Неэффективность передачи пульсирующего трафика

Имеется еще одна причина неэффективной работы сети с коммутацией каналов, а именно: фиксированная пропускная способность составного канала выделяется на все время соединения.

Мы отметили, что мультиплексирование повышает эффективность работы сети, потому что пользователь может точнее подобрать скорость соединения в соот­ветствии со своими реальными потребностями. Но это относится только к поль­зователям, скорость информационных потоков которых постоянна. А что делать пользователям, информационные потоки которых имеют пульсирующий характер?

Если присмотреться к пользовательскому трафику, то окажется, что практиче­ски все пользователи телекоммуникационных сетей относятся к этой категории. Так, кажущееся постоянство скорости информационных потоков пользователей телефонной сети достигается за счет обработки неравномерных пользовательских информационных потоков терминальными устройствами телефонной сети — те­лефонами. Например, цифровой телефон действительно постоянно передает в сеть информационный поток со скоростью 64 Кбит/с независимо от того, говорит в это время его пользователь или нет. Наверно, более эффективно телефон рабо­тал бы, если бы он «вырезал» паузы из разговора и передавал в сеть только по­лезную информацию.

Существует и другая категория пользователей, потребности которой в передаче информации с различной скоростью еще более очевидны, — это пользователи компьютеров. Действительно, работа пользователя, который сканирует веб-ре­сурсы Интернета, очевидным образом порождает неравномерный трафик. При загрузке очередной страницы в компьютер скорость резко возрастает, а после окончания загрузки падает практически до нуля.

Коэффициент пульсации трафика отдельного пользователя сети определяется как отношение пиковой скорости на каком-либо небольшом интервале времени к средней скорости обмена данными на длительном интервале времени и может достигать значений 100:1. Если для описанного сеанса организовать коммутацию канала между компьютером пользователя и сервером, то большую часть времени канал будет простаивать. В то же время часть производительности сети останет­ся закрепленной за данной парой абонентов и недоступной другим пользовате­лям сети. Сеть в такие периоды похожа на пустой эскалатор метро, который дви­жется, но полезную работу не выполняет, другими словами, «перевозит воздух».

^;Йаиболёе эффективно пользовательский трафик передается сетью с коммутацией канйой; [_: в том слунае,_: когда скорость его постоянна в течений ёсего^анса связи и соотведавуёт:- пропускной способности физических линий связи •;•

Достоинства и недостатки любой сетевой технологии — относительны. В опреде­ленных ситуациях на первый план выходят достоинства, а недостатки становят­ся несущественными. Так, техника коммутации каналов хорошо работает в тех случаях, когда нужно передавать трафик телефонных разговоров, а с невозмож­ностью «вырезать» паузы из разговора и нерациональным использованием маги­стральных физических каналов между коммутаторами можно мириться. Однако при передаче очень неравномерного компьютерного трафика на первый план вы­ходит именно эта нерациональность.

Коммутация пакетов

Список ключевых слов: заголовок пакета, концевик пакета, контрольная сумма, входной буфер, сохранение с продвижением, входная очередь, переполнение буфера, перегрузка сети, дейтаграмма, идентификатор пакета, информация о состоянии соединения, виртуальный канал, адрес назначения, таблица коммутации, баланс нагрузки, доставка с максимальными усилиями, метка пакета, пакет установления соединения.

Техника коммутации пакетов была специально разработана для эффективной передачи компьютерного трафика. При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети данные разбиваются в исходном узле на сравнительно не­большие части, называемые пакетами, кадрами, или ячейками, — в данном кон­тексте различия в значении этих терминов не существенны (рис. 3.4). Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адрес, необходимый для доставки пакета узлу назначения. Наличие адреса в каждом пакете является од­ним из важнейших свойств техники коммутации пакетов, так как каждый пакет может^[6] быть обработан коммутатором независимо от других пакетов информа­ционного потока. Помимо заголовка у пакета имеется еще одно дополнительное поле, которое обычно размещается в конце пакета и поэтому называется конце- виком. В концевике помещается контрольная сумма, которая позволяет прове­рить, была ли искажена информация при передаче через сеть или нет.

Отправляемые данные

_________________

(Л

.......................,.............. 1 этап — исходное

сообщение на узле ————^: — ------------------ отправителе

Отправляемые данные Принятые данные /\ (\ —7—уТ'—х:г:.—I 4 этап — сборка * j; v пакетов на узле l,,,v,,,,,,:,.,,,t,,„„„,,„■„,.„,„„,,„>,„ назначения Рис. 3.4. Разбиение потока данных на пакеты

Пакеты поступают в сеть без предварительного резервирования линий связи и не с фиксированной наперед заданной скоростью, как это делается в сетях с комму­тацией каналов, а в том темпе, в котором их генерирует источник. Предполагает­ся, что сеть с коммутацией пакетов в отличие от сети с коммутацией каналов всегда готова принять пакет от конечного узла.

ПРИМЕЧАНИЕ-----------------------------------------------------------------------------------------------------

Процедура резервирования пропускной способности может применяться и в пакетных се­тях. Однако основная идея такого резервирования принципиально отличается от идеи резервирования пропускной способности в сетях с коммутацией каналов. Разница заклю­чается в том, что пропускная способность канала сети с коммутацией пакетов может ди­намически перераспределяться между информационными потоками в зависимости от текущих потребностей каждого потока, чего не может обеспечить техника коммутации ка­налов. С деталями такого резервирования вы познакомитесь позже, в главе 7.