Лекция "КОММУТАЦИЯ КАНАЛОВ "

КОММУТАЦИЯ КАНАЛОВ в сетях – сущность, оценка, область применения тема 4 вопрос 18         При   коммутации   каналов   между   связываемыми   конечными   пунктами   на   протяжении   всего временного интервала соединения обеспечивается обмен в реальном масштабе времени, причем биты передаются   с   неизменной   скоростью   по   каналу   с   постоянной   полосой   пропускания.   Между абонентами устанавливается сквозной составной канал связи до начала передачи информации. Этот канал формируется из отдельных участков с одинаковой пропускной способностью. Прохождение отдельного  сигнала  вызова  обеспечивается  с  помощью  последовательного  включения   нескольких коммутационных   устройств,   размещаемых   в   центрах   коммутации   каналов   (ЦКК).   Каждое устройство   резервирует   за   собой   физическое   соединение   между   одним   входящим   и   одним исходящим каналами. Если при установлении сквозного канала связи занята вызываемая сторона или хотя бы одно из  коммутационных  устройств  в цепочке  прохождения сигнала  вызова, последний будет   блокироваться,   и   абонент,   инициировавший   вызов,   должен   спустя   некоторое   время   его повторить.          Время   установления   сквозного   канала   связи   обычно   бывает   большим   из­за   необходимости организации   взаимодействия   значительного   числа   устройств   коммутации.   После   установления такого канала ЦКК выполняют минимальное число функций, хотя при этом может передаваться большой   объем   информации.   Следовательно,   при   использовании   метода   коммутации   каналов передача   информации   обеспечивается   двумя   основными   составляющими   в   расходной   части ресурсов: ресурсами для организации вызова и ресурсами для поддержания в ЦКК коммутационных устройств или для организации распределения временных каналов. Первая составляющая не зависит от   объема   передаваемой   информации,   а   вторая   ­   прямо   пропорциональна   интервалу   времени,   в течение   которого   происходит   соединение.Коммутаторы   и   соединяющие   их   каналы   должны обеспечивать   одновременную   передачу   данных   нескольких   абонентских   каналов,   поэтому   они должны   быть   высокоскоростными   и   поддерживать   одну   из   двух   техник   мультиплексирования абонентских каналов:        ­технику частотного мультиплексирования (FDM), когда для разделения абонентских каналов используется   модуляция   высокочастотного   несущего   синусоидального   сигнала   низкочастотным сигналом, порождаемым звуковыми колебаниями (частотное разделение характерно, таким образом, для аналоговой модуляции сигналов);    ­ технику   мультиплексирования   с   разделением   времени (TDM), когда аппаратура TDM­сетей (мультиплексоры, коммутаторы, демультиплексоры) работает в   режиме   разделения   времени,   поочередно   обслуживая   в   течение   цикла   своей   работы   все абонентские   каналы.   Временное   разделение   характерно   для   цифрового   кодирования.   Сети   TDM требуют   синхронной   работы   всего   оборудования,   поэтому   такая   техника   мультиплексирования имеет   и   другое   название   ­   техника   синхронного   режима   передачи   (STM).   В   настоящее   время практически все данные (голос, изображение, компьютерные данные) передаются в цифровой форме, поэтому   выделенные   каналы   TDM­технологии,   обеспечивающие   нижний   уровень   для   передачи цифровых   данных,   являются   универсальными   каналами   для   построения   сетей   любого   типа: телефонных, компьютерных, телевизионных.     В качестве недостатков метода коммутации каналов можно указать следующие:     ­ большое время установления сквозного канала связи из­за возможного ожидания освобождения отдельных его участков;        ­ необходимость повторной передачи сигнала вызова из­за занятости вызываемой стороны или какого­либо коммутационного устройства в цепочке прохождения этого сигнала (в связи с этим система, в которой реализуется метод коммутации каналов, относится к классу систем с потерей запросов на обслуживание);     ­ отсутствие возможности выбора скоростей передачи информации;     ­ наращивание функций и возможностей сети ограничено;     ­ не обеспечивается равномерность загрузки каналов связи (возможности по сглаживанию загрузки весьма ограничены).      Преимущества метода коммутации каналов:­ отработанность технологии коммутации каналов (первое коммутационное устройство появилось еще в конце XIX­го века);     ­ возможность работы в диалоговом режиме и в реальном масштабе времени;        ­ обеспечение как битовой прозрачности, так и прозрачности по времени независимо от числа ЦКК между абонентами;      ­ гарантированная пропускная способность сети после установления соединения (это важно при передаче голоса, изображения, управления объектами в реальном масштабе времени);    ­ довольно широкая область применения. Сети с коммутацией каналов хорошо приспособлены для коммутации потоков   данных   постоянной   скорости,   когда   единицей   коммутации   является   долговременный синхронный   поток   данных   между   взаимодействующими   абонентами.     Коммутация   с промежуточным   хранением.   Отметим   особенности   всех   методов   коммутации   с   промежуточным хранением. Для них характерно, что заранее, до начала передачи информации, сквозной канал между отправителем и получателем не устанавливается. Вызывающий объект посредством набора  номера или   через   выделенную   линию   связывается   только   с   ближайшим   узлом   сети   и   передает   ему информационные биты. В каждом узле имеется коммутатор, построенный на базе коммуникационной ЭВМ с запоминающим устройством (ЗУ). Передаваемая информация должна храниться в каждом узле по пути к пункту назначения, причем задержка в хранении, как правило, будет различной для узлов. Наличие ЗУ в промежуточных узлах связи предотвращает потерю передаваемой информации, вследствие чего системы, реализующие рассматриваемые методы коммутации, относятся к классу систем   без   потерь   запросов   на   обслуживание.   Одним   из   показателей   этих   методов   является возможность согласования скоростей передачи данных между пунктами отправления и назначения, которое обеспечивается  наличием в сети эффективных развязок, реализуемых созданием буферных ЗУ   в   узлах   связи.   Наконец,   для   сетей   с   промежуточным   хранением   обязательным   требованием является   битовая   прозрачность.   Требование   же   временной   прозрачности,   как   правило,   ими   не гарантируется.     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 какую­либо технику мультиплексирования абонентских каналов. Достоинства коммутации каналов: постоянная и известная скорость передачи данных; правильная последовательность прихода данных; низкий и постоянный уровень задержки передачи данных через сеть. Недостатки коммутации каналов: 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 из­за фазы установления  соединения      