Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 7. Методи розподілу інформації   /  Тема 7.5. Системи комутації Ш-ЦМІО на базі асинхронного режиму доставки (АТМ)

Зміст:

7.5.2. Аналіз параметрів АРД

Фіксована або змінна довжина елемента. При ухваленні рішення тут необхідно враховувати фактори, найважливішими з яких є ефективність використання смуги та досяжна продуктивність комутаційної системи.

Використання смуги визначається двома показниками — відношенням корисної інформації до всього числа переданих бітів і розміром протокольних одиниць, переданих через мережу. При невеликому розмірі протокольних одиниць змінний розмір пакета забезпечує істотні переваги порівняно з фіксованим розміром, а при більших розмірах протокольних одиниць виграш незначний. Аналіз трьох можливих застосувань ATM у Ш-ЦМІО — відео, мова та ПД (інтерактивний режим і передача файлів) свідчить, що кількість невеликих протокольних одиниць у Ш-ЦМІО відносно невелика й виграшем за рахунок застосування пакетів змінної довжини можна знехтувати.

Досяжна продуктивність комутаційної системи залежить від швидкостей передачі. Проведені експерименти показують, що при використанні елементів з фіксованою довжиною може бути досягнута швидкість передачі до 600 Мбіт/с при розумних економічних показниках. Разом з тим, при змінній довжині елемента максимально досяжні швидкості перебувають у діапазоні 140 Мбіт/с.

Складність структури комутаційної матриці, що також впливає на досяжну продуктивність комутатора, істотно залежить від складності протоколів. Оскільки протоколи з фіксованою довжиною мають меншу складність, їхнє застосування забезпечує значно вищу продуктивність. Протоколи з фіксованою довжиною елемента допускають більш високий ступінь паралелізму всередині комутаційної матриці, що знову приводить до більш високих показників за швидкістю при менш складній структурі.

Таким чином, при фіксованій довжині елемента технічно й економічно досяжним діапазоном швидкостей є діапазон 280—600 Мбіт/с. Це рішення забезпечує високі швидкості обробки і, як наслідок, високі швидкості передачі каналом зв’язку. Виграш щодо використання смуги при введенні змінної довжини пакета в Ш-ЦМІО мінімізується через високу складність і невисоку результуючу швидкість (до 140 Мбіт/с). З огляду на всі фактори, XVІІ МККТТ рекомендував застосовувати в Ш-ЦМІО елементи з фіксованою довжиною.

Швидкості передачі й комутації. Метод ATM не містить жодних обмежень на смугу, використовувану конкретною службою, або на комбінацію служб. Єдиним обмеженням для будь-якої служби в ATM є максимальна швидкість, необхідна для передачі або комутації. За умови, що ТВЧ вимагає 140 Мбіт/с і, що важливо, забезпечити користувачеві доступ до декількох TV-програм, швидкість порядку кількох сотень мегаліт за секунду є необхідною. Один з найважливіших факторів, що визначають вибір високошвидкісних засобів — зменшення як абсолютної величини затримки, внесеної мережею, так і джитера затримки. Дисперсія затримки виникає при буферуванні, що має місце й при ATM, і при ШКП. Час перебування в черзі зі зростанням швидкостей передачі й обробки зменшуватиметься, що приведе й до зменшення джитера затримки. Аналіз найважливіших рекомендацій МККТТ щодо затримки (G.161, G.164 і Q.507) свідчить, що при швидкостях 200—600 Мбіт/с вимоги щодо затримки можуть бути задоволені при використанні ATM.

Сучасний стан оптичної й електронної технологій дозволяє в найближчому майбутньому реалізувати економічні системи передачі й комутації в діапазоні порядку 600 Мбіт/с.

Оскільки введення паралельних з’єднань між каскадами й паралельних (дублюючих) підмереж при фіксованій довжині пакета дозволяє зменшити внутрішні швидкості комутаційних матриць, то є можливість їхньої реалізації на КМОП-ВІС. КМОП-ВІС діють у діапазоні 100—200 Мбіт/с. Таким чином, основна частина комутаційних систем може бути побудована на елементній базі КМОП-технології. І тільки невелика частина обладнання, що функціонує в діапазоні швидкостей 600 Мбіт/с, має бути реалізована на біполярній технології або на схемах з арсенідом галію.

Розмір елемента. Розмір елемента впливає на ряд мережних параметрів, серед яких найважливішими є: ефективна швидкість передачі, затримка за рахунок розбивки інформації на пакети (пакетизації), затримка через буферування, джитер затримки, складність реалізації. Елемент складається із заголовка й інформаційного поля. Склад заголовка визначається необхідними функціями. Розмір інформаційного поля впливатиме на мережні параметри; крім того, на мережні характеристики впливає також співвідношення між довжинами заголовка й інформаційного поля.

Довжина заголовка. У низці робіт пропонується максимально проста структура, що складається із двох байтів — ідентифікатора й байта захисту заголовка від помилок. Додаткові байти істотно ускладнюють внутрішні протоколи вузла.

Довжина інформаційного поля (ІП). Очевидно, що з погляду ефективної швидкості передачі відношення довжини заголовка до довжини ІП має бути по можливості меншим.

Затримка пакетизації визначається швидкістю джерела. При швидкості 64 кбіт/с (мовне джерело) час пакетизації для пакета 256 бітів становить 4 мс.

Затримка через буферування залежить від співвідношення між розмірами ІП і заголовка, оскільки розміщення в черзі пов’язане з певною обробкою. Аналіз свідчить, що при завантаженнях, близьких до 0,8, існує певна оптимальна довжина ІП при фіксованому розмірі заголовка. При завантаженнях нижче 0,8 затримка зростає зі збільшенням довжини інформаційного поля.

Оскільки буферування приводить до дисперсії затримки, то зростання черг із зростанням довжини інформаційного поля спричиняє й збільшення дисперсії затримки зі збільшенням довжини поля при малих завантаженнях.

Таким чином, збільшення довжини ІП при фіксованому заголовку збільшує ефективну швидкість передачі, але за певних умов приводить до збільшення затримок і дисперсії затримки. Останнє викликає необхідність застосування згладжувальних фільтрів, що усувають джитер у кожному місці мережі, де є перетворення протоколів ATM в інші протоколи.При завантаженні 0,8 оптимальна довжина інформаційного поля становить 32 байти, а при менших завантаженнях 16 байтів, при довжині заголовка 2 байти.