Способи комутації

Однією з визначальних характеристик мережі передачі даних є спосіб комутації даних, залежно від якого розрізняють мережі передачі даних з комутацією каналів, комутацією повідомлень, комутацією пакетів та інтегральні мережі передачі даних.

Найпростіший спосіб передачі даних між двома абонентськими системами, що називається комутацією каналів, ґрунтується на встановленні фізичного з’єднання між ними. За своєю суттю мережі комутації каналів подібні до телефонних мереж колективного користування, на базі яких вони здебільшого й реалізуються. Фізичне з’єднання між абонентськими системами комп’ютерної мережі створюється тільки на час сеансу передачі інформації утворенням складеного каналу з послідовно сполучених каналів. При цьому зв’язок між відправником і одержувачем налагоджується шляхом посилання відправником відповідного повідомлення, що передається мережею передачі даних від одного вузла комутації каналу до іншого й керує комутацією каналів зв’язку, ніби прокладаючи шлях від відправника до одержувача. Після утворення фізичного з’єднання з пункту призначення відправникові передається відповідне повідомлення, що підтверджує наявність необхідного з’єднання. Потім здійснюється передача інформації, заради якої створювався канал передачі даних. На час сеансу обміну інформацією складений канал є цілком недоступним для інших абонентів. Після закінчення передачі відправник інформації виробляє відповідне керуюче повідомлення, що передається складеним каналом, керуючи його роз’єднанням, а досягнувши адресата — інформує його про закінчення сеансу обміну інформацією.

Процедура передачі даних.

Процедуру передачі даних і часові затримки у мережах комутації каналів на базі телефонних мереж колективного користування зображено на рис. 7.1. Загальний час сеансу складається з часу комутації, часу передачі та часу завершення сеансу зв’язку. Слід звернути увагу, що процес комутації може істотно впливати на час сеансу. Наприклад, відносно тривалий час встановлення з’єднання (секунди) при використанні низькошвидкісних вузлів комутації каналів аналогових АТС у сукупності з низькою надійністю та високим рівнем шумів обмежує використання телефонних каналів зв’язку у швидкодіючих комп’ютерних мережах (рис. 7.1, а). Використання сучасних електронних вузлів комутації каналів дає можливість значно зменшити час комутації каналів і створювати так звані комп’ютерні мережі зі швидкою комутацією каналів, процедуру передачі даних в яких показано на рис. 7.1, б. Як видно з рис. 7.1, зі збільшенням розміру повідомлення, переданого за один сеанс обміну, ефективність даного способу комутації підвищується.

Рис. 7.1. Процедура передачі даних і часові затримки в мережах комутації каналів, де: 1 – затримка підключення; 2 – розповсюдження сигналу; 3 – комутація;

4 – передача даних; 5 – роз’єднання каналу; ВК – вузол комутації

У мережах комутації каналів можуть організовуватися так звані виділені канали, що комутуються у конкретні, заздалегідь визначені інтервали часу, протягом яких тільки й дозволяється передача інформації. Режим виділених каналів забезпечує максимально допустиму для конкретної мережі швидкість передачі даних, проте при низькій інтенсивності передачі даних ефективність використання передавального середовища помітно знижується.

Перевагою мереж комутації каналів є наявність постійного з’єднання між абонентськими системами, що дає змогу організувати взаємодію між ними у режимі реального часу, в діалоговому режимі.

Більшість сучасних мереж комутації каналів організуються з використанням засобів мереж зв’язку загального користування (телефонна мережа, радіомережа). Ці мережі є аналоговими і мають обмеження у швидкості та якості передачі цифрових сигналів. Тому для мереж зв’язку загального користування виникає потреба прийняття додаткових заходів щодо підвищення достовірності і швидкості передачі даних.

Крім того, істотним недоліком мереж комутації каналів є низький коефіцієнт використання каналів передачі даних, пряма залежність цього коефіцієнта від режимів роботи мережі. Для підвищення коефіцієнта використання каналів передачі даних запропоновані і реалізовані різні способи їх ущільнення і концентрації для створення на базі одного фізичного каналу кількох логічних каналів, наприклад, завдяки частотному і часовому ущільненню каналів.

Часове ущільнення використовується здебільшого у цифрових каналах передачі даних і являє собою статичний поділ каналу, передбачаючи передачу інформації кадрами фіксованої довжини. Кадр розбивається на частини відповідно до кількості каналів, і за кожним каналом закріплюється певна частина кадру. Концентрація каналів зв’язку, на відміну від ущільнення, є динамічною процедурою об’єднання навантаження кількох каналів для подальшої передачі інформації з меншою кількістю інших, більш швидкісних каналів.