3.1. Узагальнена структура мережі з комутацією абонентів.
Будь-які мережі зв'язку підтримують деякий спосіб комутації своїх абонентів між собою. Цими абонентами можуть бути віддалені комп'ютери, локальні мережі, факс-апарати чи просто співрозмовники, що спілкуються за допомогою телефонних апаратів. Практично неможливо надати кожній парі взаємодіючих абонентів свою власну фізичну лінію зв'язку, що некомутується, якою вони могли б монопольно “володіти” протягом тривалого часу. Тому в будь-якій мережі завжди застосовується який-небудь спосіб комутації абонентів, що забезпечує доступність наявних фізичних каналів одночасно для декількох сеансів зв'язку між абонентами мережі. На рис. 12.4 показана типова структура мережі з комутацією абонентів.
Абоненти з'єднуються з комутаторами індивідуальними лініями зв'язку, кожна з яких використовується в будь-який момент часу тільки одним, закріпленим за цією лінією абонентом. Між комутаторами лінії зв'язку розділяються декількома абонентами, тобто використовуються спільно.
Рис.11.4. Загальна структура мережі з комутацією абонентів.
Існують три принципово різні схеми комутації абонентів у мережах: комутація каналів (circuit switching), комутація пакетів (packet switching) і комутація повідомлень (message switching). Зовні всі ці схеми відповідають приведеній на рис.11.4 структурі мережі,однак можливості і властивості їх різні. Мережі з комутацією каналів мають більш багату історію, вони ведуть своє походження від перших телефонних мереж. Мережі з комутацією пакетів порівняно молоді, вони з'явилися наприкінці 60-х років як результат експериментів з першими глобальними комп'ютерними мережами. Мережі з комутацією повідомлень послужили прототипом сучасних мереж з комутацією пакетів і сьогодні вони в чистому виді практично не існують.
Кожна з цих схем має свої переваги і недоліки, але за прогнозами багатьох фахівців майбутнє належить технології комутації пакетів, як більш гнучкої й універсальної.
Як мережі з комутацією пакетів, так і мережі з комутацією каналів можна розділити на два класи по іншій ознаці — на мережі з динамічною комутацією і мережі з постійною комутацією.
У першому випадку мережа дозволяє встановлювати з'єднання з ініціативи користувача мережі. Комутація виконується на час сеансу зв'язку, а потім (знову ж з ініціативи одного з взаємодіючих користувачів) зв'язок розривається. У загальному випадку будь-який користувач мережі може з'єднуватися з будь-яким іншим користувачем мережі. Звичайно період з'єднання між парою користувачів при динамічній комутації складає від декількох секунд до декількох годин і завершується при виконанні визначеної роботи — передачі файлу, перегляду сторінки тексту чи зображення і т.п.
В другому випадку мережа не надає користувачу можливості виконати динамічну комутацію з іншим довільним користувачем мережі. Замість цього мережа дозволяє парі користувачів замовити з'єднання на тривалий період часу. З'єднання встановлюється не користувачами, а персоналом, який обслуговує мережу. Час, на який встановлюється постійна комутація, виміряється звичайно декількома місяцями. Режим постійної комутації в мережах з комутацією каналів часто називається сервісом виділених (dedicated) чи орендованих (leased) каналів.
Прикладами мереж, що підтримують режим динамічної комутації, є телефонні мережі загального користування, локальні мережі, мережі TCP/IP.
Найбільш популярними мережами, що працюють у режимі постійної комутації, сьогодні є мережі технології SDH, на основі яких будуються виділені канали зв'язку з пропускною здатністю в декілька гігабіт в секунду.
Деякі типи мереж підтримують обидва режими роботи. Наприклад, мережі Х.25 і АТМ можуть надавати користувачу можливість динамічно зв'язатися з будь-яким іншим користувачем мережі й у той же час відправляти дані по постійному з'єднанню одному цілком визначеному абоненту.
3.2. Комутація каналів.
