Асинхронный режим передачи
Как уже было отмечено, АРП - это метод передачи информации, выбранный для использования в Ш-ЦСИС. При АРП информация передается потоком пакетов, называемых ячейками (cells), имеющими фиксированный размер в 53 байта. Каждая ячейка содержит заголовок из 5 байт и информационное поле в 48 байт. Слово "асинхронный" означает тот простой факт, что не существует какой-либо связи между временем прихода ячейки и каналом, выделенным пользователю, как это имеет место при схеме с временным разделением, которую еще называют синхронным методом передачи (рис.3).
Рисунок 3. Сравнение АРП и СРП.
АРП ориентирован на передачу с установлением соединения (connection-oriented), когда две системы в сети, желающие сообщаться между собой, должны информировать все промежуточные узлы о своих требованиях к предоставляемым услугам и параметрам трафика. Это процедура осуществляется аналогично соответствующей процедуре телефонной сети, в которой устанавливается фиксированный маршрут от вызывающей стороны к вызываемой. В сети с АРП каждое соединение называется виртуальным каналом, поскольку в отличие от телефонной сети пропускная способность звена сети, входящего в соединение, не обязательно закрепляется за ним, а может быть использована и другими соединениями или, в случае необходимости, может изменяться пока соединение существует.
В чем преимущество такого подхода? Во-первых, значительно легче предсказать возможные задержки в сети и коммутаторах при использовании пакетов фиксированной длины. В результате упрощается процесс проектирования сети и обеспечения механизмов предоставления требуемого качества оказываемых сетью услуг. Второе преимущество предсказуемости - сравнительная легкость построения коммутационного оборудования и другого технического обеспечения. Все протоколы и интерфейсы низкого уровня обычно реализуются аппаратным способом в микропроцессорах. Высокопредсказуемые протоколы намного эффективнее могут быть реализованы в сверхбольших интегральных схемах, поскольку структура контроля, число и емкость буферной памяти, а также алгоритмы управления буферами могут быть спроектированы так, чтобы удовлетворять необходимым (предсказанным) критериям. Наконец, такой подход обеспечивает построение коммутаторов, возможности которых далеко выходят за пределы сегодняшних нужд. Коммутаторы ячеек должны быть параллельными, позволяя одновременно коммутировать две и более ячейки. Например, в коммутаторе баньянного типа переключение основано на проверке адресных бит, содержащихся в заголовке каждой ячейки. При таком подходе переключение является двоичным - нулевой бит указывает на необходимость передачи ячейки на верхний выход соответствующей фазы коммутатора, а единичный бит - на нижний выход.
На рис. 4 показано, как две ячейки, поступающие на коммутатор по различным входным каналам, но имеющие один и тот же адрес (8 или 100 в двоичном представлении) будут проходить через него.
Рисунок 4. Пример построения коммутатора.
Когда ячейка поступает на коммутатор, его первая фаза проверяет первый адресный бит (1) и посылает ее на нижний выход. Вторая фаза проверяет второй адресный бит (0) и посылает ячейку на верхний выход и т.д. В результате ячейка попадает на нужный выход коммутатора независимо от того, по какому входному каналу она поступила.
Этот пример показывает, что потенциальные возможности такого типа коммутаторов используются не в полную силу при коммутации единственной ячейки. В период, когда три внутренних звена используются для установления маршрута для ячейки, другие звенья простаивают. При внимательном исследовании процессов сортировки и буферизации ячеек можно разработать алгоритмы одновременной коммутации нескольких ячеек. Фиксированный размер ячеек позволяет сделать такой параллелизм реальным, а так как время прохождения всех ячеек через коммутатор одинаково, то контроллер коммутатора знает, какие маршруты свободны. Это было бы невозможно при коммутации пакетов различной длины из-за неодинакового времени их прохождения через коммутатор. Баньянный подход - один из множества возможных архитектур коммутационного поля коммутатора, но все они имеют общую черту - параллелизм.