Domov › Služby › Důležitou vlastností technologie přepínání okruhů je. Metody přepínání. Přepínání kanálů. Přepínání paketů. Dynamické a trvalé spínání

Důležitou vlastností technologie přepínání okruhů je. Metody přepínání. Přepínání kanálů. Přepínání paketů. Dynamické a trvalé spínání

Přepínání okruhů a paketů - to jsou metody řešení zobecněného problému přepojování dat v libovolné síťové technologii Komplexní technická řešení úloh zobecněného přepojování se v celém rozsahu skládají z konkrétních problémů sítí pro přenos dat.

Mezi speciální problémy datových sítí patří:

definovat toky a vhodné trasy;
parametry konfigurace trasy fixace a tabulky síťových zařízení;
rozpoznávací toky a přenos dat mezi jedním rozhraním zařízení;
multiplexování/demultiplexování toků;
separační médium.

Mezi mnoha možnými přístupy k řešení zobecněného problému sítí přepojování předplatitelů vyčleňujeme dva základní, které zahrnují přepojování kanálů a přepojování paketů. Existují tradiční aplikace každé přepojovací techniky, například telefonní sítě se nadále budují a konstruují pomocí technologie přepínání okruhů, počítačové sítě a převážná většina je založena na technice přepojování paketů.

Proto jako informační tok v sítích s přepojováním okruhů jsou data vyměňována mezi dvojicí účastníků. V souladu s tím je funkcí globálního toku dvojice adres (telefonních čísel), které účastníci spolu komunikují. Jedním z rysů sítí s přepojováním okruhů je koncept elementárního kanálu.

Elementární kanál

Elementární kanál (nebo kanál)- je základní technická charakteristika sítě s přepojováním okruhů, která je pevná v rámci daného typu hodnoty propustnosti sítě. Každý spoj v síti s přepojováním okruhů má kapacitu více kanálů, která je elementárně přijata pro tento typ sítě.

V tradičních telefonních systémech je hodnota rychlosti elementárního kanálu rovna 64 kbit/s, což je dostatečné pro vysoce kvalitní digitální hlas.

Pro kvalitní hlas se využívá frekvence zvukových vibrací amplitudové kvantování 8000 Hz (doba vzorkování 125 ms intervaly). Pro vyjádření míry amplitudy se nejčastěji používá 8bitový kód, který dělá 256 tónovou gradaci (vzorkovacími hodnotami).

V tomto případě je pro přenos jednoho hlasového kanálu potřeba šířka pásma 64 kbit/s:

8000 x 8 = 64000 bitů/s nebo 64 kbit/s.

Takový hlasový kanál se nazývá základní kanál digitální telefonní sítě. Charakteristickým rysem sítě s přepojováním okruhů je, že šířka pásma každého spoje se musí rovnat celému počtu elementárních kanálů.

Kompozitní kanál

Komunikace konstruovaná přepínáním (spojováním) elementárních kanálů, tzv. a kompozitní kanál.

Kompozitní kanál

Vlastnosti kompozitního kanálu:

kompozitní kanál po celé své délce je tvořen stejným počtem elementárních kanálů;
kompozitní kanál má konstantní a pevnou šířku pásma po celé své délce;
kompozitní kanál je vytvořen dočasně po dobu relace dvou účastníků;
v relaci všechny základní kanály, které jsou zahrnuty do složeného kanálu, zadají výhradní použití předplatitelů, pro které byl složený kanál vytvořen;
během komunikační relace mohou předplatitelé posílat síťovou datovou rychlost nepřesahující kapacitu kanálu kompozitu;
data přijatá ve složeném kanálu, volanému účastníkovi je zaručeno, že budou doručena bez zpoždění, ztrát a se stejnou rychlostí (zdrojová rychlost) bez ohledu na to, zda je v tomto okamžiku v jiné síti připojení nebo ne;
po skončení relace základní kanály, které byly zahrnuty do odpovídajícího složeného kanálu, byly prohlášeny za volné a vráceny do fondu zdrojů přidělených k použití ostatními uživateli.

Spojení odmítnuto

Požadavky na připojení nejsou vždy úspěšné.

Pokud na cestě mezi volajícím a volaným účastníkem nejsou žádné volné kanály nebo je volaný základní uzel obsazený, dojde k poruše v nastavení spojení.

Výhoda přepínání okruhů

Technologie přepínání okruhů je zaměřena na minimalizaci náhodných událostí v síti, tj. technologie. Aby se předešlo jakékoli možné nejistotě, velká část práce na výměně informací se provádí předem, ještě před zahájením přenosu dat. Za prvé, pro danou adresu dostupnost požadovaných základních kanálů od odesílatele k příjemci. Ale v případě bursty je tento přístup neúčinný, protože 80 % časového kanálu může být nečinných.

Přepínání paketů

Nejdůležitějším principem sítí s paketově přepínaným předáváním dat je přenášení dat po síti ve formě strukturálně od sebe oddělených kusů dat nazývaných pakety. Každý paket má hlavičku, která obsahuje cílovou adresu a další podpůrné informace (délka datového pole, kontrolní součet a další), sloužící k doručení adresátovi balíku.

Mít adresu v každém paketu je jednou z nejdůležitějších vlastností technologie přepojování paketů, protože každý paket může být zpracován nezávisle na ostatních přepínacích paketech tvořících síťový provoz. Kromě titulu v balíčku mohou mít jedno další pole, které se umístí na konec balíku a tzv. přívěs. V upoutávce je obvykle umístěn kontrolní součet, který umožňuje zkontrolovat, zda nedošlo k poškození informace při přenosu po síti či nikoliv.

Rozdělení dat do paketů

Rozdělení dat do paketů probíhá v několika fázích. Řetězový odesílací uzel generuje přenosová data, která jsou rozdělena na stejné části. Poté dojde k vytvoření balíčku přidáním hlavičky. A poslední fází je sestavení paketů do původní zprávy do cílového uzlu.

Rozdělení dat do paketů

Přenos dat po síti jako paket

Síť pro přenos paketů

Stejně jako v sítích s přepínáním okruhů, sítě s přepínáním paketů, pro každého směrování toků je stanoveno ručně nebo automaticky v uložených tabulkách pro komutační přepínače. Pakety vstupující do přepínače jsou zpracovány a odeslány určitou cestou

Nejistota a asynchronní pohyb dat v sítích s přepojováním paketů klade na přepínače v těchto sítích zvláštní požadavky.

Hlavní rozdíl mezi paketovým přepínačem přepínačů v sítích s přepojováním okruhů je ten, že mají vnitřní vyrovnávací paměť pro dočasné ukládání paketů. Přepínací vyrovnávací paměti potřebují harmonizovat datové rychlosti v komunikačních spojích připojených k jejich rozhraním a také harmonizovat rychlost příchozích paketů s jejich přepínací rychlostí.

Způsoby přenosu balíků

Přepínač může fungovat na základě jedné ze tří metod podpory balíčků:

přenos datagramů;
Přechod na navázání logického spojení;
Přechod na zřízení virtuálního kanálu.

Přenos datagramů

Přenos datagramů metoda založená na podpoře paketů nezávislých na sobě navzájem. Postup zpracování paketů je určen pouze hodnotami parametrů, které nese, a aktuálním stavem sítě. A každá jednotlivá paketová síť je považována za zcela nezávislý přenos jednotky - datagram.

Ilustrace principu datagramového paketu

Přechod na navázání logického spojení

Postup pro harmonizaci dvou koncových uzlů sítě některých parametrů procesu výměny paketů se nazývá vytvoření logického spojení. Možnosti vyjednané dvěma spolupracujícími uzly, nazývané parametry logického připojení.

Virtuální kanál

Jediná předem vyplněná pevná trasa spojující koncové uzly se sítí s přepojováním paketů, označovaná jako virtuální kanál (virtuální okruh nebo virtuální kanál). Virtuální kanály jsou určeny pro udržitelný tok informací. Aby bylo možné izolovat datový tok, je celkový provozní tok každého paketu označen speciálním druhem znaku - štítku. Stejně jako u navázání logického síťového spojení začíná virtuální kanál těsněním ze zdrojového uzlu speciálním balíčkem - žádostí o připojení.

Sítě s přepínáním tabulek využívající virtuální kanály se liší od přepínací tabulky v datagramových sítích. Obsahuje záznamy pouze procházející přes virtuální kanály přepínače a ne všechny možné cílové adresy, jako je tomu v sítích s přenosem datagramového algoritmu.

Porovnání spínaných okruhů a paketů

Přepínání kanálů	Přepínání paketů
Nejprve musíte navázat spojení	Žádná fáze navazování spojení (metoda datagramu)
Poloha je vyžadována pouze při navazování spojení	Adresa a další servisní informace jsou přenášeny s každým paketem
Síť může odmítnout připojení k účastníkovi	Síť je vždy připravena přijímat data od účastníka
Zaručená šířka pásma (šířka pásma) pro interagující předplatitele	Šířka pásma sítě pro uživatele není známa, zpoždění přenosu je náhodné
Provoz v reálném čase je přenášen bez zpoždění	Síťové zdroje jsou efektivně využívány při přenosu hromadného provozu
Vysoká spolehlivost přenosu	Možná ztráta dat v důsledku přetečení vyrovnávací paměti
Iracionální využití kapacity kanálu snižující celkovou efektivitu sítě	Automatické dynamické přidělování šířky pásma fyzického kanálu mezi účastníky

Přepínání okruhů implikuje vytvoření spojitého kompozitního fyzického kanálu ze sekvenčně propojených jednotlivých kanálových sekcí pro přímý přenos dat mezi uzly. Jednotlivé kanály jsou vzájemně propojeny speciálním zařízením - přepínači, které mohou navázat spojení mezi libovolnými koncovými uzly sítě. V síti s přepojováním okruhů je před přenosem dat vždy nutné provést proceduru navázání spojení, během níž se vytvoří kompozitní kanál.

