Поясніть комутацію повідомлень. Наведіть переваги та недоліки цього методу комутації.

Під комутацією повідомлень розуміється передача єдиного блоку даних між транзитними комп'ютерами мережі з тимчасовою буферизацією цього блоку на диску кожного комп'ютера (мал. 2.32). Повідомлення на відміну від пакета має довільну довжину, що визначається не технологічними розуміннями, а змістом інформації, що складає повідомлення. Наприклад, повідомленням може бути текстовий документ, файл із кодом програми, електронний лист.

Транзитні комп'ютери можуть з'єднуватися між собою як мережею з комутацією пакетів, так і мережею з комутацією каналів. Повідомлення зберігається в транзитному комп'ютері на диску, причому час збереження може бути досить великим, якщо комп'ютер завантажений іншими роботами чи мережа тимчасово перевантажена.

За такою схемою звичайно передаються повідомлення, що не вимагають негайної відповіді, найчастіше повідомлення електронної пошти. Режим передачі з проміжним збереженням на диску називається режимом " збереження-і-передача " (store-and-forward).

Режим комутації повідомлень розвантажує мережу для передачі трафіка, що вимагає швидкої відповіді, наприклад трафіка служби WWW чи файлової служби.

Кількість транзитних комп'ютерів намагаються по можливості зменшити. Якщо комп'ютери підключені до мережі з комутацією пакетів, то число проміжних комп'ютерів звичайно зменшується до двох. Наприклад, користувач передає поштове повідомлення своєму серверу вихідної пошти, а той відразу намагається передати повідомлення серверу вхідної пошти адресата. Але якщо комп'ютери зв'язані між собою телефонною мережею, то часто використовується кілька проміжних серверів, тому що прямий доступ до кінцевого сервера може бути неможливий у даний момент через перевантаження телефонної мережі (абонент зайнятий) чи економічно невигідний через високі тарифи на далекий телефонний зв'язок.

Техніка комутації повідомлень з'явилася в комп'ютерних мережах раніш техніки комутації пакетів, але потім була витиснута останньою, як більш ефективною за критерієм пропускної здатності мережі. Запис повідомлення на диск займає досить багато часу, крім того, наявність дисків припускає спеціалізовані комп'ютери як комутатори, що здорожує мережу.

Сьогодні комутація повідомлень працює тільки для деяких не оперативних служб, причому найчастіше поверх мережі з комутацією пакетів, як служба прикладного рівня.

Висновки

• У мережах для з'єднання абонентів використовуються три методи комутації: комутація каналів, комутація пакетів і комутація повідомлень.
• Як комутація каналів, так і комутація пакетів може бути або динамічною, або постійною.
• У мережах з комутацією каналів абонентів з'єднує складений канал, утворений комутаторами мережі по запиту одного з абонентів.
• Для спільного поділу каналів між комутаторами мережі декількома абонентськими каналами використовуються дві технології: частотного поділу каналу (FDM) і поділу каналу в часі (TDM). Частотний поділ характерний для аналогової модуляції сигналів, а тимчасове — для цифрового кодування.
• Мережі з комутацією каналів добре комутирують потоки даних постійної інтенсивності, наприклад потоки даних, що створювані співрозмовниками, які розмовляють по телефону, але не можуть перерозподіляти пропускну здатність магістральних каналів між потоками абонентських каналів динамічно.
• Мережі з комутацією пакетів були спеціально розроблені для ефективної передачі пульсуючого комп'ютерного трафіка. Буферизація пакетів різних абонентів у комутаторах дозволяє згладити нерівномірності інтенсивності трафіка кожного абонента і рівномірно завантажити канали зв'язку між комутаторами.
• Мережі з комутацією пакетів ефективно працюють в тому відношенні, що обсяг переданих даних від всіх абонентів мережі в одиницю часу більше, ніж при використанні мережі з комутацією каналів. Однак для кожної пари абонентів пропускна здатність мережі може виявитися нижче, ніж у мережі з комутацією каналів, за рахунок черг пакетів у комутаторах.
• Мережі з комутацією пакетів можуть працювати в одному з двох режимів: дейтаграмному чи режимі віртуальних каналів.
• Розмір пакета істотно впливає на продуктивність мережі. Звичайно пакети в мережах мають максимальний розмір у 1-4 Кбайт.
• Комутація повідомлень призначена для організації взаємодії користувачів у режимі off-line, коли не очікується негайної реакції на повідомлення. При цьому методі комутації повідомлення передається через кілька транзитних комп'ютерів, де вони цілком буферизуються на диску.

 

 

46. Поясніть комутацію пакетів. Наведіть переваги та недоліки цього методу комутації.

Комутація пакетів

 

• Дані нарізаються порціями - пакетами, кожен з яких обробляється комутаторами незалежно

• Не потрібно виконувати попередню процедуру встановлення з'єднання

• Кожен пакет містить адресу призначення і адресу відправника

Повідомлення - логічно завершена порція даних - запит на передачу файлу, відповідь на цей запит, увесь файл, що містить, і тому подібне

 

Пакет - одиниця передачі даних, розмір якої ніяк не пов'язаний з сенсом інформації, що передається

 

Кожний пакет містить заголовк, в якому вказується

• адресна інформація

• номер пакету, який буде використовуватися вузлом призначення для збірки повідомлення

 

Комутатори мають внутрішню буферну пам’ять для зберігання пакетів

Мережа з комутацією пакетів сповільнює процес взаємодії конкретної пари абонентів, проте підвищує пропускну спроможність мережі в цілому

 

Затримки в джерелі передачі

• час на передачу заголовка

• затримки, викликані інтервалами між передачею кожного наступного пакету

 

Затримки в кожному комутаторі

• час буферизації пакету

• час комутації, який складається з

• часу очікування пакету в черзі (змінна величина)

• і часу переміщення пакету у вихідний порт

Комутація пакетів

Пропускна спроможність мережі для абонентів невідома, затримки передачі носять випадковий характер

Мережа завжди готова прийняти дані від абонента

Ресурси мережі використовуються ефективно при передачі пульсуючого трафіку

Адреса передається з кожним пакетом

Комутація пакетів застосовується

для передачі пульсуючого трафіку зі змінною швидкістю і не чутливого до затримок. Приклад: передача текстових документів, перегляд Web- сторінок.

Недоліки - немає гарантій пропускної спроможності, змінні затримки - складно передавати потоковий трафік реального часу - мову, відео

 

 

Поясніть метод FDMA.

FDMA (англ. Frequency Division Multiple Access - множинний доступ з поділом каналів по частоті) - спосіб використання радіочастот, коли в одному частотному діапазоні знаходиться тільки один абонент, різні абоненти використовують різні частоти в межах соти. Є застосуванням частотного мультиплексування (FDM) у радіозв'язку.

Тому, поки початковий запит не закінчений, канал закритий до інших сеансів зв'язку. Повна дуплексний (Full-Duplex) FDMA передача використовує два канали, один для передачі, інший для прийому. FDMA використовувався в першому поколінні (1G) аналогової зв'язку і цей принцип реалізований в стандартах GSM (спільно з TDMA), AMPS, N-AMPS, NMT, ETACS (американський стандарт).

При частотному методі мультиплексування FDM (FDM - Frequency Division Multiplexing) кожен інформаційний потік передається по фізичному каналу на відповідній частоті - піднесе ƒпн. Якщо в якості фізичного каналу виступає оптичне випромінювання - оптична несуча, то вона модулюється за інтенсивністю груповим інформаційним сигналом, спектр якого складається з ряду частот піднесуча, кількість яких дорівнює кількості компонентних інформаційних потоків. Частота поднесущей кожного каналу вибирається виходячи з умови ƒпн ≥ 10ƒвчп, де ƒпн - частота піднесе, ƒвчп - верхня частота спектру інформаційного потоку. Частотний інтервал між поднесущими Δƒпн вибирається з умови Δƒпн ≥ ƒвчп. На приймальній стороні оптична несуча потрапляє на фотодетектор, на навантаженні якого виділяється електричний груповий потік, що надходить після посилення в широкосмуговому підсилювачі прийому на входи вузькосмугових фільтрів, центральна частота пропускання яких дорівнює одній з піднесуть частот.

 

Поясніть метод WDMA.

Метод WDM дозволяє збільшити швидкості передачі інформації в волоконно-оптичній лінії зв'язку за рахунок одночасної передачі по одному волокну декількох TDM каналів на різних довжинах хвиль. У системах WDM до оконечному електронного обладнання пред'являються такі ж вимоги, як і в системах TDM, для решти обладнання пропускна здатність обмежується лише самими каналами. Повна пропускна здатність лінії зв'язку не обмежена пропускною здатністю використовуваних електронних компонентів. При необхідності необхідна пропускна здатність досягається шляхом додавання / видалення оптичних несучих. Кожен канал електрозв'язку, утворений ЦСП, обробляється в системі WDM як окремий канал на окремій довжині хвилі.

Суть цього методу полягає в тому, що k інформаційних цифрових потоків, (їх кількість може бути 2, 4, 8, 32.. i.. k), які переносяться кожен на своїй оптичної несучої на довжині хвилі λm і рознесених у просторі, за допомогою спеціальних пристроїв - оптичних мультиплексорів (ОМ) - об'єднуються в один оптичний потік λ1.. λm, після чого він вводиться в оптичне волокно. На приймальній стороні проводиться зворотна операція демультиплексування

Поясніть метод TDMA

 

Що таке TDMA:

TDMA (Time Division Multiple Access) - множинний доступ з тимчасовим поділом. Це один з трьох основних методів множинного доступу, тобто способів поділу спільного ресурсу каналу зв'язку між учасниками інформаційного обміну. TDMA широко застосовується в стандартах другого покоління мобільного зв'язку таких як, наприклад, GSM (Global System for Mobile Сommunications).

 

.

Структура циклу TDMA

Як працює TDMA:

- В основі дії TDMA лежить конвертація аудіо-сигналу в цифровий сигнал; цей сигнал потім розділяється на деяке число пакетів тривалістю в кілька мілісекунд кожен. На короткий проміжок часу призначається один частотний канал, а потім відбувається перекидання сигналу на інший канал. Цифрові фрагменти з одного передавача займають різні тайм-слоти в декількох смугах одночасно. У методі доступу TDMA три користувачі одночасно ділять несучу частоту в 30 кГц. Метод доступу на основі TDMA використовується в європейському цифровому стандарті GSM, а також в японському цифровому стандарті.

 

Перевага TDMA:

- забезпечує можливість використання в операційних системах вдосконалених мереж, та введення в персональні системи PCS деяких дійсно важливих функцій. В даний час TDMA є доступною, схваленою до застосування технологією, комерційно використовується в багатьох системах.

Прогнози щодо використання:

- Використовувані в даний час системи дають можливість 6-кратного ущільнення сигналу (підвищення ємності). У майбутньому, з впровадженням ієрархічних сот, "інтелектуальних" антен і адаптивного призначення каналів, ємність даних мереж буде 40-кратно перевищувати ємність аналогових каналів.