2.Обоснование структуры проектируемого коммутатора Баньяна.

В Баньяновидной сети NN n-й каскад выбирает направление передачи ячейки по n-му биту выходного адреса. При N=2ⁿ такая сеть состоит из (N/2)\log N элементарных двоичных кроссов. Сети MIN способны автоматически обновлять таблицы маршрутизации (т.е. имеют свойство самомаршрутизации), в случае если выходной адрес полностью определяет маршрут следования ячейки через сеть.

Популярность Баньяновидных сетей объясняется использованием простых коммутационных элементов для обеспечения процесса коммутации; при этом ячейки передаются параллельно и все элементы действуют с одной и той же скоростью (так как нет дополнительных ограничений на размер N или скорость V). При создании больших коммутаторов указанные свойства позволяют легко реализовать модульный рекурсивный подход на уровне аппаратных средств.

Отрицательным свойством Баньяновидных сетей является их принадлежность к блокирующим схемам, причем вероятность блокировки ячейки при ее маршрутизации быстро возрастает с ростом сети [8]. Очевидно, что в таких сетях существует единственный путь с любого входного порта на любой выходной. Регулярные Баньяновидные сети используют только один тип коммутационных элементов. В их разновидности (так называемых SW-Баньяновидных сетях) вероятность блокировки ячеек удается уменьшить, применяя кроссы больших размеров, — они строятся рекурсивно из коммутационных элементов размером LМ, где L>2 и М>2.

Дельта-сети представляют собой подкласс SW - Баньяновидных сетей и обладают свойством самомаршрутизации. Существует несколько типов дельта-сетей: прямоугольная (кроссы имеют одинаковое число входов и выходов), базовая (baseline), омега, флип, куб, обратный куб и др. Сеть дельта-b размером NN содержит log_bN каскадов, причем каждый каскад состоит из N/b коммутационных элементов bЬ.

Как уже говорилось, число точек коммутации в Баньяновидных сетях меньше N², что может приводить к конфликту маршрутов двух ячеек, адресованных на разные выходные порты. При возникновении подобной ситуации, именуемой внутренней блокировкой, лишь одна из двух ячеек способна достичь следующего каскада, а в результате общая производительность снижается.

Одно из решений проблемы состоит в добавлении специальной сети предварительной сортировки (например, так называемого сортировщика Батчера), которая направляет ячейки в Баньяновидную сеть. Сортировщик позволяет избежать блокировок при адресации ячеек на различные выходные порты, но если они одновременно адресуются на один и тот же выход, единственным решением становится буферизация [1,4].

Для повышения избыточности следует включать в состав Баньяновидных сетей дополнительные коммутационные элементы и каскады, избыточные и альтернативные соединения либо увеличивать число входных и выходных портов. Платой за это становится усложнение как схем буферизации и маршрутизации, так и средств управления [8]

Независимо от конкретной разновидности все NN многоканальные структуры обладают следующими основными свойствами:

• существует единственный путь, соединяющий входной канал с выходным;

• установление соединений может быть осуществлено децентрализовано с использованием процедуры самомаршрутизации;

• во всех сетях возможно одновременное установление не более N соединений;

• структура сети является регулярной, что удобно для реализации на СБИС;

• структура является модульной, что позволяет строить большие сети без необходимости модификации физической компоновки или алгоритмов.

Основной недостаток такой структуры заключается в наличии внутренних блокировок, что снижает пропускную способность коммутатора.

Структура дельта-коммутатора представлена на рисунке 1

Рисунок 1. Структура дельта-коммутатора