Pokud například síť znázorněná na Obr. 2.25, pracuje pomocí technologie přepínání okruhů, pak uzel 1, aby mohl přenést data do uzlu 7, musí nejprve odeslat speciální požadavek na navázání spojení s přepínačem A s uvedením cílové adresy 7. Přepínač A musí vybrat trasu pro vytvoření kompozitní kanál, a poté odešle požadavek na další přepínač, v tomto případě E. Poté přepínač E odešle požadavek na přepínač F, který následně odešle požadavek do uzlu 7. Pokud uzel 7 přijme požadavek na navázání spojení odešle odpověď do zdrojového uzlu prostřednictvím již vytvořeného kanálu, načež je složený kanál považován za přepojený a uzly 1 a 7 si přes něj mohou vyměňovat data, například vést telefonní rozhovor.

Přepínače, stejně jako kanály, které je propojují, musí zajistit současný přenos dat z několika předplatitelských kanálů. K tomu musí být vysokorychlostní a podporovat nějaký druh techniky multiplexování předplatitelského kanálu.

V současné době se pro multiplexování předplatitelských kanálů používají dvě techniky:

· Technika frekvenčně děleného multiplexování (FDM);

· technika časového multiplexování (TDM).

Přepínání kanálů na základě frekvenčního multiplexování

Technologie Frequency Division Multiplexing (FDM) byla vyvinuta pro telefonní sítě, ale používá se i pro jiné typy sítí, například sítě kabelové televize.

Podívejme se na vlastnosti tohoto typu multiplexování na příkladu telefonní sítě.

Řečové signály mají šířku spektra přibližně 10 000 Hz, ale základní harmonické spadají do rozsahu 300 až 3400 Hz. Proto pro kvalitní přenosřeči, stačí mezi dvěma účastníky vytvořit kanál o šířce pásma 3100 Hz, který se používá v telefonních sítích pro spojení dvou účastníků. Současně je šířka pásma kabelových systémů s připojením mezizesilovačů telefonní spínače mezi sebou, obvykle dosahuje stovek kilohertzů a někdy stovek megahertzů. Je však nemožné přímo přenášet signály z několika předplatitelských kanálů přes širokopásmový kanál, protože všechny pracují ve stejném frekvenčním rozsahu a signály od různých předplatitelů se budou vzájemně mísit, takže je nebude možné oddělit.

Oddělení účastnických kanálů je charakterizováno technikou modulace vysokofrekvenčního nosného sinusového signálu nízkofrekvenčním signálem řeči. Tato technika je podobná technice analogové modulace používané k přenosu diskrétních signálů přes modemy, ale místo diskrétního zdrojového signálu se používají spojité signály generované zvukovými vibracemi. V důsledku toho se spektrum modulovaného signálu přenese do jiného rozsahu, který je symetricky umístěn vzhledem k nosné frekvenci a má šířku přibližně odpovídající šířce modulačního signálu.

Pokud jsou signály každého předplatitelského kanálu přenášeny do jeho vlastního frekvenčního rozsahu, mohou být signály z několika předplatitelských kanálů současně přenášeny v jednom širokopásmovém kanálu.

Vstupy FDM přepínače přijímají počáteční signály od účastníků telefonní sítě. Přepínač přenáší frekvenci každého kanálu do vlastního frekvenčního rozsahu. Typicky je vysokofrekvenční rozsah rozdělen do pásem, která jsou přidělena pro přenos dat z předplatitelských kanálů. Aby se předešlo tomu, že se nízkofrekvenční složky signálů z různých kanálů vzájemně mísí, jsou pásma vytvořena o šířce 4 kHz, nikoli 3,1 kHz, přičemž mezi nimi je ponechána bezpečnostní mezera 900 Hz. V kanálu mezi dvěma FDM přepínači jsou současně přenášeny signály ze všech předplatitelských kanálů, ale každý z nich zaujímá své vlastní frekvenční pásmo. Tento kanál se nazývá zhutněné.

Výstupní FDM přepínač vybírá modulované signály každé nosné frekvence a vysílá je do odpovídajícího výstupního kanálu, ke kterému je přímo připojen účastnický telefon.

V sítích založených na přepínání FDM se používá několik úrovní hierarchie multiplexovaných kanálů. První úroveň zhutnění je tvořena 12 předplatitelskými kanály, které tvoří základní skupina kanály, zabírající frekvenční pásmo široké 48 kHz s hranicemi od 60 do 108 kHz. Druhý stupeň zhutnění tvoří 5 základních skupin, které tvoří superskupina, s frekvenčním pásmem 240 kHz a hranicemi od 312 do 552 kHz. Superskupina přenáší data z 60 předplatitelských hlasových kanálů. Vytvoří se deset superskupin hlavní skupina, který se používá pro komunikaci mezi přepínači na velké vzdálenosti. Hlavní skupina přenáší data 600 účastníkům současně a vyžaduje, aby komunikační kanál měl šířku pásma alespoň 2520 kHz s hranicemi od 564 do 3084 kHz.

Přepínače FDM mohou provádět dynamické i trvalé přepínání. Při dynamickém přepojování jeden účastník zahájí spojení s dalším účastníkem odesláním čísla volaného účastníka do sítě. Přepínač dynamicky přiděluje jedno z volných pásem svého komprimovaného kanálu tomuto předplatiteli. Při konstantním přepínání je účastníkovi na dlouhou dobu přiděleno pásmo 4 kHz konfigurací přepínače se samostatným vstupem, který je uživatelům nepřístupný.

Princip přepínání na základě frekvenčního dělení zůstává v sítích jiných typů neměnný, mění se pouze hranice přidělených pásem jednotlivému účastnickému kanálu a také počet nízkorychlostních kanálů v komprimovaném vysokorychlostním.

Přepínání okruhů na základě sdílení času

Přepínání frekvenčního dělení bylo navrženo pro vysílání nepřetržité signály, představující hlas. Když jde do digitální podobě byla vyvinuta hlasová reprezentace nová technologie multiplexování se zaměřením na diskrétní povahu přenášených dat.

Tato technika se nazývá multiplexování s časovým dělením (TDM). Jeho další název je méně používaný – technika režim synchronního přenosu (STM).

Síťová zařízení TDM - multiplexory, přepínače, demultiplexery - pracují v režimu sdílení času a během svého provozního cyklu střídavě obsluhují všechny účastnické kanály. Pracovní cyklus TDM zařízení je 125 μs, což odpovídá periodě hlasových měření v digitálním účastnickém kanálu. To znamená, že multiplexor nebo přepínač zvládá včas obsluhovat jakýkoli předplatitelský kanál a přenášet své další měření dále po síti. Každému připojení je přidělen jeden časový úsek hardwarového provozního cyklu, nazývaný také časový slot. Trvání časového slotu závisí na počtu účastnických kanálů obsluhovaných TDM multiplexerem nebo přepínačem.

Multiplexer přijímá informace prostřednictvím N vstupních kanálů od koncových účastníků, z nichž každý přenáší data přes účastnický kanál rychlostí 64 Kbps - 1 byte každých 125 μs. V každém cyklu multiplexor provádí následující akce:

· příjem dalšího bajtu dat z každého kanálu;

· sestavení komprimovaného rámce z přijatých bajtů, nazývaného také rámec;

· přenos komprimovaného rámce do výstupního kanálu s bitovou rychlostí rovnou N*64 Kbit/s.

Pořadí bajtů v držáku odpovídá číslu vstupního kanálu, ze kterého byl tento bajt přijat. Počet účastnických kanálů obsluhovaných multiplexerem závisí na jeho rychlosti. Například multiplexer T1, první průmyslový multiplexor využívající technologii TDM, podporuje 24 vstupních předplatitelských kanálů a vytváří standardní výstupní klipy T1 přenášené s přenosovou rychlostí 1,544 Mbps.

Demultiplexer provádí opačnou úlohu - analyzuje bajty komprimovaného rámce a rozděluje je přes několik svých výstupních kanálů, přičemž se domnívá, že pořadové číslo bytu v rámci odpovídá číslu výstupního kanálu.

Přepínač přijímá komprimovaný rámec přes vysokorychlostní kanál z multiplexeru a zapisuje z něj každý bajt do samostatné buňky své vyrovnávací paměti a v pořadí, v jakém byly tyto bajty zabaleny do komprimovaného rámce. K provedení operace přepínání se bajty načítají z vyrovnávací paměti nikoli v pořadí, v jakém byly přijaty, ale v pořadí, které odpovídá účastnickým připojením podporovaným v síti. Pokud tedy například první účastník na levé straně sítě na Obr. 2.28 se musí připojit k druhému účastníkovi na pravé straně sítě, poté bude bajt zapsaný do první buňky vyrovnávací paměti načten jako druhý. Přepínač „smícháním“ bytů v držáku dle potřeby zajistí připojení koncových účastníků v síti.

Jakmile je jednou přiděleno, číslo časového slotu zůstává k dispozici spojení vstupního kanálu-výstupního slotu po celou dobu životnosti tohoto spojení, i když je přenášený provoz shlukový a nevyžaduje vždy přidělený počet časových slotů. To znamená, že připojení v síti TDM má vždy známou a pevnou propustnost, která je násobkem 64 Kbps.

Provoz zařízení TDM je podobný provozu sítí s přepojováním paketů, protože každý bajt dat lze považovat za elementární paket. Na rozdíl od paketu počítačové sítě však síťový „paket“ TDM nemá jedinečnou adresu. Jeho adresa je sériové číslo v klipu nebo číslo přiděleného časového slotu v multiplexeru nebo přepínači. Sítě využívající technologii TDM vyžadují synchronní provoz všech zařízení, což určilo druhé jméno pro tuto technologii – synchronní přenosový režim (STM). Narušení synchronizace zničí požadované přepínání účastníků, protože informace o adrese jsou ztraceny. Proto je přerozdělení časových úseků mezi různými kanály v zařízení TDM nemožné, i když se v určitém cyklu multiplexeru ukáže časový úsek jednoho z kanálů jako nadbytečný, protože na vstupu tohoto kanálu nejsou žádná data pro přenos. v tu chvíli (např. účastník telefonní sítě mlčí).

Existuje modifikace techniky TDM tzv statistické rozdělení kanálu v čase (Statistické TDM, STDM). Tato technika je navržena speciálně pro použití dočasně volných časových slotů na jednom kanálu ke zvýšení propustnosti ostatních. Pro vyřešení tohoto problému je každý bajt dat doplněn adresovým polem krátké délky, například 4 nebo 5 bitů, což umožňuje multiplexování 16 nebo 32 kanálů. Technika STDM však nenašla široké uplatnění a používá se především v nestandardním vybavení pro připojení terminálů k sálovým počítačům. Vývojem myšlenek statistického multiplexování byla technologie asynchronního režimu přenosu - ATM, do které byla začleněna Nejlepší vlastnosti techniky přepojování obvodů a paketů.

Sítě TDM mohou podporovat buď režim dynamického přepínání, nebo režim trvalého přepínání a někdy oba režimy. Například hlavním režimem digitálních telefonních sítí fungujících na bázi technologie TDM je dynamické přepínání, ale podporují také trvalé přepínání a poskytují svým účastníkům službu vyhrazeného okruhu.

Existuje zařízení, které podporuje pouze režim konstantního přepínání. To zahrnuje zařízení typu T1/E1 a také vysokorychlostní zařízení SDH. Takové zařízení se používá ke stavbě primární sítě, jehož hlavní funkcí je vytvářet vyhrazené kanály mezi přepínači, které podporují dynamické přepínání.

Dnes se téměř všechna data – hlas, obraz, počítačová data – přenášejí v digitální podobě. Proto vyhrazené kanály technologie TDM, které poskytují nižší úroveň pro přenos digitálních dat, jsou univerzální kanály pro budování sítí jakéhokoli typu: telefon, televize a počítač.

Všechny v současnosti existující telekomunikační sítě mohou využívat dva typy komunikace pro zajištění požadovaných funkcí - přepínání okruhů a (nebo) přepojování paketů. Co to je a jak se od sebe liší?

Začněme tím, jak fungují sítě s přepojováním okruhů. Objevily se dříve než jejich telefonické protějšky, takže není divu, že se snáze implementují. Pozoruhodným příkladem sítě, která využívá přepínání okruhů, je telefonní linka. Je zřejmé, že aby dva účastníci mohli začít komunikovat, je nutné mezi nimi navázat spojení. Iniciující účastník vytočí číslo, které je ve skutečnosti příkazem k zařízení umístěnému mezi nimi, aby správně propojilo dvě linky - od iniciátora a od respondéru (uvedeme příklad, když jsou účastníci obsluhováni jednou stanicí). Dříve se k tomu používaly mechanické sondy, ale s příchodem digitálních řešení se implementace změnila, i když princip zůstal stejný. Přepínání okruhů poskytuje účastníkům nezávislou linku, která jim zůstává přiřazena až do konce komunikační relace. Výhody jsou zřejmé: vysoká spolehlivost, není potřeba přenášet řídicí pakety. Tento způsob připojení se však s rostoucím počtem účastníků stává příliš nehospodárným, protože počet kanálů je fyzicky omezen. I pokus o vyřešení tohoto problému pomocí těsnění je pouze dočasným opatřením, definovaným meziřešením. Přepínání okruhů má navíc jednu podstatnou nevýhodu – komunikační linka je neustále vytížená, i když nedochází k výměně informací mezi účastníky. Například během telefonického rozhovoru můžete zavěsit telefon vedle zařízení a věnovat se své práci – kanál pro ně zůstane vyhrazen, dokud neobdrží signál k odpojení připojení.

Proto bylo následně přepínání okruhů nahrazeno přepojováním paketů. Princip jeho fungování spočívá v zakódování a rozdělení přenášeného datového toku do série jednotlivé balíčky, které jsou přenášeny po společné komunikační lince k příjemci a tam spojeny do původního proudu. Pro pochopení rozdílů mezi těmito dvěma metodami můžete použít analogii s dopravní linkou: při přepínání kanálů je linka reprezentována železniční tratí a datový tok je vlakem mnoha vozů. Je zcela jasné, že zpoždění na trase jsou extrémně vzácná a spolehlivost je jedna z nejvyšších. Zároveň se po této koleji nemůže pohybovat několik vlaků současně. Ale linky s přepojováním paketů jsou vysokorychlostní dálnicí s víceproudým provozem. Přepravovaný náklad (překládané balíky) je rozdělen do několika vozidel, která manévrováním v proudu jiných druhů dopravy dojedou na místo určení, kde se sestaví původní konstrukce. V tomto příkladu je komunikace komunikačním kanálem a auta představují datové pakety. Klidně koexistují na stejné cestě, téměř bez vzájemného zasahování do pohybu. Výjimkou jsou dopravní zácpy, semafory a mimořádné situace (jedná se o zpoždění). I když žádný stroj nedorazí k příjemci, jeho kopii lze na požádání zaslat znovu. Celkový objem informací přenášených za jednotku času při přepojování paketů je výrazně vyšší než v případě kanálů.

Obecně platí, že přepínání je přepínání něčeho, změna stavů. V síťové technologii tvoří cestu pro průchod dat. Zvláštnost spočívá ve způsobu organizace. Switching by se neměl zaměňovat s routingem, jehož úkolem je najít optimální cestu.

11.04.2007 17:46

Různé přístupy k provádění přepínání
Obecně platí, že řešení každého z konkrétních problémů s přepínáním - určování toků a odpovídajících tras, fixace tras v konfiguračních parametrech a tabulkách síťových zařízení, rozpoznávání toků a přenos dat mezi rozhraními jednoho zařízení, multiplexování/demultiplexování toků a oddělení přenosu střední - úzce souvisí s řešením všeho ostatního. Sada technických řešení zobecněného problému přepínání společně tvoří základ jakékoli síťové technologie. Jeho základní vlastnosti závisí na tom, jaký mechanismus pro pokládání tras, předávání dat a sdílení komunikačních kanálů je vestavěn v konkrétní síťové technologii.

Mezi mnoha možnými přístupy k řešení problému přepínání účastníků v sítích jsou dva základní:

přepínání okruhů;

přepínání paketů.

Navenek obě tato schémata odpovídají schématům znázorněným na obr. 1 síťová struktura, ale jejich možnosti a vlastnosti jsou odlišné.

Rýže. 1. Obecná struktura sítě s přepojováním účastníků

Sítě s přepojováním okruhů mají bohatší historii, protože se vyvinuly z prvních telefonních sítí. Sítě pro přepínání paketů jsou relativně nové, vznikly koncem 60. let jako výsledek experimentů s prvními rozsáhlými počítačovými sítěmi. Každé z těchto schémat má své výhody a nevýhody, ale podle dlouhodobých předpovědí mnoha odborníků patří budoucnost technologii přepínání paketů, protože je flexibilnější a univerzálnější.

Přepínání okruhů
Při přepínání kanálů tvoří přepínací síť souvislý kompozit mezi koncovými uzly fyzický kanál z mezikanálových sekcí zapojených do série přepínači. Podmínka, že několik fyzických kanálů s sériové připojení tvoří jeden fyzický kanál, jsou rychlosti přenosu dat v každém ze základních fyzických kanálů stejné. Rovnost rychlostí znamená, že přepínače takové sítě nemusí ukládat přenášená data do vyrovnávací paměti.

V síti s přepojováním okruhů je před přenosem dat vždy nutné provést proceduru navázání spojení, během níž se vytvoří kompozitní kanál. A teprve poté můžete začít přenášet data.

Pokud například síť znázorněná na Obr. 1 pracuje pomocí technologie přepínání okruhů, pak uzel 1, aby mohl přenést data do uzlu 7, musí nejprve odeslat speciální požadavek na navázání spojení s přepínačem A s uvedením cílové adresy 7. Přepínač A musí vybrat cestu pro vytvoření kompozitu kanál, a poté přenést požadavek na další přepínač, v tomto případě E. Poté přepínač E přenese požadavek na přepínač F, který následně přenese požadavek do uzlu 7. Pokud uzel 7 přijme požadavek na navázání spojení, odešle odpověď do zdrojového uzlu přes již vytvořený kanál, načež je kompozitní kanál považován za přepojený a uzly 1 a 7 si přes něj mohou vyměňovat data.

Rýže. 2. Vytvoření kompozitního kanálu

Technika přepínání okruhů má své výhody i nevýhody.

Výhody přepínání okruhů

Konstantní a známá rychlost přenosu dat přes kanál vytvořený mezi koncovými uzly. To dává uživateli sítě příležitost, na základě předem připraveného posouzení šířky pásma potřebné pro vysoce kvalitní přenos dat, vytvořit v síti kanál požadované rychlosti.

Nízká a konstantní latence přenosu dat po síti. To umožňuje vysoce kvalitní přenos dat citlivých na zpoždění (nazývaných také provoz v reálném čase) – hlasu, videa a různých technologických informací.

