Dp tinkluose naudojamų komutacijos metodų analizė
5 (100%) 1 vote

Dp tinkluose naudojamų komutacijos metodų analizė

KAUNO TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS

DP tinkluose naudojamų komutacijos metodų analizė

Duomenų perdavimo tinklų referatas

Atliko RT-7/2 gr. studentė

Lina Antanavičienė

Prieme dr. doc B.Dekeris

KAUNAS

2001

1.Įvadas

Vystantis tinklams, didėjant perdavimo atstumams, didėjant vartotojų skaičiui, atsirado komutacijos poreikis. Komutacinė sistema apibūdina visą tinklą – tinklo galimybes , paslaugas . Tinkamas komutacijos metodo pasirinkimas leis efektyviai išnaudoti tinklą. Išaugus tarptinklinėms apkrovoms svarbu užtikrinti patikimą informacijos perdavimą. Esant didelėms spartoms svarbu, kad perduodami duomenys kuo mažiau vėluotų ar stotyse būtų mažesnė apkrova. Priešingai , gal svarbi tinklo kaina. Atsižvelgiant į įvairias sąlygas reikia pasirinkti efektyviausias komutacijos sistemas ir jų panaudojimo metodus.

Todėl panagrinėkim komunikacinio tinklo pagrindą – komutacinius metodus, jų privalumus ir trūkumus.

3. Komutacijos sistemos ir jų panaudojimo metodai

Technikos vystymosi pradžioje signalų erdvinis atskyrimas derinosi su erdvine komutacija. Po to atsirado perdavimo sistemos su dažniniu ir laikiniu atskyrimu, o komutacija liko erdvinė. Dėl to komutacijos įrenginiuose, skirtų perdavimo sistemų sujungimui su komutacijos sistemomis, reikėjo įvykdyti dvigubą pakeitimą, pavyzdžiui, „dažnis- erdvė“ komutacijos mazgo (KM) įėjime ir „erdvė- dažnis“ KM išėjime. Tikslinga vengti tokių pakeitimų, t.y. priimti vienodus atskyrimo ir komutacijos metodus.

Iš daugelio požymių, pagal kuriuos galima vykdyti diskretinės informacijos signalų paskirstymą, praktiškai labiausiai paplitę yra erdvinis ir laikinis paskirstymas. Dažninis metodas ( atskyrimo), kuris yra plačiai naudojamas perdavimo sistemose nepritapo komutacijos sistemose ( dėl realizacijos brangumo ir sudėtingumo).

Komutacijos sistemos ir jų panaudojimo metodai parodyti 1 pav.Kanalų komutacijos sistema Sistema su atmintimi

1 pav. Komutacijos sistemos ir jų panaudojimo metodai

3.1. Erdvinis metodas

Įrenginiai, realizuojantys erdvinio paskirstymo metodą, praėjo kelią nuo

mechaninių ir elektromechaninių sujungėjų su rankiniu valdymu iki elektroninių

sujungėjų su programiniu valdymu. Tačiau visuose šiuose įrenginiuose kiekvienam

įėjimo ir išėjimo kanalų sujungimui yra duodamas atskiras fiksuotas fizinis kelias erdvėje, kuris nesutampa nei su vienu kitu keliu. Dėl to kiekvienas komutacijos taškas sujungimo procese naudojamas tik duotame sujungime. Esant A įeinančių ir B išeinančių kanalų, komutacinių taškų skaičius turi būti proporcingas A*B.

3.2. Laikinis metodas

Laikinio paskirstymo sistemose, kiekvienas komutacijos taškas naudojamas daug kartų, t.y. yra bendri pranešimų elementams tarp skirtingų kanalų praeinantys per jį skirtingais laiko tarpais. Tai žymiai sumažina reikalingą komutacijos taškų kiekį, o tuo pačiu ir komutacinio lauko apimtį.

Sinchroninis laikinis paskirstymas(SLP). Esant šiam metodui kiekvienas įeinantis ir išeinantis kanalas atitinka tam tikrą laikinę padėtį.

