Cisco インターフェイスとモジュール : Cisco BPX 8600 モジュール

BPX 8600 のアーキテクチャと性能

2015 年 11 月 26 日 - 機械翻訳について
その他のバージョン: PDFpdf | 英語版 (2015 年 8 月 22 日) | フィードバック


目次


概要

この資料は BCC-3 BPX コントローラカードの使用でガイドラインおよび制限、およびスイッチングアーキテクチャのフォーカスを専ら提供したものです。 BPX スイッチングアーキテクチャはクロスポイントスイッチ 設計に基づいています。 資料は BPXアーキテクチャを理解する対象がある聴衆をターゲットとします。

図 1 示されている BPX広帯域シェルフの基本的な建築特性は 15 スロット シャーシが含まれています:

  • 12 のスロットは他の BPX/IGX/MGX または ATM UNI/NNI インターフェイスにトランクインターフェイスを実装します。

  • 2 つのスロットは冗長 な ブロードバンド制御カード(BCC)のために予約済みで、スイッチング ファブリックおよびサブシステム制御に関する問題を両方結合します。

  • 1 つのスロットは alarm status monitor (ASM) カードのためです。

図 1. BPX広帯域シェルフ

bcc3limits_5284a.gif

クロスポイントマトリックス概念の記述

BPX 8600 の中心は基本的に領域切り替え デバイス(出力と入力を接続する)単段のクロスポイントマトリックス スイッチング ファブリックです。 クロスポイントマトリックスは BCC カードの独立 したサブシステムです。 このセクションは一世 BPX クロスポイントマトリックスを論議します。

スイッチ ファブリックの主たる機能はインターフェイス カードの間でトラフィックを通過させることです。 クロスポイントスイッチングマトリックスはブロードバンド な速度で動作するとき、よくよりバス ベース 製品を行います。 クロスポイントスイッチングマトリックスは単一要素の、外部にバッファリングされたマトリクス スイッチです。 BPX リリース 8.4.1 前に、BCC-3 のような利用可能 な BCC カードは 16 x 16 の行列です。 16 のクロスポイントマトリックス ポートのそれぞれは full-duplex-capable、800-Mbps リンクです。 クロスポイントマトリックスへの 16 のポートの 14 だけは、使用されます: BPX広帯域シェルフの 12 の機能モジュールのために残る冗長 BCC によって 2、および 12。 BPX 8600 の各インターフェース スロットは冗長のと冗長 な スイッチングマトリックスに、全二重方式、800 Mbps シリアルインターフェイス接続します。 コントロール カード失敗がある場合、冗長カードはセル消失なしでコントロール トラフィックできます。

クロスポイントマトリックス オペレーションの外観は図 2.示されています

  1. 各 687.5 ns は送信するために、クロスポイントマトリックス アービタ次のセルの内部 宛先のための 14 接続されたカードをポーリングします。

  2. クロスポイントマトリックス:

    1. 要求をチェックします

    2. 競合がないことを確認します

    3. クロスポイントをすべての要求を動作するために設定します

    4. カード 権限をシリアル 800 Mbps クロスポイント ポートにセルを送るために与えます

  3. セルは宛先 egressカードに切り替えられます。

機能モジュールはまた内蔵調停 機能が実装されています。

図 2: 第一世代 BPX 8600 スイッチ アーキテクチャ

/image/gif/paws/5284/bcc3limits_5284b.gif

バッファリングストラテジーおよびパフォーマンスの妨害

スイッチ 素子は非争う要求が到着するとき入力が出力に達することができるように可能にします。

図 3. 4 ポート クロスポイント アーキテクチャ

bcc3limits_5284c.gif

、ATM スイッチ アーキテクチャでノンブロッキング、統計的な非関連させるの相違をベルヌーイトラフィック(互いにリレーションシップ無しのセルのシーケンス)参照します。 ノンブロッキング 条件は論理上関連してただ、スイッチ アーキテクチャが実世界トラフィックパターンをどのように処理するか分析することは重要です。

ベルヌーイトラフィック想定は論理的に多重化されたユーザ接続の桁があるポートに使用することができます。 多くのユーザが付いている大規模なネットワークのスイッチ間のトランクがこうすればを操作すると仮定できます。 従って、BPX の従来のトランクカード 設計で、Broadband network interface (BNI) カードは出力バッファリングにほぼ専ら依存します(32,000 人までのセルは出方向の各トランクのためにバッファリングすることができます)。

