Временная диаграмма передачи сообщения через сеть с кс

На временной диаграмме учтены следующие задержки:

1. Задержки, обусловленные конечным временем распространения сигналов в физической среде передачи между узлами. Время распространения сигнала t_распр на каждом участке маршрута передачи данных зависит от типа физической линии связи – среды передачи и от длины участка Sкм.

2. Время задержки сообщения в узлах Т_ожид, которое зависит от загрузки процессора в узле коммутации и загрузки линии в нужном направлении.

3. Время передачи сообщения вместе с заголовком в виде адреса t_пер , которое зависит от размера сообщения W (байт) и скорости передачи информации V бит/с на данном участке.

В практическом задании рассматривается сеть, содержащая три типа линий связи:

1. Кабельные линии на основе медной витой пары

2. Оптоволоконные линии

3. Спутниковые линии связи через геостационарный спутник, который выполняет побитную ретрансляцию сигнала.

Скорость распространения сигналов можно принять:

• равной скорости света в вакууме С в третьем случае;

• равной С/1,5 – во втором случае;

• равной (0,6-0,7)С - в первом случае.

Основные недостатки сети с КС следующие:

• величина задержки сообщения в сети (период времени от начала передачи сообщения Хостом 1 до конца приема сообщения Хостом 2) имеет случайный характер и большой разброс относительно среднего значения.

• Невозможно организовать квазидиалог между пользователями при помощи буферизации из-за большой дисперсии задержек сообщения в сети.

Основное достоинство сети с КС заключается в высоком использовании пропускной способности каналов связи, так как в узлах УКС организуется очередь исходящих сообщений, и в устойчивости сети к перегрузкам. В периоды всплеска нагрузки в сети сообщения хранятся в памяти узлов неограниченно долго и передаются по мере освобождения линий в нужном направлении. Длина очереди сообщений, ожидающих передачи, не ограничена.

УКС обслуживает поступающие вызовы по системе с ожиданием. Вероятность того, что поступивший вызов застанет все исходящие линии нужного направления занятыми и будет ожидать обслуживания некоторое время больше нуля Р(t>0) является основной характеристикой качества обслуживания в системе с ожиданием.

Метод коммутации пакетов кп

Был специально разработан для эффективной передачи информации между вычислительными машинами через телекоммуникационную сеть. Типичные сетевые приложения создают трафик очень неравномерно. Средняя интенсивность трафика, создаваемого приложением, за некоторый период времени и максимальная интенсивность могут отличаться в 100 раз. Поэтому, использовать коммутацию каналов для организации физического канала между компьютерами неэффективно, так как канал будет простаивать в периоды пауз при передаче данных. Коммутация сообщений при передаче длинных файлов объемом несколько Мбайт ведет к большим задержкам сообщения в сети. Коммутация пакетов соединяет в себе преимущества коммутации сообщений и коммутации каналов.

При КП длинные сообщения передаются не целиком, а разбиваются на относительно короткие части – пакеты. Максимальный размер пакета определяется используемой сетевой технологией канального уровня.

Пакет (по МСЭ-Т) - это набор двоичных символов, включающий в свой состав данные, информацию для управления соединением и контроля ошибок, и имеющий строго определенный формат.

Пакеты тоже могут иметь переменную длину, но в гораздо более узких пределах: от 50 до 1500 Байт. Пакеты транспортируются в сети, как независимые информационные блоки и собираются в сообщение в узле назначения. Коммутаторы пакетной сети имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора занят передачей другого пакета. Буферизация сглаживает пульсации трафика на магистральных каналах между узлами до значений 1:10 – 1:2.

На эффективность работы сети сильно влияют размеры пакетов, которые передает сеть. Слишком большие пакеты приближают сеть к сети с коммутацией сообщений. Время задержки в сети увеличивается, эффективность сети падает. Слишком маленькие пакеты заметно увеличивают долю служебной информации (накладные расходы), так как каждый пакет имеет заголовок фиксированной длины.

Перечислим достоинства сетей с коммутацией пакетов:

1. Высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика;

2. Возможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи между абонентами в соответствии с потребностями их трафика.

Недостатки сети с КП:

1. Неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети;

2. Переменная величина задержки пакетов;

3. Возможные потери данных из-за переполнения буферной памяти коммутаторов.

Рассмотрим временную диаграмму передачи сообщения через сеть с КП.

На рисунке учтено время распространения сигнала на каждом участке сети, время передачи пакетов П1 и П2 на каждом участке и время задержки пакетов в узлах.

Различают два режима передачи пакетов: режим виртуальных соединений и дейтаграммный режим. В первом случае все пакеты одного сообщения (информационного потока) передаются по одному и тому же маршруту – виртуальному соединению между двумя точками сети – на рисунке Комп-1 и Комп-2.

Если передача пакетов, принадлежащих одному сообщению, производится независимо друг от друга, то есть каждый пакет движется в сети самостоятельно, то в сети используется дейтаграммный режим передачи пакетов.

Режим виртуальных соединений

Виртуальное соединение - это логическое соединение, которое существует только в памяти узла коммутации пакетов и представляет собой запись в маршрутной таблице, которая определяет, по какому исходящему физическому каналу (номер выходного интерфейса коммутатора) и с каким логическим номером (число, метка потока) надо отправлять поступивший в узел пакет.

В сети с виртуальными соединениями или виртуальными каналами от Компьютера-источника к Компьютеру-получателю сначала направляется служебный пакет (Запрос), прокладывающий виртуальное соединение в сети. Этот пакет организует маршрут передачи пакетов с данными от источника до получателя. Пакет содержит адрес получателя, адрес источника (поле А) и другую информацию. В оперативной памяти каждого узла коммутации пакетов УКП, через который проходит служебный пакет, резервируется буферная зона для промежуточного накопления пакетов данных, которые будут передаваться по данному виртуальному соединению. В маршрутной таблице МТ каждого узла УКП служебный пакет оставляет распоряжение, имеющее следующий смысл: пакеты, имеющие в заголовке логический номер (номер виртуального канала) K, поступающие по входящей физической линии a, следует направлять в исходящую физическую линию b и присвоить им номер виртуального канала L.

На каждом звене данных в сети, (между Узлами КП или между оконечной системой и УКП) имеет место свой номер виртуального канала (в нашем примере - K, L, M,), который устанавливает отправитель пакета на этом участке. Таким образом, виртуальное, то есть условное логическое соединение существует только в памяти узла коммутации. Практически в одном физическом канале может быть организовано несколько сот и даже тысяч виртуальных каналов.

Дойдя до получателя (Хост-2) служебный пакет запрашивает разрешение на передачу и сообщает, какой объем памяти потребуется для приема данных. В обратную сторону, по тому же маршруту отправляется служебный пакет с подтверждением (Подтв), который организует маршрут передачи данных обратного направления. Получив положительное подтверждение, Хост-1 приступает к передаче сообщения пакетами, которые в адресной части содержат только номер виртуального канала (на рис. «Информационный блок»). Пакеты проходят один за другим по виртуальному соединению и поступают в Хост-2 в том же порядке, как были отправлены.

Виртуальное соединение существует до тех пор, пока одна из машин не отправит служебный пакет разъединения, который сотрет инструкции по данному соединению в памяти узлов.

Различают постоянные виртуальные соединения PVC, которые не разрываются месяцами, и коммутируемые виртуальные соединения SVC, создаваемые на время одного сеанса связи.