Реферат Архитектуры высокоскоростных коммутаторов пакетов для Ш-ЦСИО - файл n1.doc

Реферат Архитектуры высокоскоростных коммутаторов пакетов для Ш-ЦСИО
скачать (803.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc804kb.21.10.2012 08:51скачать

n1.doc

1   2   3   4
С. Коммутационные структуры с N2 раздельными соединениями
Последняя категория коммутационных структур с пространственным разделением, которую мы рас­смотрим в этом разделе, подразумевает наличие в коммутаторе достаточного физического ресурса, поз­воляющего установить N2 раздельных соединений между входами и выходами и тем самым достичь вы­ходной буферизации. Самым очевидным примером является шинно-матричная коммутационная архитек­тура, упоминавшаяся выше, в подразд. V.А (см. рис. 29). В ней используется N широковещательных вход­ных шин, N выходных шин с множественным досту­пом и N2 матричных буферных ЗУ. Каждый буфер содержит адресный фильтр, соответствующий выходной линии, к которой подключен буфер. Возвращаясь обратно к абстрактной модели, отметим, что в дан­ном случае разветвитель для входной линии содержит входную шину и N адресных фильтров, подсоединенных к ней, а выходной концентратор – это соответствующая шина с множественным доступом.





Рис. 58. Базовая структура коммутатора нокаутного типа
Предложены еще две структуры, которые весьма похожи на шинно-матричную, но в которых достига­ется выходная буферизация: нокаутный коммутатор [34] и «интегрированная коммутационная структура» [35]. В нокаутном коммутаторе каждый входной порт передает свои пакеты на широковещательную шину, к которой подключены все выходные порты (рис. 58). Другими словами, каждый выходной канал снабжен шинным интерфейсом, соединяющим его со всеми входными шинами. Такой интерфейс содержит N адресных фильтров (по одному на каждый входной канал), которые обнаруживают пакеты, адресованные соответствующим выходным каналам. При N парал­лельно работающих фильтрах шинный интерфейс спо­собен принимать N пакетов в одном временном сег­менте, так что входная полоса равна NV. Выходы фильтров подсоединены к (NxL,)-концентратору, ко­торый выбирает до L пакетов из числа принятых фильтрами. Если одному и тому же выходному кана­лу в данном сегменте предназначено более L пакетов, то в буфер заносятся только L, а остальные пакеты теряются. Предлагаемая физическая реализация кон­центраторов основана на аналогии с известной в спор­тивных соревнованиях олимпийской системой (систе­мой нокаута) (рис. 59).

Возвращаясь к абстрактной модели, заметим, что разветвитель для входной линии состоит здесь опять из входной шины с подсоединенными к ней N адрес­ными фильтрами; промежуточная буферизация отсутствует: в отличие от описанных выше приемов, выходная буферизация достигается с помощью концентраторов с фиксированной выходной шириной. Данный вариант очень напоминает архитектуру с кол­лективной шиной. Отличия при этом состоят в следу­ющем. В рассматриваемом случае общая среда состоит из N последовательных входных шин, тогда как в параллельной шине мультиплексировались пакеты с входных каналов. Соответственно используются N раздельных фильтров (по одному для каждой входной шины), которые работают со скоростью, равной канальной. В случае архитектуры с коллективной шиной все N пакетов, поступающих в сегменте, могут быть приняты выходным буфером (при наличии места), в то время как в нокаутном коммутаторе могут быть, приняты лишь L пакетов. В основе этого принципа лежит идея, что для обеспечения низкой вероятности потерь пакетов L не обязательно должно быть большим. Например при однородной модели трафика уже при L=8 достигается вероятность потерь 10-6, независимо от нагрузки и размера коммутатора. ??????????????.





Р
ис. 59.???????????????????

