Download
1 / 25
250 likes | 398 Views
All-Optical Packet Switching. (circuit switching). Οπτικός μεταγωγέας πακέτων διαμοιραζόμενης μνήμης ( Shared Memory Optical Packet Switch - SMOP ). Recirculating-loop μνήμη με χρονοδρομολόγηση. Δεν είναι modular. Ο Staggering μεταγωγέας.
E N D
Οπτικός μεταγωγέας πακέτων διαμοιραζόμενης μνήμης (Shared Memory Optical Packet Switch - SMOP) Recirculating-loop μνήμη με χρονοδρομολόγηση. Δεν είναι modular.
Ο Staggering μεταγωγέας • Προσομοιώνει ένα μεταγωγέα με buffers εξόδου βάθους b. • Το πλήθος των γραμμών καθυστέρησης μεγαλώνει γραμμικά με το βάθος των buffers. • Το bπρέπει να είναι πολύ μεγάλο για να μπορεί να εξυπηρετήσει καταιγιστική κίνηση.
Μεταγωγέας με μεγάλους οπτικούς buffers (Switch with Large Optical Buffers - SLOB) αχρησιμοποίητα έξοδοι • Βάθος buffer των bk-1 πακέτων, όπου kτο πλήθος των επιπέδων. • Modular σχεδιασμός.
Objectives we set: lossless communication (for traffic that satisfies a certain smoothness property) efficient utilization of the capacity and nonblocking design small processing times consistency with virtual circuit switching andpacket arrival in the correct order modularity of the design small switch cost transparency at the payload bit rate The Scheduling Switch
Μεταγωγέας χρονοδρομολόγησης (Scheduling Switch) • Τα πακέτα αναδιατάσσονται από τον scheduler έτσι ώστε τα πακέτα που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της ίδιας σχισμής στις εξόδους του scheduler να απαιτούν διαφορετικούς εξερχόμενους συνδέσμους του crossbar. • Η σειρά των πακέτων διατηρείται για ένα δεδομένο ζεύγος εισόδου-εξόδου.
“(n,T) smoothness” incoming link i A B incoming link k C incoming link l D E outgoing link j A B C D E T packet slots incoming link i Scheduling Switch outgoing link j incoming link l incoming link k • Η σύνοδος είναι (n,T)-smooth, αν μπορεί να μεταδώσει το πολύ nπακέτα σε ένα πλαίσιο (frame) μεγέθους T). Αυτή η ιδιότητα διατηρείται και στους ακόλουθους συνδέσμους. • O μέσος ρυθμός μιας (n,T)-smooth συνόδου είναι το πολύ nC/T • Όσο μεγαλύτερο είναι το T, • α. τόσο πιο καταιγιστική επιτρέπεται να είναι η σύνοδος. • β. τόσο μεγαλύτερη είναι η ευελιξία στην ανάθεση ρυθμών. • γ. Τόσο περισσότερες γραμμές καθυστέρησης χρειαζόμαστε. • Για κάθε σύνδεσμο πρέπει να εξασφαλίζεται, ότι
nij = αριθμός πακέτων που φτάνουν στην είσοδο i και προορίζονται για την έξοδο j στην διάρκεια ενός πλαισίου (frame) Ορίζουμε N={nij} «frame matrix» Critical sum h of a matrix= max. of row sums and column sums. Για τον frame matrix ισχύει: h≤T. Αυτό συνεπάγεταιότι: Ν=Σi=1T Pi, όπου οι Piείναι permutation matrices O πίνακας Piκαθορίζει τα πακέτα που εμφανίζονται στην έξοδο του scheduler στο slot i. Τα permutation matrices εξασφαλίζουν ότι δεν υπάρχουν συγκρούσεις στις εξόδους
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ + = k=4 (number of I/Os) T=4 (frame size) + +
Χρονοδρομολογητής (Scheduler) M=logT • Υλοποιείται με Nπαράλληλα κλαδιά (branches), ένα για κάθε είσοδο. • Κάθε κλαδί αποτελείται από 2logT-1μπλοκ καθυστέρησης.
