Обзор методов коммутации. Принципы построения управляющих устройств

Методы коммутации в телекоммуникационных сетях

Система коммутации выполняет задачу распределения информационных потоков.

Известны два основных принципа коммутации:

1) непосредственное соединение (коммутация без запоминания передаваемой информации);

2) соединение с накоплением информации (коммутация с запоминанием).

Непосредственное соединение (коммутация каналов)

При коммутации каналов осуществляется физическое соединение входящих линий с исходящими линиями по соответствующему адресу (рисунок 4.1).

Достоинства метода коммутации каналов:

- возможность организации “диалога”, т.к. время задержки в передаче сообщения невелико;

- абоненты имеют возможность вести передачу сообщений после установления соединения независимо от нагрузки, поступающей от других абонентов.

Рисунок 4.1 – Коммутация каналов

Недостаток. В случае отсутствия свободных каналов в требуемом направлении вызывающий пользователь получает отказ в установлении связи, поэтому системы КК называются системами с отказами (потерями вызовов).

Потерянными вызовами называют вызовы, не закончившиеся передачей сообщения по вине коммутационной системы.

Потери оцениваются по отношению числа потерянных вызовов к общему числу поступивших и является качественным показателем обслуживания.

Р=С_пот / С_пост

где С_пот – число потерянных вызовов;

С_пост – общее число поступивших вызовов.

Установление соединения путем коммутации каналов проходит следующие фазы:

1) направление заявки на соединение, для чего 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.

Коммутация с запоминанием

В системах с накоплением информации пользователь не получает отказа в случае отсутствия свободных каналов. Его сообщение временно записывается в память УУ коммутационной станции и выдается дальше после освобождения канала, поэтому системы с накоплением называется системами с ожиданием.

Известны две разновидности коммутации с накоплением:

1) Коммутация сообщений- в системах с накоплением информации пользователь не получает отказа в случае отсутствия свободных каналов. Его сообщение временно записывается в память УУ коммутационной станции и выдается дальше после освобождения канала, поэтому системы с накоплением называются системами с ожиданием (рисунок 4.2). Данный метод нашел применение на телеграфной сети общего пользования.

Рисунок 4.2 – Коммутация сообщений

2) Коммутация пакетов– исходящее сообщение делится на «пакеты», каждый из которых содержит часть полезной информации и заголовок (рисунок 4.3). 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.

Рисунок 4.3 – Коммутация пакетов

Существуют два способа доставки сообщений:

· дейтаграммный (датаграммный), при котором пакеты движутся по сети независимо друг от друга любыми свободными маршрутами;

· виртуальное соединение, при котором передача сообщений идет в виде последовательности связанных в цепочки пакетов через память управляющих устройств центров коммутации пакетов (ЦКП), функции которых могут выполнять современные цифровые системы коммутации (ЦСК). Данный способ позволяет соединить достоинство метода коммутации каналов (передачу сообщений в естественной последовательности) и достоинство метода коммутации пакетов (высокую скорость передачи сообщений).

Для коммутации сообщений характерны следующие фазы установления соединения:

1) направление заявки на соединение – вызывающий абонент передает в ЦКС сообщение вместе с условным адресом вызываемого абонента;

2) запоминание сообщения – в ЦКС сообщение запоминается, а и по адресу определяется канал передачи;

3) передача сообщения.

Если канал к соседнему ЦКС свободен, то сообщение немедленно туда передается, где повторяется та же операция. Если канал к соседнему ЦКС занят, то сообщение хранится в памяти до освобождения канала.

Сообщения устанавливаются в очередь по направлениям передачи с учетом категории срочности.

Для коммутации пакетов присущи следующие фазы установления соединения:

1) Направление заявки на соединение – вызывающий абонент передает в ЦКП сообщение вместе с условным адресом вызываемого абонента.

2) Представление сообщения в виде пакетов. Если разбиение на пакеты происходит в ЦКП, то дальнейшая передача пакетов осуществляется по мере их формирования, не дожидаясь окончания приема в ЦКП всего сообщения.

3) Передача пакетов. Если канал к соседнему ЦКП свободен, то пакет немедленно передается на соседний ЦКП, где повторяется та же операция. Если канал к соседнему ЦКП занят, то пакет определенное время может храниться в памяти УК до освобождения канала.

В таблице 4.1 приведены для сравнения характеристики сетей с различными методами коммутации.

Таблица 4.1– Сравнительная характеристика сетей с различными методами коммутации

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

4.2 Коммутационные поля