DP tinkluose naudojamų komutacijos metodų analizė
KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS
DP tinkluose naudojamų komutacijos metodų analizė
Duomenų perdavimo tinklų referatas
Atliko RT-7/2 gr. studentė
Lina Antanavičienė
Prieme dr. doc B.Dekeris
KAUNAS
2001
1.Įvadas
Vystantis tinklams, didėjant perdavimo atstumams, didėjant vartotojų skaičiui, atsirado komutacijos poreikis. Komutacinė sistema apibūdina visą tinklą – tinklo galimybes , paslaugas . Tinkamas komutacijos metodo pasirinkimas leis efektyviai išnaudoti tinklą. Išaugus tarptinklinėms apkrovoms svarbu užtikrinti patikimą informacijos perdavimą. Esant didelėms spartoms svarbu, kad perduodami duomenys kuo mažiau vėluotų ar stotyse būtų mažesnė apkrova. Priešingai , gal svarbi tinklo kaina. Atsižvelgiant į įvairias ssąlygas reikia pasirinkti efektyviausias komutacijos sistemas ir jų panaudojimo metodus.
Todėl panagrinėkim komunikacinio tinklo pagrindą – komutacinius metodus, jų privalumus ir trūkumus.
3. Komutacijos sistemos ir jų panaudojimo metodai
Technikos vystymosi pradžioje signalų erdvinis atskyrimas derinosi su erdvine komutacija. Po to atsirado perdavimo sistemos su dažniniu ir laikiniu atskyrimu, o komutacija liko erdvinė. Dėl to komutacijos įrenginiuose, skirtų perdavimo sistemų sujungimui su komutacijos sistemomis, reikėjo įvykdyti dvigubą pakeitimą, pavyzdžiui, „dažnis- erdvė“ komutacijos mazgo (KM) įėjime ir „erdvė- dažnis“ KM išėjime. Tikslinga vengti ttokių pakeitimų, t.y. priimti vienodus atskyrimo ir komutacijos metodus.
Iš daugelio požymių, pagal kuriuos galima vykdyti diskretinės informacijos signalų paskirstymą, praktiškai labiausiai paplitę yra erdvinis ir laikinis paskirstymas. Dažninis metodas ( atskyrimo), kuris yra plačiai naudojamas perdavimo sistemose nepritapo komutacijos ssistemose ( dėl realizacijos brangumo ir sudėtingumo).
Komutacijos sistemos ir jų panaudojimo metodai parodyti 1 pav.
Kanalų komutacijos sistema Sistema su atmintimi
1 pav. Komutacijos sistemos ir jų panaudojimo metodai
3.1. Erdvinis metodas
Įrenginiai, realizuojantys erdvinio paskirstymo metodą, praėjo kelią nuo
mechaninių ir elektromechaninių sujungėjų su rankiniu valdymu iki elektroninių
sujungėjų su programiniu valdymu. Tačiau visuose šiuose įrenginiuose kiekvienam
įėjimo ir išėjimo kanalų sujungimui yra duodamas atskiras fiksuotas fizinis kelias erdvėje, kuris nesutampa nei su vienu kitu keliu. Dėl to kiekvienas komutacijos taškas sujungimo procese naudojamas tik duotame sujungime. Esant A įeinančių ir B išeinančių kanalų, komutacinių taškų skaičius turi būti proporcingas A*B.
3.2. Laikinis metodas
Laikinio paskirstymo sistemose, kiekvienas komutacijos taškas naudojamas daug kartų, t.y. yra bendri pranešimų elementams tarp skirtingų kanalų praeinantys per jį skirtingais laiko tarpais. TTai žymiai sumažina reikalingą komutacijos taškų kiekį, o tuo pačiu ir komutacinio lauko apimtį.
Sinchroninis laikinis paskirstymas(SLP). Esant šiam metodui kiekvienas įeinantis ir išeinantis kanalas atitinka tam tikrą laikinę padėtį.
Skirtingai nuo komutacinio mazgo su erdviniu paskirstymu, komutacinio mazgo su laikiniu paskirstymu jungimo taškas yra ne kanalas, o linijinis traktas. Prieš mazgą visi linijiniai traktai susijungia į vieną grupinį traktą, o išėjime- atsiskiria. Kanalai skaidomi į laikinius kanalinius intervalus. Tai reiškia, kad kiekvienam kanalui išskiriama tam tikra laikinė padėtis. Komutacija aatliekama atminties buferiuose. Tarkime mums reikia sukomutuoti penktą ir aštuntą kanalus. Turime informaciją atėjusią penktu laikiniu kanalu įrašyti į atminties buferį ir išsiųsti ją aštuntu laikiniu intervalu.
Kanalų skaičius, kuris gali aptarnauti komutatorių, sukurtas metodu SLP, tuo didesnis, kuo trumpesnis ciklas “ Įrašymas- tikrinimas “ ir kuo mažesnis duomenų perdavimo greitis.
Sinchroninė laikinė komutacija labiau efektyvi izochroninių signalų apdirbimui. Mažiau efektyvi neizochroninių signalų komutacijoje.
