3. Теоретические сведения
В современных телекоммуникационных сетях для информационного обмена используются три основных метода коммутации и передачи данных: метод коммутации каналов (МКК), метод коммутации сообщений (МКС) и метод коммутации пакетов (МКП).
3.1. Метод коммутации каналов
Основу МКК составляет формирование на время сеанса связи прямого физического канала от исходящего абонента к входящему через базовую сеть передачи данных (БСПД).
Сеанс связи – это промежуток времени от момента, когда исходящий абонент инициировал обмен, до момента, когда все участвующие в сеансе абоненты завершили обмен и отключились от БСПД.
Сеанс связи при МКК состоит их 3-х этапов (фаз): формирование физического канала (проключение), передача данных и разъединение.
Фаза формирования физического канала (проключение) осуществляется следующим образом.
На рис. 1 показан узел связи А (УСА) с подключенными к нему каналами от абонентов (абонентские линии), от узлов связи УСВ, УСС и УСD.
Исходящий абонент по каналу (абонентской линии) Кs посылает в УСА запрос на обмен информацией, в котором указывается адрес входящего абонента. Узел связи УСА на основе анализа адреса входящего абонента определяет направление дальнейшей связи (например, через узел УСВ), выбирает один из свободных каналов Кt этого направления и соединяет его с каналом Кs. Эта процедура называется проключением каналов. Таким образом абонент Х через узел УСА становится подключенным к узлу УСВ. Одновременно УСА передает по выбранному каналу Кt узлу УСВ запрос на дальнейшее проключение. Узел УСВ выбирает дальнейшее направление и проключает (соединяет) свободный канал этого направления со сформированным ранее участком передачи – абонентская линия Кs + канал Кt.
Описаная прцедура продолжается до тех пор, пока не будет достигнут входящий абонент. Таким образом формируется тракт передачи информации между исходящим и входящим абонентами.
В фазе передачи данных по сформированному описанным способом физическому каналу осуществляется двунаправленный обмен информацией между двумя абонентами.
Фаза разъединения может инициироваться как исходящим, так и входящим абонентом и осуществляется с помощью соответствующих команд разъединения, передаваемых от одного узла к другому по аналогии с фазой проключения.
Временная диаграмма передачи информации в сети с коммутацией каналов показана на рис. 2. В качестве примера рассмотрим обмен информацией между исходящим абонентом Х и входящим абонентом Y через два транзитных узла связи А и В (УСА и УСВ).
Поясним систему обозначений приведенных на диаграмме параметров.
Первый символ – параметр. Прописной буквой Т обозначается интервал времени, строчной буквой t – момент времени.
Второй или второй и третий символы – отношение параметра к узлу связи, обозначенного вторым символом, или к каналу связи, соединяющего узлы, обозначенные вторым и третьим символами.
Цифры, следующие за указанными символами, имеют следующую интерпретацию:
1 – отношение параметра к выдаче информации;
2 – отношение параметра к приему информации;
3 – распространение информации в среде переноса (по медному проводу, по оптоволокну, через радиоэфир и т.п.);
4 – обработка информации;
5 – удержание канала без его использования.
Индексные цифры указывают на порядковый номер или модификацию рассматриваемого параметра.
В исходном состоянии в момент времени tX0 (начало сеанса обмена) у исходящего абонента Х находятся данные пользователя, которые необходимо передать входящему абоненту Y, а также адрес этого абонента.
Обработка этой информации исходящим абонентом Х (интервал времени ТХ41) заключается в следующем. Если абонент Х подключен к нескольким узам связи, то на основе анализа адреса входящего абонента осуществляется выбор направления (маршрута) передачи (например, к УСА) и формирование команды запроса на проключение. Эта команда (Запр. ХА) по абонентской линии выдается в УСА (интервал ТХ11). Величина этого интервала зависит от объема передаваемой информации N (количество бит информации, которое содержится в передаваемой команде) и скорости передачи информации по каналу (абонентской линии) fпд. Этот интервал определяется в соответствии с выражением:
ТХ11 = N х 1/fпд (1)
Команда Запр. ХА принимается узлом А (интервал ТА21= ТХ11) и обрабатывается им (интервал ТА41). Обработка заключается в следующем:
– Анализ адреса входящего абонента и выбор дальнейшего маршрута передачи (направления и свободного канала). В нашем случае это направление к узлу УСВ.
– Проключение абонентской линии с выбранным каналом между УСА и УСВ.
– Формирование и выдача по абонентской линии служебного сообщения Подтв. Запр. ХА. Этим сообщением исходящему абоненту Х подтверждается о приеме его запроса на передачу.
– Формирование и выдача по выбранному каналу в узел связи В команды запроса на дальнейшее проключение Запр. АВ.
На этом завершается процедура проключения первого участка тракта передачи от абонента Х к УСВ (через УСА).
Узел связи В приняв команду Запр. АВ обрабатывает ее по описанному выше алгоритму и осуществляет дальнейшее проключение (формирование) тракта. Это может быть соединение со следующим транзитным узлом связи или с входящим абонентом, как в приведенном примере.
Входящий абонент после приема команды Запр.ВY отправляет узлу связи В служебное сообщение Подтв. Запр.ВY и одновременно по сформированному физическому каналу (тракту) исходящему абоненту Х служебное сообщение Подтв. прокл., которое для абонента Х является разрешением на передачу данных пользователя, т.е. сигнализирует о начале фазы передачи данных.
Принимаемые входящим узлом Y данные обрабатываются по определенному алгоритму (например, проверка на отсутствие ошибок в принятых данных), после чего на исходящий узел Х отправляется служебное сообщение Подтв. передачи данных.
Заканчивается сеанс фазой “Разъединение”, которая осуществляется с помощью команд Разъед. и служебных сообщений Подтв. Разъед.
Основные временные характеристики метода коммутации каналов следующие:
1) Время задержки информации в сети ТЗдСт – определятся только как суммарное время распространения информации в среде переноса каждого участка тракта. В нашем случае
ТЗдСт = ТХА3 + ТАВ3 + ТВY3
2) Время доставки информации – определяется от момента tХ0, когда исходящий абонент инициирует обмен, до момента времени tY1, когда входящий абонент принял и обработал данные.
3) Сеанс обмена – от момента tХ0 до момента tВ1 в фазе “Разъединение”, когда последний узел связи тракта получил служебное сообщение подтверждения команды разъединения.
4) Время занятия канала – промежуток времени от момента занятия канала в данном сеансе до его полного освобождения. На каждом участке тракта передачи это время будет различное.
Рассмотрим этот параметр на примере абонентской линии исходящего абонента Х. Эта линия занимается в начале сеанса (начало интервала ТХ11) и освобождается в фазе “Разъединение” после приема и обработки абонентом Х служебного сообщения Подтв.Разъед. ХА (момент времени tХ3).
5) Время удержания каналов без их использования для передачи. Тоже на каждом участке тракта передачи это время будет различное.
Например, для абонентской линии это будет промежуток времени ТХА5. Как видно из диаграммы, на этом промежутке линия для передачи не используется, т.е. это время непроизводительного занятия канала.
П р о к ю ч е н и е
