3.4. СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ В СЕТЯХ ПДС

Распределение потоков сообщений с целью доставки каждого сообщения по адресу осуществляется в УК с помощью коммутационных устройств. Система распределения потоков сообщений в УК получила название системы коммутации. Под коммутацией в сетях ПДС условимся понимать совокупность операций, обеспечивающих в УК передачу сообщений между входными и выходными устройствами (каналами) в соответствии с указанным адресом.

Известны два основных принципа коммутации: непосредственное соединение и соединение с накоплением сообщений или их частей. При непосредственном соединении осуществляется физическое соединение входящих в УК каналов с соответствующими адресу исходящими каналами (см рис. 3.11, а). При соединении с накоплением сообщений сигналы из входящих в УК каналов сначала записываются в ЗУ, откуда через определенный промежуток времени поступают в исходящие каналы (см. рис. 3.9). Необходимость в соединении с накоплением возникает в силу разных причин. Главной из них является то, что в момент прихода сигнала по входящему в УК каналу требуемый исходящий канал может оказаться занятым передачей сообщений от другого источника. В таком случае возникают альтернативные решения: первое — уведомить ИС о невозможности установления требуемого соединения в данный момент, второе — запомнить входящее сообщение в УК и передать его в исходящий канал после его освобождения от передачи предыдущего сообщения. Заметим, что системы, построенные по первому принципу, получили название систем с отказами, а построенные по второму принципу — систем с ожиданием. При этом необходимо иметь в виду, что поскольку получение ИС отказа в установлении соединения не освобождает его от необходимости передачи сообщения, то ИС оказывается вынужденным повторять попытки установления соединения до получения положительного результата. При этом подлежащее передаче сообщение все это время хранится в памяти ИС. Таким образом, различие между этими принципами коммутации заключается не в том, что в первом случае запоминающее устройство отсутствует, а в том, что оно находится в ИС (в первом случае), т. е. децентрализовано, а во втором случае — в УК, т. е. централизовано. Это различие в месте и способе хранения существенным образом влияет на услуги, оказываемые абонентам сетей ПДС с различными методами распределения сообщений (см. разд. 3.5 и 3.6).

Принцип непосредственного соединения реализуется в системе КК. Но как указывалось в разд. 3.3, КК может быть реализована и по принципу соединения с накоплением. Поэтому коммутацией каналов называется совокупность операций при соединении каналов связи для получения сквозного канала, связывающего через узлы коммутации один ОП с другим. При этом выражение «соединение каналов» следует понимать не только в смысле физического соединения, но и более широко — как занятие, резервирование средств передачи и коммутации для пары взаимодействующих ОП на время сеанса связи. Таким образом, при КК сначала организуется сквозной канал передачи ДС между взаимодействующими абонентами через УК, а затем осуществляется передача сообщений.

Коммутацией с накоплением называется совокупность операций при приеме на УК сообщения или его части, накопления и последующей передачи сообщения или его части в соответствии с содержащимся в нем (ней) адресом.

В сети с КК (рис. 3.12, а) процесс передачи состоит из следующих операций:

вызывающий абонент с помощью вызывного устройства посылает по абонентской линии в узел КК заявку на соединение с абонентом содержащую условный адрес вызываемого абонента;

аппаратура коммутации узла КК по полученной заявке осуществляет соединение абонентской линии с абонентской линией если абоненты принадлежат одному узлу КК, или соединительной линией между узлами, к которым принадлежат указанные абоненты (сквозной канал может быть организован через несколько промежуточных узлов КК, где осуществляется аналогичная коммутация);

после организации сквозного канала связи абонент получает из узла КК сигнал вызова, а абонент — сигнал установления соединения;

происходит передача сообщений между абонентами, при этом обмен может быть одно- и двусторонним, так как обычно коммутируются двусторонние каналы связи;

после завершения сеанса передачи сообщений и получения от абонента сигнала отбоя аппаратура коммутации узлов КК разрушает ранее установленные соединения каналов.

При отсутствии свободного канала или его неисправности на любом из участков в заданном направлении (соединительная линия между узлами КК, абонентская линия между узлом КК и ) или отсутствии свободных станционных устройств в УК соединение абонентов не может быть установлено; узел коммутации посылает сигнал отказа в обслуживании (сигнал занятости). Для установления соединения должен повторить заявку на соединение.