Nevýhody spínání okruhů

Síť odmítla obsloužit požadavek na připojení. Tato situace může nastat v důsledku skutečnosti, že v některé části sítě je třeba navázat spojení podél kanálu, přes který je maximální možné množství informační toky. Selhání může také nastat na poslední části složeného kanálu – například pokud je účastník schopen udržovat pouze jedno spojení, což je typické pro mnoho telefonních sítí. Když dorazí druhý hovor k účastníkovi, který již mluví, síť vyšle volajícímu účastníkovi krátké pípnutí - signál obsazení.

Iracionální využití kapacity fyzického kanálu. Část šířky pásma, která je po navázání spojení přidělena kompozitnímu kanálu, je mu poskytnuta po celou dobu, tzn. dokud se spojení nepřeruší. Předplatitelé však ne vždy potřebují šířku pásma kanálu během připojení, například může docházet k pauzám v telefonickém rozhovoru; Neschopnost dynamicky přerozdělovat šířku pásma je základním omezením sítě s přepojováním okruhů, protože jednotkou přepínání je zde informační tok jako celek.

Povinná prodleva před přenosem dat z důvodu fáze navázání spojení.
Výhody a nevýhody jakékoli síťové technologie jsou relativní. V určitých situacích vystupují do popředí výhody a nevýhody se stávají bezvýznamnými. Technika přepínání okruhů tedy funguje dobře v případech, kdy je třeba přenášet pouze provoz telefonické rozhovory. Zde se můžeme smířit s neschopností „vystřihnout“ pauzy z konverzace a racionálněji využít páteřní fyzické kanály mezi přepínači. Ale při přenosu velmi nerovnoměrného počítačového provozu už tato iracionalita vystupuje do popředí.

Přepínání paketů
Tato technika přepínání byla speciálně navržena pro efektivní přenos počítačového provozu. První kroky k vytvoření počítačových sítí založených na technologii přepínání okruhů ukázaly, že tento typ přepínání neumožňuje dosáhnout vysoké celkové propustnosti sítě. Typické síťové aplikace generují provoz velmi sporadicky, s vysokou úrovní přetížení datové rychlosti. Například při přístupu k dálkovému ovládání souborový server uživatel nejprve projde obsah adresáře tohoto serveru, což způsobí přenos malého množství dat. Poté otevře požadovaný soubor textový editor a tato operace může vytvořit poměrně velkou výměnu dat, zvláště pokud soubor obsahuje velké grafické inkluze. Po zobrazení několika stránek souboru s nimi uživatel chvíli pracuje lokálně, což nevyžaduje vůbec žádný síťový přenos, a poté vrací upravené kopie stránek na server – což opět vytváří intenzivní síťový přenos.

Faktor zvlnění provozu jednotlivého uživatele sítě, rovný poměru průměrné intenzity výměny dat k maximu možnému, může dosáhnout 1:50 nebo dokonce 1:100. Pokud pro popsanou relaci organizujeme přepínání kanálů mezi počítačem uživatele a serverem, bude kanál většinu času nečinný. Současně budou této dvojici účastníků přiřazeny přepínací schopnosti sítě a nebudou dostupné ostatním uživatelům sítě.

Když dojde k přepínání paketů, všechny uživatelem přenášené zprávy jsou ve zdrojovém uzlu rozděleny na relativně malé části nazývané pakety. Připomeňme, že zpráva je logicky vyplněný údaj – požadavek na přenos souboru, odpověď na tento požadavek obsahující celý soubor atd. Zprávy mohou mít libovolnou délku, od několika bajtů po mnoho megabajtů. Naopak pakety mohou mít většinou také proměnnou délku, ale v úzkých mezích, například od 46 do 1500 bajtů. Každý paket je opatřen hlavičkou, která specifikuje informace o adrese potřebné k doručení paketu do cílového uzlu a také číslo paketu, které bude cílovým uzlem použito k sestavení zprávy (obrázek 3). Pakety jsou přenášeny po síti jako nezávislé informační bloky. Síťové přepínače přijímají pakety od koncových uzlů a na základě informací o adrese je přenášejí mezi sebou a nakonec do cílového uzlu.

Rýže. 3. Rozdělení zprávy na pakety

Přepínače paketové sítě se od přepínačů obvodů liší tím, že mají vnitřní vyrovnávací paměť pro dočasné uložení paketů, pokud je výstupní port přepínače v době přijetí paketu zaneprázdněn vysíláním dalšího paketu (obr. 3). V tomto případě paket zůstává nějakou dobu ve frontě paketů ve vyrovnávací paměti výstupního portu, a když na něj dorazí jeho tah, je přenesen na další přepínač. Toto schéma přenosu dat umožňuje vyhladit pulsace provozu na páteřních spojích mezi přepínači a tím je co nejefektivněji využít ke zvýšení kapacity sítě jako celku.

Ve skutečnosti by pro dvojici účastníků bylo nejúčinnější poskytnout jim výhradní použití komutovaného komunikačního kanálu, jak je tomu v sítích s přepojováním okruhů. V tomto případě by byla doba interakce této dvojice účastníků minimální, protože data by byla přenášena od jednoho účastníka k druhému bez zpoždění. Předplatitele nezajímají výpadky kanálu během přenosových pauz, je pro ně důležité rychle vyřešit jejich problém. Síť s přepojováním paketů zpomaluje proces interakce mezi konkrétní dvojicí účastníků, protože jejich pakety mohou čekat v přepínačích, zatímco ostatní pakety, které dorazily do přepínače dříve, jsou přenášeny po páteřních spojích.

Nicméně celkový objem přenášené sítí počítačová data za jednotku času s technikami přepojování paketů budou vyšší než s technikami přepojování okruhů. Děje se tak proto, že vlnění jednotlivých účastníků je v souladu se zákonem velkých čísel časově rozloženo tak, aby se jejich vrcholy neshodovaly. Proto jsou přepínače neustále a poměrně rovnoměrně zatěžovány prací, pokud je počet účastníků, kteří obsluhují, opravdu velký. Na Obr. Obrázek 4 ukazuje, že provoz přicházející z koncových uzlů do přepínačů je v čase distribuován velmi nerovnoměrně. Přepínače na vyšší úrovni hierarchie, které obsluhují spojení mezi přepínači nižší úrovně, jsou však zatěžovány rovnoměrněji a tok paketů v dálkových spojích spojujících přepínače nejvyšší úroveň, má téměř maximální míru využití. Ukládání do vyrovnávací paměti vyhlazuje vlnění, takže faktor zvlnění na dálkových kanálech je mnohem nižší než na kanálech s přístupem předplatitelů – může se rovnat 1:10 nebo dokonce 1:2.

Rýže. 4. Vyhlazování shluků provozu v síti s přepojováním paketů

Vyšší účinnost sítí s přepojováním paketů ve srovnání se sítěmi s přepojováním okruhů (se stejnou kapacitou komunikačního kanálu) byla prokázána v 60. letech experimentálně i pomocí simulačního modelování. Zde je vhodná analogie s víceprogramovými operačními systémy. Spuštění každého jednotlivého programu v takovém systému trvá déle než v jednoprogramovém systému, kde je programu přidělen veškerý čas procesoru, dokud není jeho provádění dokončeno. Celkový počet programů provedených za jednotku času je však větší v systému s více programy než v systému s jedním programem.
Síť s přepojováním paketů zpomaluje proces interakce mezi konkrétní dvojicí účastníků, ale zvyšuje propustnost sítě jako celku.

Zpoždění u zdroje přenosu:

čas pro přenos hlaviček;

zpoždění způsobené intervaly mezi vysíláním každého následujícího paketu.

Zpoždění v každém spínači:

čas ukládání paketů do vyrovnávací paměti;

spínací čas, který se skládá z:

doba čekání na paket ve frontě (proměnná hodnota);
čas, který trvá, než se paket přesune na výstupní port.

Výhody přepínání paketů

Vysoká celková propustnost sítě při přenosu hromadného provozu.

Schopnost dynamicky přerozdělovat šířku pásma fyzických komunikačních kanálů mezi účastníky v souladu se skutečnými potřebami jejich provozu.

Nevýhody přepojování paketů

Nejistota v rychlosti přenosu dat mezi účastníky sítě kvůli skutečnosti, že zpoždění ve frontách vyrovnávací paměti síťových přepínačů závisí na celkovém zatížení sítě.

Proměnlivé množství zpoždění pro datové pakety, které může být v okamžicích okamžitého přetížení sítě poměrně dlouhé.

Možná ztráta dat v důsledku přetečení vyrovnávací paměti.
V současné době se aktivně vyvíjejí a zavádějí metody k překonání těchto nedostatků, které jsou zvláště akutní u provozu citlivého na zpoždění, který vyžaduje konstantní přenosovou rychlost. Takové metody se nazývají metody kvality služeb (QoS).

Sítě s přepojováním paketů, které implementují techniky kvality služeb, umožňují simultánní přenos různé druhy provoz, včetně tak důležitých, jako je telefonní a počítačový provoz. Proto jsou dnes metody přepojování paketů považovány za nejslibnější pro budování konvergované sítě, která bude poskytovat komplexní vysoce kvalitní služby pro předplatitele jakéhokoli typu. Nelze však slevit ze způsobů přepínání okruhů. Dnes nejen úspěšně fungují v tradičních telefonních sítích, ale jsou hojně využívány i pro vytváření vysokorychlostních stálých spojení v tzv. primárních (páteřních) sítích technologií SDH a DWDM, které slouží k vytváření páteřních fyzických kanálů mezi telefonními popř. přepínače počítačových sítí. V budoucnu je docela možné, že se objeví nové technologie přepínání, v té či oné podobě spojující principy přepojování paketů a kanálů.

Přepínání zpráv
Přepínání zpráv je v principu podobné přepínání paketů. Přepínání zpráv znamená přenos jednoho bloku dat mezi tranzitními počítači v síti s dočasným ukládáním tohoto bloku do vyrovnávací paměti na disk každého počítače. Zpráva, na rozdíl od paketu, má libovolnou délku, která není určena technologickými důvody, ale obsahem informací, které zprávu tvoří.

Tranzitní počítače mohou být vzájemně propojeny buď sítí s přepojováním paketů nebo sítí s přepínáním okruhů. Zpráva (může to být např. Textový dokument, soubor s programovým kódem, e-mail) je uložen na přenosném počítači na disku a poměrně dlouho, pokud je počítač zaneprázdněn jinou prací nebo je dočasně přetížena síť.

Toto schéma se obvykle používá pro přenos zpráv, které nevyžadují okamžitou odpověď, nejčastěji e-mailových zpráv. Režim přenosu s přechodným úložištěm na disku se nazývá režim ukládání a předávání.

Režim přepínání zpráv uvolní síť pro provoz, který vyžaduje rychlou odezvu, jako je provoz WWW nebo souborové služby.

Obvykle se snaží snížit počet tranzitních počítačů. Pokud jsou počítače připojeny k síti s přepojováním paketů, počet mezilehlých počítačů se sníží na dva. Uživatel například odešle poštovní zprávu na svůj odchozí poštovní server, který se ji okamžitě pokusí přenést na server příchozí pošty příjemce. Pokud jsou však počítače propojeny telefonní sítí, pak se často používá několik mezilehlých serverů, protože přímý přístup ke konečnému serveru může být v tento moment nemožné z důvodu přetížení telefonní sítě (účastník je zaneprázdněn) nebo ekonomicky nerentabilní z důvodu vysokých tarifů za dálkovou telefonní komunikaci.

Technika přepínání zpráv se objevila v počítačových sítích dříve než technika přepojování paketů, ale poté byla nahrazena druhou, protože byla efektivnější z hlediska propustnosti sítě. Zápis zprávy na disk zabere poměrně hodně času a navíc přítomnost disků vyžaduje použití specializovaných počítačů jako přepínačů, což s sebou nese značné náklady na organizaci sítě.
Dnes přepínání zpráv funguje pouze pro některé neprovozní služby, nejčastěji nad sítí s přepojováním paketů jako služba aplikační vrstvy.

Porovnání spínacích metod

Porovnání přepojování okruhů a přepojování paketů

Přepínání okruhů	Přepínání paketů
Zaručená propustnost (šířka pásma) pro interagující účastníky	Kapacita sítě pro předplatitele není známa, zpoždění přenosu je náhodné
Síť může odmítnout navázání spojení s předplatitelem	Síť je vždy připravena přijímat data od účastníka
Provoz v reálném čase je přenášen bez zpoždění	Síťové zdroje jsou efektivně využívány při přenosu hromadného provozu
Adresa se používá pouze ve fázi navazování spojení	Adresa je odeslána s každým paketem

Trvalé a dynamické spínání

Sítě s přepojováním paketů i sítě s přepínáním okruhů lze rozdělit do dvou tříd:

sítě s dynamickým přepínáním;

sítě s trvalým přepínáním.

V sítích s dynamickým přepínáním:

je povoleno navázat spojení z iniciativy uživatele sítě;

přepínání se provádí pouze po dobu trvání komunikační relace a poté (z podnětu jednoho z uživatelů) je ukončeno;

obecně se uživatel sítě může připojit k jakémukoli jinému uživateli sítě;

Doba spojení mezi dvojicí uživatelů při dynamickém přepínání se pohybuje od několika sekund až po několik hodin a končí po dokončení určité práce - přenesení souboru, zobrazení stránky textu nebo obrázku atd.

Příklady sítí, které podporují režim dynamického přepínání, jsou veřejné telefonní sítě, místní sítě a sítě TCP/IP.

Síť pracující v režimu neustálého přepínání:

umožňuje dvojici uživatelů objednat si připojení na delší dobu;

připojení nenavazují uživatelé, ale personál udržující síť;

doba, na kterou se zavádí trvalá změna, je obvykle několik měsíců;

režim trvalého přepínání v sítích s přepojováním okruhů se často nazývá služba vyhrazených nebo pronajatých okruhů;

Když je trvalé spojení přes síť přepínačů vytvořeno pomocí automatických postupů iniciovaných personálem údržby, často se nazývá semipermanentní připojení, na rozdíl od režimu ruční konfigurace každého přepínače.

Nejoblíbenější sítě pracující v režimu trvalého přepínání jsou dnes sítě technologie SDH, na jejichž základě jsou budovány vyhrazené komunikační kanály s kapacitou několika gigabitů za sekundu.

Některé typy sítí podporují oba režimy provozu. Například sítě X.25 a ATM mohou uživateli umožnit dynamicky komunikovat s jakýmkoli jiným uživatelem v síti a současně odesílat data přes trvalé připojení konkrétnímu účastníkovi.

Propustnost sítí s přepojováním paketů
Jedním z rozdílů mezi metodou přepojování paketů a metodou přepojování okruhů je nejistota kapacity spojení mezi dvěma účastníky. V případě přepínání okruhů je po vytvoření kompozitního kanálu známa kapacita sítě pro přenos dat mezi koncovými uzly - jedná se o kapacitu kanálu. Po prodlevě spojené s navázáním kanálu se začnou data vysílat maximální rychlostí pro daný kanál (obr. 5.). Doba přenosu zprávy v síti s přepojováním okruhů Tk.k. se rovná součtu zpoždění šíření signálu po komunikační lince a zpoždění přenosu zprávy. Zpoždění šíření signálu závisí na rychlosti šíření elektromagnetických vln v konkrétním fyzikálním prostředí, které se pohybuje v rozmezí 0,6 až 0,9 rychlosti světla ve vakuu. Doba přenosu zprávy se rovná V/C, kde V je velikost zprávy v bitech a C je kapacita kanálu v bitech za sekundu.

V síti s přepojováním paketů je obraz úplně jiný.

Rýže. 5 Zpoždění přenosu dat v sítích s přepojováním okruhů.

Postup navázání spojení v těchto sítích, pokud je použit, trvá přibližně stejně dlouho jako v sítích s přepojováním okruhů, proto budeme porovnávat pouze dobu přenosu dat.

Rýže. 6. Zpoždění přenosu dat v sítích s přepojováním paketů.

Na Obr. Obrázek 6 ukazuje příklad přenosu dat v síti s přepojováním paketů. Předpokládá se, že po síti je přenášena zpráva stejné velikosti jako zpráva přenášená na Obr. 5. Je však rozdělen na pakety, z nichž každý má hlavičku. Doba přenosu zprávy v síti s přepojováním paketů je uvedena na obrázku Tk.p. Když je tato paketizovaná zpráva přenášena přes síť s přepojováním paketů, dochází k dalším zpožděním. Za prvé se jedná o zpoždění ve zdroji přenosu, který kromě samotného přenosu zprávy tráví další čas přenosem hlaviček tп.з., navíc ke zpožděním způsobeným intervaly mezi přenosem každého dalšího paketu (tentokrát se vynakládá na vytvoření dalšího zásobníku protokolů paketů).

Za druhé, další čas se stráví v každém přepínači. Zde jsou zpoždění součtem doby vyrovnávací paměti paketu tb.p. (přepínač nemůže začít vysílat paket, aniž by jej zcela přijal do své vyrovnávací paměti) a přepínací čas tk. Doba ukládání do vyrovnávací paměti se rovná době, kterou zabere příjem paketu s přenosovou rychlostí protokolu. Doba přepnutí je součet doby, po kterou paket čeká ve frontě, a doby, kdy se paket přesune na výstupní port. Pokud je doba cesty paketu pevná a zpravidla malá (od několika mikrosekund do několika desítek mikrosekund), pak se doba čekání na paket ve frontě pohybuje ve velmi širokých mezích a není předem známa, protože závisí na na aktuálním zatížení sítě.

Udělejme hrubý odhad zpoždění přenosu dat v sítích s přepojováním paketů ve srovnání se sítěmi s přepojováním okruhů na jednoduchém příkladu. Nechat testovací zpráva, který musí být přenášen v obou typech sítí, má objem 200 KB. Odesílatel se nachází 5000 km od příjemce. Kapacita komunikačních linek je 2 Mbit/s.

Doba přenosu dat po okruhově komutované síti se skládá z doby šíření signálu, kterou lze na vzdálenost 5000 km odhadnout na cca 25 ms (za předpokladu, že rychlost šíření signálu je rovna 2/3 rychlosti světla), a doba přenosu zprávy, která pro šířku pásma 2 Mbit/ca délku zprávy 200 KB je přibližně 800 ms. Při výpočtu byla správná hodnota K (210), rovna 1024, zaokrouhlena na 1000, obdobně hodnota M (220), rovna 1048576, byla zaokrouhlena na 1000000. Přenos dat je tedy odhadován na 825 slečna.

