Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (PDF) (1130118), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Телеграмма печаталась на бумажной ленте в отключенном от линии режиме на станции-отправителе, а затем прочитывалась с ленты и передавалась по линии связи на следующую станцию, где она снова пробивалась на бумажной ленте. Оператор отрывал ленту от мотка и читал ее на одном изнескольких специальных устройств чтения лент, которых было столько же, сколько исходящих магистралей. Такой коммутатор назывался конторой рваных лент(torn tape office). Бумажные ленты уже далеко в прошлом, коммутация сообщений больше не используется, поэтому мы больше не будем затрагивать эту тему.Коммутация пакетовПри коммутации сообщений размер блоков никак не ограничивается. Это означает, что маршрутизаторы (в современных системах) должны быть оснащены дисками для буферизации длинных блоков. Это также означает, что один блок можетзанять линию, связывающую два маршрутизатора, на несколько минут. В целом,система коммутации сообщений плохо подходит для интерактивного трафика.Данная проблема решилась, когда был изобретен метод коммутации пакетов, который мы уже упоминали в главе 1.
В сетях с коммутацией пакетов на размерблоков накладывается жесткое ограничение, что позволяет буферизировать блоки не на диске, а в памяти маршрутизатора. Сети с коммутацией пакетов удовлетворяют требованиям интерактивного трафика, поскольку ни один пользовательне может монополизировать линию на длительное время (измеряемое миллисекундами). Еще одно преимущество коммутации пакетов перед коммутацией сообщений продемонстрировано на рис. 2.34, б и в: первый пакет многопакетного сообщения пересылается еще до того, как второй пакет полностью получен, чтоуменьшает задержку и повышает скорость передачи.
По этим причинам компьютерные сети обычно используют систему коммутации пакетов, иногда — коммутацию каналов, но никогда не применяют коммутацию сообщений.Коммутация каналов отличается от коммутации пакетов по ряду факторов.Во-первых, при коммутации каналов связь между двумя абонентами должна бытьустановлена до начала передачи данных. Пакетная коммутация такого требования не предъявляет. Первый пакет отсылается, как только он появляется.Результатом предварительной установки соединения при коммутации каналов является резервирование всей пропускной способности для конкретного сеанса.
Все пакеты следуют установленным путем. Кроме всего прочего, это означает, что пакеты не могут прийти в неправильной последовательности. Прикоммутации пакетов единого пути для них не существует, они могут приходитьнезависимо друг от друга по пути, определяемому состоянием сети в момент передачи. Соответственно, не исключено, что пакеты придут в неправильном порядке.Пакетная коммутация более устойчива к сбоям.
На самом деле, именно этосвойство стало причиной изобретения данного метода. Если, например, выходитиз строя один из коммутаторов, то все линии, подключенные к нему, также выходят из строя. Но при коммутации пакетов данные могут быть отправлены в обход «умершего» коммутатора.NataHaus.RUЗадержкараспространенияBCбDАВвРис. 2.34. Синхронизация событий при коммутации: каналов (а);сообщений (б); пакетов (в),185186Глава 2.
Физический уровеньМобильная телефонная системаПредварительное установление соединения дает возможность предварительно зарезервировать полосу пропускания. В этом случае при получении пакетаего можно мгновенно переслать дальше. При коммутации пакетов полоса пропускания не резервируется, поэтому могут возникать очереди из пакетов, ожидающих пересылки.Если полоса пропускания резервируется заранее, на линии не может возникнуть затор (если только не пытаться послать больше пакетов, чем ожидается).С другой стороны, сама попытка установить предварительное соединение может оказаться неудачной из-за перегрузки канала.
То есть ситуация перегрузкив разных методах может возникать в разное время: при коммутации пакетов такое может случиться при передаче данных, а при коммутации каналов — при установлении соединения.Если определенная линия уже зарезервирована для какого-то соединения, нопо ней ничего не передается, то она простаивает. Ею не могут воспользоватьсядругие абоненты. При коммутации пакетов линия не простаивает, а значит, такой метод является более эффективным с точки зрения всей системы.
Понимание того, чем приходится жертвовать в каждом из этих методов, необходимо,чтобы ощутить разницу между пакетной коммутацией и коммутацией каналов.В любом случае ищется какой-то компромисс между гарантией качества обслуживания при больших затратах ресурсов и отсутствием гарантии качества при малых затратах ресурсов.Коммутация пакетов использует передачу с промежуточным хранением. Пакет сохраняется в памяти маршрутизатора, после чего пересылается дальше. Прикоммутации каналов биты просто непрерывной чередой следуют по линии связи.
