Методы коммутаций

 
 
 
 
 

      
 
 

             
 
 

      
 
 

    На  тему: МЕТОДЫ КОММУТАЦИИ 
 
 
 

                                                                 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    ПЛАН 
 

    Содержание 

     І.Методы коммутации информации, коммутация каналов.

     ІІ.Методы коммутации и режимы передачи каналов.

     ІІІ.Параметры метода коммутации пакетов

    ІV. Способы пакетной коммутации

    Литература

    Заключение 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

I. Методы коммутации информации, коммутация каналов. 

Связь представляет собой совокупность сетей и служб  связи (Рис. 1).

    Служба  электросвязи – это комплекс средств, обеспечивающий представление пользователям  услуг. Вторичные сети обеспечивают транспортировку, коммутацию сигналов в службах электросвязи, первичные  снабжают вторичные каналами. Составной  частью соответствующей службы является оконечное оборудование, которое  располагается у пользователя. Служба передачи данных может предоставлять  и услуги телефонной сети. Она входит в состав служб ДЭС, которые обеспечивают передачу разнообразной не телефонной информации. 

    

    Рисунок 1 - Совокупность сетей и служб  связи. 

    Эталонная модель взаимосвязи открытых систем (ВОС) – наиболее общее описание структуры построения стандартов. Она  определяет принципы взаимосвязи между  отдельными стандартами и представляет собой основу для обеспечения  возможности параллельной разработки множества стандартов, которые требуются  для взаимосвязи открытых систем. 

    Стандарт  ВОС должен определять не только эталонную  модель, но и конкретный набор услуг, удовлетворяющих эталонной модели, а также набор протоколов, обеспечивающих удовлетворение услуг, для реализации которых они разработаны.

    В качестве эталонной модели в 1993 году утверждена семиуровневая модель, в  которой все процессы, реализуемые  открытой системой, разбиты на взаимно  подчиненные уровни (Рис. 2). Уровень с меньшим номером предоставляет услуги смежному с ним верхнему уровню и пользуется для этого услугами смежного с ним нижнего уровня. Самый верхний (7) уровень потребляет услуги, самый нижний только предоставляет их.

    В семиуровневой модели протоколы  нижних уровней (1-3) ориентированы на передачу информации, верхних (5-7) –  на обработку информации. 4 уровень  ближе по свои функциям к трем нижним уровням (1-3), чем к трем верхним (5-7), поэтому его относят к нижнему  уровню.

    Задача  всех семи уровней – обеспечение  надежного взаимодействия прикладных процессов. При этом под прикладными  процессами понимают процессы ввода, хранения, обработки и выдачи информации для  пользователя. Каждый уровень выполняет  свою задачу. Уровни подстраховывают  и проверяют работу друг друга.

    Седьмой уровень - прикладной уровень является основным, именно ради него существуют все остальные уровни. С ним взаимодействуют прикладные процессы системы, которые должны решать некоторую задачу совместно с прикладными процессами, размещенными в других открытых системах (получение протоколов для факса, телекса и видеотекста). Прикладной уровень эталонной модели ВОС определяет смысловое содержание информации, которой обмениваются открытые системы в процессе совместного решения заранее известной задачи.

    Шестой  уровень – это уровень представления. Он определяет процедуру представления передаваемой информации в нужную сетевую форму (преобразование символов двоичному коду ASCII). В сети, объединяющей разнотипные компьютеры, информация, передаваемая по сети, должна иметь определенную единую форму представления.

    Пятый уровень называется уровнем сессий. Он предназначен для организации, синхронизации диалога сеанса связи.

    Четвертый уровень – транспортный уровень. Основная задача – найти свободный от ошибок и экономно оптимальный маршрут для передачи данных. Здесь обнаруживается и исправляется ошибка от начала до конца.

    Третий  уровень – сетевой, прокладывает путь через сеть, обслуживает подключение, поддерживает связь и после того, как сеанс заканчивается, разъединяет. На этом уровне формируются пакеты из полученных данных и адресуются.

    Второй  уровень – канальный, представляет собой комплекс процедур и методов управления каналом передачи данных, организованный на основе физического соединения, он обеспечивает обнаружение и исправление ошибок.

    Первый  уровень – физический, обеспечивает непосредственную взаимосвязь со средой передачи. Он определяет механический и электрический характеристики, требуемые для подключения, поддержания соединения и отключения физической цепи. Здесь определяются правила передачи каждого бита через физический канал. Канал может передавать несколько бит сразу (т.е. параллельно) или последовательно.

    На  каждом уровне используются определенные протоколы, которые стандартизируются  Международной Организацией по Стандартизации ITU-TS. Протоколы ITU-TS используются для общественных сетей и частных. Функции уровней 4-7 почти идентичны. 

      

    Рисунок 2 - Структура эталонной модели ВОС. 
 
 
 
 
 
 
 
 

    II. Методы коммутации и режимы передачи пакетов 

    Распределение потоков сообщений с целью  доставки каждого сообщения по адресу осуществляется на узлах коммутации (УК) с помощью коммутационных устройств. Система распределений потоков  сообщений в узлах коммутации получила название системы коммутации. Под коммутацией в сетях передачи информации условимся понимать совокупность операций, обеспечивающих в узлах  коммутации передачу информации между  входными и выходными устройствами в соответствии с указанным адресом. В системах передачи данных нашел  применение метод коммутации пакетов, который является разновидностью коммутации с накоплением. При коммутации с  накоплением (КН) ОП имеет постоянную прямую связь со своим узлом коммутации и передает на него информацию. Затем  эта информация передается через  узлы коммутации другим абонентам, причем в случае занятости исходящих  каналов, информация запоминается в  узлах и передается по мере освобождения каналов в нужном направлении.  При коммутации пакетов (КП) сообщения  разбиваются на меньшие части, называемые пакетами, каждый из которых имеет  установленную максимальную длину. Эти пакеты нумеруются и снабжаются адресами и прокладывают себе путь по сети (методом передачи с промежуточным  хранением), которая их коммутирует. Таким образом, множество пакетов  одного и того же сообщения может  передаваться одновременно, что и  является одним из главных преимуществ  систем коммутации пакетов (передача данных напоминает течение по трубе) (Таблица 1). Приемник в соответствии с заголовками  пакетов выполняет сшивку пакетов  в исходное сообщение и отправляет его получателю. Благодаря возможности  не накапливать сообщения целиком  в узлах коммутации не требуется  внешних запоминающих устройств, и  вполне можно ограничиться оперативной  памятью, а в случае ее переполнения использовать различные механизмы  «притормаживания» передаваемых пакетов  в местах их генерации. 
 
 
 
 
 

III.Параметры метода коммутации пакетов 

    Части одного и того же сообщения могут  в одно и тоже время находиться в различных каналах связи, более  того, когда начало сообщения уже  принято, его конец отправитель  может еще даже не передавать в  канал. 

    Таблица 1.

    Параметры метода коммутации пакетов 

         

В сети с  коммутации пакетов следующий процесс  передачи (Рис. 3): 

    

    Вводимое  в сеть сообщение разбивается  на части - пакеты длиной обычно до 1000-2000 единичных интервалов, содержащие адрес  ОП получателя. Указанное разбиение  осуществляется или в оконечном  пункте, если он содержит ЭВМ, или в  ближайшем к ОП узле коммутации;

    Если  разбиение сообщения на пакеты происходит в узел коммутации, то дальнейшая передача пакетов осуществляется по мере их формирования, не дожидаясь окончания  приема в узле коммутации целого сообщения;

    В узле пакетной коммутации пакет запоминается в оперативной памяти (ОЗУ) и по адресу определяется канал, по которому он должен быть передан;

    Если  этот канал к соседнему узлу свободен, то пакет немедленно передается на соседний узел КП, в котором повторяется  та же операция;

    Если  канал к соседнему узлу занят, то пакет может небольшое время  храниться в ОЗУ до освобождения канала;

    При хранении пакеты устанавливаются в  очереди по направлению передачи, причем длина очереди не превышает 3-4 пакетов. Если длина очереди превышает  допустимую, пакеты стираются из памяти ОЗУ и их передача должна быть повторена.

    Пакеты, относящиеся к одному сообщению, могут передаваться по разным маршрутам  в зависимости от того, по какому из них в данный момент они с  наименьшей задержкой могут пойти  к адресату. В связи с тем, что  время прохождения до сети пакетов  одного сообщения может быть различным (в зависимости от маршрута и задержек в узлах коммутации), порядок их перехода в ОП (к получателю) может  не соответствовать порядку пакетов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    IV.Способы пакетной коммутации 

    Существует  два способа пакетной коммутации. Первый способ – это способ датаграммной, второй – способ виртуальных соединений.

1. Датаграммный метод (ДМ).

    Датаграммный  метод эффективен для передачи коротких сообщений. Он не требует громоздкой процедуры установления соединения между абонентами (Рис.4). Термин датаграмма применяют для обозначения самостоятельного пакета движущегося по сети независимо от других пакетов. Пакеты доставляются получателю различными маршрутами. Эти  маршруты определяются сложившейся  динамической ситуацией на сети. Каждый пакет снабжается необходимым служебным  маршрутным признаком, куда входит и  адрес получателя.

    Пакеты  поступают на прием не в той  последовательности, в которой они  были переданы, поэтому приходиться  выполнять функции связанные  со сборкой пакетов.

    Получив датаграмму, узел коммутации направляет ее в сторону смежного узла максимально  приближенного к адресату. Когда  смежный узел подтверждает получение  пакета, узел коммутации стирает его  в своей памяти. Если подтверждение  не получено, узел коммутации отправляет пакет в другой смежный узел, и  так до тех пор, пока пакет не будет  принят.

    Все узлы, окружающие данный узел коммутации ранжируются по степени близости к адресату, и каждому присваивается 1, 2 и т.д. ранг.

    Пакет сначала посылается в узел первого  ранга, при неудаче – в узел второго ранга и т.д.