2.3. Коммутация пакетов

Техника коммутации пакетов была специально разработана для эффективной передачи компьютерного трафика, т.к. коммутация каналов не позволяет достичь высокой общей пропускной способности сети. Типичные сетевые приложения генерируют трафик очень неравномерно, с высоким уровнем пульсации скорости передачи данных. Коэффициент пульсации трафика отдельного пользователя сети, равный

,

где  - средняя (максимальная) интенсивность обмен, может достигать 1:50 или даже 1:100. При коммутации каналов большую часть времени канал будет простаивать. В то же время коммутационные возможности сети закреплены за парой абонентов и недоступны другим пользователям сети.

При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами.

Сообщениемназывается логически завершенная порция данных — запрос на передачу файла, ответ на этот запрос, содержащий весь файл и т. п. Сообщения могут иметь произвольную длину, от нескольких байт до многих мегабайт.

Пакеты могут иметь переменную длину, но в узких пределах, например от 48 до 1500 байт. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения (рис. 3).

Рис.3. Разбиение сообщения на пакеты

Пакеты транспортируются в сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети на основании адреса передают их друг другу, а в конечном итоге — узлу назначения.

Коммутаторы пакетной сети имеют внутреннюю буферную памятьдля временного хранения пакетов. Пакет находится некоторое время в очереди в буферной памяти выходного порта. Такая схема передачи данных позволяет сглаживать пульсации трафика на магистральных связях между коммутаторами и тем самым использовать их наиболее эффективным образом для повышения пропускной способности сети в целом.

Более высокая эффективность сетей с коммутацией пакетов по сравнению с сетями с коммутацией каналов (при равной пропускной способности каналов связи) была доказана в 60-е годы как экспериментально, так и путем имитационного моделирования.

Достоинства сетей с коммутацией пакетов:

высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика;

возможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи между абонентами.

Недостатки сетей с коммутацией пакетов:

неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети, обусловленная зависимостью задержек в очередях коммутаторов от общей загрузки сети;

переменная величина задержки, которая может достигать значительных величин в моменты мгновенных перегрузок сети;

возможные потери данных из-за переполнения буферов.

В настоящее время активно разрабатываются и внедряются методы, позволяющие преодолеть указанные недостатки. Сети, в которых реализованы методы обеспечения качества обслуживания QoS, позволяют одновременно передавать различные виды трафика, в том числе такие важные, как телефонный и компьютерный. Поэтому методы коммутации пакетов сегодня считаются наиболее перспективными для построения конвергентной сети, которая обеспечит комплексные качественные услуги для абонентов любого типа.

В будущем вполне возможно появление новых технологий коммутации, в том или ином виде комбинирующих принципы коммутации пакетов и каналов.