IN8、IN9?IN16、IN17?IN24和IN25?IN32 ;還分別設有 與交換網絡內部連接的8個入通道以及與交換網絡內部連接的16個出通道；第五VSC3316 交換晶片5和第六VSC3316交換晶片6分別設有與交換網絡外部連接的16個出通道，標記 分別為0UT1?0UT16和0UT17?0UT32,還設有與交換網絡內部連接的16個入通道；其中第 一 VSC3316交換晶片1和第二VSC3316交換晶片2的4個入通道和4個出通道分別與第 三VSC3316交換晶片3和第四VSC3316交換晶片4的4個出通道及4個入通道相連；第一 VSC3316交換晶片1和第二VSC3316交換晶片2的8個出通道分別與第五VSC3316交換芯 片5的兩組8個入通道相連；第三VSC3316交換晶片3和第四VSC3316交換晶片4的8個 出通道分別與第六VSC3316交換晶片6的兩組8個入通道相連。
[0013] 32x32交換網絡嚴格無阻塞證明：首先明確嚴格無阻塞的定義，對於一種交換網 絡，嚴格無阻塞是指不管採用何種選路策略，都不存在任何阻塞狀態。並且本發明所提到的 嚴格無阻塞，只限單播。單播是指，在一種交換網絡中，任何一路輸入最多只交換到一路輸 出。
[0014] 要證明圖3所示的32x32交換網絡是嚴格無阻塞的，設計思路如下： 1.剖析該網絡的結構特點，並對該網絡模型進行拆解，將32x32交換網絡拆分為四個 8x8交換網絡結構，8x8的交換網絡結構圖見圖4。如果證明了該8x8交換網絡是嚴格無阻 塞的，那麼四個8x8交換網絡構成的32x32交換網絡也是嚴格無阻塞的，因為四個8x8交換 網絡各自在做交換，互不影響。
[0015] 2.要證明圖4所示的8x8交換網絡是嚴格無阻塞的，可以先對8x8交換網絡進行 拆解，拆解成如圖5和圖6所示的兩個4x4交換網絡。如果證明了兩個4x4交換網絡是嚴 格無阻塞的，那麼兩個4x4交換網絡構成的8x8也是嚴格無阻塞的，因為兩個4x4各自在做 交換，互不影響。
[0016] 3.因此，要證明32x32交換交換網絡是嚴格無阻塞的，只要證明圖5和圖6所示的 兩個4x4交換網絡是嚴格無阻塞的即可。
[0017] 分析圖5和圖6所示的兩個4x4交換網絡，可以看出圖5的4x4交換網絡水平翻 轉180度，即可得到圖6所示的4x4交換網絡。因此只要證明出圖5所示的4x4交換網絡 是嚴格無阻塞的，那麼圖6所示的4x4交換網絡同樣是嚴格無阻塞的。
[0018] 為證明圖5所示網絡，對圖5所示的交換網絡進行詳細標註，詳細結構圖如圖7所 /Jn 〇
[0019] 參照圖7,標記INI、IN2、IN3、IM分別為編號1、2、3、4的VSC3316交換晶片的入 埠；標記0UT1、0UT2、0UT3、0UT4分別為編號5、6的VSC3316交換晶片的出埠。
[00?0! 休汝別,屮,W l·四個λ端Π S丨而個,屮,端Π .所有￥Γ能的鈷路加下.

【權利要求】
1. 一種實現嚴格無阻塞的交換網絡，其特徵在於：該交換網絡為2Nx2N交換網絡，由6 個NxN且N必須為4的倍數的交換晶片搭建而成，每個NxN交換晶片都設有N個入通道和 N個出通道，其中的第一 NxN交換晶片（1 )、第二NxN交換晶片（2)、第三NxN交換晶片（3)和 第四NxN交換晶片（4)分別設有與交換網絡外部連接的N/2個入通道和與交換網絡內部連 接的N/2個入通道以及與交換網絡內部連接的N個出通道；第五NxN交換晶片（5)和第六 NxN交換晶片（6)分別設有與交換網絡內部連接的N個入通道以及與交換網絡外部連接的 N個出通道；其中第一 NxN交換晶片（1)和第二NxN交換晶片（2)的N/4個入通道和N/4個 出通道分別與第三NxN交換晶片（3)和第四NxN交換晶片（4)的N/4個出通道及N/4個入 通道相連；第一 NxN交換晶片（1)和第二NxN交換晶片（2)的N/2個出通道分別與第五NxN 交換晶片（5)的兩組N/2個入通道相連；第三NxN交換晶片（3)和第四NxN交換晶片（4)的 N/2個出通道分別與第六NxN交換晶片（6)的兩組N/2個入通道相連。
【文檔編號】H04L12/933GK104333519SQ201410661871
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】劉佳, 張睿, 張曉峰, 錢瑞傑, 王東鋒, 陳偉峰, 孫靜, 李洋, 王文博, 楊純璞 申請人:天津光電通信技術有限公司