Das Gebiet der Verbindungsnetze kann bereits auf ein Jahrhundert Geschichte zurückblicken: nach der Erfindung der automatischen Verbindungssteuerung haben Koppelnetze in der Vermittlungstechnik zu der beispiellosen Ausbreitung der Telekommunikation geführt. Ihre Bedeutung war so groß, daß die wesentlichsten Kosten der Vermittlungssysteme über viele Jahrzehnte durch die Koppelnetze ver ursacht wurden; die Optimierung ihrer Strukturen und Steuerungsformen war des halb eine der wichtigsten technischen Herausforderungen. Erst mit der digitalen Zeitmultiplextechnik und ihrer VLSI-Realisierung konnten Koppelnetze kostengünstig realisiert werden. Mit der zellbasierten ATM-Vermittlungstechnik gewannen sie in den letzten Jahren in der Breitband-Vermittlungstechnik allerdings zum zweiten Male eine zentrale Bedeutung. Gleiches gilt für die sich abzeichnende photonische Ver mittlung. Der zweite Ursprung der Verbindungsnetze ist wesentlich jünger und mit dem Übergang von einfachen busbasierten Rechnerstrukturen hin zu massiv parallelen Rechnerarchitekturen verbunden. In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich eine Vielzahl von Verbindungsnetztypen herausgebildet, welche in den ersten Parallel rechnem auch zum Einsatz gekommen sind. Bedingt durch das in beiden Anwendungs feldem, der ATM-basierten Breitbandvermittlung und den Parallelrechnem, gleicher maßen angewandte Paketvermittlungsprinzip sind die entstandenen Verbindungs netzstrukturen sehr verwandt, ihre Entwicklungen haben sich gegenseitig stark be fruchtet.
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung.- 1.1 Allgemeines.- 1.2 Parallelrechner.- 1.3 Übermittlungssysteme.- 1.4 Multiplexverfahren.- 1.5 Transfermodi.- 1.6 Klassifikation von Kommunikationssystemen.- 1.7 Protokoll-Referenzmodelle.- 2 Unterscheidungsmerkmale.- 2.1 Topologie.- 2.2 Topologische Klassifikationen.- 2.3 Schnittstellenstruktur.- 2.4 Operationsmodus.- 2.5 Kommunikationsflexibilität.- 2.6 Kontrollstrategie.- 2.7 Vermittlungsverfahren und Datentransport.- 2.8 Konfliktauflösung.- 2.9 Router- und Koppelelement-Architektur.- 2.10 Testbarkeit und Fehlertoleranz.- 2.11 Technologische Realisierung.- 3 Grundlagen direkter Netze.- 3.1 Einfache und hierarchische Busse.- 3.2 Ring-Netze und lineare Anordnungen.- 3.3 Zwei- und dreidimensionale Gitter-Netze.- 3.4 Bäume und Pyramiden.- 3.5 Direktes Shuffle-Exchange-Netz.- 3.6 DeBruijn-Netze.- 3.7 PM2i-Netze.- 3.8 Cube-Netze.- 3.9 Modifizierte Cube-Netze.- 3.10 Cube-Connected-Cycles-Netze.- 3.11 Vollständige Vermaschung.- 3.12 Ubergreifende Klassifizierungen.- 4 Eigenschaften direkter Netze.- 4.1 Partitionierung.- 4.2 Verbindungsfunktionen als Abbildungen und Permutationen.- 4.3 Zyklusnotation für Permutationen.- 4.4 Partitionierung direkter Permutationsnetze.- 4.5 Emulation in direkten Netzen.- 4.6 Einbettung.- 5 Datentransport und Wegsuche in direkten Netzen.- 5.1 Überblick.- 5.2 Deterministisches Routing in direkten Netzen.- 5.3 Adaptives Routing in direkten Netzen.- 5.4 Zusammenfassung.- 6 Grundlagen indirekter Netze.- 6.1 Überblick.- 6.2 Einstufige indirekte Netze.- 6.3 Mehrstufige Einpfadnetze.- 6.4 Datenmanipulatoren.- 6.5 Indirekte Netze mit interner Datenoperation.- 7 Blockierungsfreie und rearrangierbare Netze.- 7.1 Einführung.- 7.2 Blockierungsfreie Clos-Netze.- 7.3 Rearrangierbare Clos-Netze.- 7.4 Rekursive Konstruktionrearrangierbarer Netze.- 7.5 Rekursive Konstruktion blockierungsfreier Netze.- 7.6 Blockierungsfreie Multicast-Netze.- 7.7 Selbstroutende Permutationsnetze.- 8 Koppelelementarchitekturen und Realisierungsaspekte.- 8.1 Koppelelemente mit Eingangspufferung.- 8.2 Koppelelemente mit Ausgangspufferung.- 8.3 Koppelelemente mit verteilter Pufferung.- 8.4 Koppelelemente mit Zentralpufferung.- 8.5 Prioritätsmechanismen in ATM-Koppelelementen.- 8.6 Koppelelemente für kombinierende Netze.- 9 Optische Verbindungsnetze.- 9.1 Einführung.- 9.2 Grundlagen und Technologie optischer Übertragung.- 9.3 Klassifikation optischer Netze.- 9.4 Broadcast-and-Select-Netze.- 9.5 Wavelength-Routing-Netze.- 9.6 Optische Schaltelemente.- 9.7 Free-Space-Verbindungsstrukturen.- 9.8 Ausblick.- 10 Fehlertoleranz und Test von Netzen.- 10.1 Grundlagen.- 10.2 Fehler und Fehlermodelle.- 10.3 Maßnahmen der Fehlererkennung, Fehlermaskierung und Fehlerbehebung.- 10.4 Fehlertolerante direkte Netze.- 10.5 Fehlertolerante indirekte Netze.- 10.6 Test von Netzen.- 11 Fallbeispiele von Kommunikations- und Parallelrechnersystemen.- 11.1 ATM-Systeme.- 11.2 Parallelrechnersysteme.- 12 Leistungsbewertung von Verbindungsnetzen.- 12.1 Überblick.- 12.2 Leistungsmaße.- 12.3 Verkehrsmodelle.- 12.4 Verkehrstheoretische Methoden der Leistungsbewertung.- 12.5 Analytische Leistungsbewertung gepufferter Koppelelemente.- 12.6 Bewertung durch Simulation.- 12.7 Simulativer Leistungsvergleich von Koppelelementen und Verbindungsnetzen.