Je zřejmé, že při přenosu této zprávy po síti s přepojováním paketů se stejnou celkovou délkou a kapacitou kanálů běžících od odesílatele k příjemci bude doba šíření signálu a doba přenosu dat stejná - 825 ms. V důsledku zpoždění v mezilehlých uzlech se však celková doba přenosu dat prodlouží. Pojďme odhadnout, o kolik se tato doba zvýší. Budeme předpokládat, že cesta od odesílatele k příjemci vede přes 10 přepínačů. Nechte původní zprávu rozdělit na 1 KB pakety, celkem tedy 200 paketů. Nejprve odhadněme zpoždění, ke kterému dochází ve zdrojovém uzlu. Předpokládejme, že podíl režijních informací umístěných v hlavičkách paketů ve vztahu k celkovému objemu zpráv je 10 %. Dodatečné zpoždění spojené s přenosem hlaviček paketů je tedy 10 % doby přenosu celé zprávy, tj. 80 ms. Pokud vezmeme interval mezi odesíláním paketů na 1 ms, pak dodatečné ztráty v důsledku intervalů budou 200 ms. Ve zdrojovém uzlu tedy došlo v důsledku paketizace zpráv během přenosu k dodatečnému zpoždění 280 ms.

Každý z 10 přepínačů zavádí zpoždění sepnutí, které se může pohybovat od zlomků až po tisíce milisekund. V tomto příkladu budeme předpokládat, že v průměru 20 ms je vynaloženo na přepínání. Navíc je zde zpoždění ukládání do vyrovnávací paměti, když zprávy procházejí přepínačem. Toto zpoždění při velikosti paketu 1 KB a propustnosti linky 2 Mbit/s se rovná 4 ms. Celková latence zavedená 10 přepínači je přibližně 240 ms. To mělo za následek dalších 520 ms latence zavedené sítí s přepojováním paketů. Vzhledem k tomu, že celý přenos dat v síti s přepojováním okruhů trval 825 ms, lze toto dodatečné zpoždění považovat za významné.

Přestože je tento výpočet velmi hrubý, vysvětluje, proč je přenosový proces pro danou dvojici účastníků v síti s přepojováním paketů pomalejší než v síti s přepojováním okruhů.

Nejistá kapacita sítě s přepojováním paketů je cenou, kterou je třeba zaplatit za její celkovou efektivitu, s určitou újmou zájmům jednotlivých účastníků. Podobně v multiprogramovém operačním systému nelze předvídat dobu provádění aplikace, protože závisí na počtu dalších aplikací, se kterými aplikace sdílí procesor.

Efektivita sítě je ovlivněna velikostí paketů, které síť přenáší. Příliš velké velikosti paketů přibližují síť s přepojováním paketů síti s přepojováním okruhů, takže účinnost sítě klesá. Velké velikosti paketů navíc prodlužují dobu ukládání do vyrovnávací paměti na každém přepínači. Příliš malé pakety výrazně zvyšují podíl režijních informací, protože každý paket obsahuje hlavičku s pevnou délkou a počet paketů, do kterých jsou zprávy rozděleny, prudce narůstá se snižující se velikostí paketu. Jsou tam nějaké zlatá střední cesta", kdy je zajištěna maximální efektivita sítě, ale tento poměr je obtížné přesně určit, protože závisí na mnoha faktorech, včetně těch, které se mění během provozu sítě. Proto vývojáři protokolů pro sítě s přepojováním paketů volí limity, ve kterých může velikost paketu be , respektive jeho datové pole, protože hlavička má zpravidla pevnou délku Obvykle je spodní limit datového pole nastaven na nulu, což umožňuje přenášet servisní pakety bez uživatelských dat, a horní. limit nepřesahuje 4 KB Aplikace se snaží zabírat maximální velikost datového pole pro rychlejší dokončení výměny a malé pakety se obvykle používají pro krátké servisní zprávy obsahující například potvrzení o doručení paketu.

Při výběru velikosti paketu musíte vzít v úvahu také bitovou chybovost kanálu. Na nespolehlivých kanálech je nutné zmenšit velikost paketů, protože to snižuje množství znovu přenášených dat, když jsou pakety poškozeny.
Ethernet je příkladem standardní technologie přepínání paketů

Podívejme se, jak jsou obecné přístupy k řešení síťových problémů popsané výše ztělesněny v nejpopulárnější síťové technologii - Ethernetu. (Všimněte si, že se nyní nebudeme podrobně zabývat samotnou technologií - tuto důležitou otázku odložíme na příští kurz a dnes se zastavíme pouze u některých zásadních bodů ilustrujících řadu základních pojmů, které již byly probrány.)
Síťová technologie je konzistentní sada standardních protokolů a hardwaru a softwaru (například síťové adaptéry, ovladače, kabely a konektory), které jsou dostatečné k vybudování počítačové sítě.

Epiteton „dostatečný“ zdůrazňuje skutečnost, že mluvíme o minimální sadě nástrojů, pomocí kterých můžete vybudovat fungující síť. Tuto síť lze vylepšit například vyčleněním podsítí v ní, což bude okamžitě vyžadovat kromě standardních ethernetových protokolů použití protokolu IP a také speciální komunikační zařízení – routery. Vylepšená síť bude s největší pravděpodobností spolehlivější a rychlejší, ale na úkor doplňků přes technologii Ethernet, která tvořila základ sítě.

Nejčastěji se ve výše uvedeném používá termín „síťová technologie“. v užším slova smyslu, ale někdy se jeho rozšířený výklad používá jako jakákoli sada nástrojů a pravidel pro budování sítě, například „technologie směrování end-to-end“, „technologie pro vytvoření zabezpečeného kanálu“, „technologie sítě IP“.

Protokoly, na kterých je postavena síť určité technologie (v užším slova smyslu), byly vytvořeny speciálně pro spolupráci, takže vývojář sítě nevyžaduje další úsilí k organizaci jejich interakce. Někdy síťových technologií se nazývají základní technologie, což znamená, že na jejich základě je postaven základ každé sítě. Příklady základních síťových technologií zahrnují kromě Ethernetu také známé technologie lokálních sítí jako Token Ring a FDDI nebo X.25 a technologie frame relay pro teritoriální sítě. K získání funkční sítě v tomto případě stačí zakoupit software a hardware související se stejnou základní technologií - síťové adaptéry s ovladači, rozbočovače, přepínače, kabelový systém atd. - a připojit je v souladu s požadavky normy pro tuto technologii.

Síťová technologie Ethernet se tedy vyznačuje:

přepínání paketů;

typická topologie "společná sběrnice";

ploché číselné adresování;

sdílené přenosové médium.

Základním principem Ethernetu je náhodná metoda přístupu ke sdílenému médiu pro přenos dat. Takovým médiem může být tlustý nebo tenký koaxiální kabel, kroucená dvoulinka, optické vlákno nebo rádiové vlny (mimochodem, první sítí postavenou na principu náhodného přístupu ke sdílenému médiu byla rádiová síť Aloha Havajské univerzity).

Standard Ethernet striktně definuje topologii elektrické spoje. Počítače jsou připojeny ke sdílenému prostředí v souladu se standardní strukturou „common bus“ (obr. 7.). Pomocí časově sdílené sběrnice si mohou libovolné dva počítače vyměňovat data. Přístup ke komunikační lince je řízen speciálními ovladači - ethernetovými síťovými adaptéry. Každý počítač, nebo spíše každý síťový adaptér, má jedinečnou adresu. Přenos dat probíhá rychlostí 10 Mbit/s. Tato hodnota je šířka pásma sítě Ethernet.

Rýže. 7. Síť Ethernet.

Podstata metody náhodného přístupu je následující. Počítač v síti Ethernet může přenášet data po síti pouze v případě, že je síť nečinná, tedy pokud žádný jiný počítač právě nekomunikuje. Důležitou součástí technologie Ethernet je proto postup zjišťování dostupnosti média.

Poté, co se počítač přesvědčí, že síť je volná, zahájí přenos a médium „zachytí“. Doba výhradního užívání sdíleného média jedním uzlem je omezena dobou přenosu jednoho rámce. Rámec je jednotka dat vyměňovaných mezi počítači v síti Ethernet. Rámec má pevný formát a spolu s datovým polem obsahuje různé servisní informace, jako je adresa příjemce a adresa odesílatele.

Síť Ethernet je navržena tak, že když rámec vstoupí na sdílené médium pro přenos dat, všechny síťové adaptéry začnou tento rámec současně přijímat. Všechny analyzují cílovou adresu umístěnou v jednom z počátečních polí rámce, a pokud se tato adresa shoduje s jejich vlastní, rámec se umístí do vnitřní vyrovnávací paměti síťového adaptéru. Přijímající počítač tak obdrží data pro něj určená.

Může nastat situace, kdy několik počítačů současně rozhodne, že síť je volná a začne přenášet informace. Tato situace, nazývaná kolize, brání správnému přenosu dat po síti. Standard Ethernet poskytuje algoritmus pro detekci a správné zpracování kolizí. Pravděpodobnost kolize závisí na intenzitě síťového provozu.

Jakmile je detekována kolize, síťové adaptéry, které se pokoušely přenést své rámce, přestanou vysílat a po pauze náhodného trvání se znovu pokusí o přístup k médiu a přenesou rámec, který kolizi způsobil.

Hlavní výhody technologie Ethernet
1. Hlavní výhodou ethernetových sítí, díky které se staly tak populárními, je jejich cenová výhodnost. K vybudování sítě stačí mít jeden síťový adaptér pro každý počítač plus jeden fyzický segment koaxiálního kabelu požadované délky.
2. Ethernetové sítě navíc implementují poměrně jednoduché algoritmy pro přístup k médiu, adresování a přenos dat. Jednoduchost logiky síťového provozu vede ke zjednodušení a tím i ke snížení nákladů na síťové adaptéry a jejich ovladače. Ze stejného důvodu mají síťové adaptéry Ethernet vysoká spolehlivost.
3. A konečně další pozoruhodnou vlastností ethernetových sítí je jejich dobrá rozšiřitelnost, tedy schopnost připojovat nové uzly.

