TSSN - เทคนิคการสลับ
ในบทนี้เราจะพูดถึงเทคนิคการสลับในระบบและเครือข่ายการสลับโทรคมนาคม
ในเครือข่ายขนาดใหญ่อาจมีมากกว่าหนึ่งเส้นทางสำหรับการส่งข้อมูลจากผู้ส่งไปยังผู้รับ การเลือกเส้นทางที่ข้อมูลต้องนำออกจากตัวเลือกที่มีอยู่สามารถเข้าใจได้ว่าSwitching. ข้อมูลอาจถูกสลับระหว่างการเดินทางระหว่างช่องทางการสื่อสารต่างๆ
มีเทคนิคการสลับทั่วไปสามประการสำหรับการรับส่งข้อมูลดิจิทัล พวกเขาคือ -
- การสลับวงจร
- การสลับข้อความ
- การสลับแพ็กเก็ต
ตอนนี้ให้เราดูว่าเทคนิคเหล่านี้ทำงานอย่างไร
การสลับวงจร
ในการสลับวงจรโหนดสองโหนดจะสื่อสารกันผ่านเส้นทางการสื่อสารเฉพาะ ในนี้จะมีการสร้างวงจรเพื่อถ่ายโอนข้อมูล วงจรเหล่านี้อาจถาวรหรือชั่วคราว แอพพลิเคชั่นที่ใช้การสลับวงจรอาจต้องผ่านสามเฟส ขั้นตอนต่างๆ ได้แก่ -
- การสร้างวงจร
- การถ่ายโอนข้อมูล
- การตัดการเชื่อมต่อวงจร
รูปด้านล่างแสดงรูปแบบของการสลับวงจร
การสลับวงจรถูกออกแบบมาสำหรับการใช้งานเสียง โทรศัพท์เป็นตัวอย่างการสลับวงจรที่เหมาะสมที่สุด ก่อนที่ผู้ใช้จะสามารถโทรออกได้จะมีการสร้างเส้นทางเสมือนระหว่างสมาชิกที่เรียกว่าและผู้ติดตามที่โทรผ่านเครือข่าย
ข้อเสียของการสลับวงจรคือ -
- เวลาในการรอนานและไม่มีการถ่ายโอนข้อมูล
- การเชื่อมต่อแต่ละครั้งมีเส้นทางเฉพาะซึ่งจะมีราคาแพง
- เมื่อระบบที่เชื่อมต่อไม่ใช้ช่องสัญญาณนั้นจะไม่ได้ใช้งาน
รูปแบบวงจรจะเกิดขึ้นเมื่อมีการเชื่อมต่อโดยใช้เส้นทางเฉพาะซึ่งมีไว้สำหรับการถ่ายโอนข้อมูลในการสลับวงจร ระบบโทรศัพท์เป็นตัวอย่างทั่วไปของเทคนิค Circuit Switching
การสลับข้อความ
ในการสลับข้อความข้อความทั้งหมดจะถือว่าเป็นหน่วยข้อมูล ข้อมูลจะถูกถ่ายโอนในวงจรทั้งหมด สวิตช์ที่ทำงานกับการสลับข้อความอันดับแรกจะรับข้อความทั้งหมดและบัฟเฟอร์จนกว่าจะมีทรัพยากรที่สามารถโอนไปยังฮอปถัดไปได้ หากการกระโดดครั้งต่อไปไม่มีทรัพยากรเพียงพอที่จะรองรับข้อความขนาดใหญ่ข้อความจะถูกจัดเก็บไว้และสวิตช์จะรอ
รูปต่อไปนี้แสดงรูปแบบของการสลับข้อความ
ในเทคนิคนี้ข้อมูลจะถูกจัดเก็บและส่งต่อ เทคนิคนี้เรียกอีกอย่างว่าStore-and-Forwardเทคนิค. เทคนิคนี้ถือว่าทดแทนการสลับวงจร แต่ความล่าช้าในการส่งที่ตามมาจากจุดสิ้นสุดเพื่อสิ้นสุดความล่าช้าของการส่งข้อความได้เพิ่มความล่าช้าในการเผยแพร่และทำให้กระบวนการทั้งหมดช้าลง
การสลับข้อความมีข้อบกพร่องดังต่อไปนี้ -
สวิตช์ทุกตัวในเส้นทางการขนส่งต้องการพื้นที่เก็บข้อมูลเพียงพอที่จะรองรับข้อความทั้งหมด
เนื่องจากการรอจนกว่าทรัพยากรจะพร้อมใช้งานการสลับข้อความจึงช้ามาก
การสลับข้อความไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาสำหรับสตรีมมิงมีเดียและแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์
แพ็กเก็ตข้อมูลได้รับการยอมรับแม้ว่าเครือข่ายจะไม่ว่าง สิ่งนี้ทำให้การจัดส่งช้าลง ดังนั้นจึงไม่แนะนำให้ใช้กับแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์เช่นเสียงและวิดีโอ
การสลับแพ็กเก็ต
เทคนิคการสลับแพ็กเก็ตมาจากการสลับข้อความโดยที่ข้อความถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อย ๆ ที่เรียกว่า Packets. ส่วนหัวของแต่ละแพ็กเก็ตมีข้อมูลการสลับซึ่งจะถูกส่งอย่างอิสระ ส่วนหัวประกอบด้วยรายละเอียดเช่นข้อมูลต้นทางปลายทางและที่อยู่โหนดกลาง อุปกรณ์เครือข่ายระดับกลางสามารถจัดเก็บแพ็กเก็ตขนาดเล็กและไม่ใช้ทรัพยากรจำนวนมากทั้งบนพา ธ ของผู้ให้บริการหรือในหน่วยความจำภายในของสวิตช์
การกำหนดเส้นทางของแพ็กเก็ตแต่ละรายการทำได้โดยที่ไม่จำเป็นต้องส่งชุดแพ็กเก็ตทั้งหมดในเส้นทางเดียวกัน เมื่อแยกข้อมูลแบนด์วิธจะลดลง การสลับนี้ใช้สำหรับการแปลงอัตราข้อมูล
รูปด้านล่างแสดงรูปแบบของการสลับ Packet
รูปต่อไปนี้แสดงรูปแบบของการสลับแพ็กเก็ต
ประสิทธิภาพสายของการสลับแพ็คเก็ตสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการมัลติเพล็กซ์แพ็กเก็ตจากแอพพลิเคชั่นหลายตัว อินเทอร์เน็ตที่ใช้การสลับแพ็กเก็ตนี้ทำให้ผู้ใช้สามารถแยกสตรีมข้อมูลตามลำดับความสำคัญ ขึ้นอยู่กับรายการลำดับความสำคัญแพ็กเก็ตเหล่านี้จะถูกส่งต่อหลังจากจัดเก็บเพื่อให้บริการที่มีคุณภาพ
เทคนิคการสลับแพ็กเก็ตได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในการถ่ายโอนเสียงและข้อมูล ทรัพยากรการส่งจะถูกจัดสรรโดยใช้เทคนิคต่างๆเช่น Multiplexing ทางสถิติหรือการจัดสรรแบนด์วิดท์แบบไดนามิก
Multiplexing ทางสถิติ
การมัลติเพล็กซ์ทางสถิติเป็นเทคนิคการแชร์ลิงค์การสื่อสารซึ่งใช้ในการสลับแพ็กเก็ต การเชื่อมโยงที่ใช้ร่วมกันเป็นตัวแปรในการมัลติเพล็กซ์ทางสถิติในขณะที่การเชื่อมโยงได้รับการแก้ไขใน TDM หรือ FDM นี่เป็นแอปพลิเคชั่นเชิงกลยุทธ์สำหรับการใช้แบนด์วิดท์ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ซึ่งสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเครือข่ายได้เช่นกัน
ด้วยการจัดสรรแบนด์วิดท์สำหรับช่องสัญญาณที่มีแพ็กเก็ตข้อมูลที่ถูกต้องเทคนิคการมัลติเพล็กซ์ทางสถิติจะรวมการรับส่งข้อมูลเข้าเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของช่องสัญญาณ แต่ละสตรีมจะแบ่งออกเป็นแพ็กเก็ตและจัดส่งตามลำดับก่อนหลัง การเพิ่มระดับความสำคัญทำให้สามารถจัดสรรแบนด์วิดท์ได้มากขึ้น ช่วงเวลาจะได้รับการดูแลไม่ให้เสียไปกับการมัลติเพล็กซ์ทางสถิติในขณะที่พวกเขาเสียเวลาไปกับการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา
การรับส่งข้อมูลเครือข่าย
ตามชื่อที่แสดงถึงการรับส่งข้อมูลเครือข่ายเป็นเพียงข้อมูลที่เคลื่อนไปตามเครือข่ายในช่วงเวลาที่กำหนด การส่งข้อมูลจะกระทำในรูปแบบของแพ็กเก็ตโดยที่จำนวนแพ็กเก็ตที่ส่งต่อหน่วยเวลาถือเป็นโหลด การควบคุมการรับส่งข้อมูลเครือข่ายนี้รวมถึงการจัดการจัดลำดับความสำคัญควบคุมหรือลดปริมาณการใช้งานเครือข่าย นอกจากนี้ยังสามารถวัดปริมาณและประเภทของการเข้าชมบนเครือข่ายได้โดยใช้เทคนิคบางอย่าง การรับส่งข้อมูลเครือข่ายจะต้องได้รับการตรวจสอบเนื่องจากจะช่วยในการรักษาความปลอดภัยเครือข่าย อัตราข้อมูลสูงอาจทำให้เกิดความเสียหายกับเครือข่าย
การวัดปริมาณงานทั้งหมดที่ทำโดยทรัพยากรหรือสถานที่ในช่วงเวลาหนึ่ง (โดยปกติคือ 24 ชั่วโมง) เป็นที่เข้าใจว่า Traffic Volumeและมีหน่วยวัดเป็นแอร์ลัง - ชั่วโมง ปริมาณการจราจรถูกกำหนดให้เป็นผลคูณของความเข้มการจราจรโดยเฉลี่ยและช่วงเวลาของ
$$ Traffic \: \: volume = Traffic \: Intensity \ times Time \: period $$
ความแออัด
ความแออัดในเครือข่ายเกิดขึ้นเมื่อโหลดบนเครือข่ายมากกว่าความจุของเครือข่าย เมื่อขนาดบัฟเฟอร์ของโหนดเกินข้อมูลที่ได้รับปริมาณการใช้งานจะสูง สิ่งนี้นำไปสู่ความแออัด จำนวนข้อมูลที่ย้ายจากโหนดไปยังอีกโหนดหนึ่งสามารถเรียกได้ว่าเป็นThroughput.
รูปต่อไปนี้แสดงความแออัด
ในรูปด้านบนเมื่อแพ็กเก็ตข้อมูลมาถึงโหนดจากผู้ส่ง A, B และ C โหนดจะไม่สามารถส่งข้อมูลไปยังผู้รับในอัตราที่เร็วกว่าได้ เกิดความล่าช้าในการส่งหรือข้อมูลสูญหายเนื่องจากความแออัดอย่างหนัก
เมื่อแพ็กเก็ตมากเกินไปมาถึงพอร์ตในเครือข่ายที่เปลี่ยนแพ็กเก็ตประสิทธิภาพการทำงานจะลดลงและสถานการณ์ดังกล่าวเรียกว่า Congestion. ข้อมูลรออยู่ในแถวคิวสำหรับการส่ง เมื่อมีการใช้คิวไลน์เกิน 80% ก็จะบอกว่าสายคิวนั้นคับคั่ง เทคนิคการควบคุมความแออัดช่วยในการควบคุมความแออัด กราฟต่อไปนี้วาดระหว่างปริมาณงานและการส่งแพ็กเก็ตแสดงความแตกต่างระหว่างการส่งผ่านที่ควบคุมความแออัดและการส่งผ่านที่ไม่มีการควบคุม
เทคนิคที่ใช้ในการควบคุมความแออัดมีสองประเภทคือวงเปิดและวงปิด ลูปแตกต่างกันไปตามโปรโตคอลที่ออก
เปิดลูป
กลไกการควบคุมความแออัดของวงเปิดจะสร้างโปรโตคอลให้ avoid congestion. โปรโตคอลเหล่านี้ถูกส่งไปยังไฟล์ source และ destination..
วงปิด
กลไกการควบคุมความแออัดของวงปิดจะสร้างโปรโตคอลที่อนุญาตให้ระบบเข้าสู่สถานะแออัดและจากนั้น detect และ removeความแออัด explicit และ implicit วิธีการป้อนกลับช่วยในการทำงานของกลไก