Asinchroninis laikinis paskirstymas (ALP). Čia naudojami tie patys
principai kaip ir sinchroninio laikinio paskirstymo (SLP). Skirtumas tas, kad
naudojant asinchroninį, vykdomas pagrindinių momentų peradresavimas, t.y. vietoj
įeinančio kanalo adreso gaunamas išeinančio kanalo adresas. Komutacijos ALP
mazgas turi atminties buferį su tokiu pat ląstelių skaičiumi kiek yra įeinančių kanalų. Į kiekvieną šitų ląstelių įrašomas išėjimo kodas. Visą komutavimo informaciją apdoroja valdymo įrenginys. Jis patikrina informaciją ir išduoda išėjimo kodus. Vieno bito informacijos kiekis komutaciniame mazge su ALP gali būti 10 kartų didesnis nei komutaciniame mazge su SLP. Dėl to reikia apriboti pajungiamų kanalų su dideliu perdavimo greičiu skaičių ir suteikti jiems pirmenybę aptarnaujant, lyginant su mažų perdavimo greičių kanalais. Todėl toks komutacinis metodas naudojamas mažos spartos ir patikimumo tinkluose. Didinant įsimenamos pranešimų dalies ilgį, daugiau išnaudojamas kanalo skaidrumas.
Skirtingi ALP metodai sudaro tam tikrą eilę , kur vienas metodas skiriasi nuo
kito paskirstomo ppranešimo atkarpos ilgiu (2 pav.). Paskirstymo metodai ir vienetiniai
intervalai savo savybėmis artimi kanalų komutacijai (KK), kuri realizuojama erdviniu
paskirstymu. Todėl, metodas ALP yra universalus tada, kai leidžia vykdyti įvairių tipų
komutaciją: nuo skaidrių kanalų komutacijos iki pranešimų komutacijos.
2.pav. Komutacijos metodai
Adresas perduodamas Adresas perduodamas
iki pranešimo kartu su pranešimu
KK 3 MM komutacija PK PRK
Bitų komutacija Ženklų (baitų) komutacija . Priklausomai nuo įsimenamos komutaciniame mazge pranešimų dalies ilgio,keičiasi komutacijos sistemos ypatybės. Prie pakankamai trumpų įsimenamų ilgių ,frontų komutacijos paskirstymo sistema užtikrina beveik pilną charakteristikų sutapimą su KK sistema. Padidinus įsimenamos pranešimų dalies ilgį (perėjimas nuo frontų komutacijos prie vienetinių intervalų, baitų), prarandamos KK sistemos savybės: vis daugiau išnaudojamos kanalo skaidrumas ir vis daugiau atsiranda galimybių sistemoms su atmintimi- skirtingų greičių suspaudimas, kodų formatų ir kt. Kuo didesnė paskirstoma pranešimų dalis, tuo reikia didesnės atminties KM ir
tuo didesni pranešimų užlaikymai. Komutuojant trumpas pranešimų atkarpas (iki
baito), praktiškai realizuojamas tik perdavimo adresas iki pranešimo. Esant žymiai
ilgesnėms atkarpoms, galimas adreso perdavimas ir iki pranešimo ir jo sudėtyje. Be to
naudojamas tik antras metodas, taip kaip šiuo atveju kiekviename KM galima išrinkti
žymiai geriau tinkamas perdavimo kryptis: trumpesnes, mažiau apkrautas kitais
pranešimais. Todėl toks komutacinis metodas naudojamas mažos spartos ir patikimumo tinkluose. Didinant įsimenamos pranešimų dalies ilgį, daugiau išnaudojamas kanalo sskaidrumas.
4.DP tinklų komutacijos principai
Komutacinės stotys ir mazgai skirti informacijos paskirstymui tarp galinių įrenginių (siuntėjo ir gavėjo) ryšių grandinėje. Paskirstymo procesas priklauso nuo pasirinkto komutacijos metodo. Duomenų perdavimo tinkluose naudojami trys pagrindiniai metodai: kanalų komutacija, pranešimų komutacija ir paketinė komutacija.
4.1.Kanalų komutacija
Kanalų komutacija sujungia gavėją ir siuntėją vienu fiziniu maršrutu, kuris palaikomas viso perdavimo metu. Kanalų sistemos komutacija naudojama PSTN (bendro telefono tinkle): surinkus numerį pokalbio laikui sudaromas sujungimas tarp telefono aparatų. Jei vienas iš abonentų padeda ragelį, sujungimas nutraukiamas, ir kanalas pasidaro laisvas. Kompiuterių tinkluose komutacija pasireiškia analogiškai. Prieš tai kai du kompiuteriai galės perduoti duomenis, tarp jų turi būti sudarytas fizinis sujungimas. Perduodanti mašina užklausia sujungimo adresatu, o po to “gavėjas” duoda signalą , kad pasiruošęs priimti duomenis. Siuntėjas informaciją perduoda gavėjui, kuris pasiunčia siuntėjui patvirtinimą. Kai pokalbis baigiasi, siuntėjas perduoda signalą gavėjui, nurodo, kad sujungimo daugiau nereikės,ir atsijungia.
3pav. DP tinklai su kanalų komutacija
• Kviečiantysis abonentas Abn siunčia per abonentinę liniją į KK mazgą
užklausimą sujungimui su abonentu Abm, turintį kviečiamojo abonento
adresą.