ただし、ATM User-Network Interface (UNI)で、ユーザトラフィックが修正されていないベルヌーイトラフィックであると仮定できません。 フレーム指向は関連させたセルの長いバーストの、統合に長い帯を、適応入れ、セグメンテーション層、TCP/IP のようなハイレイヤプロトコル、原因となります。 これらのセルはスイッチ ファブリックの同じ出力ポートである同じ宛先の方に先頭に立ちます。 コンテンションは発生するとき、これらの長いバーストを取り扱うことを試みる egressバッファのサイズに影響を与えます。 バッファサイズは ATM スイッチ アーキテクチャはパケット損失が起こりやすく、ブロックするか、またはノンブロッキングであるかどうか判別するファクタです。

従って、egressバッファはスイッチとネットワークの極めて重要なリソースです。 正確にリソースの使用を反映するフィードバック メッセージに頼るインテリジェント な フロー制御アルゴリズムは高負荷の下でセル消失を避けるためにアーキテクチャをバッファリングする出力の上に、はたらく必要があります。

従って、ATMサービススイッチ アーキテクチャ メカニズムはこれらをする必要があります:

  • 、入力ポートの関連させたセルバースト長く制御して下さい。

  • 最も極度なネットワーク の 過負荷 状況の以外セルのドロップするを、防いで下さい。

  • セルバーストが egressバッファの方に自由なフローすることを防いで下さい。

ポート速度問題: Clos のルール

スイッチのブロッキング行為はクロスポイントマトリックスを出入りしてポートのトラフィック量および速度から影響を受けます。 Bell Labs の C. Clos が 1953 年に開発する Clos のルールはノンブロッキング ネットワークに異なるスイッチングアーキテクチャを変換するのに 3 つのステージを使用します。 これらのステージの 1 つは数式 k*=2n -1 をスイッチがノンブロッキングだったかどうか確認するのに使用します。 簡単な汎用化は k* =2 k.に Clos のルールを回します。 これはスイッチが速度 k のコマンド入力ラインを処理する必要があれば非 ブロッキング パフォーマンスを保証するために切り替えステージはその速度で二度動作する必要があることを意味します。

ほとんどのスイッチ アーキテクチャが T3 速度のためにこれをする間、高密度 OC-3 カード プッシュ ノンブロッキング クレームの制限を越える多くのアーキテクチャ。 実際、OC-12 インターフェイスはブロッキング アーキテクチャにあるすべての ATMサービス スイッチを回します。 これは次世代 BCC-4 の BPXスイッチのためのケースではないです。 出方向で割り当てられる 1.6 Gbps は BXM カードのための Clos のルールを超過します 2 つの OC-12 ポートの 1 つを使用する。 こういうわけで OC-12 は使用 BXMカードかの 1 つの OC-12 ポート ノンブロッキング 動作が重要であるところで、トランキングします。

図 4 に示すように低いブロッキングを渡すためにポート速度およびトラフィック負荷が増加するとき、典型的なスイッチ アーキテクチャは信頼できません。 典型的な ATM スイッチは IN_n ポート速度が Out_n ポート速度と等しいアーキテクチャを使用します。 これは 622 Mbps より多くの OC-12 速度のまわりに一般的にあります。 たとえばポート i1、i3 および o1 が 622 Mbps で動作する OC-12 ATM ポートなら、2 つの主要な問題があります:

  • ポート i1 および i3 がポート o1 に達するように試みるセルとの簡潔なバーストを経験すれば出力バッファに専ら依存するアーキテクチャはセルをすぐに廃棄します。 Out_1 リンクは 2 つの入力ポートの集約されたトラフィックよりもっと遅い速度で動作し、セルを取り扱うことができません。 入力カードにこの高速バーストに対処することできるバッファがないのでセルは廃棄されます。 従って、出力ポートのための各コンテンション 状態はセル消失の原因となり、入力 バッファリングを必要とします。 ただし、基本的な入力 バッファリング 実装により head-of-line (HOL) ブロッキングを引き起こす場合があります。 同じセル消失は Out_n リンクが取り扱うことができるより高密度カードが等しくかすばらしい OC-12 速度でセルを渡すように試みるとき発生する場合があります。

