<< prev | ^up^ | next >>

1.1 Основные режимы передачи

Существует три основных  метода организации передачи данных (ПД) в ВС.

Они базируются на режимах коммутации:

• коммутация каналов (КК);
• коммутация сообщений (КС);
• коммутация пакетов (КП).

1. Рассмотрим сначала режим КК.Пусть структура сети приведена на рис. 5.

   

   Рис. 5

   Пусть нужно установить соединение между ХОСТ-ЭВМ HC₁ и HC₂. Для этого необходимо установить некоторый канал, состоящий из транзитных участков. Режим коммутации каналов означает, что используется тот же принцип установления соединения как и в телефонных сетях общего пользования. Коммутация начинается, когда будет организован сквозной канал от источника HC₁ до адресата. Организуется канал так: HC₁ посылает сигнал вызова на установление соединения с адресатом - HC₂. Он поступает в узел коммуникации УК₁. Если любой из выходных каналов занят, то исходный сигнал вызова  получает отбой. Пусть канал 1 - свободен, то вызов идет по пути УК₁ и поступает в УК₂. Если один из выходящих каналов УК₂ свободен, то он идет дальше, если они заняты, то он снова получает отбой.

   Допустим сигнал идет так:

   • {УК₁ - 1 - 3 - 7 - 8 - УК₆} = П₁₆¹
   • {УК₁ - 1 - 2 - УК₆} = П₁₆²
   • {УК₁ - 1 - 4 - 7 - 8 - УК₆} = П₁₆³

   Основной недостаток КК, что если путь составлен из большого количества транзитных каналов, то время ожидания установления соединения и вероятность отказа будет большими, и эффективность использования каналов мала.

   Как известно, график, связанный с передачей данных  по сети обладает большой неравномерностью: есть зоны простоя и интервалы интенсивной передачи. Поэтому данный метод плохо пригоден для передачи данных.

2. Режим КС

   Для начала передачи не требуется ожидать установки полного соединения источника с адресатом. Передача происходит по принципу "горячей картошки" (hot potato): узел исходный начинает передавать как только освободится любой из исходящих каналов (например, КС₂).

   Запоминается в следующем узле (УК₂) и ждет освобождения  следующего направления и т.д., т.е. передается ближайшему соседу.

   Допустим, что передача осуществилась по маршруту {УК₁ - 4 - УК₃ - 3 - УК₂ - 2 - УК₆}

   Каждый узел коммуникации имеет маршрутные таблицы. (Это для выбора исходящих направлений в каждом узле.)

   Время ожидания установления соединения  меньше, чем у КК. Улучшается коэффициент использования каналов, т.к. в каждый момент времени занимается только один канал. Недостаток: размер сообщений может быть произвольным, и поэтому для хранения в узле нужна память большого объема (внешняя память): т.к. узлы коммуникации построены на базе специализированных микро-ЭВМ (РДР-11), то внешняя память приводит к снижению быстродействия сети.

3. Режим КП

   Режим, в котором сообщения произвольной длины делятся на пакеты стандартной длины

   Кол-во пакетов: П_пак = , где
   - длина сообщения, передаваемого из НС₁ в НС₆,
   - длина пакета.

   Достоинство: можно отказаться от использования внешней памяти, а использовать оперативную память, что повышает производительность узлов - центров коммутации пакетов (ЦКП).

   В исходном узле выполняется разборка сообщения на пакеты и их нумерация. Существует два основных режима передачи пакетов:

   1. режим дейтаграмм;
   2. режим виртуальных соединений.
   
   
   1. Режим дейтаграмм.

      Пакеты одного сообщения могут проходить к адресату по различным путями. Это приводит к тому, что они приходят в узел назначения в перепутанном порядке. Их нужно упорядочить. Возможны явления блокировки: память ограничена, узел освобождается в тот момент, когда сообщение будет собрано. Рассмотрим узлы УК4 (узлы рассчитаны на 4 пакета)

      ЗУ УК4		ЗУ УК2

      L₁₄ = [П₁₄(1), П₁₄(2), П₁₄(3), П₁₄(4)]

      Для освобождения ЗУ УК₄ необходимо собрать полное сообщение (1,4), т.е. необходимо чтобы из УК₂ в него поступил последний пакет, но место в ЗУ занято и происходит явление блокировки. Нужно УК₄ освободить от У₄₂(4), но он не может попасть в УК₂, т.к. там в ЗУ тоже место занято. Из-за блокировки отказались от режима дейтограмм.

   2. Метод виртуальных соединений, который построен на идее коммутации каналов. Прежде чем начать передавать сообщение, узел - источник посылает служебный сигнал вызова. Если узел-адресат готов принимать, он резервирует память для приема сообщения и посылает обратный сигнал и резервирует узлы и линии. Виртуальные каналы создаются только на время передачи.

      В узле - источнике генерируется служебный сигнал вызова, который проходит по свободным каналам и узлам и поступает в узел адресата, при этом запоминаются номера узлов коммутации и каналов.

      Пусть, например, пакет запрос соединения из узла - источника УК₁ прошел через каналы и узлы 1 - УК₂ - 5 - УК₄ - 6 - УК₅ - 8 - УК₆. Если узел-адресат УК₆ имеет достаточную емкость памяти для приема сообщения, то он генерирует служебный пакет подтверждения <Готов в приему> - ГП. Пакет ГП проходит в обратном направлении УК₆ - 8 - УК₅ - 6 - УК₄ - 5 - УК₂ - 1 и резервирует необходимую память и каналы 8, 6, 5, 1 и начинается режим передачи. После передачи последнего пакета передается признак конца передачи и проходя по указанному маршруту освобождает память в узлах и каналы 1, 5, 6, 8.

      Режим позволяет исключить явления блокировок и образования петель, и объединяет в себе достоинства методов КК и КП.

   Сравним КП и КК:

   Достоинства КП:

   1. быстрое соединение;
   2. низкий уровень ошибок:
      • вероятность ошибок  Р_ош = 10^-3..10^-4 (КК);
      • Р_ош = 10^-5..10^-6 (КП);
   3. надежность функционирования за счет наличия нескольких маршрутов выше;
   4. эффективность использования сети: передача характеризуется большим количеством всплесков и значительными паузами между ними.

      Вследствие этого, сеть с КК будет иметь очень низкий коэффициент занятости: r = 10..15%, а сеть с КП: r = 35..50%.

   Недостаток КП: временные характеристики-задержки в передаче зависят от загрузки сети и не являются постоянными. Сеть КК является <эпрозрачной во времени> - не искажает зависимость измеряемых параметров и сигналов управления от времени и сохраняет их временные взаимосвязи, это важно при передачи речи и видеоинформации. (Поэтому данный режим используется при передачи речи и изображений.)

4. Существует режим гибридной коммутации (ГК):
   • часть каналов использует режим КК;
   • часть каналов - режим КП. При этом можно обеспечить достоинства обоих методов коммутации.