2.2 Комутація каналів і пакетів

Серед багатьох можливих підходів до розв’язання задачі комутації абонентів у мережах виділяють два основних [1  3, 4, 6, 9]:

• комутація каналів (circuit switching);

• комутація пакетів (packet switching).

Зовні обидві ці схеми відповідають наведеній на рисунку 1.6 структурі мережі, однак їх можливості та властивості різні.

Мережі з комутацією каналів (КК) мають більш багату історію, вони відбулися від перших телефонних мереж. Мережі з комутацією пакетів (КП) порівняно молоді, вони з’явились наприкінці 60-х років як результат експериментів з першими ГКМ. Кожна з цих схем має свої переваги та недоліки, але технології КП більш гнучка та універсальна.

Комутація каналів

При КК комутаційна мережа утворює між кінцевими вузлами безперервний складений фізичний канал з послідовно з’єднаних комутаторами проміжних канальних ділянок. Умовою того, що кілька фізичних каналів при послідовному з’єднанні утворять єдиний фізичний канал, є рівність швидкостей передачі даних у кожному зі складових фізичних каналів. Т

Рисунок 2.4  Загальна структура мережі

з комутацією абонентів

ака рівність означає, що комутатори даної мережі не повинні буферизувати дані, які надсилаються [1].

У мережі з КК до передачі даних завжди необхідно виконати процедуру встановлення з’єднання, у процесі якої і створюється складений канал. Наприклад, якщо мережа, зображена на рисунку 2.4 побудована за технологією КК, то вузол 1, щоб передати дані вузлу 7, спочатку повинен передати спеціальний запит на встановлення з’єднання комутатору A, указавши адресу призначення 7. Комутатор А повинен вибрати маршрут утворення складеного каналу, а потім передати запит наступному комутатору, в даному випадку E. Потім комутатор E надсилає запит комутатору F, а той, в свою чергу  вузлу 7. Якщо вузол 7 приймає запит на встановлення з’єднання, він надсилає по вже встановленому каналі відповідь вихідному вузлу, після чого складений канал вважається скомутованим, і вузли 1 і 7 можуть обмінюватися по ньому даними.

Рисунок 2.5  Встановлення складеного каналу

Техніка КК має свої переваги та недоліки [1  4].

Переваги КК.

1. Постійна та відома швидкість передачі даних по встановленому між кінцевими вузлами каналу. Це дає користувачу мережі можливості, на основі заздалегідь зробленої оцінки необхідної для якісної передачі даних пропускної здатності, встановити у мережі канал потрібної швидкості.

2. Низький і постійний рівень затримки передачі даних через мережу. Це дозволяє якісно передавати дані, чутливі до затримок (такі дані називають трафіком реального часу)  голос, відео, різну технологічну інформацію.

Недоліки КК.

1. Відмова мережі в обслуговуванні запиту на встановлення з’єднання. Така ситуація може скластися через те, що на деякій ділянці мережі з’єднання слід встановити вздовж каналу, через який вже проходить максимально можлива кількість інформаційних потоків. Відмова може трапитися і на кінцевій ділянці складеного каналу. Наприклад, якщо абонент здатний підтримувати тільки одне з’єднання, що характерно для багатьох телефонних мереж.

2. Нераціональне використання пропускної здатності фізичних каналів. Та частина пропускної здатності, що приділяється складеному каналу після встановлення з’єднання, надається йому на весь час, поки з’єднання не буде розірвано. Проте абонентам не завжди потрібна пропускна здатність каналу під час з’єднання, наприклад у телефонній розмові можуть бути паузи. Взаємодія комп’ютерів у часі часто буває ще більш нерівномірною. Неможливість динамічного перерозподілу пропускної здатності є принциповим обмеженням мережі з КК, оскільки одиницею комутації тут є інформаційний потік в цілому.

3. Обов’язкова затримка перед передачею даних внаслідок фази встановлення з’єднання.

Переваги та недоліки будь-якої мережевої технології відносні. У певних ситуаціях на перший план виходять переваги, а недоліки стають несуттєвими. Так, технологія КК добре працює в тих випадках, коли потрібно передавати тільки трафік телефонних розмов. Тут можна миритися з неможливістю „вирізати” паузи з розмови і більш раціонально використовувати магістральні фізичні канали між комутаторами. А при передачі дуже нерівномірного комп’ютерного трафіку ця нераціональність вже виходить на перший план.