Информационни мрежи и телекомуникационни канали
Комутация
Под превключване на данни се разбира тяхното предаване, при което каналът за предаване на данни може да се използва последователно за обмен на информация между различни точки на информационната мрежа
Превключването е гръбнакът на мрежовата технология за маршрутизиране на данни. В зависимост от задачите, възложени на комуникационната мрежа, се използват няколко метода на превключване (фиг. 093).
Изборът на методи за превключване е доста сложен проблем за оптимизация. Решава се въз основа на изискванията към транспортната мрежа, които от своя страна се определят от характеристиките на графика, класа на потребителите и показателите за качеството на тяхната услуга.
В превключването на блокове данни участват N по-ниски нива на абонатни системи или административни системи, взаимодействащи помежду си, както и релейни системи, разположени между тях (фиг. 094). В зависимост от метода на превключване броят на нивата N варира от едно до седем.
Превключване на канали (CC)
Превключване на канали - превключване, осигуряващо на всяка двойка абонати последователност от мрежови канали за изключително използване (фиг. 096).
Превключването на канали е свързано с осигуряването за продължителността на сесията на последователността от канали, свързващи двойки абонатни системи или административни системи помежду си. Тук N = 1 и превключването се извършва във всички релейни системи чрез физически процеси, базирани на физическия слой на тези системи. В резултат на това последователността от канали е свързана към един канал, преминаващ през цялата комуникационна мрежа.
В класическата схема функционалните блокове на физическия слой (1A, 1B, 1C) и физическите процеси (FP) на превключващите възли на веригата или смесените превключващи възли участват в превключването на канали.
В резултат на това чрез физическите средства за връзка A, B, C се превключва от край до край и между взаимодействащите абонатни системи или административни системи (K, E) се формира последователност от логически канали (пунктирана линия), чрез които приложните процеси предават блокове с данни един на друг. Последователността, създадена по този начин, се използва изключително от двойка абонати, взаимодействащи през нея.
В мрежа за превключване на вериги могат да се предоставят и постоянни невключени вериги, отдадени под наем за определен период, например за една година. Специализираните канали се наричат още наети канали. Тези канали се характеризират с висококачествено предаване и винаги са готови за предаване на данни. Те обаче са твърде скъпи.
Превключването на вериги обаче има редица съществени недостатъци. По време на сесия, последователността на използваните канали се зарежда с битови потоци за относително кратко време. През останалото време каналите не работят. Особено по време на диалога на потребителите с приложни процеси, когато първите мислят за получените резултати, а вторите търсят необходимата информация или извършват математически изчисления. Вторият недостатък на метода за превключване на каналите е относително дългото време за създаване на последователността на каналите. Това се дължи на факта, че за това е необходимо да изчакате, докато се освободи необходимата последователност от канали. За кратки сесии времето за създаване на последователност може да надвишава продължителността на сесията.
Превключване на пакети (CP) - превключване, осигуряващо предаване на пакети през мрежата без изключително използване на канали.
Двойките канали по време на сесията не са свързани в едно цяло. Тук съобщенията не се събират или анализират, N = 3, а превключването се извършва от мрежови процеси, базирани на функциите на физическия, свързващия слой и мрежовия слой.
Превключването на пакети е по-сложна технология от превключването на вериги (Фигура 098).
При извършване на превключване на пакети между физически средства за връзка (A, B, C), функционални блокове на физическия слой (1A, 1B, 1C), свързващия слой (2A, 2B, 2C) и мрежовия слой (3A, 3B, 3C) от всички системи, включително пакети за превключване на възли. Функционалните блокове в възлите са обединени от мрежови процеси (PN). В резултат на това всяка двойка абонатни или административни системи предава пакети един на друг чрез комуникационната мрежа (пунктирана линия).
За да се увеличи надеждността на комуникационната мрежа в нея, топологията на разположението на възлите за превключване на пакети и каналите, които ги свързват, се изгражда въз основа на това, че между двойките взаимодействащи системи се създават няколко пътя на предаване на пакети.
В резултат на пакетите, пътуващи в различни посоки (последователности на каналите), те могат да пристигнат до местоназначението си с различно закъснение. Освен това, след преминаване през всякакви канали, могат да възникнат грешки в пакетите, поради което пакетите се изтриват и предават отново. Всичко това води до факта, че всички пакети, изпратени от системата, не могат да бъдат доставени с едно и също време за преминаване през комуникационната мрежа.
Има два метода (режима) на пакетно предаване: режим на виртуална връзка и дейтаграма.
Виртуални връзки. Всъщност това е превключване на вериги, но не директно, а чрез паметта на управляващите компютри в комутационни центрове, използващи пакети при прехвърляне на съобщения. Във виртуална мрежа, преди да започне предаването на пакети, пакетът от услуги се изпраща до абоната на получателя, установявайки виртуална връзка. Във всеки възел този пакет оставя ред на формата: пакети к-от първата виртуална връзка, идваща от i-тия канал, трябва да бъде изпратена към j-тия канал. По този начин виртуалната (условна) връзка съществува само в паметта на контролния компютър. След като стигне до абоната на получателя, сервизният пакет го пита за разрешение за предаване, като го информира колко памет ще е необходима за получаване. Ако компютърът му има такава памет и е свободен, тогава изпращащият абонат (също под формата на специален пакет услуги) се изпраща съгласие за изпращане на съобщението. След получаване на потвърждение, изпращащият абонат продължава да предава съобщението в обикновени пакети. Пакетите свободно преминават един след друг по виртуална връзка (на всеки възел ги чака инструкция, която се обработва от контролиращия компютър) и в същия ред достигат до абоната на получателя, където, след като са се освободили от превключвателите на ремаркето и хедърите, те образуват предадено съобщение, което се изпраща до седмото ниво. Виртуалната връзка може да съществува, докато специален сервизен пакет, изпратен от един от абонатите, не изтрие инструкциите в възлите. Режимът на виртуална връзка е ефективен при прехвърляне на големи количества информация и има всички предимства на методите за превключване на вериги и пакети.