데이터 통신망 특론 세미나 1.7 ATM Switching Techniques

1. 데이터 통신망 특론 세미나1.7 ATM Switching Techniques 2조 임 경준, 강 인용, 김 경민

2. 1.7 ATM Switching Techniques • 초기 circuit switching 기술간에는 crossbar switch가 간단 • Crossbar matrix가 복잡해져 가면서 보다 경제적인 switch 조직이 필요 -Multistage Interconnection Network(MIN) -Sort Banyan Network -Time Division Fabric

4. 1.7.1 Multistage Interconnection Networks • MIN은 아래와 같은 다양한 type을 가진 switch로 분류(buffered와 unbuffered, blocking과 nonblocking, unicast와 multicast, input queue와 output queue) 1. unbuffered MIN circuit switching의 동작에 관한 기본 mode로 사용 물리적 path는 주어진 입구와 출구 사이에 cell이 존속하는 기간동안 실제로 존속 2. buffered MIN 고전적인 packet switching 기술 path는 stage를 통해 link by link로 설정(self routing을 제공)

5. Topological 구조에 따라 두 가지 family로 분류 1. Single path networks(Banyan networks) 유일한 path가 입출구 쌍 사이에 존재 2. multipath networks 하나 이상의 path가 입출구 쌍 사이에 존재

7. 1.7.7.1 Single Path Networks • Banyan networks의 subset은 Rectangular Banyan인데 이의 특성은 다음과 같다. 1. Interstage link들은 인접 stage 사이에만 존재 2. 모든 switching 요소들은 동일한 n*n size를 가짐 이것은 각각의 stage가 N/n switching 요소로 구성 stage 수(S)는 아래의 관계에 따라 network 입출구수(N)로 결합 S=lognN

8. 하위 set으로 delta network이 있는데 이는 self routing의 특성을 가지고 있어서 각각의 switching 요소들은 stage 에서 일치하는 종착지 주소의 digit를 검토 • 결국 각각의 network 출구는 n-radix digit들인 S로 구성된 pattern으로 code화 • Delta network에서 bit controlled 특성이 양방향에서 적용되면 reversed delta 또는 r-delta 로 칭함

10. Delta(Digit Controlled) Topologies • Delta network의 다양한 topology들이 존재하는데 이들은 기능면이나 topology적인 면에서 동등함 • 세가지 기본 permutation -shuffle permutation -unshuffle permutation - k permutation

11. 위의 permutation을 이용하여 다음의 delta topology를 정의 -Omega -Flip -N-Cube -Indirect N-Cube -Switch Banyan(Bitonic Sorter)

12. 1.7.1.2 Multipath Networks • 하나 이상의 path가 입출구 쌍 사이에 존재하는 것으로 MIN의 두개 class는 아래와 같다. -the permutation networks -the modified delta

13. Permutation Networks • 존재하는 연결들을 재정리하는 것에 의해 입출구 사이에 모든 가능한 연결을 수행할 수 있다. -Rearrangeable : 새로운 입출력 쌍에 대한 path가 항상 확립되어 있는 경우 -Non blocking : 새로운 연결이 항상 존재하는 연결에 어떤 재정리 없이 확립되어 있는 경우

15. 고전적인 rearrange 구조 - Benes network baseline과 reversed baseline network의 병렬형태 (2lognN-1)개의 stage를 가지며 N/n개의 multiple path를 제공 • Non blocking 구조 -Clos network -Batcher network

16. Clos network -이것은 3개의 stage로 구성 -처음과 마지막 stage는 r1nXm crossbar switching element를 가짐 -중간 stage는 rsr1Xr2 switching element를 가짐 -3개 stage Clos network는 입출구쌍 사이에서 r2 path를 제공, 만일 m>=2n-1이면 non-blocking

17. Batcher network

18. Batcher network(non blocking구조) -일명 sorting network이라고 불림 -종착지 주소에 따라 입구에 존재하는 cell이 arbitrary 순서로 출구에 도달 -각각의 switching element는 유입되는 cell 주소를 비교 high output 쪽으로는 가장 높은 주소를 가진 cell을 routing low output 쪽으로는 가장 낮은 주소를 가진 cell을 routing -NxN Batcher network는 (logn[logn(N+1)])/2

19. 1 1 1 r1xr1 1 1 nxr2 r2xm n m 2 2 2 r1xr1 1 1 nxr2 r2xm n m r1 r1 1 1 r2 nxr2 r2xm n m r1xr1 Clos network r2>=n+m-1 r1=N/m

20. Clos network(non blocking 구조) -전형적인 3개의 stage로 구성 -처음과 마지막 stage는 r1nXm switching elements -중간 stage는 rsr1Xr1 switching elements -이 network는 입출구 쌍 사이에 r2 path를 제공한다.

21. Modified Delta Networks • 이것은 Delta network에 기반을 두고 있으나 4가지 방법을 이용해 수행을 향상 -링크의 확장(Dilated Delta) 입출력 쌍 사이의 path들에 ks-1 multiple path를 제공 -Delta의 복제(Replicated Delta) k multiple path를 제공 -여분의 stage 추가 nk multiple path를 제공 -PDN(Parallel Delta) nxL path를 제공

22. 1.7.2 Sort-Banyan Based Fabrics • Banyan networks의 결점은 internal blocking의 가능성 • Packet이 destination address를 기반으로 하여 우선 sort하고 Banyan networks를 통해 routing되면 결점을 해결 -그림 1.12(J. Hui) q module들은 p input을 가짐 이 module은 merge plane으로 연결 (modular routing algorithm) (x,y)는 input, (x`,y`)는 output sort, branch, route, merge의 4단계로 구성

24. 1.7.3 Conclusions on the ATM Switching Techniques • 대부분 초기 circuit switching은 느리기 때문에 빠른 packet switching architecture들이 논문에서 제안 • ATM witching 목적에 관해 연구해온 interconnection network의 category는 MIN하에 알려져 유망한 switching 기술을 제공