PDF de programación - Arquitectura de conmutadores

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS

Área de Ingeniería Telemática

Arquitectura de conmutadores

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es



Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios

3º Ingeniería de Telecomunicación


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Temario

Introducción

• 
•  Arquitecturas, protocolos y estándares
•  Conmutación de paquetes
•  Conmutación de circuitos

•  Principios básicos
•  Conmutadores, redes de Clos, T, S, TST!
•  Prestaciones
•  Tecnologías
•  Control de acceso al medio en redes de área local
•  Servicios de Internet

Conmutador con etapas (stages)

•  Diferentes etapas


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–  Seleccionamos líneas y las mandamos a conmutadores
–  Los conmutadores intermedios envían las líneas al bloque de

intermedios

salida deseado

–  Conmutadores más sencillos
–  Más de un camino interno posible (Multiple-Path Switch)

24 x 24

8 x 4

3 x 3

4 x 8

Total 576

puntos de cruce

8 x 4

8 x 4

3 x 3

3 x 3

3 x 3

4 x 8

4 x 8

Total 228 puntos de cruce

C1=N2 crosspoints

Crosspoints
C2 = rnm + mr2 + rnm = 2rnm + mr2 = 2 N

r =

N
n

C2 = 2Nm + m N
n

"
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2
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n nm + m N
n

"
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!

r conmutadores

Entrada
n x m

!

!

Intermedia

m conmutadores

r x r

r conmutadores

Salida
m x n

r salidas. Una a
cada bloque
de salida

m x n

m x n

…

m x n

N x N

…

…

n

n

…

…

n x m

n x m

…

n

…

n x m

m salidas
Una a cada
bloque intermedio

r x r

r x r

r x r

… !
r x r

r x r


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Conmutador 3 etapas

•  (3 stage space division switch SSS)
•  ¿ Qué problema tiene este conmutador ?

Al 2

Al 1

Redes de Clos

•  ¿ Cuántos conmutadores intermedios m necesito para que no

haya posibilidad de bloqueo interno ?

•  Se entiende que al menos m!n (evitar bloqueo de la entrada)


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Intermedia

m conmutadores

r x r

r conmutadores

Salida
m x n

r salidas. Una a
cada bloque
de salida

r conmutadores

Entrada
n x m

n

n

…

…

n x m

n x m

…

n

…

n x m

m salidas
Una a cada
bloque intermedio

r x r

r x r

r x r

… !
r x r

r x r

m x n

m x n

…

m x n

Redes de Clos


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al bloque de B

de salida ocupadas

Condición en el caso peor
•  De la entrada A a la salida B tiene que haber un camino posible
•  Tiene que haber al menos un conmutador intermedio que tenga una línea libre

•  En el caso peor habrá n-1 ocupados, es decir, todas las otras salidas del bloque

A

n

n

…

…

n

…



B

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A

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L

n x m

n x m

…

n x m

n-1 intermedios
ya están ocupados
m x n

B

m x n

…

m x n

r x r

r x r

r x r

…
!
r x r

r x r

Redes de Clos


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Condición en el caso peor
•  Tiene que ser un conmutador intermedio al que esté libre la línea desde el

•  En el peor caso los conmutadores intermedios que no puedo usar por las dos

bloque de entrada

razones no serán los mismos

•  Tiene que haber conmutadores intermedios suficientes para los dos casos y uno

más para tener camino para la llamada nueva

A

n

n

…

…

n

…



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L

n x m

n x m

…

n x m

m x n
n-1 intermedios a
los que no puedo
llegar

B

m x n

…

m x n

r x r

r x r

r x r

…
!
r x r

r x r

Condición de Clos

•  En un conmutador (r n) x (r n) formado con m conmutadores
intermedios el número m de conmutadores intermedios necesarios
para que no exista probabilidad de bloqueo tiene que ser al menos
m ! 2 x (n-1) + 1
m ! 2n -1

•  Un conmutador construido así no tiene bloqueo interno y tendrá

normalmente menos puntos de cruce que un crossbar entero


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…

…

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…



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n x m

n x m

…

n x m

n-1

n-1

1 libre

r x r

r x r

r x r

…
!
r x r

r x r

m x n

m x n

…

m x n

B

Número de puntos de cruce

•  Como ya se ha visto:

C = 2Nm + m N
n

"
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#

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m x n

m x n

…

m x n

Intermedia

m conmutadores

r x r

r conmutadores

Salida
m x n

r salidas. Una a
cada bloque
de salida

Entrada
n x m

r conmutadores
!

n

n

…

…

n x m

n x m

…

n

…

n x m

m salidas
Una a cada
bloque intermedio

r x r

r x r

r x r

… !
r x r

r x r

Crosspoints

•  Conmutador 3 etapas que cumple la condición de Clos mínima
•  C = número de crosspoints
C = 2Nm + m N
"
$
n
#
m = 2n (1

Cnb = 2N(2n "1) + (2n "1) N
n

)
+

*
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(
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!

¿Mínimo número
de crosspoints?
N >>1 " nópt # N /2

Cnb,ópt " 4 2N 3/2

Ejemplo: si N=100.000

Ccrossbar =1010
Cnb,ópt =1.789 "108
¡ Sigue siendo elevado !

!

!

!
!

Conmutadores espaciales multietapa


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•  Los conmutadores que cumplen la condición de Clos

no tienen bloqueo interno

•  Los conmutadores que cumplen la condición m ! n

–  Se puede hacer que no tengan bloqueo interno
–  Hace falta que el sistema de control sea capaz de recolocar

llamadas ya establecidas

–  Rearrangeably nonblocking Clos networks

•  Escalan mejor que un crossbar al aumentar el

numero de entradas

•  Seguimos necesitando muchos puntos de cruce para
conmutar centenares de miles de canales telefónicos

•  Optimizando aún más (!)


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Reducir más el nº de crosspoints

a) 
b) 

Permitir cierto grado de bloqueo (pequeña probabilidad)
Extender el número de etapas (!)

n x m

n x m

…

n x m

…

…

…

qxr

qxr

…

qxr

rxq

rxq

…

rxq

…

…

r x r

r x r

…

r x r

… !
r x r

r x r

txt

txt
m x n
txt

… !
txt
m x n

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…

m x n

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS

Área de Ingeniería Telemática

Escenario digital


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Voz digital
•  8.000 muestras por segundo
•  TS = 125 µs
•  8 bits/muestra

5 30 37 37 45 20 28 41 26 18 19 50 42

t

8 bits

125 µs

" 64Kbps


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Multiplexación TDM

•  Las líneas troncales multiplexan los
canales de voz en un mismo canal
espacial

8 bits

125 µs

MUX

…

Multiplexación TDM

•  Las líneas troncales multiplexan
los canales de voz en un mismo
canal espacial

•  En cada "t el MUX

–  Recibe una muestra de voz de

cada una de las líneas

–  Envía N muestras de voz (del
intervalo anterior) por la salida


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8 bits

Memoria

MUX

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125 µs

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Multiplexación TDM

•  Ejemplo

–  32 canales de voz
–  Cada canal 8bits cada 125 µs
–  Total 32x8 = 256 bits cada 125 µs
–  2.048 Kbps (E1)

8 bits

Memoria

MUX

…

…

…

125 µs

125 µs


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Demultiplexación TDM

•  Proceso inverso
•  Una entrada
•  N salidas de velocidad N veces menor

8 bits

…

DEMUX

…

…

125 µs

125 µs


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Space Digital Switch (SDS)

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1 2

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SDS

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DE
MUX

SDS