مقاله در مورد سویچهای ATM

توضیحات

 مقاله در مورد سویچهای ATM دارای 10 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد سویچهای ATM  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد سویچهای ATM،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد سویچهای ATM :

سویچهای ATM

مقدمه :

با توجه به پیشرفت های سریع دانش و فن آوری در عرصه های گوناگون و به ویژه علوم كامپیوتر، انفورماتیك و ارتباطات و از سوی دیگر افزایش فزاینده حجم مبادلات اطلاعاتی در سراسر جهان از طریق رسانه های متعدد، به ویژه شبكه جهانی اینترنت، نیاز به فراهم آوردن ابزارها و بسترهای فیزیكی مناسب جهت نیل به سرعتهای هر چه بیشتر در انتقال اطلاعات كاملاً ملموس می باشد. در این راستا می توان به كابل تابیده ( Twisted Pair)، كابل كواكسیال با پهنای باند كم

(Baseband Coaxial Cable)، كابل كواكسیال با پهنای باند وسیع( Broadband Coaxial Cable (، و فیبرنوری در عرصه انتقال غیر بی سیم و همچنین انتقال رادیویی ( Radio Transmission) ، مایكرو ویو (Microwave)، مادون قرمز (Infrared) ، و موج نوری (Lightwave Transmission) در عرصه انتقال بی سیم و امواج الكترو مغناطیسی نام برد كه فن آوری های گوناگون و متعددی همچون سیستمهای مخابراتی و تلفن، I SDN كم پهنا ، ISDN با پهنای باند زیاد ، رادیوی سلولی (C

ellular Radio)، و ماهواره های مخابراتی بر پایه آنها بنا شده اند. پر واضح است كه به لحاظ سرعت، سیستم هایی كه بر اساس فن آوری های بی سیم و خصوصاً امواج الكترو مغناطیسی اطلاعات را منتقل می كنند، بسیار كاراتر می باشندولی هزینه بسیار بالا و تجهیزات مخابراتی ویژه ای كه برای راه اندازی این سیستمها مورد نیاز است، موارد استفاده عملی آنها را محدود به شبكه های وسیع مانند WAN و ارتباطات راه دور می نماید. بنابراین، نیاز به رسانه های انتقال (Transmission Media) غیر بی سیم، و بهینه سازی ابعاد كیفیتی گوناگون آنها از جمله سرعت انتقال داده ها، پهنای باند، و ضریب دقت جلب توجه می نماید.
در اینجا قصد داریم به بررسی كلی یكی از جدید ترین فن آوری ها در این زمینه بپردازیم. این فن آوری نوین كهAsynchronous Transfer Mode) ATM ( نام دارد، اساس شبكه های N-ISDN و B-ISDN را تشكیل می دهند كه امروزه جزو پر سرعت ترین فن آوری های موجود شبكه می باشند. همچنین از نقطه نظر سخت افزاری و با دیدی عمیقتر به بررسی « سویچهای ATM » كه وظیفه اصلی راه گزینی ( Switching or Routing) را در شبكه های ATM انجام می دهند، می پردازیم.

ویژگیهای ATM :

ATM سر نام عبارت حالت انتقال ناهمزمان ( Asynchronous Transfer Mode) می باشد . علت این نامگذاری اینست كه بر خلاف خطوط تلفن ، انتقال در ATM بصورت همزمان و وابسته به یك Clock واحد نیست.
ایده اساسی تشكیل دهنده ATM اینست كه اطلاعات در قالبهای كوچك و با اندازه ثابت كه سلول Cell) ) نامیده می شوند، منتقل گردند. طول سلولها در ATM 53 بایت است. پنج بایت اول به عنوان آغازین (Header) و 48 بایت بقیه اطلاعات را تشكیل می دهند. تركیب این 53 بایت در شكل 1 آمده است.

شكل شماره 1 – سلول ATM

ساختار داخلی Header یك سلول ATM در شكل 2 آمده است.

ویژگی ATM نسبت به سیستمهای مخابراتی اینست كه ATM از فن آوری C

ell-Switching استفاده می نماید، در حالیكه سیستم تلفن فن آوری Circuit-Switching را به كار می گیرد.دلایل انتخاب فن آوری Cell-Switching برای ATM عبارتند از:

• Cell-Switching كاملاً انعطاف پذیر است و و می تواند به راحتی ترافیك با نرخ ثابت مانند صوت و تصویر، و ترافیك با نرخ متغیر مانند داده را كنترل كند. در ATM می توان داده ها را با هر نرخ انتقالی، ارسال و دریافت نمود. همچنین این امكان وجود دارد كه دز طول زمان نرخ ترافیك تغییر كند. در سیستم تلفن نرخ ترافیك، باید مضربی از 8 Kbps باشد.
• با توجه به اینكه در حال حاضر دستیابی به سرعتهای بالا ( در حد گیگا بیت در ثانیه ) ممكن شده است، راه گزینی (Switching) سلولها (Cells) به ویژه در كاربردهای فیبر نوری، به صورت دیجیتالی بسیار آسانتر از روشهای رایج Multiplexing می باشد.
• Cell-Switching می تواند امكان انتشار (Broadcasting) را كه لازمه گسترش توزیعی(Distributed) سیستم تلویزیون می باشد، فراهم نماید، در حالیكه این امر در Circuit-Switching امكان پذیر نمی باشد.