Промежуточное сохранение пакетов вносит задержки в процесс передачи.Еще одним отличием является то, что коммутация каналов абсолютно прозрачна для пользователей. Отправитель и получатель могут использовать любуюскорость передачи, любой формат данных или метод формирования кадров. Транспортная часть системы ничего не знает об этих подробностях и даже не интересуется ими. При коммутации пакетов транспортная служба определяет основныепараметры. Можно привести довольно грубое сравнение с различием междушоссе и железной дорогой. При движении по шоссе пользователь сам определяет скорость, размер и тип автомобиля. При перемещении по железной дороге подобные вопросы решаются специальной службой. Благодаря такой прозрачностисистемы передавать голос, данные и факсы в телефонной системе можно одновременно.Наконец, еще одним различием между двумя способами коммутации являетсяполитика оплаты услуг.
Системы с коммутацией каналов традиционно взимаютплату за расстояние передачи и время на линии. В мобильных телефонах расстояние роли не играет (кроме международных звонков), а время играет не оченьзначительную роль (ну, например, тариф с 2000 бесплатных минут дороже, чемтариф с 1000 бесплатных минут, 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 иногда берут просто ежемесячную абонентскую187плату, поскольку это проще для обеих сторон, однако магистральные транспортные службы взимают с местных провайдеров плату за объем трафика.
Все различия сведены в табл. 2.5.Таблица 2.5. Сравнительные характеристики коммутации каналови коммутации пакетовПараметрКоммутация каналовКоммутация пакетовУстановка соединенияВыделенный «медный» путьКаждый пакет перемещаетсяпо одному и тому же путиПакеты приходят в правильномпорядкеКритичность выхода из строякоммутатораДоступная пропускнаяспособностьВозможность занятости линииВозможность простоя линииПередача с промежуточнымхранениемПрозрачностьОплатаNataHaus.RUТребуетсяНе требуетсяДаНетДаНетДаНетДаНетФиксированнаяДинамическаяВо время установкисоединенияДля каждого пакетаДаНетНетДаДаНетЗа время на линииЗа трафикОбе системы коммутации довольно важны, поэтому мы скоро вернемся к ними подробнее опишем различные используемые технологии.Мобильная телефонная системаТрадиционная телефонная система (даже если она в один прекрасный день полностью перейдет на многогигабитный оптоволоконный кабель) никогда не сможет удовлетворить потребности огромной группы пользователей — людей, находящихся в пути.
Люди хотят получить возможность быть на связи буквальновезде: в автомобиле, самолете, бассейне и т. д. Через несколько лет не останетсятакой точки на Земле, откуда нельзя было бы позвонить по телефону, послатьe-mail и выйти в Интернет. По крайней мере, люди ожидают именно это. Следовательно, интерес к беспроводной телефонии будет продолжать расти. В следующих разделах мы рассмотрим подробности, касающиеся этой темы.Беспроводные телефоны бывают двух типов: домашние радиотелефоны и мобильные телефоны (иногда называемые сотовыми телефонами).
Радиотелефоны представляют собой устройства, состоящие из базовой станции и одной илинескольких переносных трубок. Они предназначены для использования внутриЖилья или в непосредственной близости от него. Их никогда не объединяют188Мобильная телефонная системаГлава 2. Физический уровеньв сети, поэтому в дальнейшем мы их рассматривать не будем. Вместо этого мыболее подробно рассмотрим мобильные системы связи, которые используютсякак для передачи речи, так и для обмена данными.На данный момент можно выделить уже три разных поколения мобильныхтелефонов, осуществляющих:1) аналоговую голосовую связь;2) цифровую голосовую связь;3) цифровую голосовую связь и обмен данными (Интернет, электронная почтаи т. д.).Хотя большая часть нашего обсуждения будет посвящена техническому устройству этих систем, нельзя не отметить тот интересный факт, что огромное влияние на процесс развития технологий этого типа оказали политические и экономические решения.
Первая мобильная система была предложена американскойкомпанией AT&T, которая, с согласия комиссии FCC, установила мобильнуюсвязь на всей территории Соединенных Штатов. В результате целая страна обрелаединую (аналоговую) систему связи, и мобильный телефон, купленный, например, в Калифорнии, успешно работал в Нью-Йорке. А в Европе все получилосьнаоборот: когда туда пришла мобильная связь, каждая страна бросилась разрабатывать собственные системы, в результате чего проиграли все.Однако Европа чему-то научилась на своих ошибках, и с появлением цифровых систем государственные телефонные службы объединились, чтобы создатьединый стандарт (GSM), по которому могли бы работать любые европейские мобильные телефоны. К тому времени в США государство вышло из бизнеса, связанного со стандартизацией, поэтому новые цифровые мобильные системы стализаботой коммерческих структур.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
