Магистральный канал передачи данных состоит из отдельных линий связи и узлов коммутации, которые обеспечивают соединение территориально удаленных абонентов между собой. Установление соединения (физического или виртуального) осуществляется с помощью того или иного метода коммутации. В зависимости от методов установления соединения и способов передачи данных от одного узла к другому различают сети с коммутацией каналов, коммутацией сообщений и коммутацией пакетов [32], [33].

Коммутация каналов. В сетях с коммутацией каналов между вызывающей и вызываемой оконечными установками в течение всего времени передачи имеется сквозное соединение (рис. 6.30).

Рис. 6.30. Сеть с коммутацией каналов Соединительный тракт состоит из ряда участков, которые в процессе установления соединения включаются последовательно друг за другом. Тракт “прозрачен" в отношении кодов и методов управления. Время распространения сигнала данных по соединительному тракту постоянно.

В сеансе связи различают три фазы: установление соединения, передачу данных и разъединение соединения (рис. 6.31).

Процессом установления соединения управляет источник, который посылает сигнал вызова, получает ответный сигнал (при-

глашение к набору номера) и вслед за этим передает адресную информацию (знаки набора номера). Коммутационный узел обрабатывает эту информацию, занимает один из каналов в пучке кабеля, ведущего к следующему коммутационному узлу, и передает последнему знаки набора, необходимые для дальнейшего установления соединения. Таким образом, постепенно, по участкам, вплоть до вызываемого абонента образуется соединительный тракт. После завершения этого процесса от сети на вызывающую и вызываемую оконечные установки поступают сигналы, извещающие о том, что соединение готово к передаче данных.

В течение фазы передачи данных управление осуществляется оконечной установкой. В оконечной установке принимается решение о мерах, которые необходимо принять для обнаружения и исправления ошибок передачи.

Разъединение может быть начато любой из двух связанных между собой оконечных установок с помощью сигнала отбоя. По этому сигналу все коммутационные узлы, участвующие в образовании соединительного тракта, отключают соединения. Среди сетей передачи данных с коммутацией каналов различают два типа: синхронные и асинхронные сети.

В синхронной сети с коммутацией каналов ход во время всех процессов передачи и коммутации определяется единым тактовым синхросигналом. Он подводится ко всей аппаратуре и оборудованию сети, задает для всей сети жесткий временной растр и обеспечивает синхронизм всех процессов.

В асинхронных сетях общая синхронизация по элементам отсутствует, и для сети не задаются единые такты. Отдельные аппаратура передачи данных и коммутационные устройства имеют самостоятельные, независимые друг от друга тактовые генераторы.

Коммутация сообщений. В сети с коммутацией сообщений (рис. 6.32) между оконечными установками, обменивающимися информацией, нет сквозного соединения. В коммутационных узлах сообщения заносятся в память и передаются далее по участкам переприема от узла к узлу.

На оконечной установке, от которой необходимо передать сообщение, оно снабжается заголовком, содержащим адрес желаемого абонента, и по абонентской линии а передается на ближайший коммутационный узел А. В нем сообщение запоминается, его заголовок обрабатывается, определяется, в какую из исходящих линий далее его нужно направить, и, наконец, передается на следующий коммутационный узел В. Если линия 6, по которой нужно передать сообщение далее, занята, то оно остается в запоминающем устройстве (буферном накопителе узла) до тех пор, пока не будут переданы все находящиеся перед ним в очереди другие сообщения. Поскольку на участке в магистральном канале скорость передачи обычно выше, чем в абонентской линии а, длительность передачи по этому участку на временной диаграмме {см. рис. 6.32) показана более короткой.

-время обработки и ожидания в узлах коммутации Рис. 6.32. Сеть с коммутацией сообщений: оконечная установка передачи данных; 2 узел коммутации Узел коммутации В, в котором сообщение обрабатывается так же, как и в узле А, передает сообщение по линии с на узел С. От последнего оно передается по абонентской линии с1 на принимающий модуль абонента.

Время ожидания, в течение которого сообщение хранится в узле коммутации, зависит от длины очередей на линии связи, поэтому общее время прохождения сообщения между двумя оконечными установками в сети может быть различным. Запись сообщений в память упрощает трансформацию скоростей различного оборудования данных, осуществляемую в коммутационных узлах. Использование на межузловых участках дуплексных высокоскоростных линий связи позволяет более эффективно, чем в сетях с коммутацией каналов, передавать требуемый объем ин формации и использовать ресурсы сети. Однако экономию линий связи необходимо сопоставлять с затратами, которых требуют запоминание и обработка сообщений в узлах коммутации.

Коммутация пакетов. Коммутация пакетов является развитием метода коммутации сообщений. Она позволяет добиться дальнейшего увеличения пропускной способности сети, скорости и надежности передачи данных. В сети с коммутацией пакетов сообщения разделяются на отдельные части - пакеты (рис. 6.33). Каждый пакет имеет, как правило, фиксированную длину и снабжается заголовком, указывающим адрес пункта Эотправления, адрес пункта назначения и номер пакета в сообщении. Максимальная длина пакета лежит в пределах от 10 до 2 • 10 бит. Разложение сообщения на пакеты и восстановление его после передачи осуществляются оконечным оборудованием источника и адресата.

Рис. 6.33. Схема пакетирования сообщений В принимающем коммутационном узле каждый пакет проверяется на наличие ошибок. На пакеты, принятые без ошибок, в ответ направляется подтверждение их приема (положительная квитанция ДА). Если же в пакете обнаружены ошибки, то посылается запрос на его повторную передачу (отрицательная квитанция НЕТ).

Для передачи отдельных пакетов каждого сообщения по сети могут выбираться различные пути (рис. 6.34), что обеспечивает более гибкое и оперативное приспособление к состояниям заня-

......... Путь пакета 1

шшшт-т Путь пакета 2

Рис. 6.34. Различные пути передачи пакетов тости тех или иных линий связи и узлов коммутации. При этом могут возникнуть ситуации, при которых пакеты могут поступать в адрес получателя в неверной последовательности.

Известны два способа передачи пакетов в сети передачи данных: виртуальный и датаграммный. При работе в режиме виртуального канала коммутационный узел пункта назначения сортирует поступившие на него пакеты перед их дальнейшей передачей на оконечную станцию. В датаграммном режиме передачи сортировка возлагается на принимающую оконечную станцию.

Метод коммутации пакетов по сравнению с другими методами обеспечивает наименьшую задержку при передаче данных и наибольшую пропускную способность сети.

На сетевом уровне в отличие от канального, в котором управление идет между двумя точками, должно быть организовано управление потоком по всему виртуальному каналу от источника до получателя. При этом предполагается, что канальный уровень справляется со своими задачами и ошибок в передаче между узлами нет.

Если в сеть поступает большое число пакетов, то заметно растут задержки и производительность, измеряемая числом пакетов, доставляемых по назначению в единицу времени, начинает снижаться. Если поступающая нагрузка достаточно высока, может даже возникнуть тупиковая ситуация, когда все накопители оказываются переполнены, поступление нагрузки прекращается и производительность падает до нуля.

Для предотвращения возникновения тупиковых ситуаций существуют специальные методы. Наиболее распространенным является метод скользящего окна [36].

⇐Спецификации ethernet | Информационные системы и технологии в зкономике | Появление и развитие сети⇒