TSSN - Tecniche di commutazione
In questo capitolo, discuteremo le tecniche di commutazione nei sistemi e nelle reti di commutazione delle telecomunicazioni.
Nelle reti di grandi dimensioni, potrebbe esserci più di un percorso per la trasmissione dei dati dal mittente al destinatario. La selezione di un percorso che i dati devono estrarre dalle opzioni disponibili può essere interpretataSwitching. Le informazioni possono essere cambiate mentre viaggiano tra i vari canali di comunicazione.
Sono disponibili tre tecniche di commutazione tipiche per il traffico digitale. Sono -
- Commutazione del circuito
- Commutazione dei messaggi
- Commutazione di pacchetto
Vediamo ora come funzionano queste tecniche.
Commutazione del circuito
Nella commutazione di circuito, due nodi comunicano tra loro su un percorso di comunicazione dedicato. In questo, viene stabilito un circuito per trasferire i dati. Questi circuiti possono essere permanenti o temporanei. Le applicazioni che utilizzano la commutazione di circuito potrebbero dover passare attraverso tre fasi. Le diverse fasi sono:
- Stabilire un circuito
- Trasferimento dei dati
- Scollegamento del circuito
La figura seguente mostra il modello di commutazione del circuito.
La commutazione di circuito è stata progettata per applicazioni vocali. Il telefono è il miglior esempio adatto di commutazione di circuito. Prima che un utente possa effettuare una chiamata, sulla rete viene stabilito un percorso virtuale tra l'abbonato chiamato e l'abbonato chiamante.
Gli svantaggi della commutazione del circuito sono:
- Il tempo di attesa dura a lungo e non vi è alcun trasferimento di dati.
- Ogni connessione ha un percorso dedicato e questo diventa costoso.
- Quando i sistemi collegati non utilizzano il canale, viene mantenuto inattivo.
Lo schema del circuito viene realizzato una volta stabilita la connessione, utilizzando il percorso dedicato che è destinato al trasferimento dei dati, nella commutazione del circuito. Il sistema telefonico è un esempio comune di tecnica di commutazione di circuito.
Commutazione dei messaggi
Nella commutazione del messaggio, l'intero messaggio viene trattato come un'unità di dati. I dati vengono trasferiti nel suo intero circuito. Un interruttore che lavora sulla commutazione del messaggio, riceve prima l'intero messaggio e lo bufferizza fino a quando non sono disponibili risorse per trasferirlo all'hop successivo. Se l'hop successivo non dispone di risorse sufficienti per accogliere messaggi di grandi dimensioni, il messaggio viene archiviato e lo switch attende.
La figura seguente mostra il modello di commutazione dei messaggi.
In questa tecnica, i dati vengono memorizzati e inoltrati. La tecnica è anche chiamataStore-and-Forwardtecnica. Questa tecnica è stata considerata un sostituto alla commutazione del circuito. Ma il ritardo di trasmissione che ha seguito il ritardo end-to-end della trasmissione del messaggio si è aggiunto al ritardo di propagazione e ha rallentato l'intero processo.
La commutazione dei messaggi presenta i seguenti inconvenienti:
Ogni switch nel percorso di transito necessita di spazio di archiviazione sufficiente per accogliere l'intero messaggio.
A causa dell'attesa inclusa fino a quando le risorse sono disponibili, il cambio di messaggio è molto lento.
Il cambio di messaggio non era una soluzione per lo streaming multimediale e le applicazioni in tempo reale.
I pacchetti di dati vengono accettati anche quando la rete è occupata; questo rallenta la consegna. Quindi, questo non è consigliato per applicazioni in tempo reale come voce e video.
Commutazione di pacchetto
La tecnica di commutazione di pacchetto deriva dalla commutazione di messaggio in cui il messaggio viene suddiviso in blocchi più piccoli chiamati Packets. L'intestazione di ogni pacchetto contiene le informazioni di commutazione che vengono poi trasmesse indipendentemente. L'intestazione contiene dettagli come l'origine, la destinazione e le informazioni sull'indirizzo del nodo intermedio. I dispositivi di rete intermedi possono memorizzare pacchetti di piccole dimensioni e non occupano molte risorse né sul percorso del vettore né nella memoria interna degli switch.
L'instradamento individuale dei pacchetti viene eseguito laddove non è necessario inviare un insieme totale di pacchetti nello stesso percorso. Man mano che i dati vengono suddivisi, la larghezza di banda viene ridotta. Questa commutazione viene utilizzata per eseguire la conversione della velocità dei dati.