• KK komutacinio mazgo aparatūra pagal užklausimą vykdo sujungimą abonentinės linijos Abln su abonentine linija Ablm, jei abonentai priklauso
vienam KK mazgui arba jungiamai linijai tarp mazgų kuriems priklauso
nurodyti abonentai (kanalas gali būti organizuotas per keletą tarpinių KK
mazgų
kur vykdoma analogiška komutacija).
• Sudarius ryšio kanalą, abonentas Abm iš KK mazgo gauna kvietimo
signalą, o Abn- sujungimo sudarymo signalą.
• Vykdomas informacijos perdavimas tarp abonentų. Pasikeitimas gali būti
vienpusis arba dvipusis.
• Po informacijos perdavimo ir gavus iš abonento atjungimo signalą KK
komutacinio mazgo aparatūra nutraukia anksčiau sudarytą kanalų
sujungimą.
• Jei nėra laisvo kanalo arba esant gedimui bet kurioje vietoje (jungiamoji
linija tarp KK mazgų, abonentinė linija tarp KK mazgų ir Abm) arba kai
nėra laisvų įrenginių, abonentų sujungimas negali būti sudarytas;
komutacinis mazgas pasiunčia Abn užimtumo signalą. SSujungimo
sudarymui Abn turi pakartoti užklausimą sujungimui. Toks aptarnavimo būdas, kai šaukimas (užklausimas sujungimui) duotas tuo momentu, kai
nėra laisvos linijos ar įrenginio, gauna užimtumo signalą vadinamas
aptarnavimas su nuostoliais.
Kanalų komutacija – WAN (Wide Area Network – teritorinis tinklas) komutacijos metodas, kuriam dedikuotas fizinis kanalas palaikomas ir užbaigiamas kiekvienas ryšio seansas per tinklo nešėjus. Kanalų komutacija pritaiko dviejų tipų perdavimą: datagram perdavimą ir perdavimą duomenų-srauto. Naudojama ekstensyviai telefoniniuose tinkluose, kanalų komutacija veikia panašiai kaip normalus telefoninis kvietimas. ISDN –WAN kanalų komutacijos technologijos pavyzdys iir pavaizduotas paveiksle 4.
Pav. 4. WAN kanalų komutacija procesas, panašus į telefoninį kvietimą.
.
Kanalų komutacijos privalumai:
Esant kanalų komutacijai, vyksta tiesioginis dviejų abonentų sujungimas. Duomenų mainai vyksta realiame laiko mastelyje. Esant tokiam sujungimui, telefoninis pokalbis gali vykti be pauzių.
Tinklas dirba kkaip sistema su nuostoliais . Galima ilgai laukti kada sujungs (sistema esant perkrovoms prašymą aptarnauti atmes), bet kai sujungimas bus atliktas, jis jau nenutruks.
Išskirtas duomenų perdavimui kanalas tarp dviejų mašinų užtikrina garantuotą darbo našumą. Tai turi svarbią reikšmę kritiniams pagal laiką priedams, pavyzdžiui garso ir vaizdo perdavimui. Be to, po kanalo sudarymo bet kokio pasiekimo užlaikymo praktiškai nebūna: kadangi kanalas visada pasiekiamas, jo nereikia užklausti iš naujo.
Kanalų komutacijos trūkumai:
Traktas sudarytas per komutacinę stotį (vieną ar keletą) tarp dviejų galinių tinklo įrenginių, tinklo resursai pilnai neišnaudojami, informacija . Sujungimas būna išskirtas net ir tuo atveju, jeigu yra prastovos, ir jokie kiti įrenginiai naudotis juo negali. Tinklas išnaudojamas tik apie 10% . Tam reikalingas didesnis kanalų skaičius. Kadangi sistema su nnuostoliais , o tai reiškia , kad didėjant apkrovai didėja nuostoliai. Todėl projektuojant tinklą reikia atsižvelgti į maksimalias apkrovas ir užsiduoti nuostolius.
Klaidų taisymas yra vartotojo funkcija. Nes praktiškai nėra apsaugos nuo klaidų. Fiksuotas maksimalus perdavimo greitis. Kiek užsakom tiek ir gaunam, ir daugiau kaip užsakyta gauti negalima.
Išskirti kanalai reikalauja platesnės pralaidumo juostos, negu neišskirti, todėl duomenų perdavimas tampa pakankamai brangus. Be to ,šiam metodui charakteringi sujungimo užlaikymai (prisijungimas užima iki kelių sekundžių).
4.2.Pranešimų komutacija.
Pranešimų komutacija nenumato atskiro maršruto tarp ddviejų stočių. Vietoj to pranešimas saugomas tarpiniuose įrenginiuose ir perduodamas nuo vieno tokio įrenginio kitam. Kanalas sudaromas reikalinga kryptimi pagal adresą, prirašomą pranešimo pradžioje, tiktai dėl pranešimo perdavimo, o pauzių metu šis kanalas gali būti panaudotas kitiems pranešimams. Kiekvienas tarpinis įrenginys gauna ir saugo pranešimą, kol kitas įrenginys nebus pasiruošęs jį priimti. Taigi po priėmimo ir adreso analizės pranešimas pastatomas perdavimui į eilę reikalinga kryptimi, ir laukia kol ateis laikas tolimesniam perdavimui. Dėl šios priežasties tinklas su pranešimų komutacija vadinamas tinklas su tarpiniu saugojimu.
