Коммутация каналов — это метод реализации телекоммуникационной сети , в которой два сетевых узла устанавливают выделенный канал связи ( канал ) через сеть до того, как узлы смогут общаться. Канал гарантирует полную пропускную способность канала и остается подключенным в течение сеанса связи . [1] Канал функционирует так, как если бы узлы были физически соединены, как в электрической цепи .
Коммутация каналов возникла в аналоговых телефонных сетях , где сеть создавала выделенный канал между двумя телефонами на время телефонного звонка . [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 форме пакетов данных без выделенных каналов.
Определяющим примером сети с коммутацией каналов является ранняя аналоговая телефонная сеть . Когда звонок осуществляется с одного телефона на другой, коммутаторы в телефонных станциях создают непрерывную проводную цепь между двумя телефонами, пока длится звонок.
При коммутации каналов задержка битов постоянна во время соединения (в отличие от коммутации пакетов, где очереди пакетов могут вызывать различные и потенциально неопределенно длительные задержки передачи пакетов ). Ни один канал не может быть ухудшен конкурирующими пользователями, поскольку он защищен от использования другими абонентами до тех пор, пока канал не будет освобожден и не будет установлено новое соединение. Даже если фактическое общение не происходит, канал остается зарезервированным и защищенным от конкурирующих пользователей.
Хотя коммутация каналов обычно используется для соединения голосовых каналов, концепция выделенного пути, сохраняющегося между двумя общающимися сторонами или узлами, может быть расширена для передачи сигнала, отличного 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. Один из недостатков заключается в том, что она может быть относительно неэффективной, поскольку неиспользованная емкость, гарантированная для соединения, не может быть использована другими соединениями в той же сети. Кроме того, вызовы не могут быть установлены или будут сброшены, если соединение разорвано.
Для настройки и управления вызовами (и других административных целей) можно использовать отдельный выделенный канал сигнализации от конечного узла до сети. ISDN — одна из таких служб, которая использует отдельный канал сигнализации, в то время как обычная телефонная служба (POTS) этого не делает.
Метод установления соединения и контроля его хода и завершения через сеть может также использовать отдельный канал управления , как в случае соединений между телефонными станциями, которые используют протокол сигнализации с коммутацией пакетов CCS7 для передачи информации об установке вызова и управлении, а также используют TDM для передачи фактических данных канала.
Ранние телефонные станции были подходящим примером коммутации каналов. Абонент просил оператора соединиться с другим абонентом, будь то на той же станции или через межстанционную связь и другого оператора. Результатом было физическое электрическое соединение между телефонами двух абонентов на время разговора. Медный провод, используемый для соединения, не мог использоваться для передачи других вызовов в то же время, 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 емкость резервируется независимо от того, используется ли соединение непрерывно или нет. Коммутация каналов отличается от коммутации сообщений и коммутации пакетов . [3] Оба эти метода могут лучше использовать доступную полосу пропускания сети между несколькими сеансами связи в типичных условиях в сетях передачи данных.
Коммутация сообщений маршрутизирует сообщения целиком, по одному переходу за раз, то есть сохраняет и пересылает все сообщение. Коммутация пакетов разделяет данные, которые должны быть переданы, на пакеты, передаваемые по сети независимо. Вместо того, чтобы быть выделенными для одного сеанса связи за раз, сетевые соединения совместно используются пакетами из нескольких конкурирующих сеансов связи, что приводит к потере гарантий качества обслуживания, предоставляемых коммутацией каналов.
Пакетная коммутация может быть основана на коммуникации с установлением соединения или коммуникации без установления соединения . То есть на основе виртуальных каналов или датаграмм.
Виртуальные каналы используют технологию коммутации пакетов, которая эмулирует коммутацию каналов в том смысле, что соединение устанавливается до передачи каких-либо пакетов, а пакеты доставляются по порядку.
Коммутация пакетов без установления соединения делит данные, которые должны быть переданы, на пакеты, называемые дейтаграммами , которые передаются по сети независимо. Каждая дейтаграмма помечается своим пунктом назначения и порядковым номером для упорядочивания связанных пакетов, что исключает необходимость в выделенном пути, который поможет пакету найти свой путь к пункту назначения. Каждая дейтаграмма отправляется независимо, и каждая может быть направлена по другому пути. В пункте назначения исходное сообщение переупорядочивается на основе номера пакета для воспроизведения исходного сообщения. В результате сети коммутации пакетов дейтаграмм не требуют установления цепи и позволяют многим парам узлов одновременно общаться по одному и тому же каналу.
Мультиплексирование нескольких телекоммуникационных соединений по одному и тому же физическому проводнику стало возможным уже давно, но каждый канал мультиплексной линии либо был выделен для одного вызова за раз, либо простаивал между вызовами.
Когда вы звоните по телефону, например, телефонная система устанавливает электрический путь между вами и человеком, которому вы звоните, соединяя доступные телефонные кабели — цепи — из конца в конец. Чтобы завершить ваше «соединение», телефонные станции — коммутационные узлы — выделяют кабельные мили в форме цепей и поддерживают это распределение в течение всего времени вашего звонка. Таким образом, при коммутации цепей мы говорим, что цепи выделяются для передачи соединений. При чистой коммутации цепей создание соединения требует, чтобы несколько удаленных коммутационных узлов собрали непрерывный путь из конца в конец; и в течение срока службы соединения его составляющие цепи предназначены для передачи разговора.
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )