Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 7. Методи розподілу інформації   /  Тема 7.4. Комутаційні системи в NGN

Зміст:

7.4.1. Системи із багатокаскадним з’єднаннями

Серед традиційних мереж особливе положення посідають мережі, що базуються на великій кількості ідентичних ключових елементів. Це мережі із багатокаскадними зв’язками (MІN — Multistage Interconnection Network). Ідеологія таких мереж використовується при побудові комутаторів ATM. З таких мереж найвідомішою є Delta Banyan (Batcher-Switch). Ця мережа містить регулярну структуру N × N перемикачів із двох напрямків на два. Мережа містить log2N число каскадів, кожний з яких має N/2 перемикачів. Для керування маршрутизацією повідомлень у цій мережі необхідно log2N бітів інформації. Схему 4-каскадної мережі Delta-2 наведено на рис. 7.4.1.

Наведений варіант А на рис. 7.4.1 являє собою схему з повним набором зв’язків (усі вузли з’єднані з усіма), така схема використовується тільки у разі, коли необхідно забезпечити високу надійність з’єднань. Ця версія вимагає для кожного з вузлів наявності (n – 1) інтерфейсів при повному числі вузлів n. Варіант Б являє приклад нерегулярної топології, а варіант В — ієрархічний випадок зв’язку (деревоподібна топологія).

Якщо топології, що зображені на рис. 7.4.1, частіше застосовні для локальних мереж, то топології на рис. 7.4.2 більш типові для регіональних і глобальних мереж. Вибір топології локальної або регіональної мережі істотно позначається на її вартості й робочих характеристиках. При цьому важливою характеристикою при однорідній мережі є середнє число кроків між вузлами d

де Nd — число ЕОМ на відстані d; n — повне число ЕОМ у мережі; d — відстань між ЕОМ. Для мережі типу А на рис. 7.3.13 d = 1. Мережа типу В характеризується графом без циклічних структур (дерево).

Рис. 7.4.1. Структурна схема 4-каскадної мережі Delta-2

Пропускна здатність мережі АТМ (150 Мбіт/с) дозволяє передавати трохи більше 360 000 осередків за секунду, що означає для ATM-перемикача час комутації менш 2,7 мкс. Реальний перемикач може мати від 16 до 1024 вхідних ліній, що може означати комутацію 16—1024 осередків кожні 2,7 мкс. При швидкодії 622 Мбіт/с нова порція осередків надходить кожні 700 нс. Сталість довжини осередків спрощує конструкцію ключа. Всі ATM-ключі мають на меті забезпечити комутацію з мінімальною ймовірністю втрати й виключити можливість зміни порядку проходження осередків. Прийнятною вважається ймовірність втрати осередку не більше 10—12. Це еквівалентно для великого комутатора втрати 1—2 осередків за годину. Зменшенню ймовірності втрати сприяє створення буферів конвеєрного типу. Якщо на вхід перемикача надходять два осередки одночасно, один з них обслуговується, а другий ставиться в чергу (запам’ятовується в буфері). Вибір може здійснюватися псевдовипадково або циклічно. При цьому не повинно виникати переваг для якихось каналів. Якщо в один цикл на вхід (канали 1, 2, 3 і 4) комутатори надійшли чотири осередки, призначені для вихідних ліній (J + 2), J, (J + 2) і (J + 1), відповідно, то на лінії (J + 2) виникає конфлікт. Припустимо, що буде обслужено осередок, що надійшов по першій вхідній лінії, а осередок на вхідній лінії 3 буде поставлений у чергу. На початку наступного циклу на вихід потраплять три осередки. Припустимо також, що в цей цикл на входи комутатора (1 і 3) прийдуть осередки, адресовані для ліній (J + 3) і J, відповідно. Осередок, адресований J, буде поставлений у чергу слідом за осередком, адресованим (J + 2). Усі ці осередки будуть передані тільки на 4-му циклі. Таким чином, потрапляння в чергу на вході осередка блокує передачу наступних осередків, навіть якщо вихідні канали для їхньої передачі вільні. Для того щоб виключити блокування такого роду, можна організувати чергу не на вході, а на виході комутатора. При цьому для комутатора з 1024 входами теоретично може знадобитися 1024 буфери на кожному виході. Реальна кількість таких буферів значно менша. Таку схему ATM-комутатора (8 × 8) показано на рис. 7.4.2.

Рис. 7.4.2. Схема перемикача з організацією черг на виході

Концентратор вибирає N осередків для приміщення в чергу (передбачається, що максимальна довжина черги може бути дорівнює N). Вихідний буфер уже заповнений, осередок може бути загублена. При побудові ATM-комутаторів часто використовується схема мережі із багатокаскадними з’єднаннями.

Модифікація LANE здійснює взаємодію з’єднаних за допомогою АТМ кінцевих станцій для сегментів LAN. LANE не чинить впливу на роботу мережі АТМ і не вимагає ніяких спеціальних модифікацій протоколу. Після впровадження FE і тим більше GE галузь використання техніки LANE змістилася у галузь WAN. LANE працює як система клієнт — сервер, її основне завдання — встановлення відповідності між адресами МАС і АТМ.