Pranešimų komutatorius galima užprogramuoti, aprūpinimu informacijos tuo labiau efektyvius maršrutus, žiniomis apie kaimyninius komutatorius, kurie panaudojami perduodant pranešimus adresatui. Dėka šios informacijos pasikeitus sąlygoms tinkluose sistemos su pranešimų komutacija paprastai maršrutizuoja pranešimus skirtingais keliais.
Pranešimų komutacijos rolę atlieka PC su specialiomis apsaugos programomis. PC turi būti pasiruošęs saugoti ilgus pranešimus, kol jie nebus peradresuoti toliau. Pranešimas saugomas kietam diske ir OAI (operatyvinis atminties įrenginys). Apimtis tam reikalingos atminties priklauso nuo tinklinio trafiko per komutatorių.
Vienas iš pavyzdžio sistemos su tarpiniu saugojimu – elektroninis paštas. Elektroninio pašto pranešimas nukreipiamas kaip vienas informacijos blokas iš serverio į serverį, kol nepasiekia adreso. Tai gali užtrukti nuo kelių sekundžių iki kelių minučių
Ab. linija
5 pav. DP tinklai su pranešimų arba paketine komutacija
Tinkluose ssu PRK 5 pav. perdavimo procesas vyksta tokia tvarka:
• Kviečiantysis abonentas Abn perduoda į mazgą pranešimą kartu su abonento Abm adresu.
Pranešimų komutacijos kūrimo pradžioje CCITT standartizacijos komitetas pasiūlė kadrų retransliacijos metodiką ISDN kanalais. Išskiriamos dvi pagrindinės kanalų rūšys : 2D+B ir 23B+D. Kadrų retransliacijos technologija naudoja tik du pirmus OSI lygius.
Kadrų retransliacijos technologija išsivystė iš X.25 technologijos. X.25 technologija laikoma visų šiuolaikinių tinklo protokolų pradininke. X.25 pagrindą sudaro pirmi trys OSI lygiai – fizinis, kanalinis ir tinklinis.
Vėlev. Laukas Gavėjo adresas Tarnybinė inform. Duomenys Kadrų nuoseklumo tikrinimas Vėlev. laukas
4.2.1pav. X.25 protokolo lygiai
Vėlev.Laukas Kadrų retransliacijos antraštė Duomenys Kadrų nuoseklumo tikrinimas Vėlev. laukas
4.2.2 pav. Kadrų retransliacijos technologijos lygiai
Privalumai:
Užtikrina efektyvų trafiko valdymą. Priskiriant prioritetus komutuojamiem pranešimam, galima užtikrinti savalaikį pristatymą prioritetinio pranešimą – be užlaikymo bendro trafiko. Dėl to rezervuojami specialūs resursai.
Sumažina tinklo perkrovą dėl intensyvaus trafiko. Tarpiniai įrenginiai (pranešimų komutatoriai) gali saugoti pranešimus, kol bus pasiekiamas komutacinis kanalas, bet ne apsunkinti tinklą bandymais perduoti visą informaciją realiu laiku.
Naudoja “kanalų duomenis” (efektyviau nei kanalų komutacija). Dėka pranešimų komutacijos tinkliniai įrenginiai kartu išnaudoja duomenų kanalus. Tai padidina efektyvumą , tol kol atsilaisvina pasiekiamas pralaidumo ruožas.
Užtikrina asinchroninę komutaciją tarp skirtingų laikinių zonų. Pranešimą galima siųsti net ir tuo atveju, jei gavėjas nebūna, kas palengvina apsimainymą duomenimis tarp laikinių zonų.
Naudojant pranešimų komutaciją, užtikrinamas didesnis iinformacijos perdavimo tikslumas. Nes yra galimybė tiksliau aptikti klaidas.
Trukumai:
Labai brangūs įrengimai – kadangi pranešimas perduodamas etapais nuo vieno komutacinio mazgo iki kito, tai tokiu atveju kiekvienas komutacinis mazgas turi turėti didelius atminties buferius, saugoti pranešimų duomenis.
Iš kitos pusės, užlaikymas dėl pranešimų su tarpiniu saugojimu perdavimo daro pranešimų komutaciją netinkama realiam laike, pavyzdžiui, balso ir video perdavimui. Ypatingai video konferencijos reikalauja kanalų komutacijos. Realiam laiko mastely dialogo režimas tarp vartotojų negalimas.
Didėjant apkrovoms , didėja pranešimo perdavimo užlaikymas.
4. 3.Paketų komutacija.
Kanalų komutacija apima kanalų ir pranešimų komutacijos ypatumus, bet kartu padeda išvengti jų trūkumų. Ilgus pranešimus suskaido į paketus, kiekvienas iš jų turi siuntėjo, gavėjo adresą ir tarpinio mazgo adresą. Atskiri paketai ne visada eina vienu maršrutu, todėl tokia maršrutizacija vadinama nepriklausoma. Jos privalumai:
· Leidžia valdyti pralaidumo ruožą, išskirstant duomenis apkrautame kanale skirtingais maršrutais.
· Jei perdavimo metu tinklo maršrutas nutrūksta, neperduoti paketai siunčiami kitu keliu.
