2.2. Службы с установлением и без установления соединений, надежные и ненадежные соединения
Уровни могут предлагать вышестоящим уровням услуги двух типов: с наличием или отсутствием установления соединения. В технике связи процедура обмена сообщениями в процессе установления, разъединения соединений или обмена служебными сообщениями называется сигнализацией (signaling).
Типичный пример сервиса с установлением соединения является телефонная связь: абонент сначала устанавливает соединение, разговаривает, а затем разрывает соединение. В некоторых случаях отправляющая запрос сторона согласовывает параметры качества обслуживания, а другая отвергает или принимает. Примером отсутствия установления соединения является рассылка рекламы по электронной почте. Примером отсутствия соединения со всеми станциями, кроме одной (вызываемой) может быть широковещательный вызов (broadcast call) от базовой станции всем работающим мобильным станциям. В случае установления соединения служба может быть надежной и ненадежной. Надежная служба обеспечивает отправку данных без потерь.
Надежная служба реализуется с помощью подтверждений, посылаемых получателем в ответ на каждое принятое сообщение. Пример надежной службы – передача файлов, которая обеспечивает доставку без искажений. Не для всех приложений годится надежная служба (например, для передачи речевой или видеоинформации – для них недопустима большая задержка из-за повторной передачи принятых с искажениями данных). Режим без установления соединений называется дейтаграммным. По аналогии с телеграфом отправителю не предоставляется подтверждение о получении телеграммы. Дейтаграммный режим используется, кроме передачи речи и видео также тогда, когда надежная доставка данных обеспечивается протоколами более высоких уровней.
2.3. Пакетная коммутация
При коммутации пакетов сообщение пользователя разбивается в оконечном узле связи на пакеты - элементы сообщения, снабженные заголовком. Например, в сети стандарта Х.25 максимальная длина поля данных пакета устанавливается по согласованию. По умолчанию принимается равной 128 байт.
В заголовке пакета устанавливается адресная информация, необходимая для доставки пакета в оконечное устройство получателя. В сети Х.25 используется два формата адресации при коммутации (по физическим и по логическим адресам). Формат физического адреса имеет постоянные значения и в соответствии с рекомендацией ITU-T Х.121 содержит код зоны (всего в мире 7 зон), код определенной сети в зоне и номер сетевого терминала из десяти цифр. Понятие логического адреса и его функция подробно изложены в следующих главах, посвященных сетевому уровню сетей Х.25, Frame Relay, ATM. На рис. 2.4 показана передача сообщения абонента аi абоненту аj. Абонент аi подключён к центру коммутации А, а абонент аj к центру коммутации D. Перед передачей сообщение разбивается на три пакета, которые поступают получателю через транзитные центры коммутации B и C.
Рис. 2.4. Передача данных в сети КП
К сетям с коммутацией пакетов относится не только сеть Х.25, но и более современные технологии - сети Frame Relay, ATM, мобильные сети третьего (совместно с с КК) и четвертого поколений, Интернет. Пропускная способность канала в сети КП при неравномерном трафике существенно выше, чем в сетях КК. Один и тот же физический канал используется для обслуживания многих абонентов, поочередно предоставляя свою пропускную способность разным соединениям абонентов. Наибольший эффект от КП достигается при высоком коэффициенте пульсации трафика пользователей сети.
Коэффициент пульсации трафика отдельного пользователя сети определяется как отношение пиковой скорости на каком-либо коротком интервале времени к средней скорости обмена данными на длинном интервале времени и может достигать значений 100:1. Если использовать коммутацию каналов, то большую часть времени канал будет простаивать. В то же время часть ресурсов сети остается закрепленной за данной парой абонентов и недоступна другим пользователям сети.
На рис. 2.5 приведен пример мультиплексирования пакетов разных информационных потоков в одном физическом канале.
Рис. 2.5. Пример мультиплексирования пакетов в одном физическом канале
На первых трех осях изображены потоки пакетов, генерируемых абонентами а1, а2, a3. Двойная нумерация пакетов на рис. 5 обозначает номер абонента и номер пакета в потоке. Канал используется для обслуживания трех абонентов – путем разделения по времени, т.е. поочередного предоставления канала абонентам. Один канал может обеспечить работу многих взаимодействующих абонентов. Таким образом, пакет поэтапно, с переприемом, передается через ряд узлов в пункт назначения. Пакеты могут иметь переменную длину, но в достаточно узких пределах: от 50 до 1500 Байт. Пакеты транспортируются в сети, как независимые информационные блоки и собираются в сообщение в узле назначения. Коммутаторы пакетной сети имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора занят передачей другого пакета.