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Comment prendre en compte les facteurs de la bande passante du fond de réseau et du taux de transfert de paquets dans la conception du système réseau


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Concepts de base


Qu'est-ce que la bande passante de fond Fibridge Switch


La bande passante fond de panier d'un commutateur est la quantité maximale de données qui peut être délimitée entre les processeurs d'interface de commutation ou les cartes d'interface et le bus de données. La bande passante de fond de panier signifie la capacité globale de commutation de données du commutateur, avec des unités en Gbps. Il est également connu sous le nom de bande passante de commutation. En règle générale, la bande passante de fond de panier d'un commutateur varie de quelques Gbps à plusieurs milliers de Gbps. Plus la bande passante fond de panier d'un commutateur est élevée, plus sa capacité à gérer les données est grande, mais les coûts de conception augmentent également en conséquence.


Qu'est-ce que Backplane dans le réseautage


Backplane de l'interrupteur, une carte PCB située sur le côté intérieur arrière du cadre, qui sert de fond de panier pour l'interrupteur de cadre. Il est utilisé pour connecter le moteur, la matrice de commutation, la carte de ligne, le ventilateur et l'alimentation du commutateur de cadre. Il est similaire à la carte mère d'un ordinateur (des cartes graphiques et des cartes son sont insérées dans la carte mère), fournissant divers canaux pour l'alimentation, les données, la gestion, et des avions de contrôle pour les cartes plug-in.


Qu'est-ce que la capacité de commutation


La bande passante fond de panier d'un commutateur est la quantité maximale de données qui peut être transmise entre le processeur d'interface ou la carte d'interface et le bus de données du commutateur. La bande passante backplane représente la capacité d'échange de données du commutateur, mesurée en Gbps, également appelée bande passante de commutation. La bande passante fond de panier d'un commutateur varie généralement de plusieurs Gbps à plusieurs centaines de Gbps. Plus la bande passante fond de panier d'un commutateur est élevée, plus sa capacité à gérer les données est forte, mais plus le coût de conception sera également élevé.


Méthodes de calcul


Bande passante de fond de ligne


Considérez la bande passante totale que tous les ports du commutateur peuvent fournir. La formule de calcul est le nombre de ports * vitesse de port correspondante * 2 (mode duplex intégral). Si la bande passante totale calculée par cette formule est ≤ la bande passante nominale du fond de panier du commutateur spécifique, alors le commutateur est le débit de ligne en termes de bande passante de fond de panier; sinon, il ne peut pas atteindre la commutation de débit de ligne complet.


Couche 2 Taux d'expédition de paquet


Taux de transfert de paquets de la couche 2 = nombre de ports de 10 Go × nombre 14.88Mpps de ports gigabit × 1.488 nombre Mpps de ports de cent mégabits * 0.1488 nombre Mpps d'autres types de ports * méthode de calcul correspondante. Si ce taux est ≤ le taux de transfert de paquet nominal de couche 2 dans la fiche technique du commutateur, alors le commutateur peut obtenir une commutation de débit de ligne complet lors de la commutation de couche 2.


Taux de ligne d'expédition de la couche 3


Taux de transfert de paquets de la couche 3 = nombre de ports de 10 Go × nombre 14.88Mpps de ports gigabit × 1.488 nombre Mpps de ports de cent mégabits * 0.1488 nombre Mpps d'autres types de ports * méthode de calcul correspondante. Si ce taux est ≤ le taux de transfert de paquet nominal de couche 3 dans la fiche technique du commutateur, alors le commutateur peut obtenir une commutation de débit de ligne complet au niveau du port lors de la commutation de couche 3.


La norme pour mesurer le taux de transfert de paquets à débit de ligne est basée sur le nombre de paquets de données de 64 octets (taille minimale de paquet) envoyés par unité de temps. Pour gigabitCommutateur ethernet oem, La méthode de calcul est la suivante: 1 000 000 000bps / 8bit / (64 8 12) octet = 1 488 095pps. Remarque: Pour les trames Ethernet de 64 octets, la surcharge fixe des en-têtes de trame de 8 octets et des inter-trames de 12 octets doit être prise en compte. Par conséquent, le taux de transfert de paquets pour un port Gigabit Ethernet à débit de ligne lors du transfert de paquets de 64 octets est de 1.488Mpps. Le taux de transfert de paquets de ports de Fast Ethernet est exactement un dixième de celui de l'Ethernet gigabit, c'est-à-dire 148.8 kpps.


  • Pour Ethernet 10 Go, le taux de transfert de paquets pour un port de débit de ligne est de 14.88Mpps.


  • Pour Gigabit Ethernet, le taux de transfert de paquets pour un port de débit de ligne est de 1.488Mpps.


  • Pour l'Ethernet rapide de cent mégabits, le taux de transfert de paquets pour un port de débit de ligne est de 0.1488Mpps.


  • Pour OC-12 ports POS, le taux de transfert de paquets pour un port de débit de ligne est de 1.17Mpps.


  • Pour OC-48 ports POS, le taux de transfert de paquets pour un port de débit de ligne est de 468 MppS.


Le taux d'utilisation des ressources de bande passante de fond de panier est étroitement lié à la structure interne du commutateur telle queInterrupteur central et interrupteur d'accès.


Les principales structures internes des commutateurs sont les suivantes:


L'un est la structure de mémoire partagée, qui repose sur un moteur de commutation central pour fournir des connexions hautes performances pour tous les ports en faisant inspecter chaque paquet entrant par le moteur central pour déterminer son routage. Cette méthode nécessite une large bande passante de mémoire et des coûts de gestion élevés, d'autant plus que le nombre de ports de commutation augmente, que le prix de la mémoire centrale devient très élevé, et par conséquent le noyau du commutateur devient un goulot d'étranglement de performance.


Le second est la structure de bus crossbar, qui peut établir des connexions directes point à point entre les ports, excellentes pour les performances de transmission à point unique, mais impropres à la transmission multipoint.


Le troisième est la structure de bus multibarre hybride, qui est une implémentation de bus multibarre mixte qui divise la matrice transversale unifiée en matrices crossbar plus petites reliées par un bus haute performance. Ses avantages sont un nombre réduit de bus transversaux, des coûts inférieurs et une réduction de la discorde des bus; cependant, le bus reliant les matrices transversales devient un nouveau goulot d'étranglement de performance.


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Prenons l'exemple du commutateur de réseau géré de Fibridge avec 2 ports Giga SFP et 24 gigabit Ethernet. Pour que l'appareil réalise une commutation de ligne complète, la bande passante de fond de panier ne doit pas être inférieure à (24 2) x2 = 52Gbps, et le taux de transfert de paquets ne doit pas être inférieur à (24 2) x1.488MPPS = 38.688Mpps. Selon les paramètres fournis par Fibridge, ce commutateur répond pleinement aux exigences de commutation de ligne complète.


Théoriquement, plus les indicateurs de performance d'un commutateur sont élevés, mieux c'est, mais pour un commutateur de réseau autonome, avoir une bande passante de fond de panier supérieure à la fréquence de ligne complète n'a aucun sens.


Prise en compte des paramètres de conception dans les cas pratiques


Prenons l'exemple de la vidéosurveillance réseau IP, où les commutateurs réseau sont largement utilisés. Dans l'architecture de réseau de base, les commutateurs d'accès frontaux se connectent généralement directement aux caméras IP.


Dans le système de surveillance d'image HD de 2 mégapixels 1080x1920P le plus couramment utilisé, la bande passante bitstream réelle d'une caméra réseau HD de 2 mégapixels, qui utilise un codage à compression Mpeg-4, n'est généralement pas supérieure à 10M. Par conséquent, même compte tenu de la marge, la vitesse du port est bien inférieure à 1G, ce qui réduit considérablement les besoins en bande passante du fond de panier. Pour un commutateur réseau frontal avec 2 ports SFP gig et 24 ports Ethernet gigabit, l'appareil doit-il obtenir une commutation de débit de ligne complet et utiliser un commutateur avec une bande passante de fond supérieure à 52Gbps et un taux de transfert de paquets de 36.688MPPS? Étant donné que la bande passante réelle de chaque port après la compression Mpeg4 n'est généralement pas supérieure à 10M et que le taux de transfert de paquets n'est que de 0.01488Mbps, même avec une marge, le taux de port est bien inférieur à 1.488Mbps, réduisant considérablement le besoin de bande passante de fond de panier et de taux de transfert de paquets élevés. Sur la base de ces données, dans la conception réelle du système, nous pouvons choisir des commutateurs avec des performances appropriées qui offrent un meilleur rapport coût-performance et une plus grande stabilité.


Bien queCommutateur réseau oemAu point d'accès qui n'atteint pas le taux de ligne complet a des utilisations techniques pratiques. Mais dans les systèmes dépassant les numéros de port de commutation aux points d'accès, la métrique de débit de ligne complet devient très précieuse et devrait être hautement prioritaire. Néanmoins, prenez comme exemple le commutateur full-gigabit géré par Fibridge avec 2 ports SFP et 24 ports Ethernet. Étant donné que ce commutateur réalise une commutation de débit de ligne complète, basée sur une analyse préalable, il peut servir l'équivalent d'un commutateur Ethernet 2 SFP 48 ou même 2 SFP 72 Ethernet via une simple cascade, connectant entièrement 48 à 72 caméras 1080x1920P HD de 2 mégapixels. A partir de ce principe de base, pour des systèmes plus grands avec plus de points de surveillance, l'utilisation du commutateur SFP 4 10 Go et 24 gigabits géré plus performant de Fibridge dans une configuration en cascade peut concevoir de manière flexible la topologie réseau d'un système de surveillance d'image réseau HD moyen-grand, ce qui le rend simple et facile.


Dans la conception des équipements de réseau au sein d'un système, divers facteurs intégrés doivent être pris en compte. Cependant, les commutateurs d'accès frontaux ont généralement le plus de ports, nous devrions donc approSélectionnez priately en fonction de l'utilisation réelle. Alors que la bande passante de fond de panier excessivement élevée n'a aucun sens, sans aucun doute, dans la conception de l'architecture réseau, nous devons pleinement considérer l'indicateur de débit de ligne complet. Après tout, économiser des coûts tout en augmentant la stabilité de l'ensemble du système est très significatif.

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