19.3. Способы коммутации в ш-цсио

Классификация способов коммутации, используемых в Ш-ЦСИО. Для перехода к Ш-ЦСИО необходимо определить число и состав пользователей; состав ШП служб; возможные скорости пере­дачи; тип и структуру трафика.

Такая сеть должна быть гибкой, т.е. хорошо приспособленной к любым разумным изменениям требований пользователей. Выбор принципов коммутации в такой сети является одним из центральных вопросов.

На рис. 19.3 приведена классификация систем цифровой коммута­ции, где КК - коммутация каналов; КП - коммутация пакетов; ПРК, ЧРК, ВРК - пространственное, частотное и временное разделение каналов; СВРК, АВРК - синхронное и асинхронное временное разде­ление каналов; ATM - Asynchronous Transfer Mode (асинхронный ме­тод передачи - АМП).

Для того чтобы показать сложность решения задачи выбора тех­нологии коммутации в Ш-ЦСИО, рассмотрим возможности, достоин­ства и недостатки известных способов коммутации. Все известные способы разделения цифровых каналов делят на две группы: син­хронные и асинхронные. Напомним тот факт, что при синхронном временном разделении каналов каждый канал закреплен за физиче­ским соединением безотносительно к тому, передается по нему ин­формация или нет. Установленное в сети или в коммутационном поле ЦСК соединение однозначно определяется временными интервалами, которые оно занимает во всех звеньях соединительного тракта. Исполь­зование СВРК в Ш-ЦСИО для многих служб проблематично из-за вы­сокой пачечности. Для повышения использования каналов паузы в передаче отдельных источников занимаются для передачи данных других источников. Такая идея используется при асинхронном вре­менном разделении каналов (АВРК). Применение АВРК позволяет не закреплять жестко временной интервал за каналом и за источником.

Рис. 19.3. Классификация систем цифровой коммутации

Идентификация информации обеспечивается благодаря ее адресова­нию. При АВРК реализуется статистическое мультиплексирование, т.е. обнаружение окон (пауз) в кадре системы передачи и заполнение их информацией из буферов, где источники ожидают начала переда­чи. При статистическом мультиплексировании легко учесть приорите­ты источников информации, что очень важно для Ш-ЦСИО, где интег­рируется много служб с существенно отличающимися характеристика­ми. Концепция коммутации в Ш-ЦСИО основана на применении АВРК и установлении виртуальных соединений. В соответствии с этой кон­цепцией для транспортировки информации всех служб применяется унифицированный пакет фиксированной длины.

К цифровым системам коммутации в Ш-ЦСИО предъявляются следующие требования:

1) независимость структуры и свойств от вида службы;

2) более высокая, чем в узкополосной ЦСИО, производительность;

3) адаптация к различным скоростям передачи в каналах сети;

4) более высокое, чем в У-ЦСИО, использование полосы частот для трафика пачечного типа;

5) высокая гибкость.

Высокая производительность необходима для поддержки видео­служб, а гибкость - из-за невозможности предсказать скорости пере­дачи, которые могут потребоваться для разнообразных служб. Высо­кая гибкость означает предоставление прозрачного доступа для поль зователя через интерфейс «пользователь-сеть», т.е. отсутствие ог­раничений на структуру кадра или пакета и на способ синхронизации.

Рис. 19.4. Распределение сетевого ресурса при различных способах коммутации

Гибкость ЦСК и сети в целом основывается на динамическом рас­пределении сетевых ресурсов (режимов коммутации, скоростей пе­редачи).

Пока остается проблемой обеспечение требований к качеству об­служивания всех составляющих трафика в Ш-ЦСИО, хотя бы на уров­не качества, обеспечиваемого в У-ЦСИО. В случае передачи речи с использованием метода КП трудности состоят в том, чтобы обеспе­чить задержку кадров не более чем на 30 мс (рекомендация G.131 ITU-T) и вероятность блокировки не более 10^-6.

На рис. 19.4 представлены известные способы коммутации и их варианты, использование которых позволяет в разной степени при­спосабливать сеть к изменению скорости передачи информации.

Здесь и в табл. 19.3 применяются следующие обозначения и аб­бревиатуры: ΔF_К - полоса пропускания канала, ΔF_баз - базовая полоса пропускания канала; МСКК - многоскоростная коммутация каналов; БКК - быстрая коммутация каналов; БКП - быстрая коммутация паке­тов; - время задержки передачи сообщений при КК, МСКК, БКК, БКП и КП соответственно; t_yc - время установле­ния соединения в режиме КК.

В табл. 19.4 перечислены достоинства и недостатки известных способов коммутации [5, 6].

Многоскоростная коммутация (МСКК) может использоваться в се­тях, поддерживающих службы с разными скоростями ПД. Отличие многоскоростной КК от обычной КК состоит в возможности предос­тавления пользователям составного канала с полосой пропускания в N раз большей, чем базовая. Базовая скорость выбирается из сооб­ражений удовлетворения требований большинства пользователей сети (например, 64 Кбит/с). Способ БКК позволяет лучше использо­вать сетевой ресурс (полосу частот канала), благодаря возможности предоставления канала новому требованию в паузах речевого сигна­ла. В основе БКП лежат те же принципы, что и при КП. Отличия со­стоят в том, что существенно повышаются скорости передачи по ка­налу и коммутации в коммутационных полях станций, так как в Ш-ЦСИО должны коммутироваться кадры, поступающие по волокон­но-оптическим линиям связи. Технические средства передачи с высо­кими скоростями (десятки гигабит в секунду) достигли прогресса су­щественно ранее, чем средства коммутации с такими же скоростями. Поэтому сдерживающим фактором в повышении скорости передачи информации между установками пользователей в коммутируемой се­ти до недавнего времени были «низкоскоростные» коммутационные поля станций и узлов. Интенсивность исследований в этой области вид­на по массе публикаций в конце 80-х и в 90-е годы XX в., посвященных коммутации с высокими скоростями.

Таблица 19.4. Достоинства и недостатки способов коммутации

Решение задачи высокоскорост­ной коммутации было найдено благодаря использованию короткого (53 байта) кадра (ячейки), буферированию ячеек на каждом входе (пор­те) станции Ш-ЦСИО, упрощению структуры коммутационного поля и алгоритма коммутации.

Высокие скорости (не менее 150 Мбит/с) передачи стали возможны благодаря использованию в терминальной сети Ш-ЦСИО волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Как известно, каналы, образованные в ВОЛС, характеризуются малой величиной вероятности ошибки. Это обстоятельство позволяет существенно упростить протоколы каналь­ного (звеньевого) уровня за счет отказа от решающей обратной связи при передаче пакетов. Избыточная полоса канала в ВОЛС делает внутрисетевые перегрузки маловероятными, что позволяет упростить или исключить контроль нагрузки на канальном и сетевом уровнях. Благодаря этому протоколы канального и сетевого уровней могут быть реализованы аппаратно, а не программно. Такое решение при­водит к уменьшению задержки кадров и повышению скорости переда­чи в сети.