Рис. 60.Базовая структура интегрированного коммутатора, предложенная в
Структура, предложения в [35], показана на рис. 60. здесь для направления пакета в соответствующий буфер для каждой входной линии используется двоичное дерево. Однако буферы представляют собой ??????????????. В каждом сегменте содержимое всех N регистров, соответствующих данной выходной линии, по очереди переписываются в FIFO-буфер. Эта функция концент­рации реализуется мультиплексором, работающим со скоростью, в N раз превышающей канальную. С этой точки зрения данный вариант близок к архитектуре с коллективной шиной. Единственное отличие состоит в том, что в рассмотренном случае мультиплексируе­мая во времени шина и соответствующие фильтры за­меняются на N разветвителей, реализованных в виде двоичного дерева с пространственным разделением.
VI. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В статье приведен обзор различных вариантов ар­хитектуры, предложенных для высокоскоростных коммутаторов пакетов. Рассмотрение ограничилось коммутаторами, для которых предусматривается электронная реализация, при этом обсуждение каса­лось вопросов реализации и характеристик. Выбрать какой-либо один из всех вариантов в качестве наилуч­шего затруднительно, поэтому автор счел целесоо­бразным рассмотреть все варианты. Оптимальные ха­рактеристики обеспечивает архитектура с полностью совместным использованием буферного пространства, хотя и другие варианты обладают отдельными инте­ресными особенностями. Во всех случаях абсолютно необходимыми являются глубокие исследования ха­рактеристик в условиях неоднородного взаимозависи­мого трафика, которые в настоящее время отсутству­ют. Кроме того, для того чтобы подобные коммута­торы смогли стать твердым базисом будущих телекоммуникационных сетей, требуется исследование и оценка таких важных особенностей, как модуль­ность, надежность, устойчивость к отказам.

Заглядывая дальше в будущее, важно отметить, что электронные коммутаторы всегда будут оставаться узким местом в оптических сетях, поскольку скорость передачи по световоду превосходит скорость работы электроники, а также из-за того, что поступа­ющие по световоду оптические сигналы должны быть ?????????? электрические сигналы, ??????????? для дальнейшей передачи. Более интересными могут оказаться фотонные коммутаторы, которые обраба­тывают оптические сигналы без преобразования и, таким образом, в отличие от своих электронных аналогов не ведут к замедлению скорости срабатывания. В настоящее время ведутся исследования фотонных коммутаторов, обещающие хорошие перспективы. Главное ограничение, связанное с такими коммутато­рами, вытекает из необходимости управления ими: в настоящее время управление фотонными коммутато­рами приходится осуществлять с помощью электрон­ных схем, что влечет за собой те же ограничения, что и в случае электронных коммутаторов. Практически не вызывает сомнений, что первыми будут разверну­ты высокоскоростные электронные коммутаторы.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Клейнрок Л. Вычислительные системы с очередями. М.: Мир, 1979.

[2] A. Tannendaum, Computer Networks. New Jersey: Prentice Hall, 1988

[3] W. Stalling, ISDN, An Introduction. New York: Macmillan, 1989.

[4] Фрэнк Х., Джитман И. Экономический анализ интегральных сетей передачи речи и данных: Исследование вопроса. ТИИЭР, 1978, т. 66, № 11, с.212-247.

[5] H. Armbruster, “Applications of future broad-band services in the office and home”, IEEE Selected Areas in Communications, , July 1986.

[6] S. Minzer, “Broadband ISDN and Asynchronous Transfer Mode (ATM)”, IEEE Communications Magazine vol. 27, no. 9, pp. 17-24, September 1989.

[7] M. Hluchyj and M. Karol, “Queueing in high-performance packet switching”, IEEE J. Selected Areas in Communication, vol. 6, no. 9, pp. 1587-1597, Dec. 1988.

[8] H. Kuwahara, N. Endo, M. Ogino, and T. Kozaki, “Shared buffer memory switch for an ATM exchange”, in Proc. Int. Conf. on Communications, Boston, MA, June 1989, pp. 4.4.1-4.4.5.

[9] H. Suzuki, etal., “Output-buffer switch architecture for asynchronous transfer mode”, in Pric. Int. Conf. on Communications, Boston, MA, June 1989, pp. 4.4.1-4.4.5.

[10] F. Kamoun and L. Kleinrock, “Analysis of shared finite storage in a computer network node environment under general traffic conditions”, IEEE Trans. Communication, vol. COM-28, no. 7, pp. 992-1003, July 1980.

[11] M. Devault, J. Cochennec, and M. Servel, “The Prelude ATD experiment: assessments and future prospects”, IEEE J. Selected Areas in Communication, vol. 6, no. 9, pp. 1528-1537, Dec. 1988.

[12] I. Cidon, et al., “Real-time packet switching: a performance analysis”, IEEE J. Selected Areas in Communication, vol. 6, no. 9, pp. 1576-1586, Dec. 1988.

[13] Персоник С.Д., Флеккенштейн У.Д. Коммутация в электросвязи: От телефонистки к фотонике. ТИИИЭР, 1987б т. 75, №10, 41-68.