Рис. 3.12. Сети ПДС с коммутацией: а — каналов, б — сообщений или пакетов

Такой способ обслуживания, при котором вызов (заявка на соединение), поступивший в момент отсутствия свободных линий или станционных устройств, получает отказ (теряется), называется обслуживанием с потерями.

При системе коммутации с накоплением ОП имеет постоянную прямую связь со своим УК (иногда с несколькими) и передает на него сообщение, которое затем поэтапно передается через узлы коммутации другим абонентам. Известны две разновидности системы с накоплением: система коммутации сообщений (КС) и система коммутации пакетов (КП).

В сети с КС (рис. 3.12, б) процесс передачи следующий: вызывающий абонент передает в УК подлежащее передаче сообщение вместе с условным адресом абонента ;

в узле КС сообщение запоминается и по адресу определяется канал, по которому оно должно быть передано;

если канал к соседнему узлу КС свободен, то сообщение немедленно передается на соседний узел КС, в котором повторяется та же операция;

если канал к соседнему узлу КС занят, то сообщение хранится в устройствах памяти до освобождения канала;

хранящиеся сообщения устанавливаются в очередь по направлениям передачи с учетом категории срочности.

Такой способ обслуживания, при котором заявка, поступившая в момент отсутствия свободных линий или приборов, ожидает их освобождения, называется обслуживанием с ожиданием.

В сети с КП (рис. 3.12, б) процесс передачи следующий: вводимое в сеть сообщение разбивается на части — пакеты длиной обычно до 1000... 2000 единичных элементов, содержащие адрес ОП получателя; указанное разбиение осуществляется или в ОП, если он содержит ЭВМ, или в ближайшем к нему УК;

если разбиение сообщения на пакеты происходит в УК, то дальнейшая передача пакетов осуществляется по мере их формирования, не дожидаясь окончания приема в УК целого сообщения;

если этот канал к соседнему узлу свободен, то пакет немедленно передается на соседний узел КП, в котором повторяется та же операция;

если канал к соседнему узлу занят, то пакет может небольшое время храниться в ОЗУ до освобождения канала;

при хранении пакеты устанавливаются в очереди по направлениям передачи, причем длина очереди обычно не превышает 3—4 пакетов. Если длина очереди превышает допустимую, пакеты стираются из памяти ОЗУ и их передача должна быть повторена.

На рис. 3.13 показан фрагмент сети с . Абонентами сети являются АП и ЭВМ. Наряду с рассмотренными выше УК пакетов (УКП) сеть содержит разновидность УК, называемую концентраторами (КТ), — коммутационные узлы, осуществляющие объединение нагрузки от нескольких АП. В концентратор с одной стороны включается большое число чалонагруженных каналов (обычно абонентских линий), а с другой — небольшое число сильно нагруженных каналов, идущих к УК. Как показано на рис. 3.13, пакеты, относящиеся к одному сообщению, могут передаваться по разным маршрутам в зависимости от того, по какому из них в данный момент они с наименьшей задержкой могут прийти к адресату. В связи с тем, что время прохождения по сети пакетов одного сообщения может быть различным (в зависимости от маршрута и задержек в УКП), порядок их прихода в ОП (к получателю) может не соответствовать порядку пакетов в передаваемом сообщении.

Рис. 3.13. Маршруты передачн пакетов от ВЦ, и АП, и

Способ передачи пакетов одного сообщения получателю в произвольном порядке, при котором упорядочение возлагается на абонента-получателя сообщений, называется режимом передачи датаграмм. Наряду с передачей датаграмм в сетях с КП используется режим виртуального соединения, при котором упорядочение пакетов в сообщении осуществляется в УК, выдающем сообщение ОП-получателю. В последнее время применяются исключительно виртуальные соединения.

Обслуживание КП следует отнести к комбинированному методу: с ограниченным ожиданием и отказами.

Кроме рассмотренных выше сетей с КК, КС и КП применяют комбинированные сети, включающие разные комбинации этих методов коммутации.