Коммутация каналов и коммутация пакетов

Известны три способа коммутации: коммутация каналов, коммутация сообщений, коммутация пакетов.

На телефонных сетях наиболее распространенным способом коммутации является коммутация каналов (линий). Он характеризуется тем, что по переданному адресу представляется тракт между передатчиком и приемником на все время передачи информации в реальном масштабе времени. Недостатком этого способа является то, что тракт в большинстве случаев используется не полностью, так как информация (речевое сообщение) прерывается длительными паузами. Это приводит к неполному использованию каналов, что, в свою очередь, требует увеличения их числа на сети для поддержания требуемого качества обслуживания вызовов. В таких системах коммутации качество обслуживания вызовов оценивается вероятностью отказов в установлении соединения из-за занятости каналов (линий) и приборов коммутации (системы с потерями) или временем ожидания обслуживания вызова (в системах с ожиданием). Перечисленные показатели нормируются.

Способ коммутации сообщений характеризуется тем, что тракт между приемником и передатчиком заранее не устанавливается, а канал в нужном направлении предоставляется по адресу, приписываемому в начале сообщения, только для передачи сообщения, а в паузах этот канал используется для передачи других сообщений. Пришедшее на коммутационную станцию (узел) сообщение (или его часть - сегмент) поступает в запоминающее устройство. После приема и анализа адреса сообщение устанавливается в очередь для передачи его в нужном направлении. Системы коммутации сообщений являются системами с ожиданием. Качество обслуживания вызовов оценивается по среднему времени задержки. Способ коммутации сообщений используется, когда не требуется работа в реальном масштабе времени. По сравнению с коммутацией каналов коммутация сообщений имеет следующие преимущества: повышается использование каналов; возможно использование разных типов каналов на разных участках; регистрируются и хранятся проходящие через узел сообщения.

При коммутации пакетов сообщение разбивается на части одинакового объема, называемые пакетами. Каждому пакету присваивается номер пакета и адрес получателя. Передача пакетов одного сообщения происходит аналогично передаче в системе с коммутацией сообщений и может осуществляться по одному или разным путям. В оконечном пункте пакеты собираются и выдаются адресату. Ведутся работы по использованию способа коммутации пакетов для передачи информации, требующей доставки в реальном масштабе времени (технологии ATM, Frame Relay и пр.).

Каждый из способов коммутации имеет свои преимущества и недостатки и может быть эффективно использован в определенных условиях и для определенных видов информации.

Передача данных по телекоммуникационным сетям

Мы можем классифицировать категории каналов, которые используются в телекоммуникационных сетях для передачи данных. В основе классификации лежит принцип построения телекоммуникационных каналов между станциями коммутации. Передача данных через телекоммуникационную сеть может проходить по трем различным типам сетей:

1. Арендованные или выделенные линии. Стоимость арендованной линии определяется помесячной платой и зависит от длины и емкости линии.

2. Сеть с коммутацией линий или каналов, связанная с набором номера адресата: Стоимостькоммутационной услугизависит от времени поддержания соединения, скорости передачи данных и от расстояния.

3. Сеть с коммутацией пакетов. Стоимость часто фиксирована и зависит от скорости передачи данных через интерфейс между компьютером и сетью. Соглашения со службой провайдера могут определять и другие параметры, такие как объем переданных данных, максимальная скорость передачи и т.д..

Внутри категории сетей с коммутацией можно выделить две подкатегории: сети с коммутацией пакетов и сети с коммутацией каналов. Обе категории используются для передачи данных, Рис 8.7 показывает простейшие сети и принципы коммутации, которые они используют.

Коммутация каналов.Сети с коммутацией каналов обладают фиксированной полосой пропускания и очень малым временем задержки сигналов. Исходная технология передачи для них была связана с голосовой телефонией, видеотелефонией и видеоконференциями. Эта технология оказалась недостаточно гибкой для передачи данных, где требования к скорости передачи сильно варьируются в коротких интервалах времени. Однако некоторые старые поколения сети передачи данных до сих пор используют принцип коммутации каналов.

В основу коммутаций каналов залажен набор номера источником данных. Маршрутизация сообщения базируется на указании номера адресата, когда канал установлен. Соединение разрывают, когда сообщение состоялось, см. рис. 8.7. Во время обмена сообщениями объем данных, прошедших через коммутатор фиксируется не взирая на то, что данные могли быть и не использованы. В конце сообщения соединение разрывают. Телефонные сети, как и цифровые системы интегрального обслуживания (ЦСИО) используют в работе принцип коммутации каналов.

Коммутация пакетов.Сети с коммутацией пакетов специально предназначены для передачи данных. Источник данных разбивает сообщение на пакеты, содержащих указания для идентификации маршрута или пункта назначения. Пакеты маршрутизируются к пункту назначения узлами сети с коммутацией пакетов.

Главный недостаток технологии коммутации пакетов состоит в том, что она не позволяет достигать низких и постоянных времён задержки сигналов. Существуют два основных типа сетей с коммутацией пакетов: сеть виртуальных каналов и сеть передачи пакетов с постановкой на очередь в случае их накопления.

Рис. 8.7 Выделенные линии и сети с коммутацией каналов и пакетов

В случае виртуальных каналов виртуальное соединение устанавливается либо в начале передачи пакета, либо оно устанавливается постоянным для всего сообщения и пакеты сообщения передаются по тому же самому установленному маршруту.

Главное различие между использованием физических и виртуальных каналов состоит в том, что, если используются виртуальные каналы вместо физических, то много пользователей делят между собой всю емкость линии передачи и каналы между узлами сети. В определенный момент активные пользователи могут использовать всю доступную ёмкость, если другие пользователи не передают ничего. Полная адресная информация не нужна в пакетах, если соединение установлено. Тогда только короткий идентификатор включается в каждый пакет, чтобы определить виртуальный канал, к которому этот пакет предназначен.

Рис. 8.8. Передача данных в сетях с коммутацией каналов и пакетов

В случае передачи в сети с коммутацией пакетов по реальным каналам имеет место безкоммутаторная передача данных (дейтаграмм), в которой специальные устройства – маршрутизаторы выполняют операции изменения маршрутов дейтаграмм в соответствии с имеющимися в них адресами пункта назначения.

Контрольные вопросы:

1. Что называется коммутацией

2. Укажите элементы простейшей телекоммуникационной сети

3. Что включает в себя структура станции коммутации?

4. Перечислите уровни иерархия коммутаций.

5. Сформулируйте определение коммутации каналов и коммутации пакетов

6. Опишите три варианта передачи данных по телекоммуникационным сетям