На рис.2-43 a) и b) показаны схемы работы коммутатора при коммутации каналов и при коммутации пакетов. Каждый из шести прямоугольников на рис. 2-43 а) представляет узел коммутации определенного уровня. В данном случае, у каждого узла по три водящих и по три исходящих линии. Когда по одной из входящих линий поступает сигнал вызова, то он направляется по одной из исходящих линий. В результате эта входящая линия и исходящая линия замыкаются напрямую, образуя, как бы единую линию. На рисунке это показано пунктирной линией.
Как мы уже отмечали, на ранних этапах развития телефонных систем, коммутация осуществлялась вручную, оператором. Автоматический коммутатор изобрел в ХIХ в. Алмонд Строугер (Almond Strowger). История этого изобретения достаточно интересна. Строугер был владельцем похоронного бюро в небольшом городке. В этом же городе было еще одно похоронное бюро, жена владельца которого работала на телефонной станции оператором. Поэтому, когда родственники умершего звонили и просили соединить с похоронным бюро, ловкая жена тут же соединяла их со своим мужем. Строугер оказался перед выбором: либо изобрести автоматический коммутатор, либо закрыть дело. Он предпочел первый вариант. Так был изобретен телефонный коммутатор. За истекшие 100 лет в нем мало что изменилось. Эта история умалчивает, что стало с телефонными операторами, оставшимися без работы. Быть может они перешли в справочную службу и стали отвечать на вопросы типа: «Каков телефонный номер ближайшего похоронного бюро?».
Рисунок 2-43 а) существенно упрощает реальную ситуацию. Мы уже отмечали, что между узлами коммутации используются магистрали с мультиплексированием сотен и тысяч вызовов одновременно. Эти магистрали не обязательно используют кабели. Они могут быть реализованы с помощью радиорелейной связи. Однако, в целом основная идея коммутации каналов там отображена верно: при наличии вызова, создается физическое соединение за счет коммутации нескольких каналов, которое сохраняется до тех пор, пока не будут переданы данные и не поступит команда разрыва соединения. Для создания соединения сигнал вызова должен пройти от точки возникновения до места назначения и быть подтвержден сигналом, что соединение успешно создано.
Основной особенностью коммутации каналов является то, что канал точка-точка создается до того как данные начнут передаваться. Время соединения исчисляется секундами, а при удаленных звонках - до минуты. Прежде чем соединение возникнет, сигнал вызова должен проложить маршрут. Это требует времени. Для многих компьютерных приложений такая большая задержка не приемлема или не желательна.
Если соединение установлено, то задержка при передаче составит 5 мксек. на 1000 км. Если соединение установлено, то нет опасности, что во время разговора Вы услышите сигнал занято из-за нехватки свободных линий у какого-то коммутатора либо малой пропускной способности одного из каналов, через который проходит соединение.
Альтернативой коммутации каналов является коммутация сообщений. Этот метод использовался при передаче телеграмм. Сообщение получали на узле коммутации целиком, затем целиком передавали по каналу, ведущему к абоненту. И так от оператора к оператору, от одного узла коммутации к другому, пока сообщение не приходило к адресату. Здесь не надо было создавать соединение заранее. Однако, для такого способа передачи необходимо обеспечить нужное количество памяти для буферизации любого сообщения, сколь угодно большого. Для преодоления этого недостатка был предложен метод коммутации пакетов: сообщение разбивают на фрагменты фиксированной длины. Эти фрагменты называются пакеты. Пакеты одного сообщения передают от одного узла коммутации к другому, пока они не достигнут места назначения. Каждый пакет могут передавать независимо от других. Поскольку пакет имеет фиксированную длину, то абонент не может монополизировать линию, а поэтому возможен интерактивный режим работы. Одну и ту же линию могут разделять пакеты разных пользователей. Другое достоинство коммутации пакетов – конвейерность: второй пакет можно отправить не дожидаясь когда первый достигнет места назначения. Послав второй, можно начать передачу третьего и т.д.
Основные различия между коммутацией каналов и коммутацией пакетов приведены ниже:
· при коммутации каналов создается соединение, пропускная способность которого полностью резервируется за двумя абонентами, вне зависимости от того, какая пропускная способность реально им потребуется. При коммутации пакетов физическая линия может быть использована пакетами разных абонентов. Следует иметь в виду, что так как при коммутации пакетов не происходит жесткого закрепления канала, то резкое увеличение потока пакетов в узле коммутации (в случае коммутации пакетов эти узлы называют маршрутизаторы), может привести к их перегрузке и потере части пакетов.
· при коммутации каналов гарантировано, что все данные поступят абоненту и в том порядке, в каком их послали. При коммутации пакетов из-за ошибок маршрутизации пакеты могут быть направлены не по назначению, сохранение их исходного порядка получателю не гарантируется.
· коммутация каналов абсолютно прозрачна для абонентов. Они могут пересылать данные в любой кодировке и формате. При коммутации пакетов формат и способ кодировки пакетов задан заранее и определяется оператором связи.
· при коммутации пакетов плата взимается за время соединения и число переданных пакетов. При коммутации каналов плата берется исключительно за время и длину соединения.
