Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 54
Текст из файла (страница 54)
В течение этогоинтервала времени телефонная система ищет путь, изображенный на рис. 2.38, а. Обратите внимание на то, что еще до начала передачи данных сигнал запроса на разговордолжен пройти весь путь до пункта назначения и там быть распознан. Для многих компьютерных приложений (например, при проверке кредитной карточки клиента кассовым терминалом) длительное время установления связи является нежелательным.Рис. 2.38.
Затраты времени при коммутации каналов (а) и коммутации пакетов (б)В результате при установлении физического соединения между абонентами, кактолько этот путь установлен, единственной задержкой для распространения сигналабудет скорость распространения электромагнитного сигнала, то есть около 5 мс накаждые 1000 км. Еще одним свойством такой системы является то, что после началаразговора линия уже не может вдруг оказаться занятой, хотя она может быть занятойдо установки соединения (например, благодаря отсутствию соответствующей возможности у коммутатора или магистрали).
Также следствием установленного путиявляется отсутствие опасности скопления, то есть как только звонок был передан, выникогда не получите сигналы «занято». Конечно, такой сигнал вы могли получить прежде, чем соединение было установлено из-за нехватки объема линии или коммутатора.2.6. Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 185Коммутация пакетовАльтернативным способом коммутации является коммутация пакетов, которая схематически изображена на рис. 2.37, б и описана в главе 1. При использовании такойформы коммутации отдельные пакеты пересылаются по мере готовности. В отличиеот коммутации каналов, при коммутации пакетов нет необходимости устанавливатьсвязь между двумя абонентами до начала передачи данных. Маршрутизаторы должныиспользовать передачу с промежуточной буферизацией, чтобы самостоятельно послать каждый пакет, продвигающийся к месту назначения. Эта процедура не похожана коммутацию каналов, когда результат установки соединения — резервированиепропускной способности на всем пути от отправителя до приемника.
Все данныев канале следуют этим путем. Среди других результатов следования по данномупути — гарантия прибытия данных в нужном порядке. При коммутации пакетов нетникакого неизменного пути, поэтому различные пакеты могут следовать различнымипутями, в зависимости от сетевых условий в тот момент, когда они были отправлены,и могут прибыть не по порядку.Сети с пакетной коммутацией устанавливают низкую верхнюю границу размера пакетов. Это гарантирует, что ни один пользователь не может монополизировать линиюпередачи очень долго (например, много миллисекунд), так что сети с пакетной коммутацией могут обработать интерактивный трафик. Это также уменьшает задержку, таккак первый пакет длинного сообщения может быть переправлен прежде, чем второйполностью прибыл.
Однако задержка промежуточной буферизации пакета в памятимаршрутизатора, прежде чем он будет переслан к следующему маршрутизатору, превышает задержку при коммутации каналов. При коммутации каналов биты текут попроводу непрерывно.Коммутация пакетов и каналов отличается и другими особенностями. Посколькуникакая пропускная способность при коммутации пакетов не зарезервирована, пакетам, вероятно, придется ждать, чтобы быть отправленными. Это вводит задержкуочереди и скопление, если много пакетов послано в одно время.
С другой стороны,нет никакой опасности застать сигнал «занято» и не иметь возможности использоватьсеть. Таким образом, скопление происходит в разное время при коммутации каналов(во время установки) и пакетной коммутации (когда пакеты посланы).Если канал был зарезервирован для отдельного пользователя и нет никакого трафика, его пропускная способность потрачена впустую. Она не может использоватьсядля другого трафика. Пакетная коммутация не тратит впустую пропускную способность и таким образом более эффективна с системной точки зрения. Понимание этоговыбора крайне важно для понимания различия между коммутацией каналов и пакетной коммутацией. Выбор между гарантируемым сервисом и тратой ресурсов противне гарантированного сервиса и не траты ресурсов.Пакетная коммутация более устойчива к сбоям. На самом деле, именно это свойство стало причиной изобретения данного метода.
Если, например, выходит из строяодин из коммутаторов, то все линии, подключенные к нему, также выходят из строя.Но при коммутации пакетов данные могут быть отправлены в обход «умершего»коммутатора.Наконец, еще одним различием между двумя способами коммутации является политика оплаты услуг. Системы с коммутацией каналов традиционно взимают плату за186 Глава 2. Физический уровеньрасстояние передачи и время на линии. В мобильных телефонах расстояние роли неиграет (кроме международных звонков), а время играет не очень значительную роль(ну, например, тариф с 2000 бесплатных минут дороже, чем тариф с 1000 бесплатныхминут, причем иногда звонки в ночное время и в выходные являются льготными).В случае коммутации пакетов время на линии вообще не принимается в расчет, однако иногда взимается плата за трафик.