Jiné základní síťové technologie, jako je Token Ring a FDDI, i když mají své vlastní odlišné vlastnosti, mají mnoho podobností s Ethernetem. V prvé řadě se jedná o použití běžných pevných topologií („hierarchická hvězda“ a „prstenec“) a také sdílených médií pro přenos dat. Významné rozdíly mezi jednou technologií a druhou jsou spojeny s charakteristikami metody používané pro přístup ke sdílenému prostředí. Rozdíly mezi technologií Ethernet a technologií Token Ring jsou tedy do značné míry určeny specifiky v nich zabudovaných metod separace médií – algoritmu náhodného přístupu v Ethernetu a metody přístupu předáním tokenu Token Ring.

Přenos datagramů

V sítích s přepojováním paketů se dnes používají dvě třídy mechanismů přenosu paketů:

přenos datagramů;

virtuální kanály.

Příklady sítí, které implementují mechanismus přenosu datagramů, jsou sítě Ethernet, IP a IPX. Sítě X.25, frame relay a ATM přenášejí data pomocí virtuálních kanálů. Nejprve se podíváme na základní principy datagramového přístupu.

Datagramový způsob přenosu dat je založen na tom, že všechny přenášené pakety jsou zpracovávány nezávisle na sobě, paket po paketu. Zda paket patří ke konkrétnímu toku mezi dvěma koncovými uzly a dvěma aplikacemi běžícími na těchto uzlech, se nebere v úvahu.

Výběr dalšího uzlu - např. Ethernetový přepínač nebo směrovač IP/IPX – vyskytuje se pouze na základě adresy cílového hostitele obsažené v hlavičce paketu. Rozhodnutí o tom, který uzel bude vysílat příchozí paket, se provádí na základě tabulky obsahující sadu cílových adres a informací o adresách, které jednoznačně identifikují další (tranzitní nebo konečný) uzel. Takové tabulky mají různé názvy – například pro ethernetové sítě se jim obvykle říká předávací tabulka a u síťových protokolů jako IP a IPX se jim říká směrovací tabulky. Níže budeme pro jednoduchost používat termín „směrovací tabulka“ jako obecný název pro takové tabulky používané pro přenos datagramů pouze na základě cílové adresy koncového uzlu.

Směrovací tabulka pro stejnou cílovou adresu může obsahovat několik položek směřujících na různé adresy dalšího směrovače. Tento přístup se používá ke zlepšení výkonu a spolehlivosti sítě. V příkladu na Obr. 8 paketů přicházejících na router R1 pro cílový uzel s adresami N2, A2, za účelem vyrovnávání zátěže, je distribuováno mezi další dva routery - R2 a R3, což snižuje zatížení každého z nich, a tím snižuje fronty a rychlost až doručení. Určitá "neostrost" cest paketů se stejnou cílovou adresou po síti je přímým důsledkem principu nezávislého zpracování každého paketu, který je vlastní datagramovým protokolům. Pakety putující na stejnou cílovou adresu se mohou dostat různými cestami kvůli změnám ve stavu sítě, jako je selhání mezilehlých směrovačů.

Rýže. 8. Datagramový princip přenosu paketů.

Tato vlastnost datagramového mechanismu, jako je rozmazání dopravních cest sítí, je také v některých případech nevýhodou. Například pokud pakety určité relace mezi dvěma koncovými uzly sítě potřebují poskytovat danou kvalitu služby. Moderní metody QoS podporuje práci efektivněji, když provoz, který vyžaduje záruky služeb, vždy prochází stejnými mezilehlými uzly.
Virtuální okruhy v sítích s přepojováním paketů

Mechanismus virtuálního okruhu nebo virtuálního kanálu vytváří stabilní cesty pro provoz přes síť s přepojováním paketů. Tento mechanismus zohledňuje existenci datových toků v síti.

Pokud je cílem položit jedinou cestu sítí pro všechny pakety toku, pak nezbytnou (ale ne vždy jedinou) vlastností takového toku by měla být přítomnost společných vstupních a výstupních bodů ze sítě pro všechny její pakety. Právě pro přenos takových toků jsou v síti vytvářeny virtuální kanály. Obrázek 9 ukazuje část sítě, ve které jsou umístěny dva virtuální kanály. První jde z koncového uzlu s adresou N1, A1 do koncového uzlu s adresou N2, A2 přes mezilehlé síťové přepínače R1, R3, R7 a R4. Druhý zajišťuje pohyb dat po cestě N3, A3 - R5 - R7 - R4 - N2, A2. Mezi dvěma koncovými uzly lze položit několik virtuálních kanálů, a to buď zcela identických z hlediska trasy přes tranzitní uzly, nebo odlišných.

Rýže. 9. Princip fungování virtuálního kanálu.

Síť poskytuje pouze schopnost přenášet provoz po virtuálním kanálu a koncové uzly samy rozhodují o tom, které toky budou těmito kanály přenášeny. Uzel může použít stejný virtuální kanál k přenosu všech toků, které sdílejí koncové body s daným virtuálním kanálem, nebo pouze jejich části. Můžete například použít jeden virtuální okruh pro provoz v reálném čase a druhý pro provoz e-mailů. V druhém případě budou mít různé virtuální kanály různé požadavky na kvalitu služby a bude snazší je uspokojit než v případě, kdy provoz s různé požadavky na parametry QoS.

Důležitou vlastností sítí virtuálních okruhů je využití místní adresy pakety při rozhodování o převodu. Místo dostatečně dlouhé adresy cílového uzlu (jeho délka by měla umožňovat jednoznačnou identifikaci všech uzlů a podsítí v síti, např. technologie ATM pracuje s adresami dlouhými 20 bajtů) se používá lokální návěští, tedy změna od uzlu k uzlu, což označuje všechny pakety pohybující se po síti. Tato značka v různé technologie nazýván jinak: v technologii X.25 - číslo logického kanálu (LCN), v technologii frame relay - identifikátor připojení datového spoje (DLCI), v technologii ATM - identifikátor virtuálního kanálu (virual Channel Identifier (VCI). Jeho účel je však všude stejný – mezilehlý uzel, v těchto technologiích nazývaný switch, přečte hodnotu návěští z hlavičky příchozího paketu a podívá se do jeho přepínací tabulky, která udává, na jaký výstupní port má být paket odeslán. Přepínací tabulka obsahuje záznamy pouze o virtuálních kanálech procházejících daným přepínačem, nikoli o všech uzlech v síti (nebo podsítích, pokud je použita hierarchická metoda adresování). Typicky je ve velké síti počet virtuálních kanálů procházejících uzlem podstatně menší než počet uzlů a podsítí, takže velikost přepínací tabulky je mnohem menší než směrovací tabulka, a proto procházení trvá mnohem méně. čas a nevyžaduje mnoho výpočetního výkonu z přepínače.

Identifikátor virtuálního kanálu (toto je název štítku, který bude použit níže) je také mnohem kratší než adresa koncového uzlu (ze stejného důvodu), proto je redundance hlavičky paketu, která nyní neobsahuje dlouhou adresu , ale po síti přenáší pouze identifikátor, je podstatně menší.

9. METODY PŘEPÍNÁNÍ

9.1. Přepínání okruhů

Přepínání okruhů implikuje vytvoření spojitého kompozitního fyzického kanálu ze sekvenčně propojených jednotlivých kanálových sekcí pro přímý přenos dat mezi uzly. Jednotlivé kanály jsou vzájemně propojeny speciálním zařízením - přepínači, které mohou navázat spojení mezi libovolnými koncovými uzly sítě. V síti s přepojováním okruhů je před přenosem dat vždy nutné provést proceduru navázání spojení, během níž se vytvoří kompozitní kanál.

V současné době se pro multiplexování předplatitelských kanálů používají dvě techniky:

frekvence multiplexování(Multiplexování s frekvenčním dělením, FDM);
multiplexování s časovým dělením (Time Division Multiplexing, TD M).

Technika frekvenčního multiplexování (FDM ) byl vyvinut pro telefonní sítě, ale používá se i pro jiné typy sítí, jako jsou sítě kabelové televize.

Podívejme se na vlastnosti tohoto typu multiplexování na příkladu telefonní sítě.

Řečové signály mají šířku spektra přibližně 10 000 Hz, ale základní harmonické spadají do rozsahu 300 až 3400 Hz. Proto pro vysoce kvalitní přenos řeči stačí vytvořit kanál se šířkou pásma 3100 Hz mezi dvěma účastníky, který se používá v telefonních sítích pro spojení dvou účastníků. Přitom šířka pásma kabelových systémů s mezizesilovači spojujícími telefonní spínače mezi sebou je obvykle stovky kilohertzů a někdy i stovky megahertzů. Je však nemožné přímo přenášet signály z několika předplatitelských kanálů přes širokopásmový kanál, protože všechny pracují ve stejném frekvenčním rozsahu a signály od různých předplatitelů se budou vzájemně mísit, takže je nebude možné oddělit.

Oddělení účastnických kanálů je charakterizováno technikou modulace vysokofrekvenčního nosného sinusového signálu nízkofrekvenčním řečovým signálem (obr. 37). Tato technika je podobná technice analogové modulace používané k přenosu diskrétních signálů přes modemy, ale místo diskrétního zdrojového signálu se používají spojité signály generované zvukovými vibracemi. V důsledku toho se spektrum modulovaného signálu přenese do jiného rozsahu, který je symetricky umístěn vzhledem k nosné frekvenci a má šířku přibližně odpovídající šířce modulačního signálu.