Paketų komutacijoje maksimalus ilgis perduodamo informacijos bloko (paketo) apribotas. Ji pakankamai maža, kad leidžia komutuojamiems įrenginiams saugoti paketų duomenis operatyvioje atmintyje,neužrašant jų į diską. Išvengus kieto disko paketų komutacija dirba greičiau ir efektyviau, nei pranešimų komutacija. Tinkluose su PK perdavimo procesas vykdomas sekančiai:
• Siunčiamas į tinklą pranešimas yra suskaidomas į paketus, kurių ilgis dažniausiai būna iki 1000
– 2000 vienetinių intervalų, laikančius gavėjo adresą. Nurodytas suskaidymas vykdomas arba galiniame punkte, arba arčiau esančiame KM.
• Jei pranešimų suskaidymas į paketus vyksta KM, tai tolimesnis paketų
perdavimas vykdomas pagal jų formavimą, nelaukiant galutinio viso pranešimo priėmimo į KM.
• PK mazge paketas yra įsimenamas į operatyvinę atmintį (OA) ir pagal
adresą skiriamas kanalas, per kurį jis turi būti perduodamas.
• Jei kanalas į gretimą mazgą yra laisvas, tai paketas perduodamas iš karto į
gretimą mazgą, kur kartojama ta pati operacija.
• Jei kanalas į gretimą mmazgą yra užimtas, tai paketas kurį laiką laikomas
OA kol atlaisvinamas kanalas.
Laikymui paketai statomi į eilę pagal perdavimo kryptį, eilės ilgis neviršija 3-4
paketų. Jei yra viršytas, paketai yra trinami iš OA ir jų perdavimas turi būti
pakartotas.
Paketų komutacija – WAN (Wide Area Network – teritorinis tinklas) komutacijos metodas, kuriame tinklo įrenginiai dalina į atskirus point-to-point sujungimus transportuojant iš šaltinio į pasiekimo vietą per tinklo nešėjus. Statistinis multipleksavimas naudojamas, kad prietaisai padalytų kanalus. ATM (Asynchronous Transfer Mode), Frame Relay, SMDS (Switched Multimegabit Data SService), ir X.25 – WAN paketų komutacijos technologijos pavyzdys ir pavaizduotas paveiksle 6.
Pav.6 Paketų komutacijos paketų pernešimas per tinklo nešėjus.
Privalumai:
Adresatą paketai gali pasiekti skirtingais keliais. Tai sumažina informacijos praradimo tikimybę ir tolygiau paskirsto tinklo apkrovas. Mes neprarasim informacijos dėl linijos ggedimo, nes turime menamą kanalą. Tinklas patikimiau funkcionuoja esant apkrovoms.
Ryšio tinklo resursai išnaudojami dar geriau, nes reikia mažesnių atminties įrenginių (kaupiklių). Tinklas išnaudojimo efektyvumas apie 80%.
Pranešimų perdavimo užlaikymas mažesnis nei pranešimų komutacijoje.
Galimas dialogo režimas
Galima organizuoti telefoninį pokalbį.
Paketinė komutacija turi vieną privalumą lyginant su kanalų komutacija – pagerina tinklo pralaidumo galimybes, leidžiant įrenginiams veikti vienu ir tuo pačiu tinklo kanalu. Komutuojamas mazgas gali paraleliškai maršrutizuoti paketus keliems įrenginiams-gavėjams ir nustatyti maršrutus pagal pasikeičiančias sąlygas tinkle, kad paketai pasiektų korekcine tvarka.
Trūkumai :
Maži užlaikymai (mažesni,nei prie pranešimų komutacijos), kadangi jų apdorojimas vyksta operatyvioje atmintyje – be užrašymo diske prieš tolimesnį perdavimą.
Naudojant paketų komutaciją reikia žinoti:
· Apimtis OAI (operatyvinės atminties įrenginys) ar plotas diske. Komutuojantys mazgai didelio skaičiaus paketų sėkmingam apdirbimui reikalauja didelės apimties OAI. TTačiau kuo daugiau operatyvios atminties, tuo mažesnės talpos reikės diskui (kol nereikės jame užrašyti pranešimo)
· Apskaičiuotas galingumas. Paketų komutacijos protokolai sudėtingesni nei protokolai, orientuoti apsikeitimo pranešimais, todėl komutuojamiems mazgams reikalingas didelis apskaičiuotas galingumas.
· Prarasti paketai. Kadangi duomenys suskaidomi į daugybę fragmentų, paketai prarandami tankiau, nei visas pranešimas. Protokolai su paketine komutacija turi atpažinti, kokie paketai buvo prarasti, ir paprašyti jų pakartotino perdavimo. Identifikuojant ir surenkant prarastus paketus svarbią rolę vaidina jų eiliškumo numeriai.
4.3.1.DATAGRAM paketų komutacija
Tinkluose su datagram paketine komutacija suskirstoma į paketų ssrautą. Kiekvienas paketas adresuojamas atskirai ir interpretuojamas kaip nepriklausomas vienetas su savom nuosavom valdomom programom. Komutuojami įrenginiai maršrutizuoja kiekvieną paketą nepriklausomai, nukreipiant juos tinklu, o tarpiniai mazgai nustato tolesnį sekančio paketo maršruto segmentą (žiūrėti pav7.). Prieš perdavimą valdomos informacijos pagalba apsikeitimas su terminalu – siuntėjo, tinklu ir terminalu – gavėjo, nustatomas paketų eiliškumas ir jų adresatas. Paketo dydis palaikomas pakankamai mažas, kad išvengtų “susigrūdimų” komutatoriuje ir palengvintų pakartotiną perdavimą (kompensuoti klaidas).
Maršrutizatorius
7.pav. Datagram paketinė komutacija perduodamų paketų maršrutai.
Komutuojantys įrenginiai gali nukreipti paketus apeiti užkrautus tinklo kanalus, bet ne aklai juos pasiųsti,padidinant trafiką. Tai užtikrina paketų pristatymą be pašalinių užlaikymų.
Kadangi datagramos paketų gali keliauti įvairiais maršrutais, jie pasiekia adresatą nenuoseklia tvarka. Paketo antraštėje yra eiliškumo numeris, ir priimantis įrenginys panaudoja jį paketų surinkimui ir originalaus pranešimo sudarymui.
Datagram paketinė komutacija leidžia greitai ir efektyviai perduoti didelius blokus mažesnio dydžio kadrų pagalba. Tinklinis lygis perduodamo įrenginio paskirsto pranešimus, ateinantys iš aukštesnių lygių, į nedideles datagramas, su kuriomis galima dirbti kanaliniame lygyje. Po to paketai perduodami į tinklą, tinklo lygyje mašinos – gavėjo rekonstruoja pranešimą, sudarant iš kadrų kanalinio lygio pranešimą protokolams aukštesnio lygio.
4.3.2.Paketų komutacija virtualiame kanale.
Paketų komutacija virtualiame kanale sudaro loginį sujungimą tarp siunčiančių ir perduodančių įrenginių. Toks sujungimas vadinamas virtualiu kanalu.perduodantis įįrenginys pradeda dialogą, susijungiant su adresatu, ir suderina su juo komutacijos parametrus: maksimalus pranešimo dydis ir tinklo maršrutas. Sudarius virtualų kanalą du įrenginiai naudoja jį visam ryšio seansui (ar kol šie įrenginiai funkcionuoja).
Loginis sujungimas, perduodančių ir priimančių mašinų, vadinasi virtualus, kadangi jokio fizinio kanalo tarp jų nėra, nors kompiuteriai funkcionuoja taip, lyg jis yra. Loginis sujungimas palaikomas tinkle. Kiekvienas mazgas loginiame maršrute gali atlikti komutaciją ir klaidų taisymą.
Viena iš sričių naudojamo virtualinio kanalo – paslaugos, orientuotos sujungimo nustatymui, pavyzdžiui audio ir video.
5.Komutacijos metodų palyginimas
Komutacijos metodų palyginimas pavaizduotas paveiksle 8. Čia pavaizduotas pranešimo perdavimas per keturis mazgus, nuo išeinančios stoties, pririštos prie 1 mazgo prie paskyrimo vietos pririštos 4 mazgo. Trys tipai užlaikymo:
· Perdavimo uždelsimas: laikas skiriamas tam, kad pasklistų nuo vieno mazgo iki kito. Šiuo atveju nereikšmingas. Greitis elektromagnetinio signalo per valdomą aplinką, pavyzdžiui, būna tipiškai 2 x 108 m/s.
· Perdavimo laikas: laikas skiriamas perdavėjui, pasiųsti duomenų bloką. Pavyzdžiui, reikalinga 1 s, perduoti bloką su 10,000-bit duomenų 10-kbps linija.
· Mazgo užlaikymas: laikas, kuris reikalingas mazgui, atlikti apdorojimą, tai duomenų komutacija.
Kanalų komutacijai, praeina šiek tiek laiko, kol pranešimas gali būti pasiųstas. Iš pradžių, užklausimo signalas pasiunčiamas per tinklą, sudaryti ryšį su paskyrimo vieta. Jei paskyrimo vietos stotis neužimta, užklausimas apie signalo priėmimą grįžta. Atkreipti dėmesį , kad apdorojimo užlaikymas perduodamas kiekvienam mazgui užklausimo metu; šiuo atveju prarandamas kiekviename mazge. Grįžtant, apdorojimas nereikalingas, nes ryšys jau sudarytas. Po to, kai ryšys jau sudarytas, pranešimas pasiunčiamas kaip atskiras blokas, be reikšmingo užlaikymo komutuojamose mazguose.
Pranešimų komutacija nereikalauja užklausimo. Tačiau, pilnas pranešimas turi būti gautas kiekviename mazge ankščiau, nei tas mazgas pradeda pakartotinai perduoti. Tokiu atveju pilnas užlaikymas, pranešimų komutacijoje beveik visada žymiai ilgesnis nei kanalų komutacijoje.
Datagram paketinė komutacija nereikalauja užklausimo. Lyginant b ir d paveikslėlyje matosi vykdymo pagerėjimas. Skirtumas tas , kad kiekvienas mazgas pagal maršrutą gali pradėti perduoti kiekvieną paketą kai tiktai tas paketas atvyksta. Nereikia laukti pilno pranešimo. Tokiu atveju datagram paketų komutacija – beveik visada žymiai greitesnė nei pranešimų komutacija.
