TSSN - Schalttechniken
In diesem Kapitel werden die Vermittlungstechniken in Telekommunikationsvermittlungssystemen und -netzen erläutert.
In großen Netzwerken kann es mehr als einen Pfad zum Übertragen von Daten vom Sender zum Empfänger geben. Die Auswahl eines Pfads, den Daten aus den verfügbaren Optionen herausnehmen müssen, kann wie folgt verstanden werdenSwitching. Die Informationen können umgeschaltet werden, während sie zwischen verschiedenen Kommunikationskanälen übertragen werden.
Für den digitalen Verkehr stehen drei typische Vermittlungstechniken zur Verfügung. Sie sind -
- Schaltungsumschaltung
- Speichervermittlung
- Paketvermittlung
Lassen Sie uns nun sehen, wie diese Techniken funktionieren.
Schaltungsumschaltung
Bei der Leitungsvermittlung kommunizieren zwei Knoten über einen dedizierten Kommunikationspfad miteinander. Hierbei wird eine Schaltung zum Übertragen der Daten eingerichtet. Diese Schaltkreise können permanent oder temporär sein. Anwendungen, die Schaltkreisumschaltung verwenden, müssen möglicherweise drei Phasen durchlaufen. Die verschiedenen Phasen sind -
- Aufbau einer Schaltung
- Daten übertragen
- Stromkreis trennen
Die folgende Abbildung zeigt das Muster der Schaltkreisumschaltung.
Circuit Switching wurde für Sprachanwendungen entwickelt. Telefon ist das am besten geeignete Beispiel für das Schalten von Schaltkreisen. Bevor ein Benutzer einen Anruf tätigen kann, wird über das Netzwerk ein virtueller Pfad zwischen dem angerufenen Teilnehmer und dem anrufenden Teilnehmer eingerichtet.
Die Nachteile der Schaltungsumschaltung sind -
- Die Wartezeit dauert lange und es erfolgt keine Datenübertragung.
- Jede Verbindung hat einen dedizierten Pfad, was teuer wird.
- Wenn angeschlossene Systeme den Kanal nicht verwenden, bleibt er inaktiv.
Das Schaltungsmuster wird hergestellt, sobald die Verbindung unter Verwendung des dedizierten Pfades, der für die Datenübertragung vorgesehen ist, in der Schaltungsumschaltung hergestellt ist. Das Telefonsystem ist ein gängiges Beispiel für die Leitungsvermittlungstechnik.
Speichervermittlung
Beim Nachrichtenwechsel wird die gesamte Nachricht als Dateneinheit behandelt. Die Daten werden in ihrer gesamten Schaltung übertragen. Ein Switch, der an der Nachrichtenumschaltung arbeitet, empfängt zuerst die gesamte Nachricht und puffert sie, bis Ressourcen verfügbar sind, um sie an den nächsten Hop zu übertragen. Wenn der nächste Hop nicht über genügend Ressourcen verfügt, um eine große Nachricht aufzunehmen, wird die Nachricht gespeichert und der Switch wartet.
Die folgende Abbildung zeigt das Muster der Nachrichtenumschaltung.
Bei dieser Technik werden die Daten gespeichert und weitergeleitet. Die Technik wird auch als bezeichnetStore-and-ForwardTechnik. Diese Technik wurde als Ersatz für das Schalten von Schaltkreisen angesehen. Die Übertragungsverzögerung, die auf die End-to-End-Verzögerung der Nachrichtenübertragung folgte, trug jedoch zur Ausbreitungsverzögerung bei und verlangsamte den gesamten Prozess.
Das Umschalten von Nachrichten hat die folgenden Nachteile:
Jeder Switch im Transitpfad benötigt genügend Speicherplatz, um die gesamte Nachricht aufzunehmen.
Aufgrund der Wartezeit bis zur Verfügbarkeit von Ressourcen ist die Nachrichtenumschaltung sehr langsam.
Das Umschalten von Nachrichten war keine Lösung für Streaming-Medien und Echtzeitanwendungen.
Die Datenpakete werden auch dann akzeptiert, wenn das Netzwerk ausgelastet ist. Dies verlangsamt die Lieferung. Daher wird dies für Echtzeitanwendungen wie Sprache und Video nicht empfohlen.
Paketvermittlung
Die Paketvermittlungstechnik wird von der Nachrichtenvermittlung abgeleitet, bei der die Nachricht in kleinere aufgerufene Blöcke zerlegt wird Packets. Der Header jedes Pakets enthält die Vermittlungsinformationen, die dann unabhängig übertragen werden. Der Header enthält Details wie Quell-, Ziel- und Zwischenknotenadressinformationen. Die Zwischennetzwerkgeräte können kleine Pakete speichern und beanspruchen weder auf dem Trägerpfad noch im internen Speicher von Switches viele Ressourcen.
Das individuelle Weiterleiten von Paketen erfolgt, wenn ein Gesamtsatz von Paketen nicht auf derselben Route gesendet werden muss. Wenn die Daten aufgeteilt werden, wird die Bandbreite reduziert. Diese Umschaltung wird zur Durchführung der Datenratenkonvertierung verwendet.
Die folgende Abbildung zeigt das Muster der Paketvermittlung.
Die folgende Abbildung zeigt das Muster der Paketvermittlung.
Die Leitungseffizienz der Paketvermittlung kann durch Multiplexen der Pakete aus mehreren Anwendungen über den Träger verbessert werden. Das Internet, das diese Paketvermittlung verwendet, ermöglicht es dem Benutzer, Datenströme anhand von Prioritäten zu unterscheiden. Abhängig von der Prioritätsliste werden diese Pakete nach dem Speichern weitergeleitet, um die Dienstqualität zu gewährleisten.
Die Paketvermittlungstechnik hat sich als effiziente Technik erwiesen und wird sowohl bei der Sprach- als auch bei der Datenübertragung häufig verwendet. Die Übertragungsressourcen werden unter Verwendung verschiedener Techniken wie statistischem Multiplexing oder dynamischer Bandbreitenzuweisung zugewiesen.
Statistisches Multiplexing
Statistisches Multiplexing ist eine Technik zur gemeinsamen Nutzung von Kommunikationsverbindungen, die bei der Paketvermittlung verwendet wird. Die gemeinsame Verknüpfung ist beim statistischen Multiplexing variabel, während sie bei TDM oder FDM festgelegt ist. Dies ist eine strategische Anwendung zur Maximierung der Bandbreitennutzung. Dies kann auch die Effizienz des Netzwerks erhöhen.
Durch Zuweisen der Bandbreite für Kanäle mit gültigen Datenpaketen kombiniert die statistische Multiplextechnik den Eingangsverkehr, um die Kanaleffizienz zu maximieren. Jeder Stream ist in Pakete unterteilt und wird nach Verfügbarkeit geliefert. Durch die Erhöhung der Prioritätsstufen kann mehr Bandbreite zugewiesen werden. Es wird darauf geachtet, dass die Zeitschlitze beim statistischen Multiplexen nicht verschwendet werden, während sie beim Zeitmultiplexen verschwendet werden.
Netzwerktraffic
Wie der Name schon sagt, sind Netzwerkdaten einfach die Daten, die sich in einer bestimmten Zeit im Netzwerk bewegen. Die Datenübertragung erfolgt in Form von Paketen, wobei die Anzahl der pro Zeiteinheit übertragenen Pakete als Last betrachtet wird. Die Steuerung dieses Netzwerkverkehrs umfasst das Verwalten, Priorisieren, Steuern oder Reduzieren des Netzwerkverkehrs. Die Menge und Art des Verkehrs in einem Netzwerk kann auch mit Hilfe einiger Techniken gemessen werden. Der Netzwerkverkehr muss überwacht werden, da dies zur Netzwerksicherheit beiträgt. Eine hohe Datenrate kann das Netzwerk beschädigen.
Als Maß für die Gesamtarbeit einer Ressource oder Einrichtung über einen Zeitraum (normalerweise 24 Stunden) wird verstanden als Traffic Volumeund wird in Erlang-Stunden gemessen. Das Verkehrsaufkommen ist definiert als das Produkt aus der durchschnittlichen Verkehrsintensität und dem Zeitraum von
$$ Verkehr \: \: Volumen = Verkehr \: Intensität \ mal Zeit \: Zeitraum $$
Überlastung
Eine Überlastung in einem Netzwerk soll aufgetreten sein, wenn die Belastung des Netzwerks größer ist als die Kapazität des Netzwerks. Wenn die Puffergröße des Knotens die empfangenen Daten überschreitet, ist der Verkehr hoch. Dies führt weiter zu einer Überlastung. Die Datenmenge, die von einem Knoten auf den anderen verschoben wird, kann als aufgerufen werdenThroughput.
Die folgende Abbildung zeigt die Überlastung.
In der obigen Abbildung kann der Knoten die Daten nicht schneller an den Empfänger senden, wenn die Datenpakete von den Sendern A, B und C am Knoten ankommen. Es tritt eine Verzögerung bei der Übertragung auf oder es kann zu Datenverlust aufgrund einer starken Überlastung kommen.
Wenn zu viele Pakete in einem paketvermittelten Netzwerk am Port ankommen, nimmt die Leistung ab und eine solche Situation wird aufgerufen Congestion. Die Daten warten in der Warteschlange auf die Übertragung. Wenn die Warteschlangenleitung zu mehr als 80% ausgelastet ist, wird die Warteschlangenleitung als überlastet bezeichnet. Die Überlastungskontrolltechniken helfen bei der Kontrolle der Überlastung. Das folgende Diagramm zwischen Durchsatz und Paketsendung zeigt den Unterschied zwischen überlastungsgesteuerter Übertragung und unkontrollierter Übertragung.
Es gibt zwei Arten von Techniken zur Überlastungskontrolle: offene und geschlossene Schleife. Die Schleifen unterscheiden sich durch die von ihnen ausgegebenen Protokolle.
Offene Schleife
Der Überlastungssteuerungsmechanismus mit offenem Regelkreis erzeugt Protokolle zu avoid congestion. Diese Protokolle werden an die gesendet source und die destination..
Geschlossene Schleife
Der Überlastungssteuerungsmechanismus mit geschlossenem Regelkreis erzeugt Protokolle, die es dem System ermöglichen, in den überlasteten Zustand zu gelangen und dann detect und removedie Überlastung. Dasexplicit und implicit Feedback-Methoden helfen beim Betrieb des Mechanismus.