شبكه های ATM اتصال گرا هستند، بنابر این بر قراری یگ ارتباط نیازمند اینست كه ابتدا یك پیام فرستاده شود تا اتصال بر قرار گردد. سپس سلولهای متوالی در مسیر تعیین شده به سمت مقصد جاری می گردند. حفظ ترتیب توالی سلولها در ATM تضمین شده است.
سرعت های مورد نظر برای ATM در حال حاضر ، 155-Mbps و 622-Mbps می باشد. البته امكان نیل به سرعتهای بالاتر نیز وجود دارد.

مدل مرجع ATM :

ATM از مدل مرجعی خاص خود و متفاوت با مدل مرجع OSI و TCP/IP استفاده می كند. این مدل كه مدل مرجع ATM (ATM Reference Model) نام دارد از سه لایه تشكیل شده است.

• ATM Adaptation Layer

1) Canvergence Sublayer
2) Segmentation and Reassembly Sublayer
• ATM Layer
• ‍Physical Layer
1) ‏Transmission Convergence Sublayer
2) Physical MediumDependent Sublayer
لایه فیزیكی مربوط به رسانه فیزیكی ( Physical Medium) است: ولتاژها، زمان بندی بیتها (BitTiming)، و موارد دیگر است. ATM قواعد خاصی را در این مورد وضع ننموده است، ولی تعیین نموده است كه سلولها می توانند از طریق یك سیم یا فیبر منتقل گردند. همچنین سلولها می توانند در داخل بخش اطلاعات (Payload) سیستمهای انتقال دیگر بسته بندی شوند. بنابراین A TM طوری طراحی شده است كه از رسانه انتقال مستقل باشد.
‌لایه ATM كنترل سلولها و انتقال آنها را انجام می دهد. تركیب سلول و ساختارهای موجود در Header آن را تعیین می نماید. همچنین وظیفه برقراری و آزادسازی مدارات مجازی را انجام می دهد. علاوه بر آن كنترل تراكم (Congestion Control) نیز در همین لایه انجام می شود.
از آنجایی كه بسیاری از برنامه های كاربردی مستقیماً با سلولها كار نمی كنند، یك لایه در بالای لایه ATM وجود دارد كه به كاربر اجازه می دهد تا بسته های بزرگتر از اندازه سلول را انتقال دهد. رابط ATM بسته ها را به قطعات اندازه سلولها تقسیم می كند، سلولها را به صورت انفرادی ارسال می كند، و در سوی دیگر آنها را به هم می پیوندد. این لایه، لایه مبدل A TM (ATM Adaptation Layar) یا AAL نام دارد. AAL خود به دو زیر لایهSAR ، (Segmentation and Reassembly) و CS(Convergence Sublayer) تقسیم می شود.بر خلاف سایر مدلهای مرجع، مدل مرجع ATM بصورت سه بعدی تعریف شده است. بخشهایی كه در سطح لایه بالایی قرار گرقته اند، عبارتند از:
• Plane Management : كار كنترل منابع را انجام می دهد.
• Layer Management : هماهنگی داخلی بین لایه ها را انجام می دهد.
• Control Plane : مربوط به كنترل و مدیریت اتصال است.
• User Plane : وظیفه انتقال داده ها، كنترل جریان، و تصحیح خطا را به عهده دارد.
زیرلایه PMD ارتباط مستقیم با رسانه انتقال دارد، بیتها را منتقل می نماید و زمانبندی آنها را تنظیم می كند.
زیر لایه دیگر لایه فیزیكی، (Transmission Convergence) در هنگام ارسال، سلولها را بصورت یك رشته از بیتها به لایه PMD تحویل می دهد. بنابراین زمان دریافت ، تنها یك رشته از بیتها را دریافت می نماید. در این حالت كار این لایه اینست كه رشته بیتها را به سلولهای اولیه تبدیل نماید و به لایه ATM باز گرداند.

سویچهای ATM :

با توجه به این امر كه ATM یك سیستم Packet-Switching دیجیتال با سرعت بالا می باشد، سویچ (Switch) یا راه گزینی(Router) كه در شبكه های ATM به كار می رود، در بهینه سازی سرعت انتقال اطلاعات در ATM نقش بسیار مؤثری دارد.
همانطور كه ذكر شد، سرویس ATM اتصال گرا(C

onnection Oriented) است. اما این سرویس عملاً به روش Packet-switching پیاده سازی می شود. در این حالت دو نوع اتصال ارائه می شود.