Skirtingai nuo komutacinio mazgo su erdviniu paskirstymu, komutacinio mazgo su laikiniu paskirstymu jungimo taškas yra ne kanalas, o linijinis traktas. Prieš mazgą visi linijiniai traktai susijungia į vieną grupinį traktą, o išėjime- atsiskiria. Kanalai skaidomi į laikinius kanalinius intervalus. Tai reiškia, kad kiekvienam kanalui išskiriama tam tikra laikinė padėtis. Komutacija atliekama atminties buferiuose. Tarkime mums reikia sukomutuoti penktą ir aštuntą kanalus. Turime informaciją atėjusią penktu laikiniu kanalu įrašyti į atminties buferį ir išsiųsti ją aštuntu laikiniu intervalu.

Kanalų skaičius, kuris gali aptarnauti komutatorių, sukurtas metodu SLP, tuo didesnis, kuo trumpesnis ciklas “ Įrašymas- tikrinimas “ ir kuo mažesnis duomenų perdavimo greitis.

Sinchroninė laikinė komutacija labiau efektyvi izochroninių signalų apdirbimui. Mažiau efektyvi neizochroninių signalų komutacijoje.

Asinchroninis laikinis paskirstymas (ALP). Čia naudojami tie patys

principai kaip ir sinchroninio laikinio paskirstymo (SLP). Skirtumas tas, kad

naudojant asinchroninį, vykdomas pagrindinių momentų peradresavimas, t.y. vietoj

įeinančio kanalo adreso gaunamas išeinančio kanalo adresas. Komutacijos ALP

mazgas turi atminties buferį su tokiu pat ląstelių skaičiumi kiek yra įeinančių kanalų. Į kiekvieną šitų ląstelių įrašomas išėjimo kodas. Visą komutavimo informaciją apdoroja valdymo įrenginys. Jis patikrina informaciją ir išduoda išėjimo kodus. Vieno bito informacijos kiekis komutaciniame mazge su ALP gali būti 10 kartų didesnis nei komutaciniame mazge su SLP. Dėl to reikia apriboti pajungiamų kanalų su dideliu perdavimo greičiu skaičių ir suteikti jiems pirmenybę aptarnaujant, lyginant su mažų perdavimo greičių kanalais. Todėl toks komutacinis metodas naudojamas mažos spartos ir patikimumo tinkluose. Didinant įsimenamos pranešimų dalies ilgį, daugiau išnaudojamas kanalo skaidrumas.

Skirtingi ALP metodai sudaro tam tikrą eilę , kur vienas metodas skiriasi nuo

kito paskirstomo pranešimo atkarpos ilgiu (2 pav.). Paskirstymo
metodai ir vienetiniai

intervalai savo savybėmis artimi kanalų komutacijai (KK), kuri realizuojama erdviniu

paskirstymu. Todėl, metodas ALP yra universalus tada, kai leidžia vykdyti įvairių tipų

komutaciją: nuo skaidrių kanalų komutacijos iki pranešimų komutacijos.

2.pav. Komutacijos metodai

Adresas perduodamas Adresas perduodamas

iki pranešimo kartu su pranešimu

KK 3 MM komutacija PK PRKBitų komutacija Ženklų (baitų) komutacija . Priklausomai nuo įsimenamos komutaciniame mazge pranešimų dalies ilgio,keičiasi komutacijos sistemos ypatybės. Prie pakankamai trumpų įsimenamų ilgių ,frontų komutacijos paskirstymo sistema užtikrina beveik pilną charakteristikų sutapimą su KK sistema. Padidinus įsimenamos pranešimų dalies ilgį (perėjimas nuo frontų komutacijos prie vienetinių intervalų, baitų), prarandamos KK sistemos savybės: vis daugiau išnaudojamos kanalo skaidrumas ir vis daugiau atsiranda galimybių sistemoms su atmintimi- skirtingų greičių suspaudimas, kodų formatų ir kt. Kuo didesnė paskirstoma pranešimų dalis, tuo reikia didesnės atminties KM ir

tuo didesni pranešimų užlaikymai. Komutuojant trumpas pranešimų atkarpas (iki

baito), praktiškai realizuojamas tik perdavimo adresas iki pranešimo. Esant žymiai

ilgesnėms atkarpoms, galimas adreso perdavimas ir iki pranešimo ir jo sudėtyje. Be to

naudojamas tik antras metodas, taip kaip šiuo atveju kiekviename KM galima išrinkti

žymiai geriau tinkamas perdavimo kryptis: trumpesnes, mažiau apkrautas kitais

pranešimais. Todėl toks komutacinis metodas naudojamas mažos spartos ir patikimumo tinkluose. Didinant įsimenamos pranešimų dalies ilgį, daugiau išnaudojamas kanalo skaidrumas.

4.DP tinklų komutacijos principai

Komutacinės stotys ir mazgai skirti informacijos paskirstymui tarp galinių įrenginių (siuntėjo ir gavėjo) ryšių grandinėje. Paskirstymo procesas priklauso nuo pasirinkto komutacijos metodo. Duomenų perdavimo tinkluose naudojami trys pagrindiniai metodai: kanalų komutacija, pranešimų komutacija ir paketinė komutacija.

4.1.Kanalų komutacija

Kanalų komutacija sujungia gavėją ir siuntėją vienu fiziniu maršrutu, kuris palaikomas viso perdavimo metu. Kanalų sistemos komutacija naudojama PSTN (bendro telefono tinkle): surinkus numerį pokalbio laikui sudaromas sujungimas tarp telefono aparatų. Jei vienas iš abonentų padeda ragelį, sujungimas nutraukiamas, ir kanalas pasidaro laisvas. Kompiuterių tinkluose komutacija pasireiškia analogiškai. Prieš tai kai du kompiuteriai galės perduoti duomenis, tarp jų turi būti sudarytas fizinis sujungimas. Perduodanti mašina užklausia sujungimo adresatu, o po to “gavėjas” duoda signalą , kad pasiruošęs priimti duomenis. Siuntėjas informaciją perduoda gavėjui, kuris pasiunčia siuntėjui patvirtinimą. Kai pokalbis baigiasi, siuntėjas perduoda signalą gavėjui, nurodo, kad sujungimo daugiau nereikės,ir atsijungia.

3pav. DP tinklai su kanalų komutacija

• Kviečiantysis abonentas Abn siunčia per abonentinę liniją į KK mazgą

užklausimą sujungimui su abonentu Abm, turintį kviečiamojo abonento

adresą.

• KK komutacinio mazgo aparatūra pagal užklausimą vykdo sujungimą abonentinės linijos Abln su abonentine linija Ablm, jei abonentai priklauso

vienam KK mazgui arba jungiamai linijai tarp mazgų kuriems priklauso

nurodyti abonentai (kanalas gali būti organizuotas per keletą tarpinių KK

mazgų kur vykdoma analogiška komutacija).

• Sudarius ryšio kanalą, abonentas Abm iš KK mazgo gauna kvietimo

signalą, o Abn- sujungimo sudarymo signalą.

• Vykdomas informacijos perdavimas tarp abonentų. Pasikeitimas gali būti

vienpusis arba dvipusis.

• Po informacijos perdavimo ir gavus iš abonento atjungimo signalą KK

komutacinio mazgo aparatūra nutraukia anksčiau sudarytą kanalų

sujungimą.

• Jei nėra laisvo kanalo arba esant gedimui bet kurioje vietoje (jungiamoji

linija tarp KK mazgų, abonentinė linija tarp KK mazgų ir Abm) arba kai

nėra laisvų įrenginių, abonentų sujungimas negali būti sudarytas;

komutacinis mazgas pasiunčia Abn užimtumo signalą. Sujungimo

sudarymui Abn turi pakartoti užklausimą sujungimui. Toks aptarnavimo būdas, kai šaukimas (užklausimas sujungimui) duotas tuo momentu, kai

nėra laisvos linijos ar įrenginio, gauna užimtumo signalą vadinamas

aptarnavimas su nuostoliais.

Kanalų komutacija – WAN (Wide Area Network – teritorinis tinklas) komutacijos metodas, kuriam dedikuotas fizinis kanalas palaikomas ir užbaigiamas kiekvienas ryšio seansas per tinklo nešėjus. Kanalų komutacija pritaiko dviejų tipų perdavimą: datagram perdavimą ir perdavimą duomenų-srauto. Naudojama ekstensyviai telefoniniuose tinkluose, kanalų komutacija veikia panašiai kaip normalus telefoninis kvietimas. ISDN –WAN kanalų komutacijos technologijos pavyzdys ir pavaizduotas paveiksle 4.

Pav. 4. WAN kanalų komutacija procesas, panašus į telefoninį kvietimą.

.

Kanalų komutacijos privalumai:

Esant kanalų komutacijai, vyksta
dviejų abonentų sujungimas. Duomenų mainai vyksta realiame laiko mastelyje. Esant tokiam sujungimui, telefoninis pokalbis gali vykti be pauzių.

Tinklas dirba kaip sistema su nuostoliais . Galima ilgai laukti kada sujungs (sistema esant perkrovoms prašymą aptarnauti atmes), bet kai sujungimas bus atliktas, jis jau nenutruks.

Išskirtas duomenų perdavimui kanalas tarp dviejų mašinų užtikrina garantuotą darbo našumą. Tai turi svarbią reikšmę kritiniams pagal laiką priedams, pavyzdžiui garso ir vaizdo perdavimui. Be to, po kanalo sudarymo bet kokio pasiekimo užlaikymo praktiškai nebūna: kadangi kanalas visada pasiekiamas, jo nereikia užklausti iš naujo.

Kanalų komutacijos trūkumai:

Traktas sudarytas per komutacinę stotį (vieną ar keletą) tarp dviejų galinių tinklo įrenginių, tinklo resursai pilnai neišnaudojami, informacija . Sujungimas būna išskirtas net ir tuo atveju, jeigu yra prastovos, ir jokie kiti įrenginiai naudotis juo negali. Tinklas išnaudojamas tik apie 10% . Tam reikalingas didesnis kanalų skaičius. Kadangi sistema su nuostoliais , o tai reiškia , kad didėjant apkrovai didėja nuostoliai. Todėl projektuojant tinklą reikia atsižvelgti į maksimalias apkrovas ir užsiduoti nuostolius.

Klaidų taisymas yra vartotojo funkcija. Nes praktiškai nėra apsaugos nuo klaidų. Fiksuotas maksimalus perdavimo greitis. Kiek užsakom tiek ir gaunam, ir daugiau kaip užsakyta gauti negalima.

Išskirti kanalai reikalauja platesnės pralaidumo juostos, negu neišskirti, todėl duomenų perdavimas tampa pakankamai brangus. Be to ,šiam metodui charakteringi sujungimo užlaikymai (prisijungimas užima iki kelių sekundžių).

4.2.Pranešimų komutacija.

Pranešimų komutacija nenumato atskiro maršruto tarp dviejų stočių. Vietoj to pranešimas saugomas tarpiniuose įrenginiuose ir perduodamas nuo vieno tokio įrenginio kitam. Kanalas sudaromas reikalinga kryptimi pagal adresą, prirašomą pranešimo pradžioje, tiktai dėl pranešimo perdavimo, o pauzių metu šis kanalas gali būti panaudotas kitiems pranešimams. Kiekvienas tarpinis įrenginys gauna ir saugo pranešimą, kol kitas įrenginys nebus pasiruošęs jį priimti. Taigi po priėmimo ir adreso analizės pranešimas pastatomas perdavimui į eilę reikalinga kryptimi, ir laukia kol ateis laikas tolimesniam perdavimui. Dėl šios priežasties tinklas su pranešimų komutacija vadinamas tinklas su tarpiniu saugojimu.

Pranešimų komutatorius galima užprogramuoti, aprūpinimu informacijos tuo labiau efektyvius maršrutus, žiniomis apie kaimyninius komutatorius, kurie panaudojami perduodant pranešimus adresatui. Dėka šios informacijos pasikeitus sąlygoms tinkluose sistemos su pranešimų komutacija paprastai maršrutizuoja pranešimus skirtingais keliais.

Pranešimų komutacijos rolę atlieka PC su specialiomis apsaugos programomis. PC turi būti pasiruošęs saugoti ilgus pranešimus, kol jie nebus peradresuoti toliau. Pranešimas saugomas kietam diske ir OAI (operatyvinis atminties įrenginys). Apimtis tam reikalingos atminties priklauso nuo tinklinio trafiko per komutatorių.

Vienas iš pavyzdžio sistemos su tarpiniu saugojimu – elektroninis paštas. Elektroninio pašto pranešimas nukreipiamas kaip vienas informacijos blokas iš serverio į serverį, kol nepasiekia adreso. Tai gali užtrukti nuo kelių sekundžių iki kelių minučių

Ab. linija

5 pav. DP tinklai su pranešimų arba paketine komutacija

Tinkluose su PRK 5 pav. perdavimo procesas vyksta tokia tvarka:

• Kviečiantysis abonentas Abn perduoda į mazgą pranešimą kartu su abonento Abm adresu.

