Δίκτυα Ευρείας Ζώνης

1. Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Υπευθ. Καθηγητής: Ι. Βενιέρης

2. Περιεχόμενα • Τεχνολογίες Μεταγωγέων Πακέτου • Multi-Protocol Label Switching

3. Αρχιτεκτονικό Πρότυπο Μεταγωγέα ΑΤΜ • Λειτουργικές Απαιτήσεις • Χρήστη • Ελέγχου • Διαχείρισης • Έλεγχος τηλεπικοινωνιακής κίνησης • Λειτουργικές Μονάδες • Εισόδου – Εξόδου • Μεταγωγής Πακέτου • Ελέγχου Αποδοχής Κλήσης • Διαχείρισης Συστήματος • Κατανομή και Ανάθεση Λειτουργιών

4. Τεχνολογίες Μεταγωγέων Πακέτου • Μεταγωγείς Διαμοιραζόμενης Μνήμης • Μεταγωγείς Διαμοιραζόμενου Μέσου • Μεταγωγείς Διαμοιραζόμενου Χώρου

5. Μεταγωγείς Διαμοιραζόμενης Μνήμης • Μνήμη: • Καθολικά κοινή • Πιο αποδοτικό • Λιγότερο δίκαιο • Διαμοιρασμένη σε τμήματα (ένα για κάθε θύρα εξόδου) • Στενωπός: • ταχύτητα προσπέλασης μνήμης

6. Μεταγωγείς Διαμοιραζόμενου Μέσου • Βασικά Χαρακτηριστικά: • πακέτα πολυπλέκονται σε ένα κοινό μέσο: δίαυλος ή δακτύλιος • ταχύτητα μέσου ≥ άθροισμα ταχυτήτων εισερχόμενων ζεύξεων • απαραίτητη η παρουσία ενταμιευτή μικρού μεγέθους • χρησιμοποιούνται ενδιάμεσες μνήμες εξόδου για να αντιμετωπιστεί ο τυχόν μεγαλύτερος ρυθμός άφιξης των πακέτων σε μία έξοδο σε σχέση με τον ρυθμό εξυπηρέτησης της ζεύξης • κάθε έξοδος έχει μοναδική διεύθυνση • υποστηρίζουν multicast & broadcast • αποδοτικοί όταν ταχύτητα μέσου > άθροισμα ταχυτήτων ζεύξεων εισόδου • Βασικό μειονέκτημα: • όσο ο αριθμός των ζεύξεων ή η ταχύτητά τους αυξάνεται, η απόδοση του συστήματος ελαττώνεται (η ταχύτητα του μέσου είναι σταθερή) • δύσκολα αναβαθμίσιμα συστήματα • Παραδείγματα ...

7. Μεταγωγέας ΑΤΜ Διαμοιραζόμενου Δακτυλίου

8. Σπονδυλωτός Μεταγωγέας ΑΤΜ Διαμοιραζόμενου Διαύλου

9. Μεταγωγείς Διαμοιραζόμενου Χώρου • Μειονεκτήματα ΜΔ μνήμης/μέσου: • πολύπλεξη/αποπολύπλεξη  περιορισμένες δυνατότητες αναβάθμισης μεταγωγέα • κεντρικά υλοποιημένες λειτουργίες ελέγχου και διαχείρισης μνήμης  αυξημένη πολυπλοκότητα συστήματος μεταγωγής • Μεταγωγή διαμοιραζόμενου χώρου: • προϋποθέτει εγκατάσταση φυσικής διαδρομής • πολλαπλά πακέτα από διαφορετικές θύρες εισόδου μπορούν να μεταφερθούν ταυτόχρονα σε πολλαπλές ζεύξεις  κατανεμημένος εσωτερικά έλεγχος  συστήματα χαμηλής πολυπλοκότητας

10. Μεταγωγέας Φραγής-Διασταύρωσης • Ηλεκτρομηχανική λειτουργία: πλέγμα από ράβδους • Τεχνολογία μήτρας

11. Μεταγωγέας Banyan • Τεχνολογία δένδρου (είσοδος:ρίζα, έξοδοι: φύλλα) • Συνδυάζοντας δέντρα, δηλαδή εισόδους, που μοιράζονται ενδιάμεσες βαθμίδες μεταγωγής σχηματίζουμε δάσος

12. Τοπολογίες Δικτύων Banyan: (α) Διπλωμένο δίκτυο (β) δίκτυο Ωμέγα

13. Χαρακτηριστικά Μεταγωγέα Banyan • Συνολικές επαφές: k2(Ν/k) logkN < Ν2 • Αυτοδρομολόγηση (σύμφωνα με προορισμό) • Εσωτερικό μπλοκάρισμα • Δεν υποστηρίζουν πολλαπλή εκπομπή πακέτου • Αναβαθμίσιμα

14. Μεταγωγέας Delta • Σε κάθε θύρα εξόδου ανατίθεται μία μοναδική ετικέτα δρομολόγησης • κάθε ψηφίο της ετικέτας χρησιμεύει για την δρομολόγηση του πακέτου στα επιμέρους ενδιάμεσα στοιχεία μεταγωγής • Η διαδρομή που ακολουθεί ένα πακέτο περιγράφεται από την ετικέτα •  Αυτοδρομολόγηση

15. 0 1 2 3 4 5 6 7 Παράδειγμα μεταγωγέα Delta 8x8 0 (000) 1 (001) 2 (010) 3 (011) 4 (100) 5 (101) 6 (110) 7 (111)

16. Χαρακτηριστικά μεταγωγέα Delta • Ίσος αριθμός εισόδων εξόδων (Ν xN) • Όμοια στοιχεία μεταγωγής (kxk) • β=logkN βαθμίδες • κάθε βαθμίδα έχει δ=N/k δομικά στοιχεία • α=logkN ψηφία για την ετικέτα • (προηγούμενο παράδειγμα: Ν=8, k=2, β=3 και δ=4)

17. 0 1 2 3 4 5 6 7 Παράδειγμα ΑυτοδρομολόγησηςCell destined for output port 4 (= 100 ) 0 1 4 2 3 4 5 6 7

18. 0 1 2 3 4 5 6 7 Παράδειγμα ΑυτοδρομολόγησηςCell destined for output port 4 (= 100 ) 0 1 4 2 3 4 5 6 7

19. 0 1 2 3 4 5 6 7 Παράδειγμα ΑυτοδρομολόγησηςCell destined for output port 4 (= 100 ) 2 0 1 2 3 4 4 5 6 7

20. 0 1 2 3 4 5 6 7 Παράδειγμα ΑυτοδρομολόγησηςCell destined for output port 4 (= 100 ) 2 0 1 2 3 4 4 5 6 7

21. 0 1 2 3 4 5 6 7 Παράδειγμα ΑυτοδρομολόγησηςCell destined for output port 4 (= 100 ) 2 0 1 2 3 4 4 5 6 7

22. 0 1 2 3 4 5 6 7 Παράδειγμα ΑυτοδρομολόγησηςCell destined for output port 4 (= 100 ) 2 0 1 2 3 4 4 5 6 7

23. 0 1 2 3 4 5 6 7 Παράδειγμα ΑυτοδρομολόγησηςCell destined for output port 4 (= 100 ) 2 0 1 2 3 4 5 6 4 7

24. 0 1 2 3 4 5 6 7 Παράδειγμα ΑυτοδρομολόγησηςCell destined for output port 4 (= 100 ) 2 0 1 2 3 4 5 6 7 4

25. 0 1 2 3 4 5 6 7 Παράδειγμα ΑυτοδρομολόγησηςCell destined for output port 4 (= 100 ) 2 0 1 2 3 4 5 6 7 4

26. 0 1 2 3 4 5 6 7 Παράδειγμα ΑυτοδρομολόγησηςCell destined for output port 4 (= 100 ) 2 0 1 2 3 4 5 6 4 7

27. 0 1 2 3 4 5 6 7 Παράδειγμα ΑυτοδρομολόγησηςCell destined for output port 4 (= 100 ) 2 0 1 2 3 4 4 5 6 7

28. 0 1 2 3 4 5 6 7 Παράδειγμα ΑυτοδρομολόγησηςCell destined for output port 4 (= 100 ) 2 0 1 2 3 4 4 5 6 7

29. 0 1 2 3 4 5 6 7 Πολλαπλά Ταυτόχρονα Μονοπάτια (5=101 – 7=111) 0 1 5 2 3 7 4 5 6 7

