Иерархия коммутаторов.
При построении иерархии коммутатора используется принцип соединения узлов по технологии дерево.
В процессе эксплуатации подсетей выявляются узкие места. Узкие места – участки сетей где информация передается с высокой интенсивностью.
Для решения проблемы между точками с высокой интенсивностью прокладываются дополнительные линии связи. Возможна гетерогенная структура сети.
Каскадные коммутаторы позволяют обеспечить передачу информации по различным уровням.
Простейший коммутатор в виде квадратной таблицы:
Данный вид коммутатора- прямой коммутатор. В каждой точке устанавливается полупроводниковый выключатель. В его задачу входит замыкание соответствующих линий.
Вход может быть переключен с одним выходом.
При возрастании n число k резко возрастает.
n=8
k=8*8=64
Если n=1000 при реализации коммутатора на кристалле необходимо для каждого подключить свой концентратор, что является невозможным.
Поэтому только при небольшом n они могут применяться.
В идеи каскадного коммутатора заложено разделение простого коммутатора на части, которые между собой соединяют дополнительные коммутаторы.
Трехслойный коммутатор.
В первом слое N входных линий разбивается на k групп по n линий в каждой.
N – количество входных линий на коммутаторе;
k – количество кроссовых линий.
На 2-ом слое: N/n простых коммутаторов соединены с k коммутаторами. Каждый коммутатор соединен через N/n выходов.
3-ий слой: повторяется коммутация на первом слое, но в обратном порядке.
Сложность переключения определяется количеством m пересечений.
-
точки пересечения.
Для нашего случая N=16, n=4, k=2.
Если на среднем уровне используется 3 кроссовых коммутатора для увеличения скорости, то количество точек пересечения возрастает.
Максимальное количество слоев – 4.
При большом количестве кроссовых коммутаторов между ними может быть введены дополнительные кроссовые коммутаторы.
Данный каскад называется I каскад,
II
каскад имеет количество точек пересечения,
равное
III
каскад –
Преимущества коммутаторов: при N=100, n=50, и k=10 потребуется 24 точки пересечения, для простого коммутатора – 499500 точек пересечения.
Недостатки: на среднем коммутаторе производится блокирование передачи информации - блокировка коммутаторов второго слоя.
Для нашего рисунка может быть скоммутированно 8 звонков. При всех занятых линиях на втором каскаде последняя передача данных будет отложена.
Максимальное количество коммутаторов на 2 слое было определенно КЛОСом в 1953 году для ликвидации блокировки. Он доказал, что при наличии коммутаторов k=2n-1 блокировки на линии не будет.
Данный способ обеспечивает дешевизну, но он не всегда эффективен.
Коммутаторы с разделением времени.
В основу реализации был положен стандарт E1(T1)/. При коммутации n каналов для n линий производится сканирование этих линий в течение определенного временного слота последовательно. Из этих n каналов производится преобразование в кадр, состоящий из n ячеек в каждом по k бит.
Например, для канала Т1 каждая ячейка содержит 8 бит и максимальная скорость - 8000 кадров/сек. Далее кадр попадает в коммутацию ячеек. Коммутация ячеек переключает все ячейки в соответствии с таблицей коммутации.
Входящий кадр далее записывается в память и далее передается на n выходов. В этом случае скорость коммутации зависит от скорости считывания ячеек из памяти.