!_Лекция_4_Методы_коммутации_в_телекоммуникационных_сетях

1.

ВНИМАНИЕ!
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ СВЯЗИ, ФОТО,
ВИДЕО И ЗВУКОЗАПИСИ ЗАПРЕЩЕНО!

2. 35 кафедра сетей и систем связи космических комплексов

ВОЕННО-КОСМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ А.Ф. МОЖАЙСКОГО
35 кафедра сетей и систем связи космических комплексов
Сети и телекоммуникации
Лекция
Доцент 35 кафедры
кандидат технических наук доцент
подполковник Акмолов Алексей Феликсович

3. Контроль освоения обучающимися учебного материала предыдущего занятия

Контрольный вопрос № 1:
Дайте понятие термину один эрланг
1 эрланг— соответствует непрерывному использованию одного голосового
канала в течение 1 часа.
Контрольный вопрос № 2:
Дайте понятие термину интенсивность нагрузки.
Интенсивность нагрузки – среднее число вызовов, поступивших на вход системы
распределения информации от источников вызовов за время, равное средней
длительности одного занятия.
Контрольный вопрос № 3
Поясните принцип работы коммутационной системы с условными потерями
или системы с ожиданием
Коммутационные системы с условными потерями или системы с ожиданием вызов, поступивший в момент все каналы занятыми, не покидает систему, а
становится в очередь и ожидает, пока не освободится какой-нибудь канал
отсутствия свободных обслуживающих устройств (т.е. вызов не теряется, а
обслуживается с ожиданием).
3

4. Сети и телекоммуникации

Лекция № 4. Методы коммутации
в телекоммуникационных сетях
Цель: Получить общее представление о методах
коммутации
каналов,
сообщений,
пакетов
в
телекоммуникационных сетях, изучить их достоинства и
недостатки.
Учебные вопросы:
1.Основные
понятия
о
коммутации
в
телекоммуникационных сетях.
2.Непосредственное соединение (коммутация каналов).
3.Соединение с накоплением информации (коммутация
сообщений и коммутация пакетов).
4

5. Учебный вопрос № 1

Основные понятия о коммутации в
телекоммуникационных сетях
5

6. Основные понятия о коммутации

6
Некоммутируемые каналы (простые каналы, моноканалы) создаются при
соединении оконечных пунктов по принципу «каждый с каждым». Связь между
оконечными устройствами или терминалами (абонентами) осуществляется по
постоянно закрепленным каналам.
Коммутация
каналов
осуществляется на станции или узле
коммутации,
обеспечивающих
последовательное
соединение
каналов
на
время
передачи
сообщений и линий связи вторичной
сети.
При
таком
соединении
образуются
составные
каналы,
называемые транзитными.

7. Основные понятия о коммутации

Коммутация
—
процесс
соединения
различных
телекоммуникационной сети через транзитные узлы.
Долговременная
или
кроссовая
коммутация - между двумя точками
сети
устанавливается
постоянное
прямое
соединение,
длительность
которого измеряется часами, сутками и
т.д. Каналы связи, участвующие в таких
соединениях,
называются
выделенными.
Непосредственное
соединение
(коммутация
без
запоминания
передаваемой
информации)
–
коммутация
каналов
(circuit
switching)
7
абонентов
Оперативная коммутация между двумя точками сети
организуется
временное
соединение.
Соединение
с
накоплением
информации
(коммутация
с
запоминанием) – коммутация
сообщений (message switching) и
коммутация пакетов (packet
switching)

8. Классификация методов коммутации в телекоммуникационных сетях

8

9. Учебный вопрос № 2

Непосредственное соединение
(коммутация каналов)
9

10. Непосредственное соединение (коммутация каналов)

10
Коммутация каналов - образование непрерывного составного физического канала из
последовательно соединенных отдельных канальных участков для прямой передачи
данных между узлами (перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуру
установления соединения, в процессе которой и создается составной канал).
КС
сообщение
ОУ
исх. канал
АЧ
ИЧ
УУ
КС - коммутационная система
АЧ – адресная часть
УУ – устройство управления
ИЧ – информационная часть

11. Непрерывный составной физический канал

Конечные узлы
Составной канал
11

12. Установление соединения в сетях с коммутацией каналов

12
1) направление заявки на соединение
Узел 1
Узел 2
Узел 3
Узел 4
2) организация сквозного физического канала
Начало
Задержка
распространения
tраспр
Задержка
соединения
tсоед
Запрос
Запрос
Запрос
Сигнал обратной связи
3) передача сообщений между абонентами;
Время
передачи
данных
4) разрушение соединения

13. Фазы установления соединения коммутации каналов

13
1) направление заявки на соединение – вызывающий абонент с помощью вызывного
устройства посылает по абонентской линии в коммутационную систему заявку на
соединение, содержащую условный адрес вызываемого абонента;
2) организация сквозного физического канала – оборудование коммутационной системы
по полученной заявке осуществляет соединение соответствующих абонентских
линий, если абоненты принадлежат одной коммутационной системе, или
магистральных линий между коммутационными системами, к которым принадлежат
участвующие в сеансе связи абоненты.
После организации сквозного канала вызывающий абонент получает из
коммутационной системы сигнал установления соединения, а вызываемый абонент сигнал вызова;
3) передача сообщений между абонентами;
4) разрушение соединения – после завершения сеанса передачи и получения от
абонента сигнала отбоя аппаратура коммутационной системы разрушает
установленное соединение.

14. Достоинства и недостатки метода коммутации каналов

14
Достоинства коммутации каналов:
• постоянная и известная скорость передачи данных;
• правильная последовательность прихода данных;
• низкий и постоянный уровень задержки передачи данных через сеть.
Недостатки коммутации каналов:
• возможен отказ сети в обслуживании запроса на установление соединения в случае
отсутствия свободных каналов в требуемом направлении;
• нерациональное использование пропускной способности физических каналов, в
частности невозможность применения пользовательской аппаратуры, работающей с
разной скоростью. Отдельные части составного канала работают с одинаковой скоростью,
так как сети с коммутацией каналов не буферизуют данные пользователей;
• обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления соединения.

15. Учебный вопрос № 3

Соединение с накоплением информации
(коммутация сообщений и коммутация пакетов)
15

16. Принцип коммутации сообщений

16
Коммутация сообщений – информация разбивается
на отдельные сообщения, каждое из которых состоит из
заголовка и информационной части (создается логический
канал, путем последовательной передачи сообщений
через узлы связи по адресу указанному в заголовке
сообщения).
Каждый узел принимает сообщение, записывает в
память, обрабатывает заголовок, выбирает маршрут и
выдает сообщение из памяти в следующий узел.
Время доставки сообщения определяется временем обработки в каждом узле, числом
узлов и пропускной способности сети.
Когда заканчивается передача информации из узла А в узел связи В, то узел А
становится свободным и может участвовать в организации другой связи между абонентами,
поэтому канал связи используется более эффективно, но система управления
маршрутизации будет сложной.

17. Принцип коммутации пакетов

1
7
Исходящее
сообщение
делится
на
«пакеты» от 46 до 1500 байт, каждый из
которых
содержит
часть
полезной
информации и заголовок. Заголовок
первого пакета содержит характеристику
сообщения:
адреса
исходящего,
входящего пунктов, количество пакетов в
сообщении и другое. В остальных пакетах
в
заголовок
может
включатся
идентификатор,
определяющий
принадлежность пакета к сообщению,
порядковый номер пакета.
Достоинства коммутации пакетов:
• более устойчива к сбоям;
• высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика;
• возможность динамически перераспределять пропускную способность физических
каналов связи.
Недостатки коммутации пакетов:
• неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети;
• переменная величина задержки пакетов данных;
• возможны потери данных из-за переполнения буферов;
возможны нарушения последовательности прихода пакетов.

18. Организация виртуального канала

18
Узел
N2,А2
Узел
N4,А4
R2
R4
R3
R1
Узел
N1,А1
R7
R9
R8
Узел
N5,А5
R5
R6
Узел
N3,А3
Узел
N5,А5
Виртуальный канал – логический канал с передачей по фиксированному маршруту
последовательности связанных в цепочки пакетов.
Достоинства: сохраняется естественная последовательность данных; устойчивые пути
следования трафика; возможно резервирование ресурсов.
Недостатки: сложность аппаратной части.

19. Дейтаграммный принцип передачи пакетов

Таблица
маршрутизации R1
Адрес
Мар-тор
N2
R2
N2
R3
N4
R2
…
…
19
Узел
N2,А2
Узел
N4,А4
R2
R4
N1, A1 N2, A2
R3
R7
N1, A1 N2, A2
R1
R8
Узел
N1,А1
R9
Узел
N5,А5
R5
Узел
N3,А3
R6
Узел
N5,А5
Передача информации осуществляется как совокупность независимых пакетов. Каждый
пакет двигается по сети по своему маршруту и пользователю пакеты поступают в
произвольном порядке.
Достоинства: простота процесса передачи.
Недостатки: низкая надежность, т.к. есть возможность потери пакетов и необходимость
наличия программного обеспечения для сборки пакетов и восстановления сообщений.

20. Сравнение режимов КП-В и КП-Д

Характеристика
20
Режим передачи пакетов
КП-Д
КП-В
Установление
соединения
Не устанавливается
Устанавливается логический канал
между абонентами, запоминаемый
в маршрутной таблице ЦКП
Управление входящим
потоком сообщений
Между любым ЦКП
и подключенным к нему
абонентом
На входе
виртуального канала
Адресация
Полный адрес получателя
передается в каждом пакете
Полный адрес пoлyчaтeля
передается только
при установлении соединения
Процедура передачи
пакетов
по сети
Каждый пакет передается
независимо от другого
Пакеты передаются по
логическому каналу,
устанавливаемому для данной пары
пользователей
Эффективность
использования сетевых
ресурсов
Обеспечивается за счет
очередей, динамической
маршрутизации для каждого
пакета
Обеспечивается за счет
очередей, выбора оптимального пути
передачи в момент установления
соединения и временной разделения
логического канала

21. Сравнительная характеристика различных методов коммутации

21
Коммутация каналов
Коммутация сообщений
Коммутация пакетов
Реализуется на базе временного
Отсутствует прямое электрическое
Отсутствует прямое
прямого электрического
соединение
электрическое соединение
соединения
Отсутствует накопление
Сообщение накапливается
Накапливаются небольшие части сообщений
сообщений
во внешнем запоминающем устройстве в оперативном запоминающем устройстве
Возможен обмен
в реальном времени, возможен
Диалог невозможен
Диалог возможен
диалог
Тракт организуется на время
Тракт устанавливается для каждого
Тракт устанавливается для каждого пакета
длительности одного соединения
сообщения между соседними ЦКС
или на время сеанса
Небольшие задержки при установлении
Основная задержка – при
соединения
Основная задержка – при передаче
установлении соединения
и передаче
Сеть работает как система с
Сеть работает как система
Сеть работает как система
отказами
с ожиданием
с ожиданием и отказами
При перегрузке возрастают задержки в
доставке, но они существенно меньше, чем в
При перегрузке имеют место
При перегрузке возрастают задержки в
сетях с КС. Также возникают и отказы, но
отказы
доставке
вероятность их на порядок меньше, чем в
сети с КК
Защита сообщений выполняется
Основные функции защиты
Основные функции защиты реализуются в
пользователем
реализуются в сети
сети
Невозможны преобразования
Возможны преобразования скоростей, Возможны преобразования скоростей, кодов,
скоростей, кодов, форматов
кодов, форматов
форматов
Экономичная сеть при низких
Экономичная сеть при больших
Экономичная сеть при больших объемах
объемах нагрузки
объемах нагрузки
нагрузки

22. Контроль освоения обучающимися учебного материала

Контрольный вопрос № 1:
Поясните принцип коммутации каналов
Коммутация каналов - образование непрерывного составного физического
канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для
прямой передачи данных между узлами
Контрольный вопрос № 2:
Перечислите недостатки коммутации пакетов
Недостатки коммутации пакетов:
неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети;
переменная величина задержки пакетов данных;
возможны потери данных из-за переполнения буферов;
возможны нарушения последовательности прихода пакетов.
Контрольный вопрос № 3
Назовите два режима передачи информации при методе коммутации
пакетов
Режим передачи информации при методе коммутации
дейтаграммный режим и режим виртуального канала.
пакетов:
22

23. Задание на самостоятельную работу

Задание 1:
Повторить методы коммутации в сетях связи.
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 23–31.
Задание 2:
Изучить основные отличия принципа организации виртуального
канала от дейтаграммного принципа передачи пакетов
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 17–19.
23

24. Сети и телекоммуникации

Лекция закончена!
Спасибо за внимание!
24