8.3.5. Устройства коммутации

Узлы коммутации сетей содержат устройства коммутации (коммутаторы). Если они выполняют коммутацию на основе иерархических адресов связи, то их называют маршрутизаторами.

Устройства коммутации позволяют сократить протяженность каналов связи в сетях с несколькими взаимодействующими абонентами: вместо того, чтобы прокладывать несколько каналов связи от данного абонента ко всем остальным, можно проложить лишь по одному каналу от каждого абонента к общему коммутационному узлу.

Узлы коммутации осуществляют один из 3-х возможных видов коммутации при передаче данных – коммутацию каналов, коммутацию сообщений и коммутацию пакетов.

Коммутация каналов – между пунктами отправления и назначения устанавливается непосредственное физическое соединение путем формирования составного канала из последовательного соединения отдельных участков каналов связи. Такой сквозной физический составной канал организуется в начале сеанса связи, поддерживается в течение всего сеанса и разрывается после окончания передачи. Образованный канал недоступен для посторонних абонентов. Это обусловливает снижение общей пропускной способности сети передачи данных. К тому же образованный канал часто бывает перегружен.

Коммутация сообщений позволяет передавать данные в виде дискретных порций разной длины (сообщений). При этом между источником и адресатом сквозной физический канал не устанавливается, ресурсы коммутационной системы предварительно не распределяются. Отправитель лишь указывает адрес получателя. Узлы коммутации анализируют адрес и текущую занятость каналов и передают сообщение по сводным в данный момент каналам в сторону получателя. В узлах коммутации осуществляется также временное хранение данных в буферной памяти, контроль достоверности информации, преобразование форматов данных, формирование сигналов подтверждения получения сообщения.

Коммутация пакетов. В современных системах для повышения оперативности, надежности передачи и уменьшения емкости ЗУ узлов коммутации длинные сообщения разделяются на несколько более коротких стандартной длины, называемых пакетами. Стандартность размера сообщений (пакетов) обусловливает соответствующую стандартную разрядность оборудования узлов связи. Пакеты могут следовать к получателю разными путями, и непосредственно перед выдачей абоненту, объединяться для формирования законченных сообщений.

Различают четыре режима передачи пакетов:

• дейтаграммный⁵¹ режим – независимое перемещение по сети пакетов сообщений;

• режим виртуального вызова – источник посылает предупреждение о передаче с указанием объема, приемник резервирует память и посылает подтверждение о согласии приема;

• метод коммутации пакетов с установлением виртуального канала – все пакеты одного сообщения передаются по одному фиксированному каналу;

• метод коммутации пакетов с виртуальным соединением – близок к методу коммутации каналов, отличия в размерах пакета и способах коррекции ошибок.

Этот вид коммутации обеспечивает наибольшую пропускную способность сети и наименьшую задержку при передаче данных. Недостатком коммутации пакетов является трудность, а иногда и невозможность его использовать для систем, работающих в реальном масштабе времени.

Коммутации сообщений и пакетов относятся к логическим видам коммутации (при их использовании формируется лишь логический канал между абонентами). Логическая коммутация пакетов часто требует в центре коммутации наличия специальных связных мини - или микроЭВМ. Они осуществляют прием, хранение, анализ, разбиение, синтез, выбор маршрута и отправку сообщений адресату. В узлах коммутации могут использоваться также концентраторы и удаленные мультиплексоры. Их основное назначение состоит в объединении и уплотнении входных потоков данных, поступающих от абонентов по низкоскоростным каналам связи, в один или несколько более скоростных каналов связи и наоборот.

Концентраторы осуществляют переключение потока данных от нескольких низкоскоростных каналов связи на меньшее количество более скоростных (методом асинхронного временного уплотнения).

Удаленные мультиплексоры осуществляют объединение потоков данных из нескольких низкоскоростных каналов связи на один более скоростной, методами частотного или временного уплотнения.