Виртуальные каналы и коммутация каналов
Передача в ATM-сетях
Как уже было сказано АТМ - это асинхронный способ передачи. В стандарте Т1 данные передаются строго синхронно, так, как показано на рисунке 2-64. Каждые 125 мксек порождается новый кадр. Эта скорость поддерживается специальными часами - мастер-таймером. Каждый слот в кадре содержит один бит из определенного источника. Порядок сканирования источников строго фиксирован.
Рисунок 2-64. Синхронный и асинхронный способы передачи
В АТМ нет строго порядка поступления ячеек от различных источников. Пример потока АТМ-ячеек показан на рисунке 2-64(b). Ячейки могут поступать от разных источников и в разном порядке. Не важно даже, чтобы поток ячеек от одного компьютера был непрерывен. Если возникают разрывы, то они заполняются ячейками ожидания.
В АТМ не стандартизован формат самой ячейки. Требуется только, чтобы ячейки могли передаваться носителями (кадрами, фреймами и т.п.) в рамках таких стандартов, как Т1, Т3, Е1, SONET, FDDI и т.п.
В настоящее время скорость 155,52 Mбит/сек. является стандартной для АТМ, равно как и учетверенная скорость - 622,08 Mбит/сек. Однако в ближайшем будущем ожидается достижение 44 736 Mбит/сек.
Стандартной средой передачи для АТМ является оптоволокно. Однако на расстояниях в сотни метров можно использовать коаксиал или витую пару 5-й категории. Оптоволокно может покрывать расстояния на многие километры. Каждая волоконно-оптическая линия соединяет либо компьютер с АТМ-переключателем, либо два АТМ-переключателя. АТМ-линии – это соединения типа «точка-точка». На одной линии не может находиться более одного источника ячеек. По каждой линии передача возможна только в одном направлении, поэтому для обеспечения полного дуплекса нужны две АТМ-линии. С помощью АТМ-переключателей возможно дублирование одной и той же ячейки для передачи этой ячейки по нескольким линиям. Так реализуют режим вещания, т.е. передачу от одного ко многим.
|
|
|
Подуровень сопряжения с физической средой (PMD) в стандарте АТМ обеспечивает съем битов с линии и передачу их на линию. Для физически разных линий (коаксиал, оптоволокно и т.п.) используют разное оборудование. Подуровень преобразования при передаче (TC) обеспечивает единый интерфейс с АТМ-уровнем при передаче ячеек в обоих направлениях. Именно ТС-подуровень обеспечивает сопряжение АТМ-уровня с протоколом передачи в выбранной среде, например, в случае SONET это будет интерфейс STS-3, поддерживающий скорость 155,52 Мбит/сек. АТМ-уровень обеспечивает поток ячеек, а PMD-подуровень преобразует их в поток битов в физической среде.
При входящем потоке PMD-подуровень передает поток битов на ТС-подуровень. Задача ТС-подуровня - определить, где кончается одна ячейка, а где начинается другая. Поскольку в поступающем потоке битов нет никаких признаков деления между ячейками, то это весьма сложная задача. Как она решается, мы рассмотрим в разделе, посвященном канальному уровню, поскольку именно канальный уровень отвечает за преобразование потока битов в поток кадров или ячеек.
|
|
|
АТМ-переключатели
Здесь мы рассмотрим основные принципы организации АТМ переключателей и их функционирования.
На рисунке 2-65 показана общая схема организации АТМ-переключателя. Есть набор входных линий, по которым ячейки поступают в переключатель, и, как правило, такое же число выходных линий, по которым ячейки двигаются 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, т.е. таймер переключателя отмечает момент начала очередного цикла. Если ячейка не поступила целиком за один цикл, то она должна ожидать начала следующего цикла.
|
|
|
Все АТМ-переключатели должны удовлетворять следующим требованиям:
· терять как можно меньше ячеек
· никогда не менять порядок поступления ячеек по каждому виртуальному соединению
Первое требование означает, что АТМ-переключатель должен обеспечивать достаточно большую скорость переключения, но так, чтобы не терять ячейки. Считается допустимой потеря 1 ячейки на каждые 1012. В больших переключателях считается допустимой потеря 1-2 ячеек за час работы. Второе требование - сохранять порядок поступления ячеек неизменным - существенно усложняет конструкцию переключателя, но таково требование АТМ-стандарта.
Одна из ключевых проблем конструкции АТМ-переключателей состоит в следующем: что делать, когда сразу по нескольким линиям пришли ячейки, которые должны быть отправлены по одной и той же выходной линии? Напрашивается решение: взять одну ячейку, обработать ее, а другую сбросить. Но в силу требования 1 оно не годится. Возможно другое решение: буферизовать ячейки на входе. Пусть в начале цикла 1 (рисунок 2-66(а)) поступило четыре ячейки, две из которых должны быть отправлены по линии 2. Поскольку из-за линии 2 возник конфликт, то только три ячейки передаются на выходные линии. Поэтому к началу цикла 2 (рисунок 2-66(b)) на выходе переключателя появятся три ячейки, но на вход поступят новые. К началу цикла 3 (рисунок 2-66(с)) на входе останется только одна ячейка, и очередь рассосется только на четвертом цикле. В случае буферизации на входе надо следить за тем, чтобы дисциплина обслуживания возникающих очередей была бы справедливой и равномерно обслуживала очереди на всех линиях. Недостаток этого решения в том, что очередь на входе может блокировать даже те ячейки, которые должны быть перекоммутированы на линии, на которых нет конфликтов. Поэтому по соответствующему виртуальному соединению скорость упадет. Этот эффект называется блокировкой на входе. Кроме этого, буферизация ячейки на входе требует дополнительной логики в схемах, что усложняет конструкцию АТМ-переключателя. Альтернативным решением может быть буферизация на выходе. Это решение показано на рисунке 2-67. Если несколько ячеек должны уйти по одной и той же линии, то они передаются на выход и буферизуются там. Это требует меньше циклов, в нашем примере только 3. В общем случае Karol 1987 показал, что буферизация на выходе эффективнее, чем буферизация на входе. Рассмотрим конструкцию АТМ-переключателя, использующего буферизацию на выходе. Этот тип переключателей называется переключатель выталкивающего типа. Он показан на рисунке 2-68 для конфигурации 8х8 линий. Здесь каждая входная линия соединена с шиной, к которой подключены все выходные линии. Каждая входная шина имеет свой механизм управления, не зависящий от других, что существенно упрощает конструкцию. У каждой поступающей ячейки аппаратно анализируется заголовок, чтобы определить, какому виртуальному соединению она принадлежит. Затем, с помощью таблицы коммутации, определяется выходная линия, через которую эта ячейка должна покинуть переключатель. Пересечение 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 по нескольким виртуальным соединениям. Естественно было бы буферизовать все конфликтующие ячейки в выходном буфере. Однако для переключателей, например, на 1024 линий, нам потребовалось бы 1024 буферов по 1024х53 байтов. Слишком много! Выход из этой ситуации - выделение лишь n байтов на буфер, где n – параметр настройки. Если конфликтующих ячеек больше, то ячейки, не попавшие в буфер, сбрасываются. Здесь опять-таки надо быть осторожным, определяя на каких входных линиях сбрасывать ячейки, из каких выходных буферов выталкивать ячейки на очередном цикле так, чтобы не было дискриминации. Регулируя параметр n, можно варьировать стоимость и число сбрасываемых ячеек, что влияет на цену переключателя.
|
|
|
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 163; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!