Лекція 2 Методи комутації в телекомунікаційних мережах
Часто фізичне з'єднання між передавачем і приймачем в інформаційних мережах утворюється шляхом послідовного з'єднання (комутації) декількох каналів зв'язку в єдиний складовою канал. Така ситуація виникає при передачі інформації на значну відстань.
Розрізняють два види телекомунікаційних мереж: з довготривалою і оперативної комутацією
Довготривалої (кросової) називають такий спосіб комутації, при якому складовою канал створюється і існує протягом певного інтервалу часу незалежно від передачі інформації.
Скроссірованнние (виділені) канали надаються користувачам (наприклад, здаються в оренду) на тривалий час (цілодобово) або на певні періоди (за розкладом). Кросові з'єднання реалізуються за допомогою спеціальних пристроїв розподілу інформації. Такі з'єднання забезпечують найбільш швидку передачу повідомлень. Час передачі повідомлення визначається тільки його обсягом і пропускною спроможністю каналу.
Використання виділеного каналу доцільно лише в тих випадках, коли вимоги користувачів надзвичайно високі і не можуть бути задоволені застосуванням оперативної комутації. Така ситуація виникає при необхідності надійної передачі важливої, термінової інформації (передача газет, оперативне мовлення) або коли між кінцевими системами передається великий потік повідомлень, що завантажує канал на час протягом доби більш, ніж на 40 -60%. При цьому слід врахувати, що зі зростанням кількості кінцевих систем. кількість необхідних ліній і оснащеність вузлів збільшується дуже швидко. Тому мережа з кросової комутацією є найбільш неекономічною. У телекомунікаційних мережах в основному використовується оперативна комутація, при якій комутований канал створюється тимчасово, в основному, на час передачі повідомлення, а в решту часу окремі складові каналу зв'язку можуть бути використані для інших цілей.
Розрізняють чотири види оперативної комутації: комутація каналів, комутація повідомлень, комутація пакетів і гібридна комутація. В даний час в телекомунікаційних мережах переважно застосовуються методи комутації каналів і пакетів. Розглянемо їх особливості.
При комутації каналів користувачам на час сеансу передачі повідомлення надається симплексний або дуплексний складовою канал, званий з'єднувальним трактом, складений з вільних в даний момент каналів на окремих ділянках мережі. Спочатку встановлюється з'єднання. Ініціатор взаємодії повинен сформувати і послати найближчого комутатора запит на встановлення з'єднання. Процес обслуговування при комутації каналів можна розділити на три стадії: 1. Обмін сигнальної інформацією для встановлення з'єднання. 2. Обмін корисною інформацією по встановленому з'єднанню. 3. Обмін сигнальної інформацією для роз'єднання з'єднання.
Після встановлення з'єднання дві кінцеві системи (і тільки дві!) Використовують його під час всього сеансу взаємодії.
Інформація під час обміну між кінцевими системами доставляється практично без затримки, так як не потрібно її обробка в комутаційних вузлах.
2. Високі вимоги до синхронізації мережі.
Частини одного і того ж повідомлення можуть в один і той же час перебувати в різних каналах зв'язку, більш того, коли початок повідомлення вже прийнято, його кінець відправник може ще навіть не передавати в канал.
Таблиця 2 - Параметри методу КП
У мережі з КП наступний процес передачі.
При зберіганні пакети встановлюються в черзі у напрямку передачі, причому довжина черги не перевищує 3-4 пакетів. Якщо довжина черги перевищує допустиму, пакети стираються з пам'яті ОЗУ і їх передача повинна бути повторена.
Способи пакетної комутації
Існує два способи пакетної комутації. Перший спосіб - це спосіб датаграммной передачі, другий - спосіб віртуальних з'єднань.
Датаграммним метод (ДМ)
Пакети надходять на прийом не в тій послідовності, в якій вони були передані, тому доводиться виконувати функції пов'язані зі складанням пакетів.
Пакет спочатку надсилається в вузол першого рангу, при невдачі - у вузол другого рангу і т.д.
Ця процедура називається алгоритмом маршрутизації. Існують алгоритми, коли вузол передачі вибирається випадково, і тоді кожна датаграмма буде йти за випадковою траєкторії.
Датаграммним режим об'єднує в собі мережевий і транспортний рівень, тому протокол передачі мережі Internetназивается протоколомTCP / IP, де протокол ТСР - протокол четвертого транспортного рівня, аIP- мережевий протокол.
Датаграммним режим використовується, зокрема, в Internetв протоколахUDP (UserDatagramProtocol) іTFTP (TrivialFileTransferProtocol).
Малюнок 6 - Датаграммним метод передачі
Метод віртуального з'єднання (ВС).
Малюнок 7 - Метод віртуального з'єднання
У віртуальній мережі абоненту-одержувачу надсилається службовий пакет, що прокладає віртуальне з'єднання. У кожному вузлі цей пакет залишає розпорядження виду: пакети k-ого віртуального з'єднання, що прийшли ізi-ого каналу слід направляти вj-й канал. Т.ч. віртуальне з'єднання існує тільки в пам'яті керуючого комп'ютера. Дійшовши до кінцевої системи-одержувача, службовий пакет запитує в неї дозвіл на передачу, повідомивши який обсяг пам'яті знадобиться для прийому. Якщо її комп'ютер має такий пам'яттю і вільний, то надсилається згоду кінцевої системі-відправнику на передачу повідомлення. Отримавши підтвердження, крайова система-відправник приступає до передачі повідомлення звичайними пакетами.
Пакети безперешкодно проходять один за одним по віртуальному з'єднанню і в тому ж порядку потрапляють абоненту-одержувачу, де, звільнившись від кінцевиків і заголовків, утворюють передане повідомлення, яке направляється на 7 рівень. Віртуальне з'єднання може існувати до тих пір, поки відправлений одним з абонентів, спеціальний службовий пакет не зітре інструкції в вузлах. Режим віртуальних з'єднань ефективний при передачі великих масивів інформації і володіє всіма перевагами методів комутації каналів і пакетів.
До недоліків слід віднести відсутність впливу ситуації, що змінилася в мережі на маршрут, який не коригується до кінця зв'язку. Віртуальна мережа в значно меншій мірі піддається перевантаженням і зациклення пакетів, за що доводиться платити гіршим використанням каналів і більшу чутливість до зміни топології мережі.