Коммутация Пакетов (КП)

Коммутация Пакетов (КП) — коммутация, обеспечивающая передачу через сеть пакетов без монопольного использования каналов.

Пары каналов на время сеанса в единое целое не соединяются. Здесь сообщения не собираются и не разбираются, N = 3 , a коммутация осуществляется сетевыми процессами, опирающимися на функции физического, канального уровня и сетевого уровня.

Характерной особенностью, отличающей коммутацию пакетов от коммутации каналов, являются коммутация с запоминанием и коллективное использование каналов коммуникационной сети. Здесь ни один из каналов не занимается парой абонентских систем либо административных систем даже на время проведения сеанса. Пакеты по одному и тому же каналу идут, по мере их поступления, не зависимо от их источников и адресатов. Иначе говоря, канал взаимодействующими абонентами занимается только на время передачи каждого пакета.

Коммутация пакетов является более сложной технологией, чем коммутация каналов (рис.098).

При выполнении коммутации пакетов между физическими средствами соединения (A,B,C) используются функциональные блоки физического уровня (1A, 1B, 1C), канального уровня (2A, 2B, 2C) и сетевого уровня (3A, 3B, 3C) всех систем, включая узлы коммутации пакетов. Функциональные блоки в узлах объединяются сетевыми процессами (СП). В результате любая пара абонентских либо административных систем передает друг другу пакеты через коммуникационную сеть (пунктир).

Для повышения надежности работы коммуникационной сети в ней топология размещения узлов коммутации пакетов и соединяющих их каналов строится исходя из того, что между парами взаимодействующих систем создается несколько путей передачи пакетов.

Пакеты узлами коммутации направляются по тем последовательностям каналов, которые в конце концов, позволят достичь абонентской системы-адресата. Здесь, в отличие от коммутации каналов, коммутация пакетов происходит в течение всего сеанса взаимодействия систем (а не только в начале этого сеанса).

В результате того, что пакеты идут по различным направлениям (последовательностям каналов), они могут приходить в пункт назначения с разным запаздыванием. Кроме этого, после прохождения через какие-нибудь каналы в пакетах могут возникнуть ошибки, из-за чего пакеты уничтожаются и передаются вновь. Все это приводит к тому, что все пакеты, посланные системой, не могут быть доставлены с одинаковым временем прохождения через коммуникационную сеть.

Различают два способа (режима) передачи пакетов: режим виртуальных соединений и датаграммный.

Виртуальные соединения. По сути, это коммутация каналов, но не напрямую, а через память управляющих компьютеров в центрах коммутации с использованием пакетов при передаче сообщений. В виртуальной сети, прежде чем начать передачу пакетов, абоненту-получателю направляется служебный пакет, прокладывающий виртуальное соединение. В каждом узле этот пакет оставляет распоряжение вида: пакеты k-го виртуального соединения, пришедшие из i-го канала, следует направлять в j-й канал. Таким образом, виртуальное (условное) соединение существует только в памяти управляющего компьютера. Дойдя до абонента-получателя, служебный пакет запрашивает у него разрешение на передачу, сообщив, какой объем памяти понадобиться для приема. Если его компьютер располагает такой памятью и свободен, то посылается согласие абоненту-отправителю (также в виде специального служебного пакета) на передачу сообщения. Получив подтверждение, абонент-отправитель приступает к передаче сообщения обычными пакетами. Пакеты беспрепятственно проходят друг за другом по виртуальному соединению (в каждом узле их ждет инструкция, которая обрабатывается управляющим компьютером) и в том же порядке попадают абоненту-получателю, где, освободившись от концевиков и заголовков, образуют передаваемое сообщение, которое направляется на седьмой уровень. Виртуальное соединение может существовать до тех пор, пока отправленный одним из абонентов, специальный служебный пакет не сотрет инструкции в узлах. Режим виртуальных соединений эффективен при передаче больших массивов информации и обладает всеми преимуществами методов коммутации каналов и пакетов.

Датаграммы. Для коротких сообщений более эффективен датаграммный режим, не требующий довольно громоздкой процедуры установления виртуального соединения между абонентами. Термин "датаграмма" применяют для обозначения самостоятельного пакета, движущегося по сети независимо от других пакетов. Получив датаграмму, узел коммутации направляет ее в сторону смежного узла, максимально приближенного к адресату. Очевидно, что при такой маршрутизации каждая датаграмма будет идти по случайной траектории, и, следовательно, момент поступления ее к адресату будет случайным. При этом свойствами случайности можно управлять, т.е. добиваться, чтобы среднее время доставки не превышало заданного, а вероятность того, что какая-то датаграмма задержится более наперед заданного числа секунд, была бы достаточно малой. Датаграммный режим используется, в частности, в Internet.

Скоростные характеристики коммутации пакетов не всегда удовлетворяют требованиям передачи видеоинформации. Поэтому в последнее время все большее внимание уделяется скоростной коммутации данных.