Коммутация каналов — это метод реализации телекоммуникационной сети , в котором два сетевых узла устанавливают выделенный канал связи ( канал ) через сеть, прежде чем узлы смогут обмениваться данными. Схема гарантирует полную пропускную способность канала и остается подключенной на протяжении всего сеанса связи . [1] Схема функционирует так, как если бы узлы были физически соединены, как в электрическую цепь .
Коммутация каналов возникла в аналоговых телефонных сетях , где сеть создавала выделенную цепь между двумя телефонами на время телефонного разговора . [2] Это контрастирует с коммутацией сообщений и коммутацией пакетов , используемыми в современных цифровых сетях, в которых магистральные линии между коммутационными центрами передают данные между многими различными узлами в виде пакетов данных без выделенных каналов.
Определяющим примером сети с коммутацией каналов является ранняя аналоговая телефонная сеть . Когда осуществляется вызов с одного телефона на другой, коммутаторы внутри телефонных станций создают непрерывную проводную цепь между двумя телефонами на протяжении всего времени разговора.
При коммутации каналов задержка битов постоянна во время соединения (в отличие от коммутации пакетов, где очереди пакетов могут вызывать различные и потенциально бесконечно длинные задержки передачи пакетов ). Ни один канал не может быть ухудшен конкурирующими пользователями, поскольку он защищен от использования другими вызывающими абонентами до тех пор, пока канал не будет освобожден и не будет установлено новое соединение. Даже если фактической связи не происходит, канал остается зарезервированным и защищенным от конкурирующих пользователей.
Хотя коммутация каналов обычно используется для соединения речевых каналов, концепция выделенного пути, существующего между двумя взаимодействующими сторонами или узлами, может быть распространена на содержимое сигнала, отличное от голоса. Преимущество использования коммутации каналов заключается в том, что она обеспечивает непрерывную передачу без накладных расходов, связанных с пакетами , максимально используя доступную полосу пропускания для этой связи. Одним из недостатков является то, что это может быть относительно неэффективно, поскольку неиспользованная емкость, гарантированная для соединения, не может использоваться другими соединениями в той же сети. Кроме того, вызовы не могут быть установлены или будут сброшены, если цепь разорвана.
Для установления и управления вызовом (и других административных целей) можно использовать отдельный выделенный канал сигнализации от конечного узла к сети. ISDN является одной из таких услуг, которая использует отдельный канал сигнализации, в то время как обычная телефонная служба (POTS) этого не делает.
Метод установления соединения и отслеживания его хода и завершения через сеть может также использовать отдельный канал управления, как в случае каналов между телефонными станциями, которые используют протокол сигнализации с коммутацией пакетов CCS7 для передачи информации об установке и управлении вызовом и используют TDM. для транспортировки фактических данных схемы.
Ранние телефонные станции были подходящим примером коммутации каналов. Абонент просил оператора подключиться к другому абоненту, будь то на той же бирже или через межстанционный канал и у другого оператора. Результатом стало физическое электрическое соединение между телефонами двух абонентов на время разговора. Медный провод, используемый для соединения, не мог использоваться для одновременной передачи других вызовов, даже если абоненты фактически не разговаривали и линия молчала.
При коммутации каналов маршрут и связанная с ним полоса пропускания резервируются от источника до пункта назначения, что делает коммутацию каналов относительно неэффективной, поскольку пропускная способность резервируется независимо от того, используется ли соединение постоянно. Коммутация каналов контрастирует с коммутацией сообщений и коммутацией пакетов . [3] Оба эти метода позволяют лучше использовать доступную полосу пропускания сети между несколькими сеансами связи в типичных условиях сетей передачи данных.
Коммутация сообщений маршрутизирует сообщения целиком, по одному шагу за раз, то есть сохраняет и пересылает все сообщение. Коммутация пакетов разделяет передаваемые данные на пакеты , передаваемые по сети независимо. Вместо того, чтобы быть выделенными для одного сеанса связи за раз, сетевые каналы совместно используются пакетами из нескольких конкурирующих сеансов связи, что приводит к потере гарантий качества обслуживания, обеспечиваемых коммутацией каналов.
Коммутация пакетов может быть основана на связи с установлением соединения или связи без установления соединения . То есть на основе виртуальных цепей или датаграмм.
Виртуальные каналы используют технологию коммутации пакетов, которая имитирует коммутацию каналов в том смысле, что соединение устанавливается до передачи каких-либо пакетов, и пакеты доставляются по порядку.
Коммутация пакетов без установления соединения делит передаваемые данные на пакеты, называемые дейтаграммами , которые передаются через сеть независимо. Каждая дейтаграмма помечается местом назначения и порядковым номером для упорядочивания связанных пакетов, что исключает необходимость в выделенном пути, чтобы помочь пакету найти путь к месту назначения. Каждая дейтаграмма отправляется независимо, и каждая может быть маршрутизирована по разному пути. В пункте назначения исходное сообщение переупорядочивается на основе номера пакета для воспроизведения исходного сообщения. В результате сети с коммутацией пакетов дейтаграмм не требуют установления канала и позволяют множеству пар узлов одновременно взаимодействовать по одному и тому же каналу.
Мультиплексирование нескольких телекоммуникационных соединений по одному и тому же физическому проводнику было возможно в течение долгого времени, но каждый канал в мультиплексированном канале либо был выделен для одного вызова за раз, либо простаивал между вызовами.
Например, когда вы звоните по телефону, телефонная система устанавливает электрический путь между вами и человеком, которому вы звоните, соединяя доступные телефонные кабели (цепи) встык.
Чтобы завершить ваше «соединение», коммутаторы телефонной системы — коммутационные узлы — распределяют кабельные мили в виде каналов и поддерживают это распределение на время вашего разговора.
Таким образом, мы говорим, что при коммутации каналов цепи выделяются для передачи соединений.
При чистой коммутации цепей для установления соединения требуется несколько удаленных коммутационных узлов, чтобы собрать воедино непрерывный путь от конца до конца;
и на протяжении всего срока действия соединения его составляющие цепи предназначены для ведения разговора.
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )