Разделение каналов. Мультиплексирование.

Выделенные каналы, как вы уже поняли, это дорого. На практике применяется так называемое разделение каналов или мультиплексирование, при котором канал связи поступает в распоряжение того или иного абонента по некоторым правилам.

Существует множество алгоритмов, которые позволяют нескольким абонентам пользоваться одной линией связи. Как обычно, хороших и плохих алгоритмов не бывает, бывают более или менее соответствующие заданным условиям.

Так, например, самый простой алгоритм состоит в следующем: если узлу требуется передать данные, он их передает. При этом возможна ситуация, при которой в это же время начал передачу еще какой-нибудь узел. Очевидно, оба сообщения будут испорчены. (Если одновременно кричат два человека, не слышно никого!) Но, если вероятность такой одновременной передачи низка, то вполне можно согласиться на этот алгоритм.

Пусть теперь узлы достаточно часто передают данные по сети, следовательно, требуется как-то упорядочить их работу. Рассмотрим канал с временным (ударение на последнем слоге слова!) разделением. При этом за каждым абонентом закрепляются промежутки времени, в которые абонент момент передавать данные. Если абоненту нечего передавать, то в течение выделенного ему времени сеть простаивает. Вторая проблема этого протокола состоит в необходимости синхронизации узлов. В курсе «Надежность информационных систем» мы рассмотрим способы синхронизации. А сейчас главное – осознавать, что в случае неверно идущих часов у одного из узлов снова появляются коллизии (наложение и порча пакетов).

Частотное мультиплексирование более распространено. При этом за каждым абонентом закрепляется определенная полоса пропускания – полоса частот, используемых для приема и передачи данных. Полосы не перекрываются и даже более: между ними есть неиспользуемые промежутки. Такой прием реализуем в случае, если физический сигнал обладает широким спектром, а передаваемый -ограниченным и значительно меньшим спектром. Частотное мультиплексирование сильно похоже на выделенную линию, хотя при этом физическая линия распределена между несколькими абонентами, но диапазон частот закреплен. Теоретически коллизий данный алгоритм избегает.

В следующих алгоритмах сделаем попытку отойти от выделенных каналов еще дальше.

Есть еще термин коммутация. При мультиплексировании мы рассматриваем ситуацию, в которой находятся несколько желающих передать данные, при этом они имеют один канал связи. Сейчас мы будем говорить о ситуации, в которой есть несколько желающих и несколько каналов связи.

Различают следующие виды коммутации: коммутация каналов, коммутация пакетов. При коммутации каналов передача данных происходит следующим образом: если некоторый узел желает передать данные, то ему временно отдается в распоряжение канал связи. То есть образуется как будто выделенный канал на то время, пока узел не освободит его. В другое время этот же канал связи может быть передан в пользование другому абоненту. Обычные телефонные линии связи – пример коммутации каналов. Недостаток такого распределения каналов – недостаточно эффективное использование линий связи. Так, если, разговаривая с кем-то по телефону, вы молчите, обдумывая ответ, то выделенный вам канал связи простаивает.

Наиболее эффективное использование каналов связи получается при коммутации пакетов. При этом передаваемые данные разных отправителей оформляются в пакеты ( на одни данные много пакетов!), и эти пакеты передаются друг за другом, занимая канал связи на небольшое время, максимально используя возникающие свободные промежутки.