Komutacja ATM i IP. Dr inż. Robert Wójcik. na podstawie wykładu Prof. dr hab. inż. Andrzeja Jajszczyka

Transkrypt

1 Komutacja ATM i IP Dr inż. Robert Wójcik na podstawie wykładu Prof. dr hab. inż. Andrzeja Jajszczyka Systemy komutacji 202/203

2 Plan Wstęp Sieci ATM Komutacja ATM i IP Koncepcja Buforowanie Adresowanie Przykłady komutatorów i ruterów

3 Komutacja ATM Komutacja ATM jest odmianą komutacji pakietów, w której pakiety zastąpiono krótkimi komórkami o stałej długości, co pozwala na sprzętową realizację komutacji. Z komutacją łączy wiąże komutację ATM konieczność zestawiania połączenia między stacjami końcowymi, przed rozpoczęciem przesyłania informacji użytkowej, tzn. zapewnienia (w sensie statystycznym) dostępności zasobów sieci (łączy, buforów w węzłach) w czasie przesyłania tej informacji.

4 STM a ATM STM (Synchronous Transfer Mode) Wskaźnik początku ramki Ramka stałej długości Szczelina czasowa ATM (Asynchronous Transfer Mode) Komórka (53 oktety) Nagłówek

5 Multipleksowanie STM i ATM S S 2 Multiplekser STM Łącze STM S n Ramka 2 Ramka S S 2 Multiplekser ATM Łącze ATM S n Komórka nieprzydzielona

6 Zysk multipleksowania statystycznego N(t) N(t) t t

7 Komórka ATM GFC/VPI VPI VPI VCI VCI VCI PTI CLP HEC Pole informacyjne GFC Generic Flow Control pole odpowiedzialne za wielopunktowy dostęp do medium w UNI VPI Virtual Path Identifier identyfikator scieżki wirtualnej. Dzięki niemu jest możliwe tworzenie połączeń półstałych i sieci wirtualnych. VCI Virtual Channel Identifier identyfikator kanału wirtualnego. Każdy kanał wirtualny w sieci ma przypisany co najmniej jeden VCI. PTI Payload Type Identifier pole określające co zawiera dana komórka: dane użytkownika czy informacje utrzymaniowe sieci. CLP Cell Loss Priority bit określający priorytet połączenia. HEC Header Error Control pole kodu protekcyjnego chroniącego nagłówek.

8 Obiekty ATM Następujące obiekty ATM mogą być utworzone w warstwie ATM: Łącze kanału wirtualnego (virtual channel link) identyfikowane przez identyfikator kanału wirtualnego (virtual channel identifier: VCI) Połączenie kanału wirtualnego (virtual channel connection) powiązanie łączy kanału wirtualnego Łącze ścieżki wirtualnej (virtual path link) identyfikowane przez identyfikator ścieżki wirtualnej (virtual path identifier: VPI) Połączenie ścieżki wirtualnej (virtual path connection) powiązanie łączy ścieżki wirtualnej

9 Komutatory ATM Przepustowość Prawdopodobieństwo odrzucenia komórki Opóźnienie transmisji komórki Proces komutacji Bufory (kolejki) Konieczność zmian w nagłówkach Możliwość realizowania połączeń rozgłoszeniowych Zróżnicowanie obsługi komórek o różnym priorytecie

10 Komutacja kanałów i ścieżek wirtualnych VCI VCI 2 Węzeł komut. VC VCI 4 VCI 3 Do węzłów komutacyjnych VC są przyłączone zarówno łącza VC jak i łącza VP. Dokonuje się tu translacji VPI i VCI. Ponieważ komutacja VC pociąga za sobą komutację VP, węzeł komutacyjny VC może w zasadzie obsługiwać komutację VP. VCI VCI 2 VPI VPI 2 VPI 3 VCI 4 VCI 3 VCI VCI 2 VPI 4 Węzeł komut. VP VPI 5 VCI VCI 2

11 Komutacja ścieżek wirtualnych VCI VCI 2 VPI Węzeł komut. VP VPI 4 VCI 3 VCI 4 VCI 3 VCI 4 VPI 2 VPI 5 VCI 5 VCI 4 VCI 5 VCI 4 VPI 3 VPI 6 VCI VCI 2 Węzły komutacji VP stanowią zakończenia łączy VP i tym samym muszą dokonywać translacji wejściowych VPI na wyjściowe VPI, zależnie od adresu docelowego połączeń VP. Wartości VCI pozostają bez zmiany.

