Способы коммутации и передачи данных в сетях
В данной статье мы рассмотрим основные методы коммутации в сетях.
Что такое коммутация?
В традиционных телефонных сетях, связь абонентов между собой выполняется с помощью коммутации каналов связи. В начале коммутация телефонных каналов связи выполнялась вручную, далее коммутацию выполняли автоматические телефонные станции (АТС).
Аналогичный принцип используется и в вычислительных сетях. В качестве абонентов выступают территориально удаленные вычислительные машины в компьютерной сети. Физически не представляется возможным предоставить каждому компьютеру свою собственную не коммутируемую линию связи, которой они пользовались бы в течении всего времени. Поэтому практически во всех компьютерных сетях всегда используется какой-либо способ коммутации абонентов (рабочих станций), выполняющий возможность доступа к существующим каналам связи для нескольких абонентов, для обеспечения одновременно нескольких сеансов связи.
Коммутация — это процесс соединения различных абонентов коммуникационной сети через транзитные узлы. Коммуникационные сети должны обеспечивать связь своих абонентов между собой. Абонентами могут выступать ЭВМ, сегменты локальных сетей, факс-аппараты или телефонные собеседники.
Рабочие станции подключаются к коммутаторам с помощью индивидуальных линий связи, каждая из которых используется в любой момент времени только одним, закрепленным за этой линией, абонентом. Коммутаторы соединяются между собой с использованием разделяемых линии связи (используются совместно несколькими абонентами).
Рассмотрим три основные наиболее распространенные способы коммутации абонентов в сетях:
- коммутация каналов (circuit switching);
- коммутация пакетов (packet switching);
- коммутация сообщений (message switching).
Коммутация каналов
Коммутация каналов подразумевает образование непрерывного составного физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для прямой передачи данных между узлами. Отдельные каналы соединяются между собой специальной аппаратурой — коммутаторами, которые могут устанавливать связи между любыми конечными узлами сети. В сети с коммутацией каналов перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуру установления соединения, в процессе которой и создается составной канал.
Время передачи сообщения при этом определяется пропускной способностью канала, длинной связи и размером сообщения.
Коммутаторы, а также соединяющие их каналы должны обеспечивать одновременную передачу данных нескольких абонентских каналов. Для этого они должны быть высокоскоростными и поддерживать какую-либо технику мультиплексирования абонентских каналов.
Достоинства и недостатки коммутации каналов:
- Постоянная и известная скорость передачи данных
- Правильная последовательность прихода данных
- Низкий и постоянный уровень задержки передачи данных через сеть
- Возможен отказ сети в обслуживании запроса на установление соединения
- Нерациональное использование пропускной способности физических каналов, в частности невозможность применения пользовательской аппаратуры, работающей с разной скоростью. Отдельные части составного канала работают с одинаковой скоростью, так как сети с коммутацией каналов не буферизуют данные пользователей
- Обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления соединения
Коммутация сообщений
Коммутация сообщений – разбиение информации на сообщения, каждый из которых состоит из заголовка и информации.
Это способ взаимодействия, при котором создается логический канал, путем последовательной передачи сообщений через узлы связи по адресу указанному в заголовке сообщения.
При этом каждый узел принимает сообщение, записывает в память, обрабатывает заголовок, выбирает маршрут и выдает сообщение из памяти в следующий узел.
Время доставки сообщения определяется временем обработки в каждом узле, числом узлов и пропускной способности сети. Когда заканчивается передача информации из узла А в узел связи В, то узел А становится свободным и может участвовать в организации другой связи между абонентами, поэтому канал связи используется более эффективно, но система управления маршрутизации будет сложной.
Сегодня коммутация сообщений в чистом виде практически не существует.
Коммутация пакетов
Коммутация пакетов — это особый способ коммутации узлов сети, который специально создавался для наилучшей передачи компьютерного трафика (пульсирующего трафика). Опыты по разработке самых первых компьютерных сетей, в основе которых лежала техника коммутации каналов, показали, что этот вид коммутации не предоставляет возможности получить высокую пропускную способность вычислительной сети. Причина крылась в пульсирующем характере трафика, который генерируют типичные сетевые приложения.
