Коммутация пакетов

Технология коммутации каналов не обеспечивает эффективного использования среды передачи данных из-за пульсирующего характера трафика. Например, передача речевых сообщений по предоставленному двум абонентам цифровому каналу ведется с постоянной скоростью 64 Кбит/с независимо от того, говорят они или молчат, хотя во время каждой паузы можно было бы передавать дополнительную информацию. Работа пользователей компьютеров в Интернете также чередуется периодами интенсивного (при загрузке веб-страницы) и ослабленного (при поиске нужной информации) трафика. Количественно его неравномерность оценивается коэффициентом пульсации трафика отдельного пользователя сети, который принимается равным отношению средней интенсивности обмена данными к максимально возможному значению и может составлять 1/50–1/100. Для повышения эффективности передачи компьютерного трафика (увеличения коэффициента пульсаций) используется технология передачи с коммутацией пакетов, суть которой состоит в следующем (рис. 9.11):

Иллюстрация принципа передачи сообщений с коммутацией пакетов

Рис. 9.11. Иллюстрация принципа передачи сообщений с коммутацией пакетов

  • • передаваемое сообщение разбивается на небольшие пакеты (от 46 до 1500 байт);
  • • каждый пакет снабжается:
    • – заголовком с адресной информацией, необходимой для доставки пакета узлу назначения,
    • – номером пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения,
    • – концевиком (или трейлером – trailer), содержащим контрольный код CRC для обнаружения ошибок;
  • • пакеты передаются по сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном счете – узлу назначения.

Пакетные коммутаторы (в отличие от коммутаторов каналов) содержат буферную память для временного хранения пакетов, а также коммутирующий блок (рис. 9.12, а), в состав которого входят интерфейсные процессоры (для каждого порта) и центральный процессор, координирующий их работу. Пакетному коммутатору буферизация необходима для:

  • • принятия решения о продвижении пакета. Поэтому принимаемый пакет последовательно бит за битом заносится в буфер входного порта для проверки контрольной суммы с целью выявления ошибок. При отсутствии показаний коммутатор начинает обрабатывать пакет. По адресу назначения он определяет следующий коммутатор;
  • • согласования скоростей поступления пакетов и их коммутации. Если коммутирующий блок не успевает обрабатывать пакеты, то организуются входные очереди;
  • • согласования скоростей передачи данных внешних каналов, подключенных к портам пакетного коммутатора. В случае, когда скорость поступления пакетов канала, подключенного к входному порту, превышает пропускную способность канала, подключенного к выходному порту, необходимо организовать выходную очередь (см. рис. 9.12, а), иначе пакеты будут потеряны.

Схема на рис. 9.12, б иллюстрирует организацию обмена в сети с коммутацией пакетов, содержащей четыре 4-портовых пакетных коммутатора. Поток данных, поступающий от каждого из оконечных узлов сети (компьютеров К) на коммутаторы, распределен во времени неравномерно. Однако коммутаторы 2,4 благодаря наличию в них буферной памяти позволяют более равномерно загрузить магистральный канал, соединяющий коммутаторы 1 и 3 верхнего уровня, т.е. получить более низкий коэффициент пульсации на магистральном канале, чем на каналах абонентского доступа.

Схема пакетного коммутатора (а) и организация обмена с коммутацией пакетов (б)

Рис. 9.12. Схема пакетного коммутатора (а) и организация обмена с коммутацией пакетов (б)

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >