Nopea paketinvaihto

Fast Packet Switching (FPS ) ( eng.  FPS - Fast Packet Switching ) - yksinkertaistettu pakettien vaihto virtuaalisten yhteyksien kautta käytettäessä digitaalisia siirtoteitä, joissa on alhainen binäärivirhetaso, vähemmän kuin "kohinaisissa" analogisissa puhelinkanavissa, joiden parametrit ovat 1 bitti virhe per 1000 -100000 lähetettyä bittiä [1] [2] . FCU on useiden nykyaikaisten digitaalisten laajakaistapakettijärjestelmien taustalla.

Yksinkertaistukset ovat seuraavat:

• paketoidun datan ei- reaaliaikaista vaihtoa varten , joka vaatii lähetetyn tiedon toimittamista virheettömästi, uudelleenlähetyksestä johtuvien binäärivirheiden havaitsemis- ja korjaustoiminnot ( ARQ - Automatic Repeat reQuest ) viedään verkosta pois päätepisteisiin vastaanotto ja lähetys [3] ; 
• vuorovaikutteisten palveluiden, kuten äänen ja videon, joissa on jonkin verran redundanssia, virhepaketteja ei lähetetä uudelleen millään EMOS-tasolla , vaan ne yksinkertaisesti hylätään [4] . On myös mahdollista pudottaa paketteja ilman virheitä, mutta liiallisella viiveellä seuraamisessa viestintäverkon kautta [4] [5] .

Näiden yksinkertaistamisten seurauksena pakettien edistäminen verkon kautta on tullut mahdolliseksi toteuttaa laitteistossa binääripiirejä käyttäen. Tämä mahdollistaa korkean siirto- ja kytkentänopeuksien saavuttamisen verkossa, jossa on FCU. Itse virtuaaliyhteyksien muodostaminen suoritetaan tavalliseen tapaan eli prosessoriresurssia käyttämällä.

Historia

• Vuonna 1979 P. Kermani ja L. Kleinrock julkaisivat artikkelin [6] , jossa he ehdottivat ja matemaattisen mallintamisen avulla tutkivat tuolloin uutta pakettikytkentämenetelmää ( Virtual Cut-Through ) ,  jossa paketti välitettiin pidemmälle. verkkoon heti sen vastaanottamisen jälkeen. Pienellä verkon kuormituksella tämä menetelmä lähestyi siis lähetysviiveen suhteen piirikytkentää ja suurella verkon kuormituksella tavallista pakettikytkentää, koska lähtevän kanavan ollessa varattu paketti piti vastaanottaa kokonaan ja asettaa jonoon. puskuri. Ehdotettu kytkentätekniikka tarjosi takaisinlähetyksestä johtuvia tunnistettuja virheitä sisältävien pakettien palauttamisen. Sen täytyi käynnistää verkkosolmu (esimerkiksi vastaanoton päätelaite), jolla oli asianmukaiset toiminnot ja joka ei toiminut Cut-Through- tilassa , eli sen oli vastaanotettava kaikki paketit.

• Yksi ensimmäisistä BKP-alan kehityksestä oli Jonathan Turnerin järjestelmä [7] , jota suojattiin useilla Yhdysvaltain patenteilla . Vuodesta 1977-1983 Turner työskenteli Bell Laboratoriesissa Illinoisissa ja vuosina 1981-1983 hän oli pääasiallinen kehittäjä vaihtuvapituiselle FSL-järjestelmälle yhteistä puhe- ja datasiirtoa varten [4] . Tässä järjestelmässä pääasiallinen toimintatapa keskittyi pakettien siirtoon virtuaalisten linkkien kautta. Paketin maksimipituus voi olla 144 oktettia (144x8=1152 bittiä). Tarvittaessa tarjottiin myös tukea datagrammien toimintatilalle. Kytkimien piti olla kytkettynä T1 -siirtojärjestelmiin (1,544 Mbps). BKP-järjestelmä kehitettiin yksityiskohtaisesti: esimerkiksi binäärisessä itsereitittyvässä monitasoisessa kytkentäkentässä (KP, englanniksi  SF - Switch Fabric ) oli 10 tasoa, 1024 porttia ja se koostui noin 1 300 VLSI :stä . CP:n kautta paketteja lähetettiin nopeudella 12 Mbit / s, eli 8 kertaa nopeammin kuin ulkoisten T1-järjestelmien kautta. Näin ollen Turnerin laskelmien mukaan kun T1-järjestelmiä kuormitetaan 85 %, CP-kuorma on alle 11 % ja CP:n toista yhdensuuntaista tasoa käytettäessä se on alle 6 %. Puhepakettien lähetyksen viiveen laskenta tehtiin kunkin paketin sisältämän aikaleiman ( englanniksi  Time Stamp ) avulla [5] . Tässä tapauksessa, jos viive ylitti sallitun arvon, paketti hylättiin, jopa ilman binaarisia virheitä.

• J. Turner -järjestelmän kytkentäkenttä
• CE vaihtoon Turner kentät

• 1980-luvun jälkipuoliskolla tietoliikenneyritykset useissa maailman maissa, Yhdysvaltojen lisäksi, osallistuivat kehitykseen - ranskalaiset, japanilaiset jne., samalla kun painopiste siirtyi järjestelmiin, joissa on vakio (kiinteä). ) paketin pituus.