При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Необходимо уточнить, что сообщением называется 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. Напротив, пакеты обычно тоже могут иметь переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт (EtherNet). 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.
Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что они имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого пакета.
Методы коммутации в компьютерных сетях
Методы коммутации в компьютерных сетях — это методах соединения абонентов компьютерных сетей через транзитные узлы.
Введение
В обычных телефонных сетях, связь абонентов осуществляется при помощи коммутации каналов связи. Изначально коммутация телефонных каналов связи исполнялась в ручном режиме, затем коммутацию стали выполнять автоматические телефонные станции (АТС). Похожий принцип применяется и в компьютерных сетях. В качестве абонентов могут выступать территориально удаленные электронные вычислительные машины, которые объединены в компьютерные сети. С практической точки зрения является невозможным выделить всем компьютерным устройствам свои собственные не коммутируемые линии связи, которые они бы смогли использовать в течение всего времени.
По этой причине фактически в любой компьютерной сети всегда применяется какой-нибудь метод коммутации абонентов, то есть, рабочих станций, который предоставляет возможность доступа к имеющимся каналам связи для ряда абонентов, что позволяет обеспечить одновременно нескольких сеансов связи.
Коммутация является процессом соединения разных абонентов коммуникационной сети при помощи транзитных узлов. Коммуникационные сети способны обеспечить связь подключенных к ним абонентов между собой. Абонентами могут быть компьютерные устройства, фрагменты локальных сетей, факс-аппараты или телефонные собеседники.
Рабочие станции могут подключаться к коммутаторам при помощи индивидуальных линий связи, каждая из которых может использоваться в какой-либо момент времени лишь одним, закрепленным за этой линией, абонентом. Коммутаторы должны соединяться между собой с применением разделяемых линии связи, которые могут использоваться совместно несколькими абонентами.
Методы коммутации в компьютерных сетях
Существую следующие самые распространенные методы коммутации абонентов в компьютерных сетях:
Готовые работы на аналогичную тему
- Метод коммутации каналов (circuit switching).
- Метод коммутации пакетов (packet switching).
- Метод коммутации сообщений (message switching).
Коммутация каналов предполагает формирование непрерывного составного физического канала из последовательно связанных отдельных канальных участков, предназначенных для непосредственной передачи данных среди узлов. Отдельные каналы должны быть соединены между собой при помощи специальной аппаратуры, а именно, коммутаторов, которые способны установить связь среди любых конечных узлов сети. В сети с коммутацией каналов перед трансляцией информационных данных всегда следует исполнить процедуру установки соединения, в процессе которой и формируется составной канал. Время передачи сообщения при этом может определяться пропускной способностью канала, длинной связи и объемом сообщения.
Коммутаторы, а также каналы, которые их соединяют, обязаны обеспечить возможность одновременной передачи данных несколькими абонентскими каналами. Для того чтобы это реализовать, они должны являться высокоскоростными и способными поддержать какую-нибудь технику мультиплексирования абонентских каналов. К числу достоинств и недостатков коммутации каналов необходимо отнести следующие моменты:
- наличие постоянной и известной скорости передачи данных.
- наличие правильной последовательности прихода данных.
- наличие низкого и постоянного уровня задержки передачи данных через сеть.
- присутствие возможности отказа сети в обслуживании запроса на установление соединения.
- наличие нерационального использования пропускной способности физических каналов, к примеру, невозможность использования пользовательского оборудования, которое работает с различной скоростью. Отдельные фрагменты составного канала могут работать с одинаковой скоростью, поскольку сети с коммутацией каналов не могут буферизировать данные пользователей.
- наличие обязательной задержки перед передачей данных из-за необходимости сначала установить соединение.
Коммутацией сообщений является разделение информации на ряд сообщений, каждый из которых имеет свой заголовок и информацию. Это метод взаимодействия, при котором формируется логический канал, за счет поочередной трансляции сообщений через узлы связи по адресу, который должен быть указан в заголовке сообщения. Причем все узлы принимают сообщение, записывают его в память, выполняют обработку заголовка, осуществляют выбор маршрута и выдают сообщение из памяти в очередной узел.