[14] G. Hayward, et al., “CMOS VLSI applications in broadband circuit switching”, IEEE J. Selected Areas in Communication, vol. SAC-5, no. 8, pp. 1231-1241, Oct. 1987.

[15] S. Nojima, etal., “Integrated services packet networking using bus matrix switch”, IEEE J. Selected Areas in Communication, vol. SAC-5, no. 8, pp. 1284-1292, Oct. 1987.

[16] U. Killat, “Asynchrone Zeitvielfachubermittlung fur breit-bandnetze”, Nachrichtentech. Z., vol. 40, no. 8, pp. 572-577, 1987.

[17] M. Karol, et al., “Input versus output queueing on a space-division packet switch”, IEEE Trans. Communications, vol. COM-35, no. 12, pp. 1347-1356, Dec. 1987.

[20] J.H. Patel, “Perfomance of ptocessor-memory interconnections for multiprocessors”, IEEE Trans. Communications, vol. C-30, no. 10, pp. 771-780, Oct. 1981.

[21] J.S. Turner, “Design of a broadcast packet switching network”, IEEE Trans. Communications, vol. 43, no. 7, pp. 1641-1656, July 1964.
Фуад А.Тобаги в 1970 г. получил диплом инженера в Централь­ной школе искусств и ремесел, Париж, Франция, и в 1971 и 1974 гг.—соответственно степени магистра и доктора философия в об­ласти вычислительной техники в Калифорнийском университете, Лос-Анджелес. С 1974 по 1978 г. руководил исследовательской группой по проекту АКРА на кафедре вычислительной техники Ка­лифорнийского университета и занимался вопросами моделирова­ния, анализа и измерений в пакетных радиосистемах. С июня 1978 г. преподает на инженерном факультете Станфордского универси­тета. В настоящее время профессор в области электронной и вы­числительной техники. В сферу научных интересов входят коммута­ция пакетов в наземных и спутниковых сетях, высокоскоростные волоконно-оптические локальные сети, широкополосные сети инте­грированного обслуживания, высокоскоростные коммутаторы па­кетов, моделирование и оценка характеристик компьютерных се­тей, СБИС-реализация элементов сети. Лауреат премии Леонарда Абрахама за лучшую статью в области систем связи (за работу «Протоколы множественного доступа в пакетных сетях связи») и премии Общества связи ИИЭР (за статью «Пакетные радиосисте­мы и спутниковые сети»). В 1984—1986 гг. помощник редактора в области компьютерной связи в журнале 1ЕЕЕ ТЬпвасЧопз оп СоттилкаНопх, в 1981—1985 гг.—редактор по разделу пакетных радиосистем и спутниковых сетей журнала Лита! о/ Те1есоттип1саИоп5 №1ног1с5. Был одним из редакторов-составителей тематического выпуска РгосеаНпр, посвященного па­кетным радиосетям (январь 1981 г.). Соредактор книги Айчапсез т /оса/ агеа ле<»ог*5 (Успехи в области локальных сетей), вышедшей в серии Ргопиегз ш Сотпшшсаиош (Рубежи связи) (издательство ШЕЕ Ргем). Член Ассоциации по вычислительной технике.
В [18] предложен модифицированный вариант баньяновилной

расширения стуктуры. Работа происходит в три этапа. На первом этапе через сортировщик 'прохо­дят короткие контрольные пакеты, содержащие вход­ной и выходной адреса. Лишние кратные пакеты, пре­тендующие на использование данного выходного по­рта, отфильтровываются. На втором этапе на выбранные, входные порты посылаются квитанции. Для этого отобранные контрольные цакеты сортиру­ются в соответствии со своими входными адресами (т. е. располагаются в порядке возрастания в верхней части структуры) и направляются к соответствующим входным портам через баняноаидную структуру. На третьем этапе выбранные входные порты подают свои пакеты в коммутатор для сортировки и бескон­фликтной коммутации. Хотя данная версия баньяновидной структуры Бэтчера не требует расширения для возможности рециркуляции, непродуктивные затра­ты времени на первых двух этапах процедуры приво­дят к необходимости увеличения скорости работы коммутационной структуры. Оценка требуемого по­вышения скорости, полученная в [18], составила 14% для N= 1000 и объема пакетов, равного 1000 бит. Очевидно, требуемое повышение скорости обратно пропорционально длине пакета, т. е, тем больше, чем короче пакеты. Характеристики потерь пакетов при такой архитектуре являются функцией нагрузки. Раз
1   2   3   4


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации