Типы и виды передачи информации в вычислительных сетях. Коммутация каналов. Коммутация сообщений.
Коммутация сообщений была преобладающим методом передачи данных в 1960-1970 гг. и до сих пор широко используется в некоторых областях (в электронной почте, электронных новостях, телеконференциях, телесеминарах). Как и все методы коммутации с промежуточным хранением, технология коммутации сообщений относится к технологии типа "запомнить и послать". Кроме того, технология коммутации сообщений обычно предусматривает отношение "главный - подчиненный". Коммутатор (коммуникационная ЭВМ) в центре коммутации сообщений (ИКС) выполняет регистрацию и выбор при управлении входящими и выходящими потоками. Здесь не рассматриваются интерактивный режим и работа в реальном масштабе времени, однако данные через коммутатор могут передаваться на очень высокой скорости с соответствующим определением уровней приоритетов для различных типов потоков данных. Высокоприоритетные потоки задерживаются в очереди на обслуживание на более короткое время по сравнению с низкоприоритетными потоками, что позволяет обеспечить интерактивные прикладные задачи.
Важно отметить, что при коммутации сообщений сообщение, независимо от его длины (разброс в длине сообщений может быть достаточно велик), целиком сохраняет свою целостность как единичный объект в процессе его прохождения от одного узла к другому вплоть до пункта назначения. Более того, транзитный узел не может начинать дальнейшую передачу части сообщения, если оно еще принимается. По своему влиянию на задержки это равноценно низкому уровню использования ресурсов сети.
Недостатки метода коммутации сообщений:
- необходимость реализации достаточно серьезных требований к емкости буферных ЗУ в узлах связи для приема больших сообщений, что обусловливается сохранением их целостности;
- недостаточные возможности по реализации диалогового режима и работы в реальном масштабе времени при передаче данных;
- выход из строя всей сети при отказе коммутатора, так как через него проходят все потоки данных (это характерно для структуры "главный-подчиненный");
- коммутатор сообщений является потенциально "узким" местом по пропускной способности;
- каналы передачи данных используются менее эффективно по сравнению с другими методами коммутации с промежуточным хранением. Преимущества метода:
- отсутствие необходимости в заблаговременном (до начала передачи данных) установлении сквозного канала связи между абонентами;
- возможность формирования маршрута из отдельных участков с различной пропускной способностью;
- реализация различных систем обслуживания запросов с учетом их приоритетов;
- возможность сглаживания пиковых нагрузок путем запоминания низкоприоритетных потоков в периоды этих нагрузок;
- отсутствие потерь запросов на обслуживание.
Коммутация цепей. При коммутации цепей (каналов) между связываемыми конечными пунктами на протяжении всего временного интервала соединения обеспечивается обмен в реальном масштабе времени, причем биты передаются с неизменной скоростью по каналу с постоянной полосой пропускания. Между абонентами устанавливается сквозной канал связи до начала передачи информации. Этот канал формируется из отдельных участков с одинаковой пропускной способностью. Прохождение отдельного сигнала вызова обеспечивается с помощью последовательного включения нескольких коммутационных устройств, размещаемых в центрах коммутации каналов (ЦКК). Каждое устройство резервирует за собой физическое соединение между одним входящим и одним исходящим каналами. Если при установлении сквозного канала связи заняты вызываемая сторона или хотя бы одно из коммутационных устройств в цепочке прохождения сигнала вызова, последний будет блокироваться, и абонент, инициировавший вызов, должен спустя некоторое время его повторить.
Время установления сквозного канала связи обычно бывает большим из-за необходимости организации взаимодействия значительного числа устройств коммутации. После установления такого канала ЦКК выполняют минимальное число функций, хотя при этом может передаваться большой объем информации. Следовательно, при использовании метода коммутации цепей передача информации обеспечивается двумя основными составляющими в расходной части ресурсов: ресурсами для организации вызова и ресурсами для поддержания в ЦКК коммутационных устройств или для организации распределения временных каналов. Первая составляющая не зависит от объема передаваемой информации, а вторая - прямо пропорциональна интервалу времени, в течение которого происходит соединение.
В качестве недостатков метода коммутации цепей можно указать следующие:
- большое время установления сквозного канала связи из-за возможного ожидания освобождения отдельных его участков;
- необходимость повторной передачи сигнала вызова из-за занятости вызываемой стороны или какого-либо коммутационного устройства в цепочке прохождения этого сигнала (в связи с этим система, в которой реализуется метод коммутации цепей, относится к классу систем с потерей запросов на обслуживание);
- отсутствие возможности выбора скоростей передачи информации;
- возможность монополизации канала одним источником информации;
- наращивание функций и возможностей сети ограничено;
- не обеспечивается равномерность загрузки каналов связи (возможности по сглаживанию загрузки весьма ограниченны).
Преимущества метода коммутации цепей:
- отработанность технологии коммутации цепей (первое коммутационное устройство появилось еще в конце ХIХ в.);
- возможность работы в диалоговом режиме и в реальном масштабе времени;
- обеспечение как битовой прозрачности, так и прозрачности по времени независимо от числа ЦКК между абонентами;
- довольно широкая область применения (главным образом передача акустических сигналов).
СОДЕРЖАНИЕ
Используются технологии
uCoz