Время доставки сообщения зависит от времени его обработки в каждом узле, количества узлов и пропускной способности сети. Когда завершается передача информации из узла «А» в узел связи «В», то узел «А» освобождается и может принять участие в организации следующей связи между абонентами. Это означает более эффективное использование канала связи, но система управления маршрутизацией становится более сложной. На сегодняшний день коммутации сообщений в чистом виде фактически уже нет.
Коммутация пакетов является особым методом коммутации узлов сети, который специально был создан для самой лучшей передачи компьютерного трафика, то есть, пульсирующего трафика. Опыты по созданию самых первых компьютерных сетей, в основание которых была заложена техника и технологии коммутации каналов, показали, что данный тип коммутации не позволяет получить высокую пропускную способность компьютерной сети. Причиной являлся именно пульсирующий характер трафика, который способны генерировать стандартные сетевые приложения.
При осуществлении коммутации пакетов, каждое транслируемое пользователем сети сообщение должно разбиваться в исходном узле на относительно маленькие фрагменты, именуемые пакетами. Следует подчеркнуть, что под сообщением понимается логически завершенный объем данных, то есть, запрос на трансляцию файла, получение ответа на данный запрос, содержащий весь файл, и тому подобное. Сообщения могут обладать произвольной длиной, а именно, от нескольких байт до десятков мегабайт.
Способы коммутации
Назначение любой сети — обмен данными (информацией) между компьютерами.
Любые сети связи поддерживают некоторый способ коммутации своих абонентов между собой. Этими абонентами могут быть удаленные компьютеры, локальные сети, факс-аппараты или просто собеседники, общающиеся с помощью телефонных аппаратов. Практически невозможно предоставить каждой паре взаимодействующих абонентов свою собственную не коммутируемую физическую линию связи, которой они могли бы монопольно «владеть» в течение длительного времени. Поэтому в любой сети всегда применяется какой-либо способ коммутации абонентов, который обеспечивает доступность имеющихся физических каналов одновременно для нескольких сеансов связи между абонентами сети.
Под коммутацией данных понимается их передача, при которой канал передачи данных может использоваться попеременно для обмена информацией между различными пунктами информационной сети в отличие от связи через некоммутируемые каналы, обычно закрепленные за определенными абонентами.
Различают следующие способы коммутации данных:
- • коммутация каналов — осуществляется соединение двух или более станций данных и обеспечивается монопольное использование канала передачи данных до тех пор, пока соединение не будет разомкнуто;
- • коммутация сообщений — характеризуется тем, что создание физического канала между оконечными узлами необязательно, и пересылка сообщений происходит без нарушения их целостности; вместо физического канала имеется виртуальный канал, состоящий из физических участков, и между участками возможна буферизация сообщения;
- • коммутация пакетов — сообщение передается по виртуальному каналу, но оно разделяется на пакеты, при этом канал передачи данных занят только во время передачи пакета (без нарушения его целостности) и по ее завершении освобождается для передачи других пакетов.
Коммутация каналов может быть пространственной и временной.
Пространственный коммутатор размера N*M представляет собой сетку (матрицу), в которой N входов подключены к горизонтальным шинам, а М выходов — к вертикальным (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Пространственный коммутатор
В узлах сетки имеются коммутирующие элементы, причем в каждом столбце сетки может быть открыто не более чем по одному элементу. Если N 2 . Для устранения этого недостатка применяют многоступенчатые коммутаторы.
Временной коммутатор строится на основе буферной памяти, запись производится в ее ячейки последовательным опросом входов, а коммутация осуществляется благодаря считыванию данных на выходах из нужных ячеек памяти. При этом происходит задержка на время одного цикла «запись—чтение». В настоящее время преимущественно используются временная или смешанная коммутация.
При коммутации сообщений осуществляется передача единого блока данных между транзитными компьютерами сети с временной буферизацией этого блока на диске каждого компьютера. Сообщение в отличие от пакета имеет произвольную длину, которая определяется не технологическими соображениями, а содержанием информации, составляющей сообщение. Например, сообщением может быть текстовый документ, файл с кодом программы, электронное письмо.