Під комутацією каналів розуміється створення безперервного складеного фізичного каналу з послідовно з'єднаних окремих канальних ділянок для прямої передачі даних між вузлами. Окремі канали з'єднуються між собою спеціальною апаратурою — комутаторами, що можуть встановлювати зв'язки між будь-якими кінцевими вузлами мережі. У мережі з комутацією каналів перед передачею даних завжди необхідно виконати процедуру встановлення з'єднання, у процесі якої і створюється складений канал.
Наприклад, якщо мережа, зображена на рис. 12.4, працює за технологією комутації каналів, то вузол 1, щоб передати дані вузлу 7, насамперед повинен передати спеціальний запит на встановлення з'єднання комутатору А, вказавши адресу призначення 7. Комутатор А повинен вибрати маршрут створення складеного каналу, а потім передати запит наступному комутатору, у даному випадку Е. Потім комутатор Е передає запит комутатору F, а той, у свою чергу, передає запит вузлу 7. Якщо вузол 7 приймає запит на встановлення з'єднання, він направляє по уже встановленому каналі відповідь вихідному вузлу, після чого складений канал вважається скомутованим і вузли 1 і 7 можуть обмінюватися по ньому даними, наприклад вести телефонну розмову.
Комутатори, а також канали, що їх з’єднують повинні забезпечувати одночасну передачу даних декількох абонентських каналів. Для цього вони повинні бути високошвидкісними і підтримувати будь-яку техніку мультиплексування абонентських каналів.
В даний час для мультиплексування абонентських каналів використовується дві технології:
техніка частотного мультиплексування (Frequency Division Multiplexing, FDM);
техніка мультиплексування з поділом часу (Time Division Multiplexing, TDM).
Комутація каналів на основі частотного мультиплексування
Техніка частотного мультиплексування каналів (FDM) була розроблена для телефонних мереж, але застосовується вона і для інших видів мереж, наприклад мереж кабельного телебачення.
Розглянемо особливості цього виду мультиплексування на прикладі телефонної мережі.
Мовні сигнали мають спектр шириною приблизно в 10 000 Гц, однак основні гармоніки вкладаються в діапазон від 300 до 3400 Гц. Тому для якісної передачі мови досить утворити між двома співрозмовниками канал зі смугою пропускання в 3100 Гц, який і використовується в телефонних мережах для з'єднання двох абонентів. У той же час смуга пропускання кабельних систем із проміжними підсилювачами, що з'єднують телефонні комутатори між собою, зазвичай складає сотні кілогерців, а іноді і сотні мегагерц. Однак безпосередньо передавати сигнали декількох абонентських каналів по широкополосному каналі неможливо, тому що всі вони працюють у тому самому діапазоні частот і сигнали різних абонентів змішаються між собою так, що розділити їхній буде неможливо.
Для поділу абонентських каналів характерна техніка модуляції високочастотного несучого синусоїдального сигналу низькочастотним мовним сигналом (рис.11.5). Ця техніка подібна техніці аналогової модуляції при передачі дискретних сигналів модемами, тільки замість дискретного вихідного сигналу використовуються безперервні сигнали, які породжуються звуковими коливаннями. У результаті спектр модульованого сигналу переноситься в інший діапазон, який симетрично розташовується по відношенню до несучої частоти і має ширину, яка приблизно збігається із шириною сигналу, що модулює.
Рис.11.5. Модуляція мовним сигналом.
Якщо сигнали кожного абонентського каналу перенести у свій власний діапазон частот, то в одному широкополосному каналі можна одночасно передавати сигнали декількох абонентських каналів.
На входи FDM-комутатора надходять вихідні сигнали від абонентів телефонної мережі. Комутатор виконує перенесення частоти кожного каналу у свій діапазон частот Зазвичай високочастотний діапазон поділяється на смуги, які відводяться для передачі даних абонентських каналів (рис.11.6). Щоб низькочастотні складові сигналів різних каналів не змішувалися між собою, смуги роблять шириною в 4 кГц, а не в 3,1 кГц, залишаючи між ними страховий проміжок у 900 Гц. У каналі між дрома FDM-комутаторами одночасно передаються сигнали всіх абонентських каналів, але кожен з них займає свою смугу частот. Такий канал називають ущільненим.