Optical Packet Switching Problems • No.1 problem: lack of optical buffer (RAM) • fiber delay lines (FDLs) are bulky and provide only limited & deterministic delays • store-n-forward (with feed-back FDLs) leads to fixed packet length and synchronous switching • tight coupling of header and payload • requires stringent synchronization, and fast processing and switching (ns or less)
Έλεγχος ροής και πρωτόκολλαελέγχου σύνδεσης σε οπτικά δίκτυα
Node-by-node παράθυρα για έλεγχο συμφόρησης Υπάρχει ένα ξεχωριστό ‘παράθυρο’ για κάθε σύνδεσμο στο μονοπάτι που ακολουθεί ένα εικονικό κυκλωμα. Κάθε κόμβος μπορεί να αποθηκεύσει μέχρι και Wπακέτα μιας συνόδου. σύνδεσμος με συμφόρηση πηγή προορισμός • Για να προχωρήσει ένα πακέτο μιας συνόδου από τον iστον i+1, κάποιος χώρος στον buffer του i+1πρέπει να αδειάσει (όταν αυτό συμβεί ένα permit στέλνεται στον κόμβο i). • Αυτό δημιουργεί ένα ‘παράθυρο’ μεγέθους Wσε κάθε σύνδεσμο. • Αν ένας σύνδεσμος υποστεί συμφόρηση, τα πακέτα αναμένουν στην ουρά και τα permits δε γυρίζουν στον προηγούμενο κόμβο (‘back-pressure’).
Προβλήματα με έλεγχο ροήςπαραθύρων σε δίκτυα υψηλών ταχυτήτων • Σε δίκτυα υψηλών ταχυτήτων τα ‘παράθυρα’ πρέπει να είναι πολύ μεγάλα. • πχ • r = 40 Gb/sec , L = 75 km • c = ταχύτητα του φωτός στην ίνα, 450 bits/πακέτο • πακέτα • Αυτή η απαίτηση για αποθήκευση είναι για κάθε σύνοδο!
Είδη πρωτοκόλλων για εγκατάστασης σύνδεσης και δέσμευση χωρητικότητας IRVC: immediate reservation virtual circuit protocol (κλασσικό πρωτόκολλο εγκατάστασης σύνδεσης και δέσμευσης χωρητικότητας). ERVC: efficient reservation virtual circuit protocol (JET, Just Enough Time protocol ). Δεσμεύει χωρητικότητα με χρήση χρονικών κρατήσεων(timed reservations) και μελλοντικών κρατήσεων(advance reservations). RGVC: ready-to-go virtual circuit protocol. Μηδενικό pre-transmission delay. Κανονικά προυποθέτει την ύπαρξη σημαντικών buffers στους ενδιάμεσους κόμβους.
Virtual Circuit DeflectionProtocol Για περιπτώσεις όπου έχουμε ελάχιστο buffering (π.χ. ολικά οπτικά δίκτυα), και απαιτείται μηδενική απώλεια πακέτων, χωρίς εκ των προτέρων κρατήσεις. μονοπάτι του δεύτερου block set-up πακέτα προτιμώμενο μονοπάτι πηγή η σύνοδος χωρίζεται μονοπάτι του πρώτου block Αν το set-up πακέτο δεν μπορεί να ακολουθήσει το προτιμώμενο μονοπάτι, καταλαμβάνει έναν άλλο εξερχόμενο σύνδεσμο (με σειρά προτίμησης) και η σύνοδος εκτρέπεται. Το κενό ανάμεσα στο set-up πακέτο και στο πρώτο πακέτο δεδομένων πρέπει να είναι επαρκές για Hελέγχους των πινάκων δρομολόγησης, όπου Hείναι ένα άνω όριο στο μήκος των μονοπατιών. Απλή αναδιάταξη (resequencing) των πακέτων τον προορισμό.
κόμβος συνολική εισερχόμενη χωρητικότητα = συνολική εξερχόμενη χωρητικότητα = Ctotal εισερχόμενη σύνοδος διαθέσιμη εξερχόμενη χωρητικότητα Εξερχόμενη χωρητικότητα τουλάχιστον ίση μεrμπορεί πάντα να βρεθεί, πιθανόν με το κόστος της διακοπής συνόδων που έχουν πηγή τον A. Οι σύνοδοι που διακόπτονται, συνεχίζουν τη μετάδοση όταν η πηγή λάβει ένα μήνυμα απόρριψης. Μια σύνοδος μπορεί να χρειαστεί να χωριστεί σε kυποσυνόδους (η αναδιάταξη kμπλοκ πακέτων είναι ευκολότερη από την αναδιάταξη ανεξάρτητων πακέτων).
