Лекция 8. Методы коммутации в сетях электросвязи. Режимы передачи и коммутации в сетях с коммутацией пакетовю Мультисервисные сети

При передаче телефонных сообщений два абонента ведут переговоры. Это возможно только в том случае, если между ними есть каналы связи, общая электрическая цепь, независимо от того, через сколько узловых пунктов проходит связь. Электрическая цепь (канал), состоящая из нескольких участков и обеспечивающая передачу сигналов между двумя абонентами, называется соединительным трактом.

Узловые пункты сети нужны для того, чтобы осуществлять соединение электрических цепей для создания трактов передачи телефонных сообщений. Процесс поиска и соединения цепей называется коммутацией. Таким образом, процесс передачи телефонных сообщений состоит из двух этапов. На первом этапе передача начинается с установления соединения между абонентами, т.е. с создания тракта передачи. Этот этап выполняется автоматически под управлением сигналов от номеронабирателя телефонного аппарата. Второй этап – сам телефонный разговор. После окончания переговоров тракт разрушается.

Коммутация – процесс создания последовательного соединения функциональных единиц, каналов передачи или каналов связи на то время, которое требуется для транспортировки сигналов. Коммутация осуществляется с помощью комплекса устройств, объединенных общим названием телефонная станция коммутации (ТС).

На рисунке 8.1 показана структурная схема станции коммутации.

Рисунок 8.1 Структурная схема станции коммутации

КС – коммутационная система, которая непосредственно выполняет соединение входящих и исходящих линий на время разговора. Каждая входящая или исходящая линия имеет индивидуальное оборудование, называемое линейным комплектом ЛК и обеспечивающее сигнализацию о поступлении вызова, подключение абонентской линии к другим элементам оборудования станции, трансляцию сигналов набора номера и т.д. Работой всех элементов оборудования станции управляет управляющее устройство УУ. Кроме основных элементов на станции имеются ряд вспомогательных устройств, необходимых для работы основных элементов. К ним относятся: устройства ввода и вывода, называемые кроссами, источники электропитания, приборы контроля, сигнализации, учета и др.

Для доставки сообщений в сетях электросвязи могут быть уста­новлены соединения двух типов – долговременные и оперативные.

Более распространенной является оперативная коммутация, ко­гда между двумя точками сети организуется временное соединение.

Известны два основных принципа оперативной коммутации:

-непосредственное соединение;

-соединение с накоплением информации.

При непосредственном соединенииосуществляется физическое соединение входящих в узел коммутации (УК) каналов с соответствующими адресу исходящими каналами.

При соединении с накоплениемсигналы из входящих в УК кана­лов сначала записываются в запоминающее устройство (ЗУ), а затем поступают в исходящие каналы по мере их освобождения.

При передаче сообщений используются следующие основные виды коммутаций: коммутация каналов КК, коммутация сообщений КС, коммутация пакетов КП, гибридная коммутация ГК, адаптивная коммутация.

Коммутация каналов – это совокупность операций по соедине­нию каналов для получения сквозного физического канала между оконечными пунктами через узлы коммутаций.

При коммутации каналов сначала организуется сквозной каналмежду абонентами через УК, а затем происходит передача сообщений. Установленное соединение ликвидируется после соответст­вующего решения абонентов.

Условием того, что несколько физических каналов при последовательном соединении образуют единый физический канал, является равенство скоростей передачи данных в каждом из составляющих физических каналов. Равенство скоростей означает, что коммутаторы такой сети не должны буферизовать передаваемые данные.

КК применяется, как правило, на аналоговых или односкоростных цифровых сетях связи, т.к. на таких сетях осуществляется статическоераспределение сетевого ресурса, или применяется фиксированная полоса пропускания, при этом задержка сообщений минимальная. Данный способ недостаточно гибкий и на его основе невозможно построить мультисервисную цифровую сеть с большим набором скоростей.

Цифровые сети с КК делятся на синхронные и асинхронные. В синхронных цифровых сетях КК передающее и коммутационное оборудование синхронизируются от единого тактового генератора, что позволяет упростить процессы передачи и распределения информации в системах с временным уплотнением, но требует создания сложной системы сетевой синхронизации.

В асинхронных сетях КК передающее и коммутационное оборудование независимо синхронизируются автономными тактовыми генераторами, что обеспечивает гибкость в выборе аппаратуры и согласование с существующими сетями передачи данных (например телеграфными). Однако при этом появляются трудности с обеспечением помехоустойчивости передачи.

Коммутация сообщений – способ коммутации, при котором в каждой системе коммутации производится прием сообщения, его накопление и последующая передача в соответствии с адресом, т.е. сообщение содержит заголовок и данные, которые передаются по маршруту, определяемому узлами сети.

При применении КС используется накопление сообщений или его части в памяти центров коммутации, поэтому сообщение из ОП сети связи передается в центр коммутации сообщений ЦКС, затем в другой центр и т.д., пока сообщение не достигнет того, с которым непосредственно связан оконечный пункт сети связи.

Техника коммутации сообщений появилась раньше техники коммутации пакетов, но потом была вытеснена последней, как более эффективной по критерию пропускной способности сети. Запись сообщения на диск занимает достаточно много времени, и кроме того, наличие дисков предполагает использование в качестве коммутаторов специализированных компьютеров, что влечет за собой существенные затраты на организацию сети.

Коммутация пакетов – способ коммутации, при котором сообщение делится на части определенного формата – пакеты, принимаемые, накапливаемые и передаваемые как самостоятельные сообщения по принципу, принятому для коммутации сообщений.

Каждому пакету присваивается адрес сообщения, а в ряде случаев – признак принадлежности определенному сообщению и его порядковый номер. Если все пакеты одного сообщения передаются по единому пути (по одному виртуальному каналу), то режим коммутации называется виртуальным, если же каждый пакет передается по самостоятельному пути – датаграммным.

Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что они имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого пакета. В этом случае пакет находится некоторое время в очереди пакетов в буферной памяти выходного порта, а когда до него дойдет очередь, он передается следующему коммутатору. Такая схема передачи данных позволяет сглаживать пульсацию трафика на магистральных связях между коммутаторами и тем самым наиболее эффективно использовать их для повышения пропускной способности сети в целом.

В настоящее время активно разрабатываются и внедряются методы, позволяющие преодолеть указанные недостатки, которые особенно остро проявляются для чувствительного к задержкам трафика, требующего при этом постоянной скорости передачи. Такие методы называются методами обеспечения качества обслуживания (Quality of Service, QoS).

Сети с коммутацией пакетов, в которых реализованы методы обеспечения качества обслуживания, позволяют одновременно передавать различные виды трафика, в том числе такие важные как телефонный и компьютерный. Поэтому методы коммутации пакетов сегодня считаются наиболее перспективными для построения конвергентной сети, которая обеспечит комплексные качественные услуги для абонентов любого типа.

Вследствие небольшой длины пакетов (обычно порядка 1000 бит) и применения высокопроизводительных центров коммутации пакетов (ЦКП) принцип КП по сравнению с КС позволяет существенно снизить время доставки сообщения получателю и организовать диалоговый режим передачи. Основной особенностью сетей с КП является высо­кая степень использования связных ресурсов за счет временного разделения канального и коммутационного оборудования между многими пользователями и высокоскоростной передачи сравнитель­но коротких пакетов.

У каждого метода коммутации своя область применения. Поэто­му используют разные методы коммутации на сетях с разнородны­ми абонентами.

Гибридной коммутацией (ГК) называется такой способ, при ко­тором в одном и том же УК часть сообщений обслуживается в ре­жиме КК, а другая часть в режиме КС или КП. При этом усложняется узел коммутации, и сеть становится дороже. Однако сочетание нескольких (обычно двух) видов коммутации в ряде случаев обес­печивает эффективное использование сетевых ресурсов.

Адаптивная коммутация предполагает выбор способа коммута­ции в зависимости от вида поступившего сообщения. Например, длинные сообщения обслуживаются методом КС, при необходимо­сти диалога используется КК, при передачи данных – КП.

Дата добавления: 2014-11-20