Транзитные компьютеры могут соединяться между собой как сетью с коммутацией пакетов, так и сетью с коммутацией каналов. Сообщение хранится в транзитном компьютере на диске, причем время хранения может быть достаточно большим, если компьютер загружен другими работами или сеть временно перегружена.
По такой схеме обычно передаются сообщения, не требующие немедленного ответа, чаще всего сообщения электронной почты.
Количество транзитных компьютеров стараются по возможности уменьшить. Если компьютеры подключены к сети с коммутацией пакетов, то число промежуточных компьютеров обычно уменьшается до двух. Например, пользователь передает почтовое сообщение своему серверу исходящей почты, а тот сразу старается передать сообщение серверу входящей почты адресата. Но если компьютеры связаны между собой телефонной сетью, то часто используется несколько промежуточных серверов, так как прямой доступ к конечному серверу может быть невозможен в данный момент из-за перегрузки телефонной сети (абонент занят) или экономически невыгоден из-за высоких тарифов на дальнюю телефонную связь.
Техника коммутации сообщений появилась в компьютерных сетях раньше техники коммутации пакетов, но потом была вытеснена последней, как более эффективной по критерию пропускной способности сети. Запись сообщения на диск занимает достаточно много времени, кроме того, наличие дисков предполагает специализированные компьютеры в качестве коммутаторов, что удорожает сеть.
Во многих случаях наиболее эффективной оказывается коммутация пакетов. Во-первых, ускоряется передача данных в сетях сложной конфигурации за счет того, что возможна параллельная передача пакетов одного сообщения на разных участках сети; во-вторых, при появлении ошибки требуется повторная передача короткого пакета, а не всего длинного сообщения. Кроме того, ограничение сверху на размер пакета позволяет обойтись меньшим объемом буферной памяти в промежуточных узлах на маршрутах передачи данных в сети.
Любой пакет состоит из трех обязательных компонентов:
- • заголовка;
- • данных;
- • информации для проверки ошибок передачи.
- • адрес источника, идентифицирующий компьютер-отправитель;
- • адрес местоназначения, идентифицирующий компьютер- получатель;
- • инструкции сетевым компонентам о дальнейшем маршруте данных;
- • информация компьютеру-получателю о том, как объединить передаваемый пакет с остальными, чтобы получить данные в исходном виде.
Данные — это часть пакета, представляющая передаваемые данные. В зависимости от типа сети ее размер составляет от 512 байтов до 4 Кб. Так как обычно размер исходных данных гораздо больше 4 Кб, для помещения в пакет их необходимо разбивать на мелкие блоки. При передаче объемного файла может потребоваться много пакетов.
Информация для проверки ошибок обеспечивает корректность передачи. Эта информация носит название циклический избыточный код. Это число, получаемое в результате математических преобразований над пакетом с исходной информацией. Когда пакет достигает местоназначения, эти преобразования повторяются. Если результат совпадает с циклическим избыточный кодом, пакет принят без ошибок. В противном случае необходимо повторить передачу пакета, поскольку при передаче данные изменились.
В сетях коммутации пакетов различают два режима работы: режим виртуальных каналов (другое название — связь с установлением соединения) и дейтаграммный режим (связь без установления соединения).
В режиме виртуальных каналов пакеты одного сообщения передаются в естественном порядке по устанавливаемому маршруту. При этом в отличие от коммутации каналов линии связи могут разделяться многими сообщениями, когда попеременно по каналу передаются пакеты разных сообщений (это так называемый режим временного мультиплексирования, иначе TDM — Time Division Method), или задерживаться в промежуточных буферах. Предусматривается контроль правильности передачи данных путем посылки от получателя к отправителю подтверждающего сообщения. Этот контроль возможен как во всех промежуточных узлах маршрута, так и только в конечном узле. Он может осуществляться старт-стопным способом, при котором отправитель до тех пор не передает следующий пакет, пока не получит подтверждения о правильной передаче предыдущего пакета, или способом передачи «в окне». Окно может включать N пакетов, и возможны задержки в получении подтверждений на протяжении окна. Так, если произошла ошибка при передаче, т. е. отправитель получает ошибку о передаче пакета с номером К, то нужна повторная передача, и она начинается с пакета К.
