Design of ATM Switch-based on a Priority Control Algorithm

우선순위 알고리즘을 적용한 상호연결 망 구조의 ATM 스위치 설계

Most of the recent researches for ATM switches have been based on multistage interconnection network known as regularity and self-routing property. These networks can switch packets simultaneously and in parallel. However, they are blocking networks in the sense that packet is capable of collision with each other Mainly Banyan network have been used for structure. There are several ways to reduce the blocking or to increase the throughput of banyan-type switches: increasing the internal link speeds, placing buffers in each switching node, using multiple path, distributing the load evenly in front of the banyan network and so on. Therefore, this paper proposes the use of recirculating shuffle-exchange network to reduce the blocking and to improve hardware complexity. This structures are recirculating shuffle-exchange network as simplified in hardware complexity and Rank network with tree structure which send only a packet with highest priority to the next network, and recirculate the others to the previous network. after it decides priority number on the Packets transferred to the same destination, The transferred Packets into banyan network use the function of self routing through decomposition and composition algorithm and all they arrive at final destinations. To analyze throughput, waiting time and packet loss ratio according to the size of buffer, the probabilities are modeled by a binomial distribution of packet arrival. If it is 50 percentage of load, the size of buffer is more than 15. It means the acceptable packet loss ratio. Therefore, this paper simplify the hardware complexity as use of recirculating shuffle-exchange network instead of bitonic sorter.

최근 ATM스위치를 위한 대부분의 연구는 병렬 하드웨어 자체에 규칙성과 자체 라우팅 특성을 가지는 다단계 상호연결 네트워크에 근거하여왔다. 그러나 네트워크는 동시에 또는 병렬로 전송되지만 서로 충돌을 피찰 수 없다는 측면에서는 블러킹 네트워크라고 할 수 있는데, 주로 밴얀 네트워크가 그 구조에 사용되어왔다. 밴얀 형태의 스위치에 있어서 처리율을 증가시키고, 블러킹을 제거하기 위해서 즉 내부링크의 속도를 증가시키고, 모든 스위치 노드에 버퍼를 두고, 병렬로 다중 연결링크를 두고, 그 네트워크 전에 부하를 균등하게 하는 통 여러 가지 방법들이 사용되어 왔다. 따라서 본 논문에서는 모든 블러킹이 제거되고 하드웨어 복잡도를 향상시키기 위하여 재순환 선플?스체인지 네트워크의 사용을 제안하였다. 이 구성은 하드웨어 복잡도 면에서 한층 단순하여진 구조인 재순환 셔플?스체인지 네트워크와, 동일한 목적지로 전달되는 패킷들에 있어서 우선순위가 결정된 후 순위가 높은 패킷은 다음 네트워크로 보내고, 순위가 낮은 패킷들을 재순환하는 트리구조의 순위 네트워크로 구성된다. 전송된 패킷은 밴얀 네트워크에서 분할 및 합성 알고리즘을 통하여 자체 라우팅 방식으로 최종 목적지에 전송되도록 구성된다. 처리율과 대기 시간 및 버퍼 크기에 따른 패킷의 손실율은 통일한 부하에 따라 각 포트에 도달한 패킷들의 확률을 이항분포로서 적용된다. 이때, $50\%$의 부하 정도면 버퍼 사이즈 $B_{size}=15$이상 즉, 16이면 허용 가능한 손실윤을 나타낸다. 그러므로 본 논문은 하드웨어의 복잡도 측면에서 기존의 바이토닉 정렬기를 재순환 셔플잌스체인지 네트워크로 구성하여 단순화 시켰다.