2.4. Коммутация пакетов

Полный переприем сообщений имеющих большую длину приводит к большим временный задержкам и к необходимости иметь на ЦКС запоминающие устройства с большим объемом памяти. Поэтому целесообразным оказалось разбивать большие сообщения на пакеты данных и осуществлять в сети раздельную передачу и перезапись пакетов. Такой способ полудил наз­вание коммутации пакетов (КП).

Процесс прохождения информации в сети ПД с КП следующий.

Вводимое в сеть сообщение делится на пакеты данных длиной обычно 1000-8000 единичных интервалов содержащих адрес АП получателя. Указанное разбиение осуществляется либо в АП, если он содержит ЭВМ, либо в ближайшем к АП центре коммутации пакетов (ЦКП).

Дальнейшая передача пакетов производится по мере их формирования, не дожидаясь приема всего сообщения в ЦКП.

Первый пакет данных передается в сети тают же образом, как и сообщение при коммутации сообщений, т.е. записывается в ЗУ ЦКП, устанавливается в очередь с учетом категории срочности до освобождения канала ОД нужного направления и при наличии свободного канала передается в соседний ЦКП.

В принимающем ЦКП каждый пакет проверяется наличие ошибок на пакеты, принятые без ошибок, в ответ направ­ляется квитанция (подтверждение) о приеме. В противном слу­чае посылается запрос на повторную передачу пакета. Далее появляются особенности а процедуре перемещения в сети.

Длина очереди обычно выбирается в 3-4 пакета. Поэтому запоминающее устройство ЦКП может иметь меньшую емкость, чем в ЦКС. Если длина очереди превышает допустимую, то пакеты стираются из памяти ЗУ и их передача должна быть повторена. Таким образом, обслуживание в сети ПД с КП является комбинированным, т.е. с ограниченным ожиданием и отказом. Данное обстоятельство указывает на то, что сеть ПД с КП чувствитель­на к резким увеличениям нагрузки (к перегрузке).

Используется два способа перемещения пакетов: датаграммный и виртуальный.

При датаграммном режиме пакеты относящиеся к одному сообщению, могут передаваться показным маршрутам а зависимости от того, по какому из них в данный момент они с наименьшей задержкой могут прийти к адресату. В зависимости от маршрута и задержек в ЦКД время перемещения по сети пакетов одного сообщения может быть различным, поэтому порядок прихода их к получателю может не соответствовать порядку пакетов передаваемого сообщения. В связи с этим при данном режиме на приеме по определенным признакам в ближайшем к АП получателя ЦКП производится сборка сообщения.

На рис. 2.5 показаны маршруты передачи пакетов в сети ПД с КП в датаграммном режиме (сети ПД с КП-Д). Па­кеты перемещаются по маршрутам: пакет А - ЦКП1 – ЦКП2 – ЦКП3 – ЦКП6; пакет Б – ЦКП1 – ЦКП5 – ЦКП6; пакет В – ЦКП1 – ЦКП4 – ЦКП5 – ЦКП6; пакет Г – ЦКП1 – ЦКП2 – ЦКП5 – ЦКП6. В ЦКП6 про­изводятся сборка всего сообщения. Как видно из рис. 2.5, в определенный момент времени одновременно в различных учас­тках сети перемещаются все пакеты следовательно, время доставки всего сообщения в сети ПД с КП-Д меньше чем в сети ПД с КС.

Рис. 2.5

Интенсивность обслуживания в каналах ОД выбирается заведомо больше интенсивности входящего потока сообщений. Если учесть, что в сети ПД с КП-Д действует система динами­ческого управления входящими потоками, то при нормальном ее функционировании не может произойти переполнения памяти одновременно на всех маршрутах.

При виртуальном способе пакеты данных перемещаются в сети ПД по одному маршруту (на рис.2.5 показан пунктиром). Маршрут закрепляется после передачи первого пакета. Таким образом, в сети ПД с КП и виртуальном способе передачи (сеть ПД с КП-В) производится как бы коммутация каналов, осуществляемая программно (логически) и допускающая временное пре­рывание процесса передачи одного сообщения для передачи другого.

Сеть ПД с КП-В отличается от сети ПД с КС тем, что в первой в транзитных ЦКП допускается прерывание передачи последовательности пакетов данных для передачи более срочных.

В рекомендациях МККТТ различают виртуальное соедине­ние и виртуальный постоянный канал. Для виртуального соедине­ния определены следующие управляющие сигналы: пакет ЗАПРОС ВЫЗОВА, пакет ВХОДЯЩИЙ ВЫЗОВ, пакет ВЫЗОВ ПРИНЯТ, пакет СОЕДИНЕНИЕ УСТАНОВЛЕНО, пакет ОТБОЙ, пакет ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ОТБОЯ. Установление виртуального соединения аналогично про­цедуре установления соединения в телефонной сети. Дня вирту­ального постоянного канала отсутствуют сигналы установления соединения и разъединения и канал ПД выделяется на определен­ное время, что аналогично процедуре работы по выделенным (закрепленным) каналам связи. Время доставки сообщения в сети ПД с КП-В больше, чем в сети ПД с КП-Д, так как сооб­щение передается по одному маршруту. Однако на приеме упро­щается процедура сборки сообщения из пакетов, так как последо­вательность поступления пакетов не нарушается.

Количество управляющих сигналов при датаграммном режиме значительно меньше, чем при виртуальном, тем не менее доля полезной информации в сетях ПД с КП значительно меньше, чем в сетях ПД с КК и с КС.

Основной целью при разработке систем с КП было обес­печение высокой скорости доставки информации от источника к получателю. Для работы в интерактивном режиме время переда­чи пакета по сети ПД с КП в одном направлении не должно превышать 0,5 с. При четырех транзитных ЦК и с учетом записи оконечных ЦК цикл запись-считывание в ЗУ происходит 5 раз. Если положить, что среднее время ожидания очереди в каждом ЦК равно времени передачи одного пакета, то получим, что время передачи пакета составляет 0,5/10=0,05 с. При длине пакета 2000 бит скорость передачи на участке между ЦК должна составлять 2000/0,05=40 кбит/с. Обычно используется стандарт­ная скорость передачи 48 кбит/с.

По времени прохождения сообщения в сети сеть ПД о КП приближается к сети ПД с КК, а при использовании высокоскоро­стных каналов в ПД может обеспечивать и телефонную передачу.