В дейтаграммном режиме сообщение делится на дейтаграммы. Дейтаграмма — часть информации, передаваемая независимо от других частей одного и того же сообщения в вычислительных сетях с коммутацией пакетов. Дейтаграммы одного и того же сообщения могут передаваться в сети по разным маршрутам и поступать к адресату в произвольной последовательности, что может послужить причиной блокировок сети. На внутренних участках маршрута контроль правильности передачи не предусмотрен, и надежность связи обеспечивается лишь контролем на оконечном узле.
Блокировкой сети в дейтаграммном режиме называется такая ситуация, когда в буферную память узла вычислительной сети поступило столько пакетов разных сообщений, что эта память оказывается полностью занятой. Следовательно, она не может принимать другие пакеты и не может освободиться от уже принятых, так как это возможно только после поступления всех дейтаграмм сообщения.
Методы коммутации в сетях электросвязи
Данная классификация основана на следующих признаках:
1. По типу передаваемых сообщений: телефонные сети, телеграфные сети, сети передачи данных, факсимильные сети и передачи газет, сети звукового вещания, цифровые сети интегрального обслуживания.
2. По категории пользователей: сети общего назначения, ведомственные (корпоративные) сети, сети специальных служб.
3. По скорости передачи сообщений: низкоскоростные сети, среднескоростные сети, высокоскоростные сети.
4. По размеру (степени охвата): глобальные сети, региональные (зональные) сети, локальные сети.
5. По способу коммутации: сети с долговременной (кроссовой) коммутацией, сети с оперативной коммутацией ( сети с коммутацией каналов (КК), сети с коммутацией сообщений (КС), сети с коммутацией пакетов (КП) ), сети с гибридной коммутацией (ГК), сети с адаптивной коммутацией (АК).
6. По типам используемых каналов связи: проводные сети, радиосети, волоконно-оптические сети, спутниковые сети.
7. По способу управления сетью: централизованное управление, децентрализованное управление, смешанное управление, статическое управление, квазистатическое управление, динамическое управление.
Система управления сетью предназначена для наиболее эффективного использования сетевых ресурсов в изменяющихся условиях эксплуатации.
По принципу размещения системы управления различают централизованное управление, когда основные функции управления сетью выполняет специально выделенный центр управления. Децентрализованное управление имеет распределенную структуру.
Смешанное (зоновое) управление предлагает централизованное управление внутри определенных зон, а зоны управляются централизованно (возможно и наоборот).
По степени приспособления (адаптации) системы управления к ситуации, сложившейся на сети, различают:
o статическое управление, когда возможные изменения заранее предусмотрены, а если происходят непредусмотренные изменения, то сеть выходит из строя;
o квазистатическое управление, когда система управления может противостоять некоторым нарушениям, не предусмотренным основной программой работы сети;
o динамическое управление, когда система управления обеспечивает эффективную работу сети, отслеживая ее текущее состояние.
Для доставки сообщений в сетях электросвязи могут быть установлены соединения двух видов — долговременные и оперативные.
Долговременной, или кроссовой, коммутацией называется способ, при котором между двумя точками сети устанавливается постоянное прямое соединение, длительность которого измеряется часами, сутками и т.д. Каналы связи, участвующие в таких соединениях, называются выделенными.
Более распространенной является оперативная коммутация, когда между двумя точками сети организуется временное соединение.
Известны два основных принципа оперативной коммутации:
· соединение с накоплением информации.
При непосредственном соединении осуществляется физическое соединение входящих в УК каналов с соответствующими адресу исходящими каналами.
При соединении с накоплением сигналы из входящих в УК каналов сначала записываются в запоминающее устройство (ЗУ), а затем поступают в исходящие каналы по мере их освобождения.
Системы, реализующие непосредственное соединение, называются системами с отказами, а соединение с накоплением информации — системами с ожиданием. Различие в месте и способе хранения существенно влияет на услуги, оказываемые абонентам сети.
Принцип непосредственного соединения реализуется в системе коммутации каналов (КК).
Коммутация каналов — это совокупность операций по соединению каналов для получения сквозного физического канала между ОП через УК.
При коммутации каналов сначала организуется сквозной канал между абонентами через УК, а затем происходит передача сообщений. Установленное соединение ликвидируется после соответствующего решения абонентов.
Достоинства коммутации каналов состоят в следующем:
1) после организации соединения абоненты могут вести передачу в любое время, независимо от нагрузки других абонентов;
2) передача осуществляется с фиксированной задержкой, т.е. в реальном масштабе времени (режим диалога).
Недостатки этого способа установления соединений заключаются в плохом использовании ресурсов сети, в частности каналов, если взаимодействующие абоненты недостаточно активны и между передачами получаются длительные паузы. Например, при передаче данных полезная нагрузка составляет единицы процентов от выделенной пропускной способности.
При коммутации с накоплением ОП постоянно связан со своим УК (или несколькими УК) и передает ему сообщения, которые затем через другие УК передаются соответствующим абонентам. Существуют две разновидности систем с накоплением: система коммутации сообщений (КС) и система коммутации пакетов (КП).
Фазы коммутации каналов. Установление соединения путем коммутации каналов проходит следующие фазы:
1. Направление заявки на соединение. Для этого вызывающий абонент с помощью вызывного устройства посылает по абонентской линии в УК заявку на соединение, содержащую условный адрес вызываемого абонента.
2. Организация сквозного физического канала. Оборудование УК по полученной заявке осуществляет соединение соответствующих абонентских линий, если абоненты принадлежат одному УК, или магистральных линий между УК, к которым принадлежат участвующие в сеансе связи абоненты. После организации сквозного канала вызывающий абонент получает из УК сигнал установления соединения, а вызываемый абонент — сигнал вызова.
3. Передача сообщений между абонентами. Обмен может быть одно- и двусторонним, если коммутируются двусторонние каналы связи.
4. Разрушение соединения. После завершения сеанса передачи и получения от абонента сигнала отбоя аппаратура УК разрушает установленное соединение.
Фазы коммутации сообщений. Для коммутации сообщений характерны следующие фазы установления соединения:
1. Вызывающий абонент передает в УК сообщение вместе с условным адресом вызываемого абонента.
2. В УК сообщение запоминается и по адресу определяется канал передачи.
3. Если канал к соседнему УК свободен, то сообщение немедленно туда передается, где повторяется та же операция.
4. Если канал к соседнему УК занят, то сообщение хранится в памяти УК до освобождения канала.
5. Сообщения устанавливаются в очередь по направлениям передачи с учетом категории срочности.
В настоящее время метод КС применяется редко, в основном на телеграфных сетях общего пользования.
Метод КП отличается от КС тем, что сообщение передается не целиком, а разбивается на части — пакеты.
Фазы коммутации пакетов. Для коммутации пакетов присущи следующие фазы установления соединения:
1. Сообщение разбивается на пакеты длиной 1000-2000 единичных элементов. Эта операция осуществляется либо в ОП, либо в ближайшем УК.
2. Если разбиение на пакеты происходит в УК, то дальнейшая передача пакетов осуществляется по мере их формирования, не дожидаясь окончания приема в УК всего сообщения.
3. Если канал к соседнему УК свободен, то пакет немедленно передается на соседний УК, где повторяется та же операция.
4. Если канал к соседнему узлу занят, то пакет небольшое время может храниться в памяти УК до освобождения канала.
5. Пакеты устанавливаются в очередь по направлениям передачи. Длина очереди обычно не превышает 3-4 пакетов. Если длина очереди превышает допустимую, пакеты стираются из памяти УК и их передача должна быть повторена.
Вследствие небольшой длины пакетов (обычно порядка 1000 бит) и применения высокопроизводительных центров коммутации пакетов (ЦКП) принцип КП по сравнению с КС позволяет существенно снизить время доставки сообщения получателю и организовать диалоговый режим передачи. Основной особенностью сетей с КП является высокая степень использования связных ресурсов за счет временного разделения канального и коммутационного оборудования между многими пользователями и высокоскоростной передачи сравнительно коротких пакетов.
Различают два режима передачи и коммутации в сетях КП: виртуальный (КП-В) и датаграммный (КП-Д) режимы.
Виртуальный режим коммутации пакетов. В режиме КП-В перед передачей сообщения между отправителем и получателем организуется виртуальный канал, по которому передаются все пакеты данного сообщения. Термин «виртуальный канал», предложенный Международным союзом электросвязи (МСЭ), означает кажущийся, физически не существующий канал, для определения логического двухточечного соединения между отправителем и получателем сообщения. Принципиальное отличие виртуального канала от физического, устанавливаемого при КК, заключается в том, что он может предоставляться на отдельных участках одновременно многим пользователям. В одном физическом канале может быть организовано до нескольких тысяч виртуальных каналов. Для каждой пары абонентов виртуальный канал сохраняет последовательность передаваемых пакетов так же, как и физический канал при КК. При этом сохраняются преимущества КП в отношении изменения скоростей передачи, чередования пакетов от различных пар абонентов и т. д.
Следовательно, режим КП-В сочетает достоинства методов КП и КК. В режиме КП-В различают временное виртуальное соединение (ВС) и постоянный виртуальный канал (ПВК). В режиме ВС, наиболее распространенном в сетях с КП, виртуальный канал организуется только на время передачи сообщения аналогично процедуре установления соединения в сети с КК.
Постоянный виртуальный канал между двумя абонентами организуется на время, не связанное с длительностью сеанса связи. Этот канал так же, как и выделенные каналы, организуется по согласованию с администрацией сети в тех случаях, когда осуществляется постоянное обращение к этому каналу или передача больших массивов данных. Заранее организованные ПВК упрощают процедуры функционирования сетей.
Режим датаграммной передачи. (data) В этом режиме виртуальное соединение предварительно не устанавливается, и каждый пакет, называемый датаграммой, передается и обрабатывается в сети как самостоятельное сообщение. Каждая датаграмма содержит адрес, что увеличивает объем служебной информации и снижает коэффициент использования каналов. Кроме того, независимая передача пакетов приводит к нарушению порядка их выдачи пользователю. Восстановление правильного порядка следования пакетов связано с усложнением соответствующих процедур передачи. Эти недостатки ограничивают применение режима КП-Д. С другой стороны, преимуществом КП-Д является возможность передачи пакетов одного и того же сообщения одновременно по разным маршрутам. При этом сокращается время доставки сообщения и обеспечивается более высокая надежность доставки в условиях отказов отдельных элементов сети. Кроме того, режим КП-Д обеспечивает более гибкую маршрутизацию пакетов и, как следствие, более эффективное использование сетевых ресурсов. В настоящее время сетевыми протоколами предусматривается использование обоих режимов с некоторым предпочтением КП-В.
У каждого метода коммутации своя область применения. Поэтому используют разные методы коммутации на сетях с разнородными абонентами.
Например, при небольшой средней нагрузке и передаче большими массивами в небольшое число адресов доля потери времени на установление соединения сравнительно невелика. В этом случае предпочтительнее использовать систему с КК. КС эффективнее использовать при передаче многоадресных сообщений, обеспечения приоритетности сообщениям высокой категории срочности при большой загрузке абонентских установок. При передаче коротких сообщений в интерактивном (диалоговом) режиме наиболее целесообразно использовать КП.
Гибридной коммутацией (ГК) называется такой способ, при котором в одном и том же УК часть сообщений обслуживается в режиме КК, а другая часть в режиме КС или КП. При этом усложняется узел коммутации, и сеть становится дороже. Однако сочетание нескольких (обычно двух) видов коммутации в ряде случаев обеспечивает эффективное использование сетевых ресурсов.
Адаптивная коммутация предполагает выбор способа коммутации в зависимости от вида поступившего сообщения. Например, длинные сообщения обслуживаются методом КС, при необходимости диалога используется КК, при передаче данных — КП.