ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ ЛЕКЦИЯ 7 АГТУ КАФЕДРА «СВЯЗЬ» Ст. преподаватель ГОЛОВАЧЁВ Д.Н.

Способы передачи данных по каналам связи

3 Классификация сетей по типу передачи данных. По типу передачи данных сети делятся на три класса: сети с селекцией данных сети с маршрутизацией данных, смешанные сети.

4 Сети с коммутацией данных Под коммутацией данных понимается их передача, при которой канал передачи данных может использоваться попеременно для обмена информацией между различными пунктами информационной сети в отличие от связи через некоммутируемые каналы, обычно закрепленные за определенными абонентами.

5 Известно три технологии (способа коммутации) организации прохождения информации в таких сетях: Сети с коммутацией каналов, Сети с коммутацией пакетов, Сети с коммутацией сообщений. Сети с коммутацией данных

6 Коммутация каналов. Осуществляется соединение двух или более станций для передачи данных и обеспечивается монопольное использование канала передачи данных до тех пор, пока соединение не будет разомкнуто. Коммутация каналов может быть: пространственной временной.

7 Коммутация каналов. Технология коммутации каналов используется в сетях, где необходимо обеспечить непрерывность передачи сообщений (телефонные и телеграфные сети). Достоинства этой технологии: Гибкость системы соединения, Экономичность использования каналов (только на время передачи) Низкая стоимость эксплуатации каналов связи. Недостатки: Необходимость использования специальных коммутирующих устройств, которые снижают скорость передачи и ее достоверность.

8 Коммутатор - switch Коммутатор - это устройство, осуществляющее выбор одного из возможных вариантов направления передачи данных. Здесь коммутация осуществляется без какой-либо обработки данных, т.е. Не используется специальное программное обеспечение. Коммутатор не имеет буферов и не может накапливать данные. Поэтому при использовании коммутатора скорости передачи сигналов в соединяемых каналах передачи данных должны быть одинаковыми. Коммутатор выполняется в виде специальной интегральной схемы (ИС).

9 Пространственная коммутация каналов. Пространственный коммутатор размера N*M представляет собой сетку (матрицу), в которой имеется N входов и M выходов. Обычно применяются коммутаторы с равным числом входов и выходов N*N.

10 Последовательность каналов, соединяющая системы А и В Логические каналы сети в результате коммутации предоставляются только на время сеанса между системами и называются коммутируемыми каналами. Коммутация осуществляется только в начале сеанса взаимодействия. Для этого система-инициатор сеанса (А) формирует и посылает ближайшему к ней узлу (1) вызов-запрос на прокладку последовательности каналов, которая свяжет систему A с системой-адресатом (B).

11 Последовательность каналов, соединяющая системы А и В В сети коммутации каналов (КК) могут быть предоставлены также постоянные некоммутируемые каналы, выделяемые в аренду на определенный срок, например, на год. Выделенные каналы называются также арендуемыми каналами. Эти каналы характеризуются высоким качеством передачи, и всегда готовы к передаче данных. Однако они слишком дороги.

12 Преимущества коммутации каналов. Все передаваемые во время сеанса блоки данных доставляются адресату с одинаковой задержкой во времени, определяемой скоростными характеристиками узлов и каналов. Гибкость и небольшая стоимость передачи при малом объеме трафика.

13 Недостатки коммутации каналов. Во время сеанса последовательность используемых каналов загружена полезной информацией относительно небольшое время. Остальное время каналы простаивают. Относительно длительное время создания последовательности каналов, так как необходимо дождаться, когда будет свободна требуемая последовательность каналов. При коротких сеансах время создания последовательности может превышать продолжительность сеанса.

14 Временная коммутация каналов Временной коммутатор построен на основе буферной памяти, запись производится в ее ячейки последовательным опросом входов, а коммутация осуществляется благодаря считыванию данных на выходы из нужных ячеек памяти. При этом происходит задержка на время одного цикла "запись-чтение".

15 Временная коммутация каналов Основой временного коммутатора является обменник. На входе он принимает один кадр, а на выходе выдает другой, в котором кванты времени упорядочены иным образом.

16 Временная коммутация каналов При поступлении входного кадра каждый квант (т. е. каждый байт во входном кадре) записывается в буфер ПЗУ в том же порядке. После того как все кванты были записаны в память, выходной кадр формируется посредством чтения байт из буфера, но уже в ином порядке.

17 Временная коммутация каналов На шаге i обменник считывает содержимое i-й ячейки таблицы соответствия входных и выходных линий и обращается к записи с тем же номером в буфере; т. е. если ячейка 0 таблицы соответствия содержит 4, то первым будет считано четвертое слово из буфера.

18 Коммутация сообщений. В х гг. преобладающим методом передачи данных являлась коммутация сообщений. Эта технология до сих пор широко используется в некоторых областях, например в электронной почте. Коммутатором обычно является специализированная ЭВМ, она отвечает за прием данных с терминалов и ЭВМ, подключенных к ней посредством вызова набором номера или через выделенную линию. Она проверяет адрес в головной метке сообщения и коммутирует (направляет) поток данных к принимающему терминалу.

19 Коммутация сообщений. Особенности коммутатора с запоминанием: данные могут быть переданы через коммутатор сообщений на очень высокой скорости с соответствующим определением уровней приоритетов для различных типов потоков данных (высокоприоритетные потоки задерживаются в очереди на обслуживание более короткое время, чем низкоприоритетные). постановка в очередь позволяет сгладить пиковые нагрузки. постановка в очередь снижает вероятность случаев блокирования потоков, если какие-либо части сети заняты (поток временно запоминается, а далее направляется адресату, когда он свободен и готов принять поток).

20 Коммутация сообщений. Недостатки: В силу структуры главный подчиненный вся сеть выходит из строя при поломке коммутатора, так как все потоки проходят через этот коммутатор. Так как все потоки должны проходить через коммутатор, он сам является потенциально узким местом. Следствием существования такого устройства являются пониженное время обслуживания и малая пропускная способность.

21 Коммутация пакетов. Данные пользователя (например, сообщения) разбиваются на более мелкие порции. Эти порции или пакеты содержат протокольную информацию, которая обрамляет пакеты. Пакеты направляются через сеть как независимые объекты.

22 Коммутация пакетов. В сетях коммутации пакетов различают два режима работы: режим виртуальных каналов (другое название - связь с установлением соединения) дейтаграммный режим (связь без установления соединения).

23 Коммутация пакетов. Преимущества: ускоряется передача данных в сетях сложной конфигурации за счет того, что возможна параллельная передача пакетов одного сообщения на разных участках сети; при появлении ошибки требуется повторная передача короткого пакета, а не всего длинного сообщения. ограничение сверху на размер пакета позволяет обойтись меньшим объемом буферной памяти в промежуточных узлах на маршрутах передачи данных в сети.

24 Режим виртуальных каналов. Пакеты одного сообщения передаются в естественном порядке по устанавливаемому маршруту. При этом в отличие от коммутации каналов линии связи могут разделяться многими сообщениями, когда попеременно по каналу передаются пакеты разных сообщений ( режим временного мультиплексирования, иначе TDM - Time Division Method), или задерживаться в промежуточных буферах.

25 Режим виртуальных каналов. Мультиплексирование канала и называют виртуальным каналом или виртуальной цепью. Слово виртуальный означает, что пользователь воспринимает ресурс как выделенный, а он в действительности является разделенным. Этот подход обеспечивает лучшее использование дорогостоящих каналов передачи.

26 Режим виртуальных каналов. Предусматривается контроль правильности передачи данных путем посылки от получателя к отправителю подтверждающего сообщения - положительной квитанции. Этот контроль возможен как во всех промежуточных узлах маршрута, так и только в конечном узле.

27 Режим дейтаграмм. В дейтаграмм ном режиме сообщение делится на дейтаграммы. Дейтаграмма - часть информации, передаваемая независимо от других частей одного и того же сообщения в вычислительных сетях с коммутацией пакетов. При использовании дейтаграмм ной службы система - отправитель направляет в коммуникационную сеть пакет и указывает в нем адрес его назначения. По этому адресу в каждом узле коммутации пакетов осуществляется маршрутизация, обеспечивающая доставку пакета адресату.