Pranešimų komutacijos kūrimo pradžioje CCITT standartizacijos komitetas pasiūlė kadrų retransliacijos metodiką ISDN kanalais. Išskiriamos dvi pagrindinės kanalų rūšys : 2D+B ir 23B+D. Kadrų retransliacijos technologija naudoja tik du pirmus OSI lygius.

Kadrų retransliacijos technologija išsivystė iš X.25 technologijos. X.25 technologija laikoma visų šiuolaikinių tinklo protokolų pradininke. X.25 pagrindą sudaro pirmi trys OSI lygiai – fizinis, kanalinis ir tinklinis.

Vėlev. Laukas Gavėjo adresas Tarnybinė inform. Duomenys Kadrų nuoseklumo tikrinimas Vėlev. laukas

4.2.1pav. X.25 protokolo lygiai

Vėlev.Laukas Kadrų retransliacijos antraštė Duomenys Kadrų nuoseklumo tikrinimas Vėlev. laukas

4.2.2 pav. Kadrų retransliacijos technologijos lygiai

Privalumai:

Užtikrina efektyvų trafiko valdymą. Priskiriant prioritetus komutuojamiem pranešimam, galima užtikrinti savalaikį pristatymą prioritetinio pranešimą – be užlaikymo bendro trafiko. Dėl to rezervuojami specialūs resursai.

Sumažina tinklo perkrovą dėl intensyvaus trafiko. Tarpiniai įrenginiai (pranešimų komutatoriai) gali saugoti pranešimus, kol bus pasiekiamas komutacinis kanalas, bet ne apsunkinti tinklą bandymais perduoti visą informaciją realiu laiku.

Naudoja “kanalų duomenis” (efektyviau nei kanalų komutacija). Dėka pranešimų komutacijos tinkliniai įrenginiai kartu išnaudoja duomenų kanalus. Tai padidina efektyvumą , tol kol atsilaisvina pasiekiamas pralaidumo ruožas.

Užtikrina asinchroninę komutaciją tarp skirtingų laikinių zonų. Pranešimą galima siųsti net ir tuo atveju, jei gavėjas nebūna, kas palengvina apsimainymą duomenimis tarp laikinių zonų.

Naudojant pranešimų komutaciją, užtikrinamas
didesnis informacijos perdavimo tikslumas. Nes yra galimybė tiksliau aptikti klaidas.

Trukumai:

Labai brangūs įrengimai – kadangi pranešimas perduodamas etapais nuo vieno komutacinio mazgo iki kito, tai tokiu atveju kiekvienas komutacinis mazgas turi turėti didelius atminties buferius, saugoti pranešimų duomenis.

Iš kitos pusės, užlaikymas dėl pranešimų su tarpiniu saugojimu perdavimo daro pranešimų komutaciją netinkama realiam laike, pavyzdžiui, balso ir video perdavimui. Ypatingai video konferencijos reikalauja kanalų komutacijos. Realiam laiko mastely dialogo režimas tarp vartotojų negalimas.

Didėjant apkrovoms , didėja pranešimo perdavimo užlaikymas.

4. 3.Paketų komutacija.

Kanalų komutacija apima kanalų ir pranešimų komutacijos ypatumus, bet kartu padeda išvengti jų trūkumų. Ilgus pranešimus suskaido į paketus, kiekvienas iš jų turi siuntėjo, gavėjo adresą ir tarpinio mazgo adresą. Atskiri paketai ne visada eina vienu maršrutu, todėl tokia maršrutizacija vadinama nepriklausoma. Jos privalumai:

· Leidžia valdyti pralaidumo ruožą, išskirstant duomenis apkrautame kanale skirtingais maršrutais.

· Jei perdavimo metu tinklo maršrutas nutrūksta, neperduoti paketai siunčiami kitu keliu.

Paketų komutacijoje maksimalus ilgis perduodamo informacijos bloko (paketo) apribotas. Ji pakankamai maža, kad leidžia komutuojamiems įrenginiams saugoti paketų duomenis operatyvioje atmintyje,neužrašant jų į diską. Išvengus kieto disko paketų komutacija dirba greičiau ir efektyviau, nei pranešimų komutacija. Tinkluose su PK perdavimo procesas vykdomas sekančiai:

Šiuo metu Jūs matote 51% šio straipsnio.
Matomi 2360 žodžiai iš 4668 žodžių.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA (kaina 1,45 €) ir įveskite gautą kodą į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.