Vstupy FDM přepínače přijímají počáteční signály od účastníků telefonní sítě. Přepínač přenáší frekvenci každého kanálu do vlastního frekvenčního rozsahu. Typicky je vysokofrekvenční rozsah rozdělen do pásem, která jsou přidělena pro přenos dat z účastnických kanálů (obr. 38). Aby se předešlo tomu, že se nízkofrekvenční složky signálů z různých kanálů vzájemně mísí, jsou pásma vytvořena o šířce 4 kHz, nikoli 3,1 kHz, přičemž mezi nimi je ponechána bezpečnostní mezera 900 Hz. V kanálu mezi dvěma FDM přepínači jsou současně přenášeny signály ze všech předplatitelských kanálů, ale každý z nich zaujímá své vlastní frekvenční pásmo. Tento kanál se nazývá zhutněné .

Obr.37. Modulace řeči

Rýže. 38. Přepínání na základě multiplexování s frekvenčním dělením

Výstupní FDM přepínač vybírá modulované signály každé nosné frekvence a vysílá je do odpovídajícího výstupního kanálu, ke kterému je přímo připojen účastnický telefon.

V sítích založených na přepínání FDM se používá několik úrovní hierarchie multiplexovaných kanálů. První úroveň zhutnění je tvořena 12 předplatitelskými kanály, které tvoří základní skupina kanály, zabírající frekvenční pásmo široké 48 kHz s hranicemi od 60 do 108 kHz. Druhý stupeň zhutnění tvoří 5 základních skupin, které tvoří superskupina , s frekvenčním pásmem 240 kHz a hranicemi od 312 do 552 kHz. Superskupina přenáší data z 60 předplatitelských hlasových kanálů. Vytvoří se deset superskupin hlavní skupina , který se používá pro komunikaci mezi přepínači na velké vzdálenosti. Hlavní skupina přenáší data 600 účastníkům současně a vyžaduje, aby komunikační kanál měl šířku pásma alespoň 2520 kHz s hranicemi od 564 do 3084 kHz.

Přepínání frekvenčního dělení bylo navrženo pro přenášení spojitých signálů. Během přechodu na digitální formu reprezentace hlasu byla vyvinuta nová technika multiplexování, zaměřená na diskrétní povahu přenášených dat.

Tato technika se nazývá multiplexování s časovým dělením (Čas Divize multiplexování, TDM) . Jeho další název se používá méně často - režim synchronního přenosu (Synchronní Režim přenosu, STM) (obr. 39).

TDM síťová zařízení - multiplexery, switche, demultiplexory- pracuje v režimu sdílení času, střídavě obsluhuje všechny účastnické kanály během svého provozního cyklu. Pracovní cyklus TDM zařízení je 125 μs, což odpovídá periodě hlasových měření v digitálním účastnickém kanálu. To znamená, že multiplexor nebo přepínač zvládá včas obsluhovat jakýkoli předplatitelský kanál a přenášet své další měření dále po síti. Každému spojení je přidělen jeden časový úsek provozního cyklu zařízení, nazývaný také Chvilka . Doba trvání časové úseky závisí na počtu předplatitelských kanálů obsluhovaných TDM multiplexerem nebo přepínačem.

příjem dalšího bajtu dat z každého kanálu;
sestavení rámce z přijatých bajtů, nazývaného také rámec;
přenos komprimovaného rámce do výstupního kanálu s bitovou rychlostí rovnou Nx64 Kbps.

Rýže. 39. Přepínání na základě rozdělení kanálů v čase

Pořadí bajtů v držáku odpovídá číslu vstupního kanálu, ze kterého byl tento bajt přijat. Počet účastnických kanálů obsluhovaných multiplexerem závisí na jeho rychlosti. Například multiplexer T1, který je prvním průmyslovým multiplexerem využívajícím technologii TDM, podporuje 24 vstupních předplatitelských kanálů a vytváří standardní výstupní klipy T1 přenášené s přenosovou rychlostí 1,544 Mbit/s.

Demultiplexorprovádí inverzní úlohu - analyzuje bajty komprimovaného rámce a rozděluje je přes několik svých výstupních kanálů, přičemž se domnívá, že pořadové číslo bajtu v rámci odpovídá číslu výstupního kanálu.

Přepínač přijímá komprimovaný rámec přes vysokorychlostní kanál z multiplexeru a zapisuje z něj každý bajt do samostatné buňky své vyrovnávací paměti a v pořadí, v jakém byly tyto bajty zabaleny do komprimovaného rámce. K provedení operace přepínání se bajty načítají z vyrovnávací paměti nikoli v pořadí, v jakém byly přijaty, ale v pořadí, které odpovídá účastnickým připojením podporovaným v síti. Pokud tedy například první účastník na levé straně sítě na Obr. 39 se musí připojit k druhému účastníkovi na pravé straně sítě, pak se z něj jako druhý získá bajt zapsaný do první buňky vyrovnávací paměti. Přepínač „smícháním“ bytů v držáku dle potřeby zajistí připojení koncových účastníků v síti.

Po přidělení čísla časové úseky zůstává k dispozici spojení „vstupní kanál - výstupní slot“ po celou dobu životnosti tohoto spojení, i když je přenášený provoz nárazový a nevyžaduje vždy zachycený počet časových slotů. To znamená, že připojení v síti TDM má vždy známou a pevnou propustnost, která je násobkem 64 Kbps.

Sítě s přepojováním okruhů mají několik důležitých společných vlastností, bez ohledu na typ multiplexování, který používají.

Sítě s dynamickým přepínáním vyžadují předběžný postup pro vytvoření spojení mezi účastníky. K tomu je adresa volaného účastníka přenášena do sítě, která prochází přepínači a konfiguruje je pro následný přenos dat. Požadavek na spojení je směrován z jednoho přepínače do druhého a nakonec se dostane k volanému. Síť může odmítnout navázání spojení, pokud je kapacita požadovaného výstupního kanálu již vyčerpána. U přepínače FDM je kapacita výstupního kanálu rovna počtu frekvenčních pásem tohoto kanálu a u přepínače TDM - počet časové úseky, do kterého je rozdělen provozní cyklus kanálu. Síť také odmítne připojení, pokud požadovaný účastník již navázal spojení s někým jiným. V prvním případě říkají, že přepínač je zaneprázdněn, a ve druhém - účastník. Nevýhodou způsobu přepínání okruhů je možnost selhání spojení.

Pokud lze spojení navázat, pak je mu přiděleno pevné frekvenční pásmo v sítích FDM nebo pevná šířka pásma v sítích TDM. Tyto hodnoty zůstávají nezměněny po celou dobu připojení. Zaručená propustnost sítě je důležitou vlastností vyžadovanou pro aplikace, jako je ovládání hlasu, videa nebo objektů v reálném čase. Sítě s přepojováním okruhů však nemohou dynamicky měnit kapacitu kanálu na žádost předplatitele, což je činí neúčinnými v podmínkách přerušovaného provozu.

Další nevýhodou sítí s přepojováním okruhů je nemožnost použití uživatelského zařízení pracujícího různými rychlostmi. Jednotlivé části kompozitního obvodu pracují stejnou rychlostí, protože sítě s přepojováním okruhů neukládají uživatelská data do vyrovnávací paměti. Sítě s přepojováním okruhů se dobře hodí pro přepínání datových toků s konstantní rychlostí, kde jednotkou přepínání není jeden bajt nebo datový paket, ale dlouhodobý synchronní datový tok mezi dvěma účastníky. Pro takové toky sítě přidávají minimální režii pro směrování dat přes síť, přičemž jako cílovou adresu v síťových přepínačích používají časovou polohu každého bitu toku.

V závislosti na směru možného přenosu dat se způsoby přenosu dat po komunikační lince dělí na následující typy:

simplexní - přenos se provádí po komunikační lince pouze v jednom směru;
poloviční duplex - přenos se provádí oběma směry, ale střídavě v čase. Příkladem takového přenosu je technologie Ethernet;
duplexní - přenos se provádí současně ve dvou směrech.

Duplexní režim je nejuniverzálnější a nejproduktivnější způsob provozu kanálu. Nejvíc jednoduchá možnost Organizace duplexního režimu spočívá v použití dvou nezávislých fyzických kanálů v kabelu, z nichž každý pracuje v simplexním režimu. Právě tato myšlenka je základem implementace duplexního provozního režimu v mnoha síťových technologiích, například Fast Ethernet nebo ATM.

Někdy takové jednoduché řešení není dostupné nebo efektivní. Nejčastěji se to děje v případech, kdy existuje pouze jeden fyzický kanál pro duplexní výměnu dat a organizace druhého kanálu je spojena s vysokými náklady. V takových případech je duplexní provozní režim organizován na základě rozdělení kanálu na dva logické subkanály pomocí technologie FDM nebo TDM.

Modemy využívají technologii FDM k organizaci duplexního provozu na dvouvodičové lince. Modemy s frekvenční modulací pracují na čtyřech frekvencích: dvě frekvence pro kódování jedniček a nul v jednom směru a zbývající dvě frekvence pro přenos dat v opačném směru.

S digitálním kódováním je duplexní režim na dvouvodičové lince organizován pomocí technologie TDM. Část časové úseky se používá k přenosu dat v jednom směru a část se používá k přenosu dat v druhém směru. Obvykle časové úseky opačné směry se střídají, proto se této metodě někdy říká „ping-pong“ přenos.

V kabelech z optických vláken, když je jedno optické vlákno použito k organizaci duplexního režimu provozu, jsou data přenášena v jednom směru pomocí světelného paprsku jedné vlnové délky a v opačném směru pomocí jiné vlnové délky.Tato technika patří k metodě FDM, ale pro optické kabely je tzv separace vlnových délek (Mávat Divize multiplexování, WDM) . WDM se také používá ke zvýšení rychlosti přenosu dat v jednom směru, obvykle pomocí 2 až 16 kanálů.

Oblíbené v kategorii: