МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ КОММУТИРУЮЩИХ СЕТЕЙ В УСЛОВИЯХ НЕРАВНОМЕРНОГО ТРАФИКА

Короткий зміст

У вступі обґрунтовано актуальність теми і викладено перелік досліджених питань, сформульовано мету та методи дослідження. Викладаються також положення, що виносяться автором на захист. Представлено дані щодо апробації результатів роботи та їх впровадження.

У першому розділі зроблено огляд існуючих топологій з’єднання  великої кількості цифрових компонентів. Внаслідок порівняння їхніх характеристик був зроблений висновок, що багатоступеневі комутуючі мережі мають ряд переваг над повнозв’язними топологіями та шинами за експлуатаційними та економічними показниками.

Визначено місце та роль багатоступеневих комутуючих мереж при побудові багатопроцесорних систем та мережевих ATM комутаторів. Багатопроцесорні системи HORIZON, TERRA, Blue Gene/L, Blue Gene/W, ASCI Purple (IBM), Earth Simulator (NEC) використовують багатоступеневі мережі як комутаційне поле. Фірми IBM, AT&T, Fujitsu, Bellcore, Alcatel Data Networks мають моделі ATM комутаторів, які базуються на багатоступеневих мережах. Це пояснює важливість досліджень пропускної здатності багатоступеневих мереж для галузі.

Проведено аналіз умов виникнення нерівномірного трафіку і зроблено висновок, що нерівномірний трафік переважає у ряді випадків.

Досліджено декілька модифікацій багатоступеневих комутуючих мереж та їх особливості. Розглянуто відмінності буферних мереж від звичайних.

Розглянуто існуючий метод оцінки пропускної здатності мережі з єдиним пріоритетним вихідним каналом, на базі якого у другому розділі побудовано  удосконалений метод обрахунку пропускної здатності.

Розглянуто питання надійності багатоступеневої комутуючої мережі при виникненні випадків відмови обладнання. Виконано огляд існуючих методів підвищення надійності багатоступеневих мереж. Циклічні багатоступеневі мережі та багатошарові мережі Тутча та Хомеля, які утворюються із звичайних багатоступеневих мереж шляхом додавання додаткової кількості ступенів, витримують пошкодження перемикаючих елементів мережі без втрати надійності комутації пакетів.

У другому розділі удосконалено метод оцінки пропускної здатності синхронних багатоступеневих комутуючих мереж та набув подальшого розвитку метод обрахунку швидкодії буферних асинхронних багатоступеневих комутуючих мереж.

Багатоступеневі комутуючі мережі складаються з множини вхідних портів та множини вихідних портів, з’єднаних між собою декількома ступенями комутуючих елементів. Компоненти, які приєднані до вхідних портів мережі (найчастіше це процесорні елементи), генерують потік пакетів, які послідовно проходять ступені мережі та досягають вихідних портів. Пакет містить заголовок, в якому знаходиться адреса вихідного каналу. Кожний комутуючий елемент, через який проходить пакет, аналізує значення наступного біта адреси та направляє пакет на відповідний порт (якщо біт установлений в нуль – на лівий, в іншому випадку – на правий).

Канал може передавати одночасно тільки один пакет, тому у разі, коли більше ніж один пакет намагаються потрапити на один і той самий вихідний канал, виникає колізія, яка призводить до блокування пакету. Заблоковані пакети зменшують відношення інтенсивності вихідного потоку до інтенсивності вхідного потоку, погіршуючи пропускну здатність мережі.