Р.Л. Смелянский - Компьютерные сети. Том 1. Системы передачи данных (1130069), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Коммутируемые каналы подобно телефонным каналам устанавливаются динамически по требованию и перестают действовать сразу после их использова-,.",;, ь ния. В СПД АТМ сначала между передатчиком и приемником устанавливается виртуальное соединение с помощью специального служебного пакета, а затем во всех коммутаторах, через которые проходит виртуальное соединение, устанавливается соответствие между над-, ...1 г лежащей физической линией и идентификатором виртуального со- ..".,:.1 единения.
Когда по установленному виртуальному соединению пакет поступает на коммутатор, по информации в заголовке пакета опреде- .:.~!, лают, к какому виртуальному соединению этот пакет принадлежит, и направляют его по надлежащей физической линии. Установление постоянного соединения означает, что в таблицах ".,'! коммутаторов заранее прописаны соответствующие значения независимо от того, имеется трафик по данному соединению или нет. 5.4.9. Передача в АТИ-сетях :,';:.':1 В сетях АТМ нет строго порядка поступления ячеек от различных л",.,' источников. Ячейки могут поступать от разных источников и в разном порядке.
Необязательно даже, чтобы поток ячеек от одного источни-..".:! ка был непрерывен. Если возникают разрывы, то они заполняются ячейками ожидания. В стандарте АТМ требуется, чтобы ячейки могли передаваться носителями (кадрами, фреймами и т.п.) в рамках таких стандартов, как Т1, ТЗ, Е1, 501х1ЕТ, ГО01 и некоторых дру- .::;:.:~~':1 гих. В настоящее время скорость 155,52 Мбит!с является станлартной для сетей АТМ, так же как и учетверенная скорость 622,08 Мбит/с Однако в ближайшем будущем возможно достижение скорости пере- ',.~~:, дачи 44736 Мбит/с.
Стандартной средой передачи для АТМ является оптоволокно, Однако на расстояниях в сотни метров в них может использоваться коаксиальный кабель или витая пара 5-й категории. Применение „".!~4' оптоволокна обеспечивает передачу на расстоянии многих киломе- '-'4';"'; 244 тров. Каждая волоконно-оптическая линия соединяет либо компьютер с АТМ-переключателем, либо два АТМ-переключателя. АТМ- линии — это соединения типа точка — точка. При этом на одной линии не может находиться более одного источника ячеек.
По каждой линии передача возможна только в одном направлении, поэтому для обеспечения полного дуплекса необходимы две АТМ-линии. С помощью АТМ-переключателей возможно дублирование одной и той же ячейки для передачи ее по нескольким линиям. Так реализуется режим вешания, т.е. передача «от одного ко многим». АТМ-переключатели Рассмотрим основные принципы организации и функционирования АТМ-переключателей (коммутаторов). АТМ-переключатель имеет набор входных линий, по которым в него поступают ячейки, и, как правило, такое же число исходящих линий, по которым ячейки проходят после коммутации. Обычно переключатель работает синхронно: длительность цикла строго фиксирована.
В течение каждого цикла просматриваются все входные линии и, если на линию к этому моменту целиком поступила ячейка, то она считывается и передается в центр коммутации, а затем на выходную линию. Переключатель может быть конвейерным, т.е. обработка одной ячейки может занимать более одного цикла. Ячейки поступают асинхронно, таймер переключателя отмечает момент начала очередного цикла. Если ячейка не поступила целиком к началу цикла, то она должна ожидать начала следуюШего цикла. Ячейки поступают со скоростью 155 Мбит(с. Учитывая что размер ячейки 53 байт, получаем около 360 000 ячеек(с. Таким образом, на обработку одной ячейки приходится около 2,7 мкс.
Выпускаемые в настоящее время переключатели имеют от 16 до 1 024 входных линий, г. е. переключатель должен быть в состоянии обрабать1вать за 2,7 мкс от 16 до 1 024 ячеек. При скорости передачи 622 Мбит/с переключающий центр должен обрабатывать очередную порцию ячеек за 700 нс. благодаря тому что ячейки имеют фиксированную длину и небольшой размер (53 байт) коммутация при таких скоростях становится возможной. При переменной длине и большем размере ячейки задача создания АТМ-переключателя была бы намного сложнее.
Все АТМ-переключатели должны удовлетворять следуюшим требованиям: ° терять как можно меньше ячеек; ° никогда не менять порядок поступления ячеек по каждому вирГуальному соединению. Первое требование означает, что АТМ-переключатель должен обеспечивать достаточно большую скорость переключения без потери ячеек. Считается допустимой потеря одной ячейки на каждые 10'- "ячеек. В больших переключателях считается допустимой потеря 245 Ячейки предназначены', ллялинии 2! Начало цикла 4 Начало цикла 2 Начало цикла 3 На мло цикла ! '.!. Рис.
5.19. Иллюстрация буферизапии ячеек на входе АТМ-персключателя олной-двух ячеек за час работы. Второе требование — сохранять по- .: рядок поступления ячеек неизменным — существенно усложняет:",': конструкцию переключателя, но таково требование АТМ-стан-', дарта. Одна из ключевых проблем конструкции АТМ-переключателей;. состоит в решении вопроса: что делать, когда сразу по нескольким!:: линиям пришли ячейки, которые должны быть отправлены по одной':. и той же выходной линии. Напрашивается следующее решение: одну''.~ ячейку обработать, а лругую сбросить, но в силу первого требования''."' к АТМ-переключателям оно не годится. Возможно другое решение: буферизовать ячейки на входе пере-,:: ключателя (рис.
5.! 9). Пусть в начале цикла ! на его вход поступило:;."~ четыре ячейки, две из которых должны быть отправлены по линии 2:.:; Поскольку из-за линии 2 возникает конфликт, то только три ячейки'~' передаются на выходные линии, поэтому к началу цикла на выходе:;: переключателя появятся три ячейки, но при этом на вход поступят::,'. новые ячейки. К началу цикла 3 на входе переключателя останется:", только одна ячейка, и очередь «рассосетсяа только на четвертом цикле, ',:; В случае буферизации ячеек на входе переключателя необходимо =-' следить за тем, чтобы дисциплина обслуживания возникающих очек:!" редей была справедливой, т.е.
чтобы равномерно обслуживались'-':-:. очереди на всех линиях. Недостаток этого решения состоит в том, что очередь на входе,:.:-' может блокировать даже те ячейки, которые должны быть переком=:::,; ',: мутированы на линии, где нет конфликтов. Поэтому на соответ-', ствующем виртуальном соединении скорость упадет. Этот эффект.::,: й называется блокировкой на входе. Кроме гого, буферизация ячейки'-".,. -, на входе требует дополнительной логики в схемах, что усложняет" конструкцию АТМ-переключателя. Альтернативным решением рассматриваемой проблемы может",,,', быть буферизация ячеек на выходе переключателя (рис.
5.20). Если-'-:" ' несколько ячеек должны уйти по одной и той же линии, то они пере-:.:: лаются на выход переключателя и там их буферизуют. При этом,," ,-,: требуется меньше циклов, т. е, в нашем примере только 3. В 1987 г;",, 246 Начало цикла 1 Начаю цикла 3 Начвло цикла 2 Рис. 5.20. Иллюстрация буферизации ячеек на выходе АТМ-переключатели Входящие Шина широковещательной рассылки линии о 1-— 2 3 4- 5 б Концентратор 7.
Переключатель Выходящие очереди О 1 2 3 4 5 б 7 .. Выход~~щах линии Рис. 5.21. Переключатель выталкивающего типа с конфигурацией 8 х8 линий К. Карол показал, что буферизация на выходе эффективнее, чем буферизация на входе 172]. Рассмотрим конструкцию АТМ-переключателя, использующего буферизацию на выходе, который называется переключателем выталкивающего типа 1рис. 5.21)'. Каждая входная линия в таком переключателе соединена с шиной, к которой подключены все выходные линии.
Каждая входная шина имеет свой независимый механизм управления, что существенно упрощает конструкцию. У каждой поступающей на переключатЕль ячейки аппаратно анализируется заголовок с целью определить, какому виртуальному соединению она принадлежит. Затем с помощью таблицы коммутации определяется выходная линия, через которую эта ячейка должна покинуть переключатель. Пересечение входной линии с соответствующей выходной линией активизируется, и, когда ячейка доходит до этого пересечения, она попадает в буфер.
Ресурсов переключателя достаточно, чтобы буферизовать на одном выходе ячейки со всех входов, если это потребуется, или размножить ячейки, если их надо разослать гю нескольким виртуальным соединениям: Было бы естественным буферизовать все конфликтующие ячейки:8 в выходном буфере. Однако при этом для псреключателей, например;, на 1 024 линии, потребовалось бы 1 024 буферов по ! 024 х 53 байт, а'':, это слишком много. Выходом из этой ситуации является выделение::.,' лишь и байт ца буфер, где л — параметр настройки.
Если же кон-:;„': фликтующих ячеек больше, то ячейки, не попавшие в буфер, сбра,"'я сываются. Причем здесь опять надо быть осторожным, определяя па:",, каких входных линиях сбрасывать ячейки и из каких выходных бу-';,".~ феров вьпалкивать ячейки на очередном цикле, чтобы предотвратить.,'.! дискриминацию. Регулируя параметр л, можно варьировать стоимость',:;," и число сбрасываемых ячеек, что влияет на цену переключателя.
Баньиноаые переключатели Батчера Основным недостатком переключателей выталкивающего типа!,'. является то, что центр коммутации — это прямой коммутатор, а еле'-х довательно, его сложность растет квадратично по отношению к числу';;. коммутируемых линий. Из рассмотрения принципов построения ком,-::; мутаторов для коммутации каналов известно, что одним из решений: этой проблемы является использование каскадных коммутаторов.':.:.; Аналогичное решение возможно и для коммутации пакетов. Результат такого решения называется баньяновым 1~ереключателем! Батчера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
