9. Методи комутації у мережах ПДС

Розглянемо методи комутації відповідно до структури показаної на малюнку

Відомі два основні принципи комутації:

безпосереднє з'єднання;

з'єднання із накопиченням інформації.

Під комутацією каналів розуміється сукупність операцій з'єднання каналів для отримання наскрізного каналу, що зв'язує через вузли комутації один кінцевий пункт з іншим.

Таким чином, при комутації каналів спочатку організується наскрізний канал передачі повідомлень між взаємодіючими абонентами через вузли комутації, а потім передача повідомлень. Доки взаємопов'язані абоненти не повідомлять про своє рішення ліквідувати встановлене з'єднання, виділені ресурси мережі знаходяться в їхньому монопольному володінні, незалежно від того, чи використовуються вони в даний момент чи ні.

Переваги КК

після організації з'єднання абоненти можуть вести передачу будь-коли незалежно від навантаження, що надходить від інших абонентів;

передачі здійснюються із фіксованою затримкою, тобто. може бути реалізований режим передачі у реальному масштабі часу, що особливо важливо під час передачі мультимедійного трафіку.

Недоліки КК

– погане використання ресурсів мережі, зокрема каналів, якщо абоненти, що взаємодіють, недостатньо активні і між передачами повідомлень спостерігаються тривалі паузи.

Комутація із накопиченням

У момент приходу сигналу по каналу, що входить в КК, необхідний вихідний канал може виявитися зайнятим передачею інформації від іншого джерела. У такому разі виникають альтернативні рішення:

перше – повідомити джерело повідомлень про неможливість встановлення необхідного з'єднання в даний момент (системи з відмовами),

друге – запам'ятати вхідне повідомлення та передати його у вихідний канал після звільнення останнього від передачі попереднього повідомлення (системи з очікуванням). Такий підхід реалізується у системі комутації з накопиченням.

При комутації з накопиченням пропускна спроможність мережі не закріплюється на весь час сеансу зв'язку двох абонентів, а представляється їм лише в міру необхідності у разі появи у них повідомлень передачі. Такий підхід дозволяє значно підвищити ефективність використання пропускної спроможності трактів мережі.

При системі комутації з накопиченням (КН) ВП має постійний прямий зв'язок зі своїм КК (іноді з кількома) і передає на нього інформацію, а потім ця інформація поетапно передається через вузли комутації іншим абонентам, причому у разі зайнятості вихідних каналів інформації запам'ятовується у вузлах і передається у міру звільнення каналів у потрібному напрямку.

Відомі два різновиди системи з накопиченням:

система комутації повідомлень (КС)
система комутації пакетів (КП)

Процес передачі в мережі з КС наступний:

- якщо канал до сусіднього вузла КС вільний, повідомлення негайно передається на сусідній вузол КС, в якому повторюється та ж операція;

- якщо канал до сусіднього вузла КС зайнятий, повідомлення зберігається у пристроях пам'яті до звільнення каналу;

Такий спосіб обслуговування, при якому заявка, яка надійшла в момент відсутності вільних ліній або приладів, чекає на їх звільнення, називається обслуговуванням з очікуванням.

Метод КС знайшов застосування телеграфних мережах загального користування.

Метод комутації пакетів за своєю ідеологією збігається з методом КС і відрізняється лише тим, що довгі повідомлення передаються не повністю,а розбиваються на відносно короткі частини пакети.

Способи передачі пакетів

Розрізняють два способи (режиму) передачі пакетів:

режим віртуальних з'єднань

дейтаграмний режим.

Віртуальні сполуки

По суті це комутація каналів, але не безпосередньо, а через пам'ять керуючих комп'ютерів у центрах комутації пакетів

У віртуальній мережі, перш ніж розпочати передачу пакетів, абоненту-одержувачу надсилається службовий пакет, який прокладає віртуальне з'єднання. У кожному вузлі цей пакет залишає розпорядження виду:

пакети k-го віртуального з'єднання, які з i-го каналу, слід направляти в j-й канал.

Таким чином, віртуальне (умовне) з'єднання існує тільки в пам'яті комп'ютера, що управляє.

Дійшовши до абонента-одержувача, службовий пакет запитує в нього дозвіл на передачу, повідомивши, який обсяг пам'яті знадобиться прийому. Якщо його комп'ютер має таку пам'ять і вільний, то надсилається згода абоненту-відправнику (також у вигляді спеціального службового пакета) на передачу повідомлення.

Отримавши підтвердження, абонент-відправник розпочинає передачу повідомлення звичайними пакетами. Пакети безперешкодно проходять один за одним по віртуальному з'єднанню (у кожному вузлі на них чекає інструкція, яка обробляється керуючим комп'ютером) і в тому ж порядку потрапляють абоненту-отримувачу, де, звільнившись від кінцевиків і заголовків, утворюють вихідне повідомлення, що передається.

Віртуальне з'єднання може існувати доти, доки відправлений одним із абонентів, спеціальний службовий пакет не зітре інструкції у вузлах.

Режим віртуальних з'єднань ефективний при передачі великих масивів інформації та має всіперевагами методів комутації каналів та пакетів.

Постійний і комутований віртуальний канал

У стандартних міжнародних протоколах передбачається два типи віртуальних каналів: постійний і комутований.

PVC - Permanent Virtual Circuits SVC - Switched Virtual Circuits.

Комутований віртуальний канал передбачає встановлення та ліквідацію каналу при кожному з'єднанні, за розглянутим вище алгоритмом.

Постійний віртуальний канал означає наявність фізичної лінії між двома абонентами. Він є лише процедуру передачі повідомлення, що зберігається в мережі, через переприймальні пункти між даними абонентами.

Дейтаграми

Для коротких повідомлень ефективніший датаграмний режим, який не потребує досить громіздкої процедури встановлення віртуального з'єднання між абонентами.

Термін "датаграма" застосовують для позначення самостійного пакета, що рухається мережею незалежно від інших пакетів.

Датаграмний режим використовується, зокрема, Internet, протоколи UDP (User Datagram Protocol) та TFTP (Trivial File Transfer Protocol).

Кожен із розглянутих методів комутації має свою сферу застосування, обумовлену його особливостями. Тому доцільно поєднувати різні методи комутації на мережах, що поєднують велику кількість абонентів з різними один від одного величинами навантаження, характером її розподілу в часі, обсягами повідомлень, використовуваною кінцевою апаратурою.

Вибір методів комутації є досить складним оптимізаційним завданням. Вона вирішується виходячи з вимог до транспортної мережі, які, у свою чергу, визначаються особливостями трафіку, класом користувачів та показниками якості їх обслуговування.

Контрольніпитання на тему:

Назвіть основні засади комутації.
Що таке комутація каналів |
Назвіть переваги та недоліки мереж із комутацією каналів.
Що таке комутація з накопиченням та які види оперативної комутації до неї відносяться.
Як надсилається повідомлення в мережі з комутацією повідомлень.
Що таке комутація пакетів?
Дайте визначення поняття “віртуальний канал”.
Що таке комутований та постійний віртуальні канали.
Як відбувається передача в мережі з комутацією пакетів та організацією віртуального каналу, що комутується.
Як відбувається передача повідомлення у датагарамному режимі.
Перерахуйте переваги та недоліки мереж із комутацією пакетів.