Рис.11.6. Комутація на основі частотного ущільнення.
Вихідний FDM-комутатор виділяє модульовані сигнали кожної несучої частоти і передає їх на відповідний вихідний канал, до якого безпосередньо підключений абонентський телефон.
У мережах на основі FDМ комутації прийнято кілька рівнів ієрархії ущільнених каналів. Перший рівень ущільнення утворять 12 абонентських каналів, які складають базову групу каналів, що займає смугу частот шириною в 48 кГц із границями від 60 до 108 кГц. Другий рівень ущільнення утворять 5 базових груп, що складають супергрупу, зі смугою частот шириною в 240 кГц і границями від 312 до 552 кГц. Супергрупа передає дані 60 абонентських каналів тональної частоти. Десять супергруп утворять головну групу, що використовується для зв'язку між комутаторами на великих відстанях. Головна група передає дані 600 абонентів одночасно і потребує від каналу зв'язку смугу пропускання шириною не менш 2520 кГц із границями від 564 до 3084 кГц.
Комутатори FDM можуть виконувати як динамічну, так і постійну комутацію. При динамічній комутації один абонент ініціює з'єднання з іншим абонентом, посилаючи в мережу номер абонента, якого потрібно викликати. Комутатор динамічно виділяє даному абоненту одну з вільних смуг свого ущільненого каналу. При постійній комутації за абонентом смуга в 4 кГц закріплюється на тривалий термін шляхом настройки комутатора по окремому входу, який недоступний користувачам.
Принцип комутації на основі поділу частот залишається незмінним і в мережах іншого виду, міняються тільки границі смуг, що виділяються окремому абонентському каналу, а також кількість низкошвидкісних каналів в ущільненому високошвидкісному.
Комутація каналів на основі поділу часу
Комутація на основі технології поділу частот розроблялася в розрахунку на передачу безперервних сигналів, що представляють голос. При переході до цифрової форми представлення голосу була розроблена нова технологія мультиплексування, що орієнтується на дискретний характер даних, що передаються.
Ця технологія має назву мультиплексування з поділом часу (Time Division Multiplexing, TDM). Рідше використовується й інша її назва — технологія синхронного режиму передачі (Synchronous Transfer Mode, STM). Рисунок 11.7 пояснює принцип комутації каналів на основі технології TDM.
Рис.11.7. Комутація на основі поділу каналу в часі.
Апаратура TDM-мереж — мультиплексори, комутатори,
демультиплексори — працює в режимі поділу часу, по черзі обслуговуючи протягом циклу своєї роботи всі абонентські канали. Цикл роботи устаткування TDM дорівнює 125 мкс, що відповідає періоду проходження вимірів голосу в цифровому абонентському каналі. Це значить, що мультиплексор чи комутатор встигає вчасно обслужити будь-який абонентський канал і передати його черговий вимір далі по мережі. Кожному з'єднанню виділяється один квант часу циклу роботи апаратури, який називається також тайм-слотом. Тривалість тайм-слота залежить від числа абонентських каналів, що обслуговуються мультиплексором TDM чи комутатором.
Мультиплексор приймає інформацію по N вхідних каналах від кінцевих абонентів, кожний з який передає дані по абонентському каналі зі швидкістю 64 Кбіт/с — 1 байт кожні 125 мкс. У кожному циклі мультиплексор виконує наступні дії:
прийом від кожного каналу чергового байта даних;
складання з прийнятих байтів ущільненого кадру, який називається також обоймою;
передача ущільненого кадру на вихідний канал з бітовою швидкістю, рівною Nx64 Кбіт/с.
Порядок байт в обоймі відповідає номеру вхідного каналу, від якого цей байт отриманий. Кількість абонентських каналів, що обслуговуються мультиплексором залежить від його швидкодії. Наприклад, мультиплексор Т1, що представляє собою перший промисловий мультиплексор, що працював за технологією TDM, підтримує 24 вхідних абонентських канали, створюючи на виході обойми стандарту Т1, що передаються з бітовою швидкістю 1,544 Мбіт/с.
Демультиплексор виконує зворотну задачу — він розбирає байти ущільненого кадру і розподіляє їх по своїх декількох вихідних каналах, при цьому він вважає, що порядковий номер байта в обоймі відповідає номеру вихідного каналу.
Комутатор приймає ущільнений кадр по швидкісному каналі від мультиплексора і записує кожен байт із нього в окрему ячейку своєї буферної пам'яті, причому в тому порядку, у якому ці байти були упаковані в ущільнений кадр. Для виконання операції комутації байти витягаються з буферної пам'яті не в порядку надходження, а в такому порядку, що відповідає підтримуваним у мережі з'єднанням абонентів. Так, наприклад, якщо перший абонент лівої частини мережі рис.12.7 повинен з'єднатися з другим абонентом у правій частині мережі, то байт, записаний у першу комірку буферної пам'яті, буде витягатися з неї другим. “Перемішуючи” потрібним чином байти в обоймі, комутатор забезпечує з'єднання кінцевих абонентів у мережі.
Один раз виділений номер тайм-слота залишається в розпорядженні з'єднання “вхідний канал-вихідний слот” протягом усього часу існування цього з'єднання, навіть якщо переданий трафік є пульсуючим і не завжди вимагає захопленої кількості тайм-слотов. Це означає, що з'єднання в мережі TDM завжди володіє відомою і фіксованою пропускною здатністю, кратною 64 Кбіт/с.
Робота устаткування TDM нагадує роботу мереж з комутацією пакетів, тому що кожен байт даних можна вважати деяким елементарним пакетом. Однак, на відміну від пакета комп'ютерної мережі, “пакет” мережі TDM не має індивідуальної адреси. Його адресою є порядковий номер в обоймі чи номер виділеного тайм-слота в мультиплексорі чи комутаторі. Мережі, що використовують технологію TDM, вимагають синхронної роботи всього устаткування, що і визначило другу назву цієї технології — синхронний режим передач (STM). Порушення синхронності руйнує необхідну комутацію абонентів, тому що при цьому губиться адресна інформація. Тому перерозподіл тайм-слотів між різними каналами в устаткуванні TDM неможливий, навіть якщо в якомусь циклі роботи мультиплексора тайм-слот одного з каналів виявляється надлишковим, тому що на вході цього каналу в цей момент немає даних для передачі (наприклад, абонент телефонної мережі мовчить).
Існує модифікація технології ТDМ, яка називається статистичним поділом каналу в часі (Statistical TDM, STDM). Ця технологія розроблена спеціально для того, щоб за допомогою тимчасово вільних тайм-слотів одного каналу можна було збільшити пропускну здатність інших. Для рішення цієї задачі кожен байт даних доповнюється полем адреси невеликої довжини, наприклад у 4 чи 5 біт, що дозволяє мультиплексувавти 16 чи 32 канали. Однак техніка STDM не знайшла широкого застосування і використовується в основному в нестандартному устаткуванні підключення терміналів до мейнфреймів. Розвитком ідей статистичного мультиплексування стала технологія асинхронного режиму передачі — АТМ, що увібрала в себе кращі риси технології комутації каналів і пакетів.
Мережі TDM можуть підтримувати або режим динамічної комутації, або режим постійної комутації, а іноді й обидва ці режими. Так, наприклад, основним режимом цифрових телефонних мереж, що працюють на основі технології TDM, є динамічна комутація, але вони підтримують також і постійну комутацію, надаючи своїм абонентам службу виділених каналів.
Існує апаратура, що підтримує тільки режим постійної комутації. До неї відноситься устаткування типу Т1/Е1, а також високошвидкісне устаткування SDH. Таке устаткування використовується для побудови первинних мереж, основною функцією яких є створення виділених каналів між комутаторами, що підтримують динамічну комутацію.
Сьогодні практично всі дані— голос, зображення, комп'ютерні дані — передаються в цифровій формі. Тому виділені канали TDM-технології, що забезпечують нижній рівень для передачі цифрових даних, є універсальними каналами для побудови мереж будь-якого типу: телефонних, телевізійних і комп'ютерних.
3.3. Комутація пакетів.
Комутація пакетів - це технологія комутації абонентів, що була спеціально розроблена для ефективної передачі комп'ютерного трафіка. Експерименти по створенню перших комп'ютерних мереж на основі технології комутації каналів показали, що цей вид комутації не дозволяє досягти високої загальної пропускної здатності мережі. Суть проблеми полягає в пульсуючому характері трафіка, який генерують типові мережні додатки. Наприклад, при звертанні до віддаленого файлового сервера користувач спочатку переглядає вміст каталогу цього сервера, що породжує передачу невеликого об’єму даних. Потім він відкриває необхідний файл у текстовому редакторі, і ця операція може створити досить інтенсивний обмін даними, особливо якщо файл містить об'ємні графічні додатки. Після відображення декількох сторінок файлу користувач якийсь час працює з ними локально, що взагалі не вимагає передачі даних по мережі, а потім повертає модифіковані копії сторінок на сервер — і це знову породжує інтенсивну передачу даних по мережі.
Коефіцієнт пульсації трафіка окремого користувача мережі, дорівнює відношенню середньої інтенсивності обміну даними до максимально можливої, може складати 1:50 чи 1:100. Якщо для описаної сесії організувати комутацію каналу між комп'ютером користувача і сервером, то велику частину часу канал буде простоювати. У той же час комутаційні можливості мережі будуть використовуватися — частина тайм-слотів чи частотних смуг комутаторів буде зайнята і недоступна іншим користувачам мережі.
При комутації пакетів всі повідомлення, що передаються користувачем мережі розбиваються у вихідному вузлі на порівняно невеликі частини, які називаються пакетами. Нагадаємо, що повідомленням називається логічно завершена порція даних — запит на передачу файлу, відповідь на цей запит, що містить весь файл, і т.п. Повідомлення можуть мати довільну довжину, від декількох байт до багатьох мегабайт. Пакети зазвичай також можуть мати перемінну довжину, але у вузьких межах, наприклад від 46 до 1500 байт. Кожен пакет забезпечується заголовком, у якому вказується адресна інформація, необхідна для доставки пакета вузлу призначення, а також номер пакета, що буде використовуватися вузлом призначення для зборки повідомлення (рис.11.8). Пакети транспортуються в мережі як незалежні інформаційні блоки. Комутатори мережі приймають пакети від кінцевих вузлів і на підставі адресної інформації передають їхній один одному, а в остаточному підсумку — вузлу призначення.
Рис.11.8. Розбивання повідомлення на пакети.
Комутатори пакетної мережі відрізняються від комутаторів каналів тим, що вони мають внутрішню буферну пам'ять для тимчасового збереження пакетів, якщо вихідний порт комутатора в момент прийняття пакета зайнятий передачею іншого пакета (рис.11.9). У цьому випадку пакет знаходиться якийсь час у черзі пакетів у буферній пам'яті вихідного порту, а коли до нього дійде черга, то він передається наступному комутатору. Така схема передачі даних дозволяє згладжувати пульсації трафіка на магістральних зв'язках між комутаторами і тим самим використовувати їх найбільш ефективним чином для підвищення пропускної здатності мережі в цілому.
Рис.11.9.Згладження пульсацій трафіка в мережі з комутацією пакетів.
Дійсно, для пари абонентів найбільш ефективним було би надання їм в одноособове користування скомутованого каналу зв'язку, як це робиться в мережах з комутацією каналів. При цьому способі час взаємодії цієї пари абонентів був би мінімальним, тому що дані без затримок передавалися б від одного абонента іншому. Простої каналу під час пауз передачі абонентів не цікавлять, для них важливо швидше вирішити свою власну задачу. Мережа з комутацією пакетів сповільнює процес взаємодії конкретної пари абонентів, тому що їхні пакети можуть очікувати в комутаторах, поки по магістральних зв'язках передаються інші пакети, що прийшли в комутатор раніше.
Проте загальний об’єм переданих мережею комп'ютерних даних в одиницю часу при технології комутації пакетів буде більшим, ніж при технології комутації каналів. Це відбувається тому, що пульсації окремих абонентів відповідно до закону великих чисел розподіляються в часі. Тому комутатори постійно і досить рівномірно завантажені роботою, якщо число абонентів, що обслуговуються ними, дійсно велике. На рис.12.9 показано, що трафік, що надходить від кінцевих вузлів на комутатори, дуже нерівномірно розподілений у часі. Однак комутатори більш високого рівня ієрархії, що обслуговують з'єднання між комутаторами нижнього рівня, завантажені більш рівномірно, і потік пакетів у магістральних каналах, які з'єднують комутатори верхнього рівня, має майже максимальний коефіцієнт використання.
Більш висока ефективність мереж з комутацією пакетів у порівнянні з мережами з комутацією каналів (при рівній пропускній здатності каналів зв'язку) була доведена в 60-і роки як експериментально, так і за допомогою імітаційного моделювання. Тут доречна аналогія з мультипрограмними операційними системами. Кожна окрема програма в такій системі виконується довше, ніж в однопрограмній системі, коли програмі виділяється весь процесорний час, поки вона, не завершить своє виконання. Однак загальне число програм, що виконуються за одиницю часу, у мультипрограмній системі є більшим, ніж в однопрограмній.
3.4. Віртуальні канали.
Описаний вище режим передачі пакетів між двома кінцевими вузлами мережі припускає незалежну маршрутизацію кожного пакета. Такий режим роботи мережі називається дейтаграмним, і при його використанні комутатор може змінити маршрут якого-небудь пакета в залежності від стану мережі — працездатності каналів і інших комутаторів, довжини черг пакетів у сусідніх комутаторах і т.п.
Існує й інший режим роботи мережі — передача пакетів по віртуальному каналі (virtual circuit чи virtual channel). У цьому випадку перед тим, як почати передачу даних між двома кінцевими вузлами, повинен бути установлений віртуальний канал, що являє собою єдиний маршрут, що з'єднує ці кінцеві вузли. Віртуальний канал може бути динамічним чи постійним. Динамічний віртуальний канал встановлюється при передачі в мережу спеціального пакета — запиту на встановлення з'єднання. Цей пакет проходить через комутатори і “прокладає” віртуальний канал. Це означає, що комутатори запам'ятовують маршрут для даного з'єднання і при надходженні наступних пакетів даного з'єднання відправляють їхній завжди по прокладеному маршруті. Постійні віртуальні канали створюються адміністраторами мережі шляхом ручного настроювання комутаторів.
При відмові комутатора чи каналу на шляху віртуального каналу з'єднання розривається, і віртуальний канал потрібно прокладати заново. При цьому він, природно, обійде ділянки мережі, що відмовили.
Кожен режим, передачі пакетів має свої переваги і недоліки. Дейтаграмний метод не вимагає попереднього встановлення з'єднання і тому працює без затримки перед передачею даних. Це особливо вигідно для передачі невеликого обсягу даних, коли час встановлення з'єднання може бути порівнянним з часом передачі даних. Крім того дейтаграмний метод швидше адаптується до змін у мережі.
При використанні методу віртуальних каналів час, витрачений на встановлення віртуального каналу, компенсується наступною швидкою передачею всього потоку пакетів. Комутатори розпізнають приналежність пакета до віртуального каналу по спеціальній мітці — номеру віртуального каналу, а не аналізують адреси кінцевих вузлів, як це робиться при дейтаграмному методі.
Пропускна здатність мереж з комутацією пакетів
Однією з відмінностей методу комутації пакетів від методу комутації каналів є невизначеність пропускної здатності з'єднання між двома абонентами. У методі комутації каналів після створення складеного каналу пропускна здатність мережі при передачі даних між кінцевими вузлами відома — це пропускна здатність каналу. Дані після затримки, зв'язаної з встановленням каналу, починають передаватися на максимальній для каналу швидкості (рис.11.10, а). Час передачі повідомлення в мережі з комутацією каналів Тк.к. дорівнює сумі затримки поширення сигналу по лінії зв'язку tз.р. і затримки передачі повідомлення tз.п.. Затримка поширення сигналу залежить від швидкості поширення електромагнітних хвиль у конкретному фізичному середовищі, яка коливається від 0 до 0,9 швидкості світла у вакуумі. Час передачі повідомлення дорівнює V/C, де V — об’єм повідомлення в бітах, а С — пропускна здатність каналу в бітах у секунду.
Рис.11.10. Затримки передачі даних в мережах з комутацією каналів і пакетів.
У мережі з комутацією пакетів спостерігається принципово інша картина.
Процедура встановлення з'єднання в цих мережах, якщо вона використовується, займає приблизно такий же час, як і в мережах з комутацією каналів, тому будемо порівнювати тільки час передачі даних.
На рис.11.10, б показаний приклад передачі в мережі з комутацією пакетів. Передбачається, що в мережу передається повідомлення того ж об’єму, що і повідомлення, яке показано на рис.11.10, а, однак воно розділено на пакети, кожний з який постачений заголовком. Час передачі повідомлення в мережі з комутацією пакетів позначено на рисунку Тк.п.. При передачі цього повідомлення, розбитого на пакети, по мережі з комутацією пакетів виникають додаткові тимчасові затримки. По-перше, це затримки в джерелі передачі, яке, крім передачі власне повідомлення, витрачає додатковий час на передачу заголовків , плюс до цього додаються затримки tинт, викликані інтервалами між передачею кожного наступного пакета (цей час іде на формування чергового пакета стеком протоколів).
По-друге, додатковий час витрачається в кожному комутаторі. Тут затримки складаються з часу буферизації пакета tб.п. (комутатор не може почати передачу пакета, не прийнявши його цілком у свій буфер) і часу комутації tк.. Час буферизації дорівнює часу прийому пакета з бітовою швидкістю протоколу Час комутації складається з часу очікування пакета в черзі і часу переміщення пакета у вихідний порт. Якщо час переміщення пакета фіксований і невеликий (від декількох мікросекунд до декількох десятків мікросекунд), то час очікування пакета в черзі коливається в дуже широких межах і наперед невідомий, так як залежить від поточного завантаження мережі пакетами.
3.5. Комутація повідомлень
Під комутацією повідомлень розуміється передача єдиного блоку даних між транзитними комп'ютерами мережі з тимчасовою буферизацыэю цього блоку на диску кожного комп'ютера (рис.11.11). Повідомлення на відміну від пакета має довільну довжину, що визначається не технологічними характеристика, 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 транзитивному комп'ютері на диску, причому час збереження може бути досить великим, якщо комп'ютер завантажений іншими роботами чи мережа тимчасово перевантажена.
Рис.11.11. Комутація повідомлень.
За такою схемою, як правило, 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, як правило, 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.
Технологія комутації повідомлень з'явилася в комп'ютерних мережах раніше технології комутації пакетів, але потім була витіснена 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 в якості комутаторів, що здорожує мережу.
Сьогодні комутація повідомлень працює тільки для деяких не оперативних служб, причому найчастіше поверх мережі з комутацією пакетів як служба прикладного рівня.
