1.3. Методы коммутации

На вторичной сети связи возникает необходимость передавать сообщения между разными абонентскими пунктами, что достигается применением коммутации. Под коммутацией понимается процесс образования электрических трактов для передачи сообщений между абонентскими пунктами. На сети связи коммутация осуществляется на коммутационных станциях, в которые включаются абонентские устройства.

В зависимости от метода организации соединения между двумя или группой оконечных устройств различают коммутацию каналов, сообщений и пакетов.

1.3.1 Коммутация каналов

Коммутация каналов (КК) подразумевает образование непрерывного составного физического канала из последовательно соединенных канальных участков для прямой передачи данных между узлами, то есть охватывает все случаи образования непрерывной цепи (пути) для обмена информацией между источником и получателем. В сети с КК перед передачей информации всегда необходимо выполнить процедуру установления соединения, в процессе которой и создается составной канал. Важным достоинством такого метода распределения сообщений в требуемых направлениях является фиксированная задержка при передаче сигналов данных после того как соединение установлено, то есть информация передается в реальном масштабе времени (РМВ). Однако если сеть загружена и нет возможности по запросу (вызову) установить соединение, то вызывающий абонент получает отказ. Сеть проектируется таким образом, чтобы вероятность отказа в обслуживании была меньше некоторой допустимой величины , однако полностью исключить такую ситуацию невозможно. Образованное соединение из коммутируемых каналов находится в полном ведении двух абонентов независимо от того, передают они информацию или нет. Характерным примером сети с КК служат телефонные сети. В качестве узлов КК служат телефонные станции. Телефонные аппараты (ТА) подключаются к телефонным станциям парами физических линий АЛ, а сами станции связаны соединительными многоканальными линиями, называемыми магистральными (МЛ) (рис.4).

Коммутаторы, а также соединяющие их каналы должны обеспечивать одновременную передачу данных нескольких абонентских каналов. Для этого они должны быть высокоскоростными и поддерживать какую-либо технику мультиплексирования абонентских каналов. Однако независимо от того, какой тип мультиплексирования в них используется, сети с КК обладают несколькими важными общими свойствами.

Сети с динамической коммутацией требуют предварительной процедуры установления соединения между абонентами. Для этого в сеть передается адрес вызываемого абонента, который проходит через коммутаторы и настраивает их на последующую передачу данных. Запрос на установление соединения маршрутизируется от одного коммутатора к другому и, в конце концов, достигает вызываемого абонента. Сеть может отказать в установлении соединения, если емкость требуемого выходного канал уже исчерпана. Например, для FDM-коммутатора емкость выходного канала равна количеству частотных полос этого канала, а для TDM – коммутатора – количеству тайм слотов (квантов времени), на которые делится цикл работы аппаратуры. В этом случае говорят, что занят коммутатор. Сеть отказывает в соединении также в том случае, если запрашиваемый абонент уже установил соединение с кем-нибудь другим, то есть, занят абонент. Возможность отказа в соединении является недостатком метода КК.

Если соединение может быть установлено, то ему выделяется, например, фиксированная полоса частот (в FDM-сетях), или фиксированная пропускная способность (в TDM – сетях). Эти величины остаются неизменными в течение всего периода соединения. Гарантированная пропускная способность сети после установления соединения является важным общим свойством сетей с КК, необходимым для таких приложений, как передача голоса, изображения или управления объектами в РМВ.

Недостатком сетей с КК является невозможность динамически изменять пропускную способность канала по требованию абонента, что делает их неэффективными в условиях пульсирующего трафика. Кроме этого, в сетях с КК невозможно применение пользовательской аппаратуры, работающей с разной скоростью.

Таким образом, сети с КК хорошо коммутируют потоки данных постоянной интенсивности, например, потоки данных, создаваемые разговаривающими по телефону собеседниками, но не могут перераспределять пропускную способность магистральных каналов между потоками абонентских каналов динамически.