Методи за превключване
От PIE Wiki
В общия случай решението на всяка от конкретните комутационни задачи - определяне на потоци и съответни маршрути, фиксиране на маршрути в конфигурационни параметри и таблици на мрежови устройства, разпознаване на потоци и прехвърляне на данни между интерфейсите на едно устройство, мултиплексиране/демултиплексиране на потоци и разделяне на предавателна среда - тясно е свързана с решението на всички останали. Комплексът от технически решения за генерализирания комутационен проблем в съвкупност представлява основата на всяка мрежова технология. Основните му свойства зависят от механизма за полагане на маршрути, популяризиране на данни и споделяне на комуникационни канали.
Сред многото възможни подходи за решаване на проблема с превключването на абонатите в мрежите има два основни:
• превключване на вериги;
• комутация на пакети.
Обща структура на мрежа с превключващи абонати (фигура)
Съдържание
Превключване на канали
При превключване на каналите комутационната мрежа формира непрекъснат композитен физически канал между крайните възли от междинни канални секции, свързани последователно чрез превключватели. Условието няколко физически канала в последователна връзка да образуват един физически канал е равенството на скоростите на предаване на данни във всеки от съставните физически канали. Равна скорост означава, че комутаторите на такава мрежа не трябва да буферират предадените данни.
В мрежа с комутирана верига, преди предаване на данни, винаги е необходимо да се извърши процедура за установяване на връзка, по време на която се създава конкатенираният канал. И едва след това можете да започнете да прехвърляте данни.
Предимства на превключването на канали
Недостатъци на превключването на веригата
1. Отказ за обслужване на заявката за свързване. Такава ситуация може да възникне поради факта, че на мрежов участък трябва да се установи връзка по канал, през който вече преминава максимално възможният брой информационни потоци. Неизправност може да възникне и в края на обединения канал - например, ако абонатът е в състояние да поддържа само една връзка. 2. Нерационално използване на честотната лента на физическите канали. Частта от честотната лента, която се разпределя към конкатенирания канал след установяване на връзката, му се предоставя за цялото време, т.е. докато връзката не бъде прекратена. Не винаги обаче абонатите се нуждаят от честотна лента по време на разговор. Невъзможността за динамично преразпределение на честотната лента ограничава мрежата с комутационна верига, тъй като превключващият модул тук е информационният поток като цяло. 3. Задължително забавяне преди предаване на данни поради фаза на установяване на връзка.
Превключвателите, както и каналите, които ги свързват, трябва да осигуряват едновременно предаване на данни на няколко абонатни канала. За целта те трябва да са високоскоростни и да поддържат някаква техника на мултиплексиране за абонатни канали.
Понастоящем се използват две техники за мултиплексиране на абонатни канали:
Превключване на пакети
Тази комутационна техника е специално разработена за ефективно прехвърляне на компютърен трафик. Първите стъпки към създаването на компютърни мрежи, базирани на технологията за превключване на вериги, показаха, че този тип превключване не позволява постигане на висока обща производителност на мрежата.
Пакетните мрежови комутатори се различават от каналните комутатори по това, че имат вътрешна буферна памет за временно съхранение на пакети, ако изходният порт на комутатора по време на получаване на пакет е зает с предаване на друг пакет (фигура). В този случай пакетът е за известно време в опашката за пакети в буферната памет на изходния порт и когато опашката го достигне, той се препраща към следващия превключвател. Тази схема за пренос на данни ви позволява да увеличите честотната лента на мрежата.
За няколко абонати би било най-ефективно да им се осигури комутиран комуникационен канал за тяхна единствена употреба. В този случай времето за взаимодействие на абонатите би било минимално, тъй като данните ще се прехвърлят от един абонат на друг без забавяне. Престоите по време на паузи не са значителни за абонатите. Пакетно комутирана мрежа забавя процеса на взаимодействие на определена двойка абонати, тъй като техните пакети могат да се очакват в комутаторите.
Въпреки това, общото количество компютърни данни, предадени от мрежата за единица време с техниката за превключване на пакети, ще бъде по-голямо, отколкото с техниката за превключване на вериги. Това е така, защото пулсациите на отделните абонати, в съответствие със закона за големите номера, се разпределят във времето, така че техните пикове да не съвпадат. Следователно комутаторите са постоянно и доста равномерно натоварени с работа, ако броят на абонатите, които обслужват, е наистина голям. Фигурата показва, че трафикът от крайни възли към комутатори е много неравномерно разпределен във времето. Въпреки това, комутаторите на по-високо ниво на йерархията, които обслужват връзките между долните комутатори, са по-равномерно натоварени и потокът от пакети в магистралните връзки, свързващи горните комутатори, има почти максимално използване.