La figura seguente mostra il modello di commutazione di pacchetto.
La figura seguente mostra il modello di commutazione di pacchetto.
L'efficienza di linea della commutazione di pacchetto può essere migliorata multiplexando i pacchetti da più applicazioni sul vettore. Internet che utilizza questa commutazione di pacchetto consente all'utente di differenziare i flussi di dati in base alle priorità. A seconda dell'elenco di priorità, questi pacchetti vengono inoltrati dopo la memorizzazione per fornire la qualità del servizio.
La tecnica di commutazione di pacchetto si è dimostrata una tecnica efficiente ed è ampiamente utilizzata sia nel trasferimento di voce che di dati. Le risorse di trasmissione vengono allocate utilizzando diverse tecniche come il multiplexing statistico o l'allocazione dinamica della larghezza di banda.
Multiplexing statistico
Il multiplexing statistico è una tecnica di condivisione del collegamento di comunicazione, utilizzata nella commutazione di pacchetto. Il collegamento condiviso è variabile nel multiplexing statistico, mentre è fisso in TDM o FDM. Si tratta di un'applicazione strategica per massimizzare l'utilizzo della larghezza di banda. Ciò può anche aumentare l'efficienza della rete.
Allocando la larghezza di banda per i canali con pacchetti di dati validi, la tecnica di multiplexing statistico combina il traffico in ingresso per massimizzare l'efficienza del canale. Ogni flusso è suddiviso in pacchetti e consegnato in base all'ordine di arrivo. L'aumento dei livelli di priorità consente di allocare più larghezza di banda. Le fasce orarie sono attente a non essere sprecate nel multiplexing statistico mentre vengono sprecate nel multiplexing a divisione di tempo.
Traffico di rete
Come suggerisce il nome, il traffico di rete è semplicemente i dati che si muovono lungo la rete in un dato tempo. La trasmissione dei dati avviene sotto forma di pacchetti, dove il numero di pacchetti trasmessi per unità di tempo è considerato come carico. Il controllo di questo traffico di rete include la gestione, l'assegnazione di priorità, il controllo o la riduzione del traffico di rete. La quantità e il tipo di traffico su una rete possono anche essere misurati con l'aiuto di alcune tecniche. Il traffico di rete deve essere monitorato in quanto ciò aiuta nella sicurezza della rete; un'elevata velocità di trasmissione dati potrebbe causare danni alla rete.
Una misura del lavoro totale svolto da una risorsa o struttura, in un periodo (di solito 24 ore) è intesa come Traffic Volumeed è misurato in Erlang-ore. Il volume di traffico è definito come il prodotto dell'intensità media del traffico e del periodo di
$$ Traffic \: \: volume = Traffic \: Intensity \ times Time \: period $$
Congestione
Si dice che la congestione in una rete si sia verificata quando il carico sulla rete è maggiore della capacità della rete. Quando la dimensione del buffer del nodo supera i dati ricevuti, il traffico sarà elevato. Questo porta ulteriormente alla congestione. La quantità di dati spostati da un nodo all'altro può essere chiamata comeThroughput.
La figura seguente mostra la congestione.
Nella figura sopra, quando i pacchetti di dati arrivano al Nodo dai mittenti A, B e C, il nodo non può trasmettere i dati al ricevitore a una velocità maggiore. Si verifica un ritardo nella trasmissione o potrebbe esserci una perdita di dati a causa di una forte congestione.
Quando troppi pacchetti arrivano alla porta in una rete a commutazione di pacchetto, le prestazioni diminuiscono e viene chiamata una situazione del genere Congestion. I dati attendono nella coda di trasmissione per la trasmissione. Quando la linea della coda viene utilizzata per più dell'80%, si dice che la linea della coda sia congestionata. Le tecniche di controllo della congestione aiutano a controllare la congestione. Il grafico seguente, tracciato tra throughput e invio di pacchetti, mostra la differenza tra trasmissione controllata dalla congestione e trasmissione incontrollata.
Le tecniche utilizzate per il controllo della congestione sono di due tipi: circuito aperto e circuito chiuso. I cicli differiscono dai protocolli che emettono.
Anello aperto
Il meccanismo di controllo della congestione a ciclo aperto produce protocolli per avoid congestion. Questi protocolli vengono inviati a source e il destination..
Ciclo chiuso
Il meccanismo di controllo della congestione a ciclo chiuso produce protocolli che consentono al sistema di entrare nello stato congestionato e poi detect e removela congestione. Ilexplicit e implicit i metodi di feedback aiutano nel funzionamento del meccanismo.