1. Телекоммуникационные
технологии
Тема 4. Коммутация

2. Коммутация
- процесс соединения конечных узлов сети через
сеть транзитных узлов (а также часть
процесса доставки данных в соответствии с
выбранным маршрутом)
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 2

3. Связь топологии и коммутации
Point-to-Point
коммутация не нужна
Multipoint
в зависимости от топологии
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 3

4. Обобщенная задача коммутации
Выделение отдельных
информационных потоков
Маршрутизация потоков
Продвижение потоков в
узлах коммутации
Мультиплексирование и
демультиплексирование
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 4

5. Выделение информационных потоков
Host/Application – Host/Application
Использование адресов
Локальные
Глобальные
Плоские
Иерархические
Использование идентификаторов приложений
Использование меток потока
Глобальные метки
Локальные метки
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 5

6. Маршрутизация
Определение маршрутов (поиск последовательности)
Вручную
Автоматически (алгоритмы маршрутизации)
Служебные протоколы
Использование метрик
Статических
Учитывающих загрузку сети
Результат: построение таблицы коммутации –
соответствия признаков потоков интерфейсам
коммутатора
Оповещение сети о выбранном маршруте
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 6

7. Продвижение данных
В каждом узле –
коммутация интерфейсов
(в соответствии с
таблицей коммутации)
В зависимости от S Net T
технологии A 2 B
Switch A 4 D
C 2 B
D 1 A
D 2 B
D 3 C
Router
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 7

8. MUX - DeMUX
Разделение среды между несколькими
информационными потоками –
уменьшение числа каналов между
коммутаторами
TDM
FDM/WDM
CDM
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 8

9. Виды коммутации
Коммутация каналов
(Circuit Switching)
Коммутация пакетов
(Packet Switching)
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 9

10. Коммутация каналов
CBR на всем пути следования трафика
+ Есть гарантии пропускной способности
+ Нет необходимости в буферизации на узлах
- Есть простои оборудования
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 10

11. Фазы сеанса связи в CS
Установление связи/отказ
резервирование интерфейсов коммутаторов
Передача данных
не нужна адресация
Разрыв связи
Сигнальная информация (e.g. SS7)
Вместе с полезными данными
По параллельным каналам
По независимой сети
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 11

12. Мультиплексирование в CS
Удешевление прокладки и производства
соединительных линий
Усложнение коммутаторов
Использование подканалов равной емкости
Резервирование отдельных подканалов
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 12

13. Коммутация пакетов
Разбиваем информационный поток на части
Пакеты/кадры/ячейки
Больше служебной информации
Адрес
Поле длины
Сами данные :)
Контроль
Переменная скорость, наличие буферов в узлах
Для контроля целостности пакетов (размер пакета)
Для согласования скорости коммутации (λ, µ)
Для согласования скорости на выходе коммутатора (сглаживание
пульсации)
Отказы при перегрузке коммутатора
Пакеты могут быть отброшены
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 13

14. Методы продвижения
пакетов
Дейтаграммные сети (без Сети с установлением
установления соединений) логических соединений
Сети с установлением Сети с установлением
логических соединений без виртуальных каналов
фиксации маршрутов
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 14

15. Дейтаграммная передача
Каждый пакет сам по себе
Коммутация по адресу назначения
Использование иерархической адресации
Использование баланса нагрузки
Pro
Быстро
Contra
Доставка по мере возможности (best effort)
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 15

16. Передача с использованием
информации о соединении
Сохраняем в узлах предысторию соединения
(const, var)
Обеспечение порядка следования пакетов
Отбрасывание дубликатов, повторная передача
Снижение скорости при больших потерях
Pro
Повышение надежности передачи
Contra
Хранение I в коммутаторах – усложнение
Необходимость служебных пакетов
Необходимость дополнительных служебных
полей в пакетах
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 16

17. Использование виртуальных
каналов
Всем информационным потокам ставятся в
соответствие метки
X.25, Frame Relay, ATM, MPLS
Pro
Проще коммутация (по меткам)
Меньше I в пакетах (метки вместо
адресов)
Contra
Нужны пакеты установления меток
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 17

18. Сравнение времен передачи
CS:
L V
T = Tраспр + Tпередачи _ в _ канал = +
S C
PS:
T = T распр + Т пакетизации + Tслуж _ инф + Т передачи _ в _ канал + Tбуферизации + Tкоммутации + Tожидания
Конвейер – снижение влияния нескольких компонентов
Много пользователей с пульсирующим трафиком – повышение
эффективности
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 18

19. Итоги
Коммутация каналов Коммутация пакетов
Необходимо предварительно устанавливать Отсутствует этап установления соединения
соединение (дейтаграммный способ)
Адрес требуется только на этапе Адрес и другая служебная информация
установления соединения передается с каждым пакетом
Сеть может отказать абоненту в Сеть всегда готова принять данные от
установлении соединения абонента
Гарантированная пропускная способность Пропускная способность неизвестна,
для взаимодействующих абонентов задержки носят случайный характер
Трафик реального времени, изохронный – Эффективное использование при передаче
без задержек пульсирующего трафика
Высокая надежность передачи Возможные потери из-за переполнения
буферов
Возможно нерациональное использование Динамическое распределение пропускной
пропускной способности способности
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 19

20. ?
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 20