Основы построения телекоммуникационных сетей. Способы коммутации, страница 3

Один из основных недостатков метода КС – большая величина времени доставки сообщения, которая существенно зависит от длины сообщения и загрузки ЦКС (рис 12.1 и 12.2). В то же время организация очередей на обслуживание заявок в ЦКС позволяет обеспечивать максимальную степень эффективного использования каналов сети (Кэ составляет более 0.9). Поиск путей устранения недостатков метода КС при сохранении данного основного преимущества привел в 60-е годы  к появлению разновидности КС – метода коммутации пакетов.

3. Коммутация пакетов

Метод коммутации пакетов (КП) по своей идеологии совпадает с коммутацией сообщений и отличается лишь тем, что каждое сообщение, длина которого превышает определенную величину, делится на несколько небольших частей (отрезков) строго определенного размера. Каждая такая часть снабжается собственным заголовком, содержащим адресную и служебную информацию, и становится пакетом – самостоятельной кодограммой. Пакеты так же, как и сообщения, коммутируются с небольшими задержками в узлах коммутации и передаются последовательно по участкам сети в соответствии с содержащимся в каждом пакете адресным признаком.

Характерной особенностью метода коммутации пакетов является то, что паузы при передаче пакетов одних пользователей заполняются пакетами других пользователей, в результате чего каждая ветвь магистральной сети между центрами коммутации используется очень эффективно. При этом канальный ресурс сети не закрепляется жестко за абонентами, между каждой парой пользователей сети на время сеанса создается виртуальное (логическое) соединение, которое может предоставляться на отдельных участках одновременно многим пользователям за счет статистического уплотнения. В этом заключается принципиальное отличие виртуального канала от физического.

Пакеты одного сообщения передаются по сети, как только оказывается свободен какой-либо из возможных путей по маршруту установления соединения. При передаче пакета по каналу  данных между двумя смежными узлами сети к нему добавляется заголовок канального уровня и поле проверочной комбинации, действующие только в пределах данного канала. Пакеты с такими добавками называются кадрами. Во  входящем узле назначения все пакеты собираются в исходное сообщение.

Пакеты могут передаваться по сети коммутации пакетов с использованием дейтаграммного или виртуального режима.

В режиме дейтаграммной передачи каждый пакет, называемый дейтаграммой, содержит адрес абонентского пункта или ЭВМ. Дейтаграмма передается без предварительной фазы установления соединения и обрабатывается в сети как самостоятельное сообщение. Каждый пакет передается по сети независимо от всех предыдущих и последующих пакетов, маршрут передачи зависит от текущего состояния сети.

В связи с этим  дейтаграммный режим имеет следующие достоинства:

·  за счет параллельной передачи пакетов небольшой длины по различным путям достигается существенное сокращение времени доставки по сравнению с КС. В то же время, как и в КС, обеспечивается высокий коэффициент эффективности использования пропускной способности каналов (0.8-0.9);

·  снижаются потребности в большом объеме ЗУ на центрах коммутации;

·  благодаря адаптивному перераспределению нагрузки с учетом состояния сети обеспечивается относительно малое время задержки при передаче пакетов;

·  появляется возможность реализации диалогового обмена речевыми сообщениями;

·  легко реализуются все виды услуг для пользователя.

Однако дейтаграммный режим имеет следующие недостатки:

·  нарушение порядка прибытия дейтаграмм длинного сообщения в ОУ, что требует задержки и сортировки (сшивки) пакетов в нужной последовательности;

·  возможная блокировка пакетов из-за отсутствия предварительного резервирования памяти в ОУ пользователя, что приводит к перегрузке памяти ЦКП сети;

·  наличие тупиковых ситуаций, вызываемых состязанием различных процессов за обладание сетевыми ресурсами, когда поток поступающих в сеть пакетов превышает допустимый. Перегрузка сети приводит к циркуляции дейтаграмм, которые не могут быть переданы в ОУ из-за отсутствия свободной памяти в ЦКП сети.

Не смотря на то, что метод дейтаграммной передачи пакетов не получил распространения на сетях передачи данных, в частности стандарта X.25, он сохраняется как важная особенность других стандартов сетей с КП, прежде всего, стандартов локальных вычислительных сетей, разработанных Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике IEEE (стандарт 802–IEEE).

Виртуальный режим коммутации пакетов. Между отправителем и получателем организуется так называемый виртуальный канал (термин предложен МККТТ для определения логического соединения между ООД отправителя и ООД получателя).

Организация виртуального канала следующая. В оперативной памяти ЦКП, через которые проходит данный виртуальный канал, резервируются буферные зоны для промежуточного накопления пакетов. Последовательность таких буферных зон образует виртуальный канал (ВК). Таким образом, логический или виртуальный канал – это канал, за которым не закрепляется постоянно определенная величина канального ресурса (например, временной канальный интервал в цикле), т.е. ресурсы физического канала (линии) являются общими для всех логических каналов, образованных в этой линии.