Sovellukset

Seuraavat käytännön järjestelmät on rakennettu BKP:n periaatteille:

• Asynkroninen tiedonsiirto ( eng.  ATM - Asynchronous Transfer Mode ), vakiopituisilla paketeilla (soluilla). Vuonna 1991 perustettiin ATM-foorumi [8] kehittämään ja kehittämään ATM-teknologiaa .
• Kehysreleet ( eng.  FR - Frame Relay ), joissa on vaihtelevan pituisia paketteja (kehyksiä). Vastaava Frame Broadcast Forum järjestettiin myös vuonna 1991 [8] ;
• Fragmentointi paketeiksi "tunnisteilla" Internet-verkoissa ( MPLS - MultiProtocol Label Switching ) .  MPLS-foorumi perustettiin vuonna 2000 [8] .

Vuonna 2009 nämä foorumit yhdistettiin yhdeksi Broadband Forumiksi [ 8 ] . 

Muistiinpanot

1. ↑ Yu. Black, Tietokoneverkot: protokollat, standardit, rajapinnat, 1990 , s. 52.
2. ↑ Kansainvälisen televiestintäliiton suositusta X.25 käytetään pakettien lähettämiseen tällaisten kanavien kautta.
3. ↑ A. Pattavina, "Switching Theory: Architecture and Performance in Broadband ATM Networks", 1998 , s. 13.
4. ↑ 1 2 3 J. S. Turner, "Design of an Integrated Services Packet Network", JSAC-4, nro 8, 1986 , s. 1379-1380.
5. ↑ 1 2 W. A. ​​Montgomery, Techniques for Packet Voice Synchronization, JSAC-1, nro 6, 1983 , s. 1022-1028.
6. ↑ P. Kermani ja L. Kleinrock, "Virtual Cut-Through", Computer Networks, 1979 .
7. ↑ Yu. Black, Tietokoneverkot: protokollat, standardit, rajapinnat, 1990 , s. 331-332.
8. ↑ 1 2 3 4 Broadband Forum, History Arkistoitu 23. helmikuuta 2016 Wayback Machinessa

Linkit

• Liittovaltion standardi 1037C, Televiestintä: Tietoliikennetermien sanasto: nopea pakettikytkentä, julkaisupäivä: 7. elokuuta 1996
• Techopedia Inc, Fast Packet Switching
• WhatIs.com: nopea pakettitekniikka
• https://www.kazedu.kz/referat/133098/4
• Laajakaista foorumi

Katso myös

• Englanninkielinen artikkeli Jonathan Turnerista

Kirjallisuus

• Parviz Kermani ja Leonard Kleinrock. Virtual Cut-Through: A New Computer Communication Switching Technique  (englanniksi)  // Computer Networks: Journal. - North-Holland Publishing Company, 1979. - Voi. 3 . - s. 267-286 . - ISSN 1389-1286 .
• Warren A. Montgomery. Techniques for Packet Voice Synchronization  (englanniksi)  // IEEE Journal on Selected Areas in Communications : Journal. - IEEE Communications Society, 1983. - Voi. SAC-1 , no. 6 (joulukuu) . - P. 1022-1028 . — ISSN 0733-8716 .
• JS Turner. Integrated Services Packet Networkin suunnittelu  (englanniksi)  // IEEE Journal on Selected Areas in Communications : Journal. - IEEE Communications Society, 1986. - Voi. SAC-4 , no. 8 (marraskuu) . - s. 1373-1380 . — ISSN 0733-8716 .
• JS Turner , US-patentti 4.484.326, "Packet load monitoring by trunk controllers", marraskuu. 20, 1984.
• JS Turner , US-patentti 4.486.877, "Packet switching loop-around verkon ja tilojen testaus", joulukuu. 4, 1984.
• JS Turner , US-patentti 4.488.288, "Päästä päähän -informaatiomuistijärjestely linjaohjaimessa", joulukuu. 11, 1984.
• JS Turner , US-patentti 4.488.289, "Rajapintamahdollisuus pakettikytkentäjärjestelmälle", joulukuu. 11, 1984.
• JS Turner , US-patentti 4.490.817, "Pakettivirhesuhteen mittaukset hajautetuilla ohjaimilla", joulukuu. 25, 1984.
• JS Turner , US-patentti 4.491.945, "Fast packet switch", tammikuu 1, 1985.
• JS Turner , US-patentti 4.494.230, "Fast packet switching system", tammikuu 15, 1985.
• Y. Musta. Tietokoneverkot: protokollat, standardit, rajapinnat = Uyless Black, COMPUTERS NETWORKS: Protocols, Standards, and Interfaces / per. englannista. toim. Ph.D. V.V. Vasilkova. - M . : "Mir", 1990. - 506 s. - 25 000 kappaletta.  - ISBN 5-03-001367-9 (venäjä); 0-13-166091-8 (englanniksi).
• Achille Pattavina. Kytkentäteoria: Arkkitehtuuri ja suorituskyky laajakaistaisissa ATM-verkoissa. - John Wiley & Sons Ltd, 1998. - ISBN 0-471-96338-0 (Kovakantinen); 0-470-84191-5 (sähköinen).