comutadores atm revisão de conceitos mestrado tecnológico...
TRANSCRIPT
1
4/16/20041
Comutadores ATMMestrado Tecnológico -IPT
4/16/20042
I - Introdução
4/16/20043
Revisão de Conceitos
Tipos de Conexão ATM
VCC - Virtual channel connection
VPC VPC VPC VPCVirtual pathconnection
User A User BATM A ATM B ATM C
4/16/20044
Revisão de Conceitos
Virtual Path Switches
VCI=14
VPI=5 VPI=7 VPI=4 VPI=9
User A User BVP SW VP SW VP SW
4/16/20045
Revisão de Conceitos
Virtual Channel Switches
VPI=5 VPI=7 VPI=4 VPI=9
User A User BVP SW VC SW VP SW
VCI=14 VCI=23
4/16/20046
Revisão de Conceitos
Translação de VPIs
VPI=7 VPI=4VCI=14
VCI=15 VCI=15
VCI=14
VCI=14 VCI=15 VCI=14VCI=15
2
4/16/20047
Revisão de Conceitos
Comutação VPI/VCI
VPI=7
VPI=7
VCI=14
VCI=15
VCI=23
VPI=10
VCI=88
VCI=14VCI=15
VCI=23
VCI=88
4/16/20048
Revisão de Conceitos
Comutação Espacial e Temporal
a
b
c
d
w
x
y
z
1
2
3
4
4
2
1
3
4 3 2 1a w
1 2 4 3
entrada saída
entrada saída
t TimeSwitch
Space Switch
4/16/20049
II - Tecnologias de Comutação
4/16/200410
Princípio de Comutação
Tabela de TranslaçãoHeader/link
xxyz
xyss
I1I2
In
Cabeçalhos de Entrada
Cabeçalhosde Saída
célula
dado cabeçalho
t
nkk
njl
ggm
O1O2
Oq
dados
filas
4/16/200411
Tabela de Translação
Porta de Entrada
Time slot Porta de Saída
Timeslot
I1 X Y Z
O1 Oq O2
k m l
In x y s
O1 O2 Oq
n i g
4/16/200412
Operação de Roteamento
a
b
c
d
w
x
y
z
Rout.Table
VPI=8
VPI=6
VPI In Port In VPI Out Port Out
6 b 8 z
etcetc etc etc
VPI=Virtual Path Identifier
3
4/16/200413
Roteamento e Translação de Cabeçalho
info 4 info 1
info 4 info 1
info 4 info 1
info 4 info 1
a
b
c
d
info
info
info
info
w
x
y
z
info 6 info 7
info 4 info 5
info 6 info 6
info 7 info 8fila
fila
fila
fila
Port in header Port out header
Incomingheaders
Outgoingheaders
a 1 x 5abbc
4 w 6223
yyz
668
Switchingfabric
4/16/200414
Comutador ATM
IM
IM
OM
OM
ATM/SONET
4/16/200415
Comutador ATM
IM
IM
OM
OM
ATM/SONET
ATM/SONET
CAC
Rede de Sinalização
4/16/200416
Comutador ATM
IM
IM
OM
OM
ATM/SONET
ATM/SONET
CAC SM
OS/TMN
4/16/200417
Subsistemas
Módulos de EntradaMódulos de SaídaNúcleo de ComutaçãoControle de Admissão de ConexãoGerenciamento de Sistema
4/16/200418
Módulos de Entrada
Conversão de sinais (óptico->elétrico)Recuperação do fluxo de bits digitaisprocessamento do overhead SONETDelineamento de CélulasDesacoplamento de Taxas de CélulasPreparação das células p/ o roteamento
4
4/16/200419
Módulo de Entrada (cont.)
Preparação p/ roteamento:– verificação de erro no HEC– validação e translação dos valores VPI/VCI– determinação da porta de saída destino– possível sorting das células de sinalização
(gerenciamento) e roteamento p/ o CAC (SM)– controle de parâmetros de uso/rede p/ cada VPC/VCC a
ser policiado– Adição de um tag interno
4/16/200420
Módulos de Saída
Remoção e Processamento do tag interno de cada célulaPossível translação dos valores VPI/VCIgeração do campo HECPossível inserção das çélulas de sinalização e gerenciamentoDesacoplamento da taxa de célulasmapeamento das células no campo de dados do SONETgeração do overhead SONETConversão de sinais (elétrica-> óptica)
4/16/200421
Núcleo de Comutação
Armazenamento de células (buffers)Concentração e Multiplexação de TráfegoRedundância p/ tolerância a falhasMulticasting ou broadcastingEscalonamento de Células baseado em prioridades de atrasoDescarte seletivo de células baseado em prioridades de perdamonitoração de congest. e ativação de EFCI
4/16/200422
Controle de Admissão de Conexão
Funções: estabelecimento, modificação e terminação de conexõesprotocolos de sinalização de alto nívelnegociar contrato de tráfego com usuáriosrequerindo novos VPCs/VCCsalocação de recursos p/ VPCs/VCCs, incluindo rotageração de parâmetros UPC/NPC
4/16/200423
Gerenciamento de Sistemas
OAM a nível físico e a nível ATMGerenciamento de configurações dos componentes do comutadormedição de uso dos recursos p/ bilhetagemgerenciamento de tráfegoadministração de uma base de informações de gerenciamentointerface c/ sistemas de operações ou TMNsuporte de gerenciamento de rede
4/16/200424
Núcleo de Roteamento
Componentes:– Buffers + Cell Switch Fabric
Dificuldades– Multicasting, Tolerância a Falhas, Prioridades de atraso
e perdaTipos básicos– memória compartilhada, meio compartilhado, crossbar,
totalmente interconectado, divisão espacial
5