Virtualių kanalų komutacija panaši į kanalų komutaciją. Virtualiame kanale reikia naudoti užklausimą paketu, kuris užlaikomas kiekviename mazge. Virtualiame kanale priimtas su užklausa-priimamu paketu. Skirtingai nuo kanalų komutacijos,užklausa taip pat patiria užlaikymą, net ir tada, kai virtualaus kanalo maršrutas nustatytas. Priežastis – ta, kad šis paketas yra su eilėmis kiekviename mazge ir turi laukti savo eilės persiuntimui.
Kai nustatytas virtualus kanalas, pranešimas perduodamas paketais. Turi būti aišku, kad ši veikimo stadija gali būti lėtesnė nei kanalų komutacija, lyginant tinklus. Tai dėl to, kad kanalų komutacija
– iš esmės aiškus procesas, jei pastovus duomenų greitis tinkle. Paketų komutacijoj tam tikras užlaikymas mazguose. Blogesnis, šis užlaikymas kintantis ir didėjantis su didėjančiu krūviu.
Vis dėl to realus veikimas priklauso nuo daugybės faktorių,įskaitant:
· Stoties numeris.
· Numerio ir mazgų suderinimas.
· Pilno krūvio sistemoje.
· Tipinio apsimainymo ilgio(laiko ir duomenų) tarp dviejų stočių.
· Duomenų apdorojimo greičio tinkle.
· Paketo dydžio.
Komutacijos metodų naudojimo lyginamoji analizė:
· Sąveikos trafikui , pranešimų komutacija netinkama
· Šviesai ir-arba besikaitaliojąs krūvis, kanalų komutacijai labiau efektyvus.
· Labai griozdiškiems ir ilgiems apsikeitimams tarp dviejų stočių, išnuomavimas kanalų komutacijos linijos, kainos atžvilgiu efektyviausia.
· Paketinei kkomutacijai suteikiama pirmenybė, kai yra daug įrenginių, kurie turi pakeisti vidutinį į didelio kiekio duomenis; linijos išnaudojimas labiausiai efektyvus su šiuo metodu.
· Datagram paketinė komutacija naudojama trumpiems pranešimams ir dėl lankstumo.
· Virtualaus kanalo paketų komutacija naudojama ilgiems apsikeitimams ir stotims apdorojamo krūvio sumažinimo.
5.1.Kitos charakteristikos
Kanalų komutacija – iš esmės aiški paslauga. Kai tik ryšys nustatomas, pastovaus greičio duomenys pasiekia galinį tašką. Ne taip kaip su pranešimų ir paketų komutacija; šios paslaugos pateikia kintantį užlaikymą taip, kad duomenys atvyktų tam tikra kontrolieriaus prasme. Iš ttikrųjų, su pranešimų ir datagram paketų komutacija, duomenys gali atvykti kita tvarka nei buvo perduoti.
Papildomas aiškumo padarinys – nėra “aukštesnio” (“overhead“) reikalavimo, kaip pritaikyti kanalų komutaciją. Kai tik nustatomas ryšys, perduodami analoginiai ar skaitmeniniai duomenys iš šaltinio į paskyrimo vvietą. Pranešimų ir paketų komutacijai, duomenys organizuojami skaitmeniniuose blokuose. Tokiu atveju analoginiai duomenys turi būti paversti skaitmeniniais prieš perdavimą. Be to, kiekvienas pranešimas ar paketas turi “aukštesnių bitų”( „overhead bits“ ) kaip paskyrimo vietos adresą.
Tinklų atsparumas perkrovoms. Tinklų atsparumo perkrovoms supratimas yra apibrėžiamas skirtingai. Jei tai suprasti kaip užtikrinimą, esant perkrovoms, maksimaliai galimos pralaidumo galimybės, tai tinklas su PRK labiausiai tinka dėl praktiškai neribojamos atminties komutacijos mazguose. Esant žymiai perkrovai (pvz.: sugedus arba nenumatytam perkrovos išaugimui) tinkluose su KK ar PK normalus perdavimas gali būti užtikrintas tik mažam abonentų skaičiui, o didžioji dalis abonentų bus neaptarauta.