• مدارهای مجازی دائم (Permenant Virtual Circuits): به صورت دستی توسط كاربر تقاضا می شود( مانند امكان ارسال یك فكس) و نوعاً در مدتهای طولانی باقی می مانند.
• مدارهای مجازی راه گزین شده ( Switched Virtual Circuits): مانند تماسهای تلفنی كه در هنگام نیاز بصورت پویا برقرار شده و پس از آن قطع می گردند.

در سیستمهایی كه از Circuit-Switching استفاده می نمایند، برقراری یك اتصال به این معنی است كه یك مسیر فیزیكی بین منبع و مقصد برقرار گردیده است، در حالیكه در سیستمهای Packet-Switching آنچه واقعاً روی می دهد اینست كه مسیر از منبع تا مقصد برگزیده می شود. شكل شماره 3 این مطلب را نشان می دهد .
یك سویچ ATM بطور كلی دارای تعدادی خطوط ورودی و تعدادی خطوط خروجی می باشد كه معمولاً ( به دلیل دوطرفه بودن خطوط و سویچها) تعداد آنها با هم برابر می باشد. هر سلول از طریق یك خط ورودی وارد شده و به ساختارهای راه گزینی فرستاده می شود و سرانجام روی خط خروجی مربوطه قرار می گیرد.
هر سویچ دارای یك پالس ساعت اصلی مربوط به خود می باشد. با توجه به اینكه سلولها بصورت ناهمزمان روی خطوط ورودی قرار می گیرند، وظیفه پالس ساعت اینست كه ابتدای هر سیكل را مشخص می كند. سلولهایی كه به طور كامل روی خطوط ورودی قرار میگیرند، در ابتدای هر سیكل می توانند وارد بخش سویچینگ شوند. سلولی كه كاملاً روی خطوط ورودی قرار نگرفته است، باید تا ابتدای سیكل بعدی منتظر بماند.
با توجه به اینكه سلولها با سرعت رایج در A TM یعنی در حدود 150Mbps به سویچ وارد می شوند، می توان طول مدت زمان هر سیكل را محاسبه نمود:

تعداد بیتها در ثانیه: 150 Mbps
( 150 * 106 ) / (52 * 8)=360,576 360,000تعداد سیكلها در ثانیه:

1/ 360,000= 277 * 10 -6 27 µSecطول مدت هر سیكل:
یك سویچ معمولی می تواند بین 16 تا 1024 خط ورودی داشته باشد، بنابراین باید بتواند در هر µSec 2.7 یك دسته 16 تا 1024 تایی از سلولها را سو یچ كند.البته درMbps 622 این زمان به nSec 700 تقلیل می یابد.كوچك بودن اندازه سلولها و ثابت بودن طول آنها سویچینگ را به این طریق ممكن ساخته است.

مشكلی كه در سویچ بوجود می آید اینست كه در یك سیكل ممكن است دو یا چند سلول كه در ورودی قرار دارند بخواهند به یك خط خروجی بروند.
یك راه حل برای مشكل فوق اینست كه برای هر خط ورودی یك بافر در نظر بگیریم، یك سلول را به مدار سویچ وارد كنیم و بقیه سلولهایی را كه به همان خط خروجی باید سویچ شوند، تا ابتدای سیكل بعدی در بافر ورودی ذخیره كنیم. این روش Input Buffering نام دارد. مشكلی كه در Input Buffering وجود دارد اینستكه هنگامی كه یك سلول در بافر نگهداشته می شود، مسیر عبور سلولهای بعد از خود را مسدود می سازد. این پدیده Head-of-Line Blocking نام دارد. راه دیگری كه برای بافرینگ وجود دارد و منجر به Head-of-Line Blocking نمی شود، Output Buffering است. در این روش هنگامی كه دو سلول در یك سیكل واحد باید به یك خروجی فرستاده شوند، سلولها به ترتیب وارد مدارات سویچینگ شده، و به خط خروجی مربوطه سویچ می شوند، در آنجا سلول اول از مدار خارج شده و بقیه سلولها در بافر ذخیره می گردند. بنابر این در این حالت خطوط ورودی در پایان هر سیكل آزاد هستند. استفاده از Output Buffering باعث صرفه جویی در تعداد سیكلها می شود.
روشهای گوناگونی برای طراحی مدارات سویچینگ وجود دارند:
• Knockout Switch
• Batcher-Banyan Switch

پیوست :

PNNI Routing in ATM:

مراجع:

Books:

Andrew S. Tanenbaum, “Computer Networks”, Prentice Hall, 1996
Doglas E. Comer, “ Computer Networks”, Pretice Hall, 1999

Web Sites:

http://www.via-isdn.org
http://cis.ohio-state.edu/~jain
ftp://ftp.netlab.ohio-state.edu/pub/jain/papers/cnis/index.html

برای دریافت اینجا کلیک کنید