Комутація пакетів
Ця техніка комутації була розроблена спеціально для ефективного передавання комп’ютерного трафіку. Перші кроки на шляху створення КМ на основі техніки КК показали, що цей вид комутації не дозволяє досягти високої загальної пропускної здатності мережі. Типові мережеві додатки генерують трафік досить нерівномірно, з високим рівнем пульсації швидкості передавання даних. Коефіцієнт пульсації трафіку окремого користувача мережі (дорівнює відношенню середньої інтенсивності обміну даними до максимально можливого), може досягати 1:100 і більше. Якщо в такому випадку організувати КК між комп’ютером користувача й сервером, то більшу частину часу канал буде простоювати, оскільки комутаційні можливості мережі будуть закріплені за даною парою абонентів і не будуть доступні іншим користувачам мережі.
При застосуванні КП усі передані користувачем повідомлення (повідомлення це логічно завершена порція даних наприклад, запит на передавання файла, відповідь на цей запит, що містить весь файл тощо) розбиваються у вузлі-передавачі на порівняно невеликі частини пакети. Повідомлення можуть бути довільної довжини, від кількох байтів до сотень гігабайтів. Пакети, зазвичай, теж можуть бути змінної довжини, але у вузьких межах (наприклад, від 46 до 1500 байт). Кожний пакет забезпечується заголовком, у якому вказуються, зокрема, адресна інформація, необхідна для доставлення пакета на вузол призначення та номер пакета, для збирання повідомлення вузлом призначення (рис. 9). Пакети транспортуються мережею як незалежні інформаційні блоки. Комутатори мережі приймають пакети від кінцевих вузлів і на підставі адресної інформації передають їх один одному, і в остаточному підсумку вузлу призначення.
К
Рисунок
9
Розбивання повідомлення на пакети
В цьому випадку пакет перебуває деякий час у черзі пакетів у буферній пам’яті вихідного порту, а коли до нього дійде черга передається наступному комутатору. Така схема передавання даних дозволяє згладжувати пульсацію трафіку на магістральних зв’язках між комутаторами і тим самим найбільш ефективно використати їх для підвищення пропускної здатності мережі в цілому.
Зрозуміло, що для пари абонентів найефективнішим було б надання зкомутованого каналу зв’язку, як це робиться в мережах з КК. Тоді час взаємодії цієї пари абонентів був би мінімальним, оскільки дані без затримок передавались би від одного абонента іншому. Простої каналу під час пауз абонентів не цікавлять їм важливо швидше вирішити своє завдання. Мережа з КП сповільнює процес взаємодії конкретної пари абонентів, оскільки їх пакети можуть очікувати в комутаторах, поки по магістральних зв’язках передаються інші пакети, що надійшли в комутатор раніше. Проте загальний обсяг переданих мережею даних за одиницю часу у випадку застосування технології КП буде більший, ніж при КК, оскільки пульсації трафіку окремих абонентів (відповідно до закону великих чисел) розподіляються за часом так, що їх піки не збігаються. Тому комутатори постійно і досить рівномірно завантажені роботою, якщо число абонентів, які вони обслуговують, досить велике.
Більш висока ефективність мереж з КП порівняно з мережами з КК (при однаковій пропускній здатності каналів зв’язку) була доведена ще в 60-і роки як експериментально, так і за допомогою імітаційного моделювання.
Мережа з КП сповільнює процес взаємодії конкретної пари абонентів, але підвищує пропускну здатність мережі в цілому.
Затримки у джерелі передавання:
час на передавання заголовків;
затримки, викликані інтервалами між передаванням кожного наступного пакета.
Затримки в кожному комутаторі:
час буферизації пакета;
час комутації, що складається з:
часу очікування пакета у черзі (змінна величина);
часу переміщення пакета у вихідний порт.