4/16/200425
Disciplinas de Enfileiramento
Enfileiramento de Entrada
Filas de Entrada Lógica deArbitração
Switching TransferMedium
1 1
N N
4/16/200426
Enfileiramento de Saída
SwitchingTransferMedium
Filas deSaída
1 1
N N
4/16/200427
Enfileiramento Central
12
N
12
N
Fila CentralSW TransferMedium 1
SW TransferMedium 2
4/16/200428
Memória Compartilhada
controle
switchmux demux
4/16/200429
Características
A favor:– melhor utilização de recursos
Contra:– velocidade requerida de memória– idem, controlador de memória– dificuldade na implementação de broadcast/multicast
Ex. – Hitachi – AT&T GCNS-2000
4/16/200430
Barramento Compartilhado
BarramentoEntradas/
saídas
6
4/16/200431
Características
Tipos de Meio Compartilhado:– barramento– múltiplos barramentos– anel
facilidade de implementação de multicastEx:
– IBM’s PARIS, NEC’s ATOM, IBM’s plaNET, NET Adaptive’s ATMX, Fore System’s ASX-100, Siemens’s EWSM
4/16/200432
Crossbar
saídas
entradas
4/16/200433
Totalm/ Interc. (Knockout SW)
FIFO
concentrador
saídas
entradas
4/16/200434
Características
Suporte a multicast/broadcastenfileiramento de saídatodo o HW opera à mesma velocidade; filtros de endereçose filas operando na velocidade das portasboa escalabilidadeEx:
– Fujitsu’s bis matrix switch– célula de comutação do Fujitsu FETEX-150– GTE Government System’s SPANet
4/16/200435
Divisão Espacial
4/16/200436
Características
Elevada Escalabilidadebaseado em redes de interconexão multiestágio(MIN’s), especialmente do tipo BanyanEx:
– Bellcore Sunshine– Newbridge 36150 MainStreet– SynOptics LattisCell– Alcatel 1100
7
4/16/200437
3-stage folded delta network1
0111110
011010
101
100
001
000
4/16/200438
Resolução Endereços
1111110
011010101
100
001
000
010
0
4/16/200439
Problema: Bloqueio Interno1
111110
011010101
100
001
000
010
0
011
4/16/200440
Bloqueio Interno
Soluções:– armazenadores (buffers) – adição de uma rede de ordenamento (sorting)– recirculating buffer– uso de MIN’s c/ múltiplos caminhos
múltiplos BanyansBenesClos
4/16/200441
Múltiplos Caminhos - Parallel Banyan Switch
4/16/200442
III - Tipos de Comutadores
8
4/16/200443
Funções do Comutador
3 Funções Básicas:– Roteamento de células (comutação espacial)– enfileiramento de células– translação de cabeçalhos (comutação de cabeçalhos)
4/16/200444
Funcionalidades Básicas
Comutação– transporte dos campos de informação
roteamento - “comutação espacial”– translação dos cabeçalhos
analogia com “comutação temporal”
Concentração/Multiplexação– MULTIPLEXAÇÃO: “merging”estatístico dos diferentes canais virtuais (cell streams)
num único stream ATM.
Expansão/DemultiplexaçãoBuffers
4/16/200445
Definições
Switching Fabric– SW Fabr = Blocos Básicos Comut. + topol.
Bloco Construtivo Básico de Comutação– Blocos Básicos Comut.= elementos de comutação
Sistema de Comutação– Em geral -> Sist. Com. = Comutador ATM
4/16/200446
IV - Requisitos de Comutação
4/16/200447
Taxas de Informação
Transportar diversos tipos de informação com diferentes requisitos de banda:– dezenas de kilobits -> centenas de megabits– ex:
telecontrole: dezenas de kilobitstransmissão HDTV: 150 Mbit/s
4/16/200448
Suporte a Broadcast/Multicast
Diferentemente dos comutadores clássicos STM e de pacotes, os comutadores ATM devem proversuporte a:– broadcast– multicast
9
4/16/200449
Desempenho
throughputprobabilidade de bloqueiotaxa de erro de bitsatraso de comutação: 10 - 1000 usprobabilidade de inserção/perda de células (*)
– perda no comutador: 10-8 a 10-11
– erro de inserção: ~ 1000 X menor do que prob. de perda de cel.jitter no atraso (*): < 100 us
(*) características próprias dos comutadores ATM
4/16/200450
V - Blocos Construtivos Básicos
4/16/200451
Parâmetros de Implement.
Tamanho das Filas– depende dos req. desemp. (cell loss ratio; load; delay) e princípio de
enfileiramento
Velocidade da Memória– depende do princípio de enfileiramento, tamanho (N) e velocidade dos links
de entrada e saída
Controle da Memória– depende principalmente do princípio de enfileiramento
4/16/200452
Elem. Com. Knockout
Broadcast Buses
Inputs
Outputs
12
N
1 2 N
Interfaces c/ Barram.
4/16/200453
Interface c/ Barramento
1 2 L
concentrador
deslocador
1 2 L
1 2 3 N
CellBuffer
Filtros deCélulas
BufferCompartilhado
Entradas
1 saída
4/16/200454
Concentrador1 2 3 4 5 6 7 8
D D D
Outputs
Inputswinner looser