  • このアーキテクチャがである簡単なポート間 フォワーディング取り扱うことができるポート i1 からの o1 へのトラフィックのような唯一の OC-12 トラフィック。 このシナリオでは、egressカードで割り当てられるアウトプットバッファは、含まれるリンクの速度を与えられて効率的に使用されません。 発信 OC-12 ポートへのカードへの Out_n リンクが順方向にすぐに転送することができることすべてのトラフィック。

図 4. スイッチ アーキテクチャおよびブロッキング

bcc3limits_5284d.gif

リリース 9.0 の拡張制御カード(BCC-4)によって、BPXスイッチは 800 Mbps IN_n リンクによってスイッチングアーキテクチャ、および新しい 16 x 32 クロスポイントマトリックス 半導体素子によって Out_n リンクのための 1.6 Gbps (2 x 800 Mbps)を設定します。 このアーキテクチャは OC-12 トラフィック切り替えで正常です。 従って、拡張 な BCC-4 は BCC-3 カードよりよいサービスを提供します。 これは多重 OC-12 トラフィック切り替えがベルヌーイトラフィック トラフィック パターンが仮定することができないネットワークに必要となるとき言うことができます。

BCC-4

BCC-4 は BXM 機能モジュールが装備されている BPXスイッチのための拡張制御カードで、ノードの BPX テクノロジーの最適なパフォーマンスを提供します。

この次世代 BCC は一般の管理上のノード 機能に拡張 な 処理力を提供しますが、真のメリットは 16 x 32 スイッチングマトリックスを BPXスイッチに与えるというファクトです。 マルチキャストトラフィックをより効率的に処理するアービトレーション機能へのいくつかのマイナー な修正は行われました。

建築観点から、BCC-4 カードは存在 します BCC-3 コントロール カードに類似したで(図を 5)参照して下さい。 CPU はブロードバンドシェルフ 管理に責任があるソフトウェア サブシステムを実行します。 内蔵層 3 品質 クロックは良質 plesiochronuous ノード オペレーションに使用するか、または参照として配ることができますまたはノードはクロッキング参照としてインターフェイスか冗長 BCC クロッキング ポートシグナルを使用できます。

図 5. BCC-4 アーキテクチャーの概要

bcc3limits_5284e.gif

非対称クロスポイントスイッチマトリクス

BCC-4 によってもたらされる主要な革新は非対称クロスポイントスイッチマトリクスです。 ように図 2.示されると同時にだけ図 6、これ表します BPXスイッチのアーキテクチャへのマイナー な修正を説明します 機能モジュールはまだ 800 Mbps リンク上の、受信 方向のクロスポイントマトリックスにセルを送信します。2 x 800 Mbps (= 1.6 Gbps)リンクはクロスポイントマトリックスからセルを受信します。 これは高速リンク(OC-12)または 8 ポート OC-3 BXMカードのような高密度カードのための拡張 な ブロッキング行為の、原因となります。

さらに、スイッチ レイテンシーは改善されます。 BXM カードおよび 16 x 32 クロスポイントマトリックス スイッチの拡張 アービトレーション ロジックの組み合せはピーク スイッチ スループットの 19.2 Gbps を渡します。

注: 参照 [2] および [3] はこのスイッチ アーキテクチャの徹底的な分析を提供します。

図 6. BCC-4 の BPXスイッチ アーキテクチャ

bcc3limits_5284f.gif

クロスポイントアービトレーション

上記されるように、BCC-4 は新しいの、機能モジュールとのより多くのより入念なアービトレーション ダイアログ導入します。 インストール済み BCC-4 は拡張 アービトレーション ロジックの 16 x 32 クロスポイントスイッチングマトリックスおよびインターワーキングの BXM モジュール 使用を最大限にします。 拡張アービトレーションはクロスポイントスイッチングマトリックスの方の 800-Mbps リンクをオーバーサブスクライブするために BXM カードが設定することができるので鍵システム 要件です。 加入超過は ATM アクセスのための費用有効 なサービス実装を有効に するので、BPXアーキテクチャの強度です。 ATM サービス インターフェイス(ASI)および BNI カードの下位互換性という理由で、これらの機能モジュールとの BCC-4 実装完全なインターワーキング。 従って、それは 1 スイッチの機能モジュールおよびコントロール カードのすべての型の組み合わせをフルサポートします。

すべてのカードあると未来のカード間の完全なインターワーキングは BPXスイッチで顧客向けの投資収益を最大化するために確認されます。 従って、クロスポイント型および調停の 4 つの考えられる組み合わせは可能性のあるです。

BPXスイッチ パフォーマンス

クロスポイント スループットは 58.6%に制限されません。 この結果は調停の最も簡単な種類と基本的な、単一回線の、対称 クロスポイントファブリックに適用します。 BPXスイッチは、BCC-4 と、拡張アービトレーション手法および二重線、非対称的なクロスポイントファブリックを使用します。 ここに示されるシミュレーション結果はスイッチ アービトレーション機構の詳細を考慮に入れ、拡張アービトレーションおよび二重出力行の組み合せを利用する個別のパフォーマンス的を示すので、理論解析を補足します。

注: 参照 [2] および [4] はさまざまなアービトレーション技術をクロスポイントの理論解析に与え、[3] および [5] を与えます非対称的なファブリックの分析を参照します。

異なる BCC および機能モジュール組み合わせを用いる BPXアーキテクチャのノンブロッキング スループットとは何か。 ノンブロッキングの 2 つの一般に理解された定義があります。 簡単なクロスポイントはすべてのカードからのセルを同時に送信する可能性が理由でノンブロッキングように分類されます。 さらに、ノンブロッキング鮮やかさスループットを意味するより保守的な感覚で使用されます。

いずれの場合も、スイッチ シミュレーションのための負荷モデルは均等にすべてのインプットポートを渡って分散されるトラフィックのベルヌーイトラフィック均等に各宛先のために分散されるトラフィックを持っている各ポートです。 モデルはスイッチ パフォーマンス文献で一般に適用されます。 他の負荷モデルはわずかに異なる結果を生むことができます。 ただし、いろいろなトラフィック モデルとの広範なシミュレーションは機能を結合 するここに示されている飽和 限度がトラフィック モデルから比較的独立していることを示します。

パフォーマンスの問題

BXMベース 機能モジュールによって実現する加入超過は(2ポート OC-12 および 8 ポート OC-3)、費用効果が高い ATM を保守する提供するサービスプロバイダーのための利点です(図を 7)参照して下さい。 大きいバッファがおよびより入念なアービトレーション方式はセル消失なしで加入超過をサポートするために必要となります。

サービス ノードはなぜ BXM 機能モジュール サポート 1 ただ OC-12 トランクか 4 つの OC-3 トランクであるトランクのための完全なノンブロッキング方法で動作します。 ただし、アクセス スイッチはスイッチングマトリックスの方にユーザトラフィックの集約を提供する必要があります。 1 つの multiport 機能モジュールのすべてのユーザポートがピーク アクティビティを示すことは統計的なまずないですが BXMカードの入力 バッファリングはこれらの極めてまれなアクティビティ ピークに対処できます。

図 7.サポートします

bcc3limits_5284g.gif

マルチキャスト

出力された偏りのあり常に、クロスポイントマトリックスの出方向のより多くのトラフィックを生成する拡張 な 16 x 32 クロスポイントマトリックスは最上にマルチキャストトラフィック ディストリビューションの特性を取り扱うために適します。 1 つのインプットポートからいくつかの出力ポートにセルを複製するのはクロスポイント アービタです。 すぐに、BXM カード論理的なマルチキャストをクロスポイントマトリックスから異なる仮想接続(一般的に異なる VP)に着く 1 つのセルを複製するために設定できます渡して下さい。

推奨事項

複数の OC-12 がトランキングするまたはポートが 1-2 の宛先 OC-12 ポートだけへの集約トラフィックに使用されるネットワークアプリケ− ションでは、推奨事項は BCC-4 コントロール カードを使用することです。 非ベルヌーイこのトラフィックパターンは BCC-4 コントロール カードの 16 x 32 クロスポイントマトリックスによって動作される推奨です。

関連するシスコ サポート コミュニティ ディスカッション

シスコ サポート コミュニティは、どなたでも投稿や回答ができる情報交換スペースです。


関連情報


Document ID: 5284