С обычных пользователей провайдеры иногдаберут просто ежемесячную абонентскую плату, поскольку это проще для обеих сторон,однако магистральные транспортные службы взимают с местных провайдеров платуза объем трафика.Все различия сведены в табл. 2.6.Таблица 2.6. Сравнительные характеристики коммутации каналови коммутации пакетовПараметрКоммутация каналовКоммутация пакетовУстановка соединенияТребуетсяНе требуетсяВыделенный «медный» путьДаНетКаждый пакет перемещается по одномуи тому же путиДаНетПакеты приходят в правильном порядкеДаНетКритичность выхода из строя коммутатораДаНетДоступная пропускная способностьФиксированнаяДинамическаяВозможность занятости линииВо время установкисоединенияДля каждого пакетаВозможность простоя линииДаНетПередача с промежуточным хранениемНетДаОплатаЗа время на линииЗа трафикТрадиционно телефонные сети использовали схему с коммутацией каналов, чтобыобеспечить высококачественные телефонные звонки, а компьютерные сети использовали пакетную коммутацию для простоты и эффективности.
Однако есть известныеисключения. Некоторые более старые компьютерные сети имели внутреннюю схемукоммутации каналов (например, X.25), а некоторые более новые телефонные сети используют пакетную коммутацию в технологии IP-телефонии. Для пользователя этовыглядит точно так же, как стандартный телефонный звонок, но в сети происходиткоммутация пакетов голосовых данных. Этот подход позволил возникнуть рынкудешевых международных звонков с помощью телефонных карточек, хотя, возможно,с более низким качеством звонка, чем у должностных лиц.2.7.
Мобильная телефонная системаТрадиционная телефонная система (даже если она в один прекрасный день полностьюперейдет на многогигабитный оптоволоконный кабель) никогда не сможет удовлетворить потребности огромной группы пользователей — людей, находящихся в пути.2.7. Мобильная телефонная система 187Люди сейчас хотят звонить, а также использовать телефон для просмотра электроннойпочты и веб-серфинга буквально везде: в автомобиле, самолете, бассейне, во времяпробежки в парке. Следовательно, имеется огромный интерес к беспроводной телефонии.
В следующих параграфах мы рассмотрим подробности, касающиеся этойтемы.Мобильные телефоны используются в широкой области передачи голоса и данных.На данный момент существует уже три разных поколения мобильных (сотовых)телефонов. Эти поколения называют 1G, 2G и 3G.1. Аналоговая голосовая связь.2. Цифровая голосовая связь.3. Цифровая голосовая связь и обмен данными (Интернет, электронная почта и т. д.).(Мобильные телефоны не следует путать с беспроводными телефонами, состоящими из базовой станции и одной или нескольких переносных трубок.
Они предназначены для использования внутри жилья или в непосредственной близости от него.Их никогда не объединяют в сети, поэтому в дальнейшем мы их рассматривать небудем.)Хотя большая часть нашего обсуждения будет посвящена техническому устройству этих систем, нельзя не отметить тот интересный факт, что огромное влияние напроцесс развития технологий этого типа оказали политические и экономические решения. Первая мобильная система была предложена американской компанией AT&T,которая, с согласия комиссии FCC, установила мобильную связь на всей территорииСоединенных Штатов. В результате целая страна обрела единую (аналоговую) системусвязи, и мобильный телефон, купленный, например, в Калифорнии, успешно работалв Нью-Йорке.
А в Европе все получилось наоборот: когда туда пришла мобильнаясвязь, каждая страна бросилась разрабатывать собственные системы, в результатечего проиграли все.Однако Европа чему-то научилась на своих ошибках, и с появлением цифровыхсистем государственные телефонные службы объединились, чтобы создать единыйстандарт (�������������������������������������������������������������������GSM����������������������������������������������������������������), так что любой европейский мобильный телефон мог работать везде в Европе. К тому времени в США государство вышло из бизнеса, связанного состандартизацией, поэтому новые цифровые мобильные системы стали заботой коммерческих структур.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
