Коммутация MINT

Понятие коммутации и маршрутизации

Коммутация - технология канального уровня (L2), предназначенная для соединения абонентов сети через транзитные узлы. Использование коммутации обеспечивает связность узлов в рамках одной сети, а связность между сетями обеспечивается технологиями сетевого уровня. Таким образом, с помощью канальных технологий объединяются локальные устройства, а с помощью сетевых - удалённые.

В отношении компьютерных сетей, принято говорить о коммутации единиц данных на основе их MAC-адреса и протокола Ethernet, как доминирующей технологии. Единица данных, используемая при коммутации, называется кадр.

Устройство, совершающее коммутацию, называется коммутатором. Порты коммутатора и возможные пути перенаправления трафика между портами образуют коммутационную матрицу.

Маршрутизация - технология сетевого уровня (L3), предназначенная для соединения сетей. Доминирующей технологией сетевого уровня в компьютерных сетях является протокол IP. Единица данных, используемая при маршрутизации, называется пакет.

Следует понимать, что технологии коммутации и маршрутизации не конкурируют, а дополняют друг друга. Так, в общем случае, передача данных в рамках канала связи осуществляется на основании L2-заголовков, а передача данных между сетями - на основании заголовков третьего уровня.

Отличием в обработке единиц данных является то, что L2-заголовки могут быть обработаны аппаратными коммутационными матрицами, а L3 - центральным процессором устройства. Коммутационные матрицы имеют значительное преимущество относительно центрального процессора в скорости обработки данных, однако сетевой (L3) уровень позволяет применять сложные сетевые протоколы и предоставляет широкие возможности для передачи данных.

Основные принципы протокола MINT

MINT (Mesh Interconnection Network Technology - технология построения сетей с произвольными связями) - проприетарная технология компании "Инфинет", используемая на устройствах семейств InfiLINK 2x2, InfiMAN 2x2, InfiLINK Evolution и InfiMAN Evolution, обеспечивающая передачу данных между устройствами по беспроводным и проводным каналам связи.

Границами применения технологии MINT является область MINT (см. рисунок 1.2). Область MINT - это набор устройств, связанных через общую радиосреду. В следующих уроках будет показано, что возможно объединение нескольких областей MINT в одну через проводные каналы связи. На примере, представленном на рисунке выше, устройства БС1, АС1_1 и АС1_2 находятся в одной области MINT, а устройства БС2 и АС2_1 - в другой, т.е. использование функциональности технологии MINT между устройствами БС1 и БС2 невозможно, т.к. они расположены в различных областях MINT.
 

Архитектура MINT поддерживает два основных способа передачи трафика - коммутацию и маршрутизацию. Каждый кадр, который будет передан через область MINT, в первую очередь проверяется на соответствие правилам коммутации. Если кадр соответствует правилам, то он будет передаваться внутри области MINT по правилам коммутации, если нет - кадр поступает в модуль маршрутизации, который принимает окончательное решение о его перенаправлении.

Достоинством MINT является его прозрачность для протоколов высокого уровня. Например, Ethernet-кадр с меткой VLAN может быть передан через область MINT без изменений, аналогично передаче кадра через кабель. Структура Ethernet-кадра, инкапсулированного в MINT, представлена на рисунке выше. Таким образом, область MINT является для внешних устройств виртуальным коммутатором. Кроме того, при инкапсуляции Ethernet-кадра в кадр MINT, применяется механизм Packet Header Supression, сжимающий избыточную часть кадра, и объединение малых кадров в суперкадры Burst.

При передаче кадров MINT через радиоканал к ним добавляется заголовок, который зависит от используемой радиотехнологии. На устройствах "Инфинет" семейств InfiLINK 2x2 и InfiMAN 2x2 могут использоваться технологии Polling и TDMA. На устройствах семейств InfiLINK Evolution и InfiMAN Evolution всегда используется технология TDMA.

Аналогично рассмотренному выше случаю, существует возможность инкапсуляции кадров MINT в Ethernet-кадры через псевдо-радиоинтерфейс, который подробно рассмотрен в следующих уроках. Структура такого кадра представлена на рисунке выше. Подобный инструмент позволяет объединить сегменты MINT в единую область с использованием проводных или беспроводных L2-каналов, построенных с использованием сетевого оборудования других производителей.

Для создания соединений MINT обязательно наличие связи между соседними узлами. Формируя широковещательную рассылку ARP-запросов, устройства "Инфинет" составляют список MAC-адресов устройств, подключенных к MINT. Таким образом, каждый узел сети MINT имеет полную карту сети MINT, содержащую информацию о соседях и маршрутах.

Таблица маршрутизации MINT содержит все возможные маршруты до всех получателей сети MINT и, подобно OSPF, при передаче данных выбирается маршрут с наименьшей стоимостью, однако построение таблицы коммутации и поиск по ней осуществляются на основании MAC-адреса. Каждый узел, с периодичностью 1-3 с, пересчитывает значение стоимости соединений со своими соседями. Устройство при расчёте стоимости оперирует значениями параметров SNR, RSSI, битрейт, уровень переповторов, загрузка канала и т.д., поэтому маршруты между узлами области MINT могут непредсказуемо изменяться в зависимости от качества канала связи.