12 TE2 Struktura sieci ATM Punkt odniesienia S Punkt odniesienia T TE TA NT2 S=T (no NT2) NSC NT ACX LEX TEX ACX NSC GW GW GW Punkt odniesienia R Sieć użytkowników Sieć dostępowa Sieć szkieletowa ACX: przełącznica ATM Sieć publiczna GW: brama (gateway) TA: adapter terminalowy LEX: centrala lokalna TE: wyposażenie końcowe z interfejsem B-ISDN NSC: wyspecjalizowane centrum TE2: wyposażenie końcowe z interfejsem sieciowe niezgodnym ze standardami B-ISDN NT: adapter sieciowy TEX: centrala tranzytowa

13 ATM: podsumowanie ATM możemy porównać do kaczki: Kaczki potrafią pływać, latać i biegać, ale nic z tego dobrze ATM może przenosić dźwięk, dane, i wideo, ale nic z tego dobrze

14 Komutacja ATM i IP d c b a c Komutacja ATM b Komutacja fizyczna Komutacja wirtualna Sterowanie Translacja nagłówków We Nagłówek Wy Nagłówek d a 2 c b N b c Statystyczne własności łącza ATM Buforowanie Utrata pakietów Opóźnienia komutacji

15 Buforowanie wejściowe N N Buforowanie wejściowe wymagana mała szybkość pola efekt HOL (Head-Of-Line) wymagany arbiter

16 Buforowanie wyjściowe N N Buforowanie wyjściowe wymagana duża szybkość pola bardzo dobra jakość obsługi wymagane przyspieszenie pracy pola

17 Buforowanie hybrydowe (rozproszone) N N Buforowanie hybrydowe (rozproszone)

18 Komutatory ATM i IP: przydział pamięci Pamięć rozdzielona najbardziej sprawiedliwy przydział pamięci najprostsze algorytmy sterowania najgorsze własności ruchowe Pamięć współdzielona najmniej sprawiedliwy przydział pamięci bardzo dobre własności ruchowe Rozwiązania kompromisowe SMA (Sharing with Minimum Allocation) SMXQ (Sharing with Maximum Queue Length)

19 Komutatory ATM i IP: adresowanie Rejestry wskaźniki zapisu Rejestry wskaźniki odczytu Metoda sprzętowa najszybszy dostęp do pakietów mała elastyczność

20 Komutatory ATM i IP: adresowanie Pakiet Listy wskaźników do pakietów Bufor zawierający pakiety Metoda wskaźnikowa długi czas dostępu do pakietów duża elastyczność

21 Komutatory ATM i IP: adresowanie Identyfikatory skojarzone z pakietami Pakiet Bufor zawierający pakiety Metoda asocjacyjna czas dostępu do pakietów zależy tylko od czasu przeszukiwania duża elastyczność łatwa implementacja kolejek o różnych priorytetach

22 Klasyfikacja komutatorów ATM Przestrzenna Filtracyjna Komutacja ATM Ze współdzielonym medium Hybrydowa Buforowanie ATM Wejściowe Wyjściowe Hybrydowe (Rozproszone)

23 Komutatory filtracyjne: Knockout Interfejsy wejściowe N wejść Filtry pakietów Koncentrator Knockout Przesuwnik & wspólny bufor N L N wyjść Moduły wyjściowe

24 Koncentrator Knockout Wejścia D D D D D D D D D D D Wyjścia

25 Komutator Starlite Koncentrator Pole sortujące (Batchera) Pułapka Banyan ekspander

26 Pole sortujące i pole typu banyan 0 Bitoniczne pole sortujące Pole typu banyan Połączenie typu shuffle

27 Banyan tree

28 Komutatory matrycowe FA 2 2 N N 2 N 2 N FA: Filtr adresowy

29 Komutator z dzieloną pamięcią (Hitachi) N S/P HD CNV MUX BUFOR LISTA ADRESÓW DM P/S N WA RA RT DEC WA RA OUT DEC IABF S/P: Konwerter szeregowo-równoległy HD CNV: Konwerter nagłówków MUX: Multiplekser DM: Demultiplekser P/S: Konwerter równoległo-szeregowy RT DEC: Dekoder adresów WA: Rejestr zapisu RA: Rejestr odczytu OUT DEC: Dekoder wyjścia IAFB: Bufor adresowy

30 Komutator hybrydowy: ATOM S/P AF FIFO P/S Q N S/P AF FIFO P/S S/P: Konwerter szeregowo-równoległy Q: Magistrala zwielokrotniona czasowo AF: Filtr adresowy FIFO: Bufor FIFO P/S: Konwerter równoległo-szeregowy

31 Przykład: Cisco CRS- (-3) Źródło: Cisco Systems

32 CRS-3: Podstawowe parametry Szybki ruter w sieciach szkieletowych Do 52 kart liniowych (obsługujących do 40 Gbit/s każda) Programowalne przekazywanie (forwarding) 3-sekcyjne przestrajalne pole komutacyjne Closa o przepływności 322 Tbit/s Wsparcie dla MPLS Koszt opracowania: ~ US$ 500 mln Cena karty liniowej: ~ US$ mln

33 CRS-3: Struktura Procesor rutujący Procesor rutujący Interfejs Interfejs Przetwarzanie pakietów... Przetwarzanie pakietów Kolejkowanie Kolejkowanie Pole komutacyjne Kolejkowanie Kolejkowanie Przetwarzanie pakietów... Przetwarzanie pakietów Interfejs Interfejs

34 20 29 CRS-3: Funkcje karty liniowej Źródło: Cisco Systems

35 Pole komutacyjne Źródło: Cisco Systems

36 Podsumowanie Wstęp Sieci ATM Komutacja ATM i IP Koncepcja Buforowanie Adresowanie Przykłady komutatorów i ruterów

37 Dziękuję bardzo za uwagę Systemy komutacji 202/203