30. 0 1 2 3 4 5 6 7 Πολλαπλά Ταυτόχρονα Μονοπάτια (5=101 – 7=111) 0 1 5 2 3 7 4 5 6 7

31. 0 1 2 3 4 5 6 7 Πολλαπλά Ταυτόχρονα Μονοπάτια (5=101 – 7=111) 0 1 2 3 4 5 5 6 7 7

32. 0 1 2 3 4 5 6 7 Πολλαπλά Ταυτόχρονα Μονοπάτια (5=101 – 7=111) 0 1 2 3 4 5 5 6 7 7

33. 0 1 2 3 4 5 6 7 Πολλαπλά Ταυτόχρονα Μονοπάτια (5=101 – 7=111) 0 1 2 3 4 5 5 6 7 7

34. 0 1 2 3 4 5 6 7 Πολλαπλά Ταυτόχρονα Μονοπάτια (5=101 – 7=111) 0 1 2 3 4 5 5 6 7 7

35. 0 1 2 3 4 5 6 7 Πολλαπλά Ταυτόχρονα Μονοπάτια(5=101 – 7=111 – 1=001) 0 1 5 2 3 7 4 5 6 1 7

36. 0 1 2 3 4 5 6 7 Πολλαπλά Ταυτόχρονα Μονοπάτια(5=101 – 7=111 – 1=001) 0 1 5 2 3 7 4 5 6 1 7

37. 0 1 2 3 4 5 6 7 Πολλαπλά Ταυτόχρονα Μονοπάτια(5=101 – 7=111 – 1=001) 0 1 2 3 1 4 5 5 6 7 7

38. 0 1 2 3 4 5 6 7 Πολλαπλά Ταυτόχρονα Μονοπάτια(5=101 – 7=111 – 1=001) 0 1 2 1 3 4 5 5 6 7 7

39. 0 1 2 3 4 5 6 7 Πολλαπλά Ταυτόχρονα Μονοπάτια(5=101 – 7=111 – 1=001) 0 1 1 2 3 4 5 5 6 7 7

40. 0 1 2 3 4 5 6 7 Πολλαπλά Ταυτόχρονα Μονοπάτια(5=101 – 7=111 – 1=001) 0 1 1 2 3 4 5 5 6 7 7

41. Σύγκρουση πακέτων • Συμβαίνει όταν 2 πακέτα φθάσουν • Στο ίδιο output port (output port contention) • Σε ένα στοιχείο μεταγωγής, ακόμα και αν αυτά κατευθύνονται σε διαφορετική τελική έξοδο (path contention) • Μπορεί να ελεγχθεί με: • χρησιμοποίηση ενταμιευτών σε κάθε στοιχείο μεταγωγής • αύξηση της εσωτερικής ταχύτητας του μεταγωγέα σε σχέση με την ταχύτητα λειτουργίας των εισόδων του • χρήση μηχανισμών μεταξύ στοιχείων μεταγωγής για καθυστέρηση μεταφοράς μπλοκαρισμένων πακέτων • χρησιμοποίηση πολλαπλών δικτύων μεταγωγής παράλληλα για την παροχή εναλλακτικών διαδρομών

42. 0 1 2 3 4 5 6 7 Output Port Contention 0 1 4 2 3 4 5 6 4 7

43. 0 1 2 3 4 5 6 7 Output Port Contention 0 1 4 2 3 4 5 6 7 4

44. 0 1 2 3 4 5 6 7 Output Port Contention 0 1 2 3 4 4 5 6 7 4

45. 0 1 2 3 4 5 6 7 Output Port Contention 0 1 2 3 4 4 5 6 4 7

46. 0 1 2 3 4 5 6 7 Output Port Contention 0 1 2 3 4 4 4 5 6 7

47. 0 1 2 3 4 5 6 7 Output Port Contention 0 1 2 3 4 5 6 7

48. 0 1 2 3 4 5 6 7 Output Port Contention 0 1 2 3 4 4 4 5 6 7

49. 0 1 2 3 4 5 6 7 Path Contention 0 2 1 2 3 4 3 5 6 7

50. Path Contention 0 0 2 1 1 2 2 3 3 4 3 4 5 5 6 6 7 7