Kanalų komutacija Pranešimų komutacija Datagram paketinė komutacija Virtualių kanalų paketinė komutacija
Dedikuotas perdavimo kelias Nededikuotas kelias Nededikuotas kelias Nededikuotas kelias
Nenutrūkstamas duomenų perdavimas Pranešimųperdavimas Paketųperdavimas Paketųperdavimas
Pakankamai greita sąveikai Lėta sąveikai Pakankamai greita sąveikai Pakankamai greita sąveikai
Pranešimai neapsaugomi Pranešimai įrašomi į AAĮ Paketai saugomi kol neperduoti Paketai saugomi kol neperduoti
Ryšys sudaromas visam ryšio seansui Maršrutas sudaromas kiekvienam paketui Maršrutas sudaromas kiekvienam paketui Maršrutas sudaromas visam ryšio seansui
Užklausos dėl sujungimo užlaikymas Nereikšmingas perdavimo užlaikymas Pranešimo perdavimo užlaikymas Paketų perdavimo užlaikymas Užklausos dėl sujungimo užlaikymasPaketų perdavimo užlaikymas
Užimtas signalas jei kviečiamasis užimtas Neužimtas signalas Siuntėjas informuotas jei paketas neperduotas Siuntėjas informuojamas jei nėra ryšio
Perkrovos gali blokuoti užklausas dėl sujungimo; neužlaiko nustatytų kvietimų Perkrovos padidina pranešimo užlaikymą Perkrovos padidina paketų užlaikymą Perkrovos gali blokuoti užklausas dėl sujungimo; padidina paketų užlaikymą
Elektromechaninė ar kompiuterizuota komutacija mazge Pranešimų komutacijos centras su įįrašymo lengvatomis Maži komutacijos mazgai Maži komutacijos mazgai
Vartotojas, atsakingas už prarastus pranešimus Tinklas atsako už pranešimus Tinklas atsako už paketus Tinklas atsako už paketų eiliškumą
Nėra greitas ar kodo konversija Greitas ir kodo konversija Greitas ir kodo konversija Greitas ir kodo konversija
Pastovus perdavimo greitis Dinaminis perdavimo greitis Dinaminis perdavimo greitis Dinaminis perdavimo greitis
Neperduodamos antraštės Kiekvienas pranešimas turi savo antraštę Kiekvienas paketas turi savo antraštę Kiekvienas paketas turi savo antraštę
Normaliai funkcionuojantys tinklai su pranešimų komutacija nepriklauso nuo apkrovos netolygumo paros bėgyje, o tinklai su KK ir PK priklauso, todėl būtina naudoti papildomus kanalus arba apriboti įeinančia apkrovą. Magistralinių kanalų kiekis priklauso nuo 6 faktorių:
• paros apkrovos netolygumo,
• turimos eilės kiekio į komutacijos mazgus,
• dvipusio arba vienpusio kanalo panaudojimo,
• galimybės padidinti perdavimo greitį per tarpmazginius kanalus,
• skaidymas grupių KK, apribojamų skirtingais perdavimo greičiais
kanaluose;
• būtinumo tarnybinės informacijos perdavime.
Tinkluose su PK abonentinių linijų išnaudojimas yra dvigubai geresnis nei
tinkluose su KK (dėl vienpusio perdavimo), bet blogiau nei tinkluose su PRK.
Galima daryti išvadą, kad geriausiai magistralinių kanalų pralaidumą ir
abonentinių linijų panaudojimą užtikrina sistema su PRK, o mažiausiai- sistema su
KK. Tai pagerinti sistemose su KK galima tik skaidant signalus su ALP
daugiakanalinėm sistemom.
Informacijos perdavimo patikimumas. Tinklai su KA užtikrina patikimą
informacijos perdavimą, nei tinklai su KK. Patikimumo padidinimas vykdomas ne
kanale, o tarpmazginiuose kanaluose.
Aišku, kad pakankamai didelės talpos atmintis priveda prie žymių
užlaikymų, esant informacijos pperdavimui tarp komutacijos mazgų. Dėl to PRK
mazgai negali perduoti informacijos dialogo rėžime. Žymiai artimesni reikalavimams, dirbant dialogo rėžime, yra KK mazgai. PK mazgai užlaiko informaciją savo
6.Išvados
Kaip matom iš pateiktos analizės, paketinė komutacija šiuo metu yra tobuliausias komutacijos metodas.
Bet galima daryti išvadas, kad nėra tikslo priešpastatyti skirtingas komutacijos sistemas- kiekviena iš jų turi pritaikymo sritis, apibrėžiamas tinklo apkrovos srautu ir reikalavimais abonentams. Dėl to yra kuriami hibridiniai tinklai, kur naudojama ne viena, o dvi ar netgi trys komutacijos sistemos. Tai tinka tinklams, jungiantiems didelį skaičių abonentų, kurie skiriasi apkrovų dydžiu, pranešimų apimtimi, naudojama galine įranga. Tokiuose tinkluose, kur yra vidutinė apkrova ir didelių pranešimų perdavimai nedideliam adresų skaičiui, laiko, sujungimo sudarymui, praradimas yra nedidelis ir geriau naudoti sistemą su kanalų komutacija.
• Magistralinių kanalų išnaudojimo efektyvumas didžiausias yra pranešimų komutacijos sistemoje, kadangi pranešimai yra užrašomi į mazgo atmintį.
• Komutacijos su atmintimi tinkluose visi abonentai, nepriklausomai nuo perdavimo greičio ir kodų, gali susijungti su bet kuriuo kitu abonentu. Kadangi tinkluose su KK abonentų galiniai įrenginiai, priklausomai nuo perdavimo greičio, yra pajungti į atskirus potinklius, todėl vieno potinklio abonentai negali susijungti su kito potinklio abonentais.
• Komutacijos su atmintimi tinklai užtikrina patikimą informacijos
perdavimą, nei tinklai su kanaline komutacija.
• Viena iš tinklų su pranešimų komutacija ssavybe- tai nesudėtinga
daugiaadresinio tinklo organizacija.
• Esant žymiai perkrovai , tinkluose su KK ar PK, normalus perdavimas gali būti užtikrintas tik mažam abonentų skaičiui, o didžioji dalis abonentų bus neaptarnaujami.
7.Literatūros sąrašas
Duck M., Bishop P., Read R. Data communications for engineers.-1991
http://www.cisco.com/cpress/cc/td/cpress/fund/ith2nd/it2403.htm#xtocid164283
