МЕТОДИ КОМУТАЦІЇ

Методи комутацiї i розподiл каналiв.

Комутацiя каналiв

Комутацiя каналiв (circuit (line) switching) - це спосiб органiзацiї прямого зв'язку мiж двома чи декiлькома абонентами для обмiну iнформацiєю в реальному часi. Установлення з'єднання при комутацiї каналiв здiйснюється шляхом набору номера абонентом, що викликає.

Комутацiя пакетiв

Комутацiя пакетiв (packet switching) - це спосiб органiзацiї зв'язку мiж двома кiнцевими пунктами за допомогою логiчних (вiртуальних) каналiв без установлення прямого зв'язку, передача даних здiйснюється за допомогою пакетiв. Вiртуальнi канали можуть бути двох видiв: що некомутируються i що комутируються. Вiртуальнi канали, що некомутируються, органiзуються вручну (кросуванням) на заданий перiод часу. Вiртуальнi канали, що комутируються, органiзуються на кожен виклик. У вiртуальному каналi на кожен виклик установлюється визначений маршрут, i всi пакети даного виклику проходять по ньому через мережу.

Комутацiя повiдомлень

Комутацiя повiдомлень (message switching) побудована за принципом повного переприйому повiдомлень у вузлi комутацiї й обов'язкового дотримання форматiв повiдомлень. Процес маршрутизацiї повiдомлення, пошуку i з'єднання ланцюгiв, власне, i є комутацiєю повiдомлень. Особливiстю комутацiї повiдомлень є те, що нi вiдправник, нi одержувач повiдомлення особистої участi в процесi передачi не приймають. Передача повiдомлень вiдбувається за етапами. Вони передаються з кiнцевого вузла вiдправника в сумiжний переприйомний вузол, де обробляються i передаються далi на iнший такий же вузол зв'язку. Цей цикл переприйому повторюється доти, поки передане повiдомлення не досягне кiнцевого пункту.

Комутацiя вiртуальних каналiв

Комутацiя вiртуальних каналiв (virtual switching) являє собою вид комутацiї, що сполучить достоїнства комутацiї пакетiв i комутацiї каналiв. З'єднання в основному здiйснюються на транспортному рiвнi моделi взаємодiї вiдкритих систем (OSI), а користувач звiльняється вiд необхiдностi контролювати послiдовнiсть проходження iнформацiї з мережi.

Тимчасова комутацiя

Метод тимчасової комутацiї (time-division switching) - це комутацiя каналiв з тимчасовим мультиплексуванням, заснована на розподiлу даних рiзних каналiв, що комутируються, по тимчасових iнтервалах усерединi кадру. Тимчасовий комутатор побудований на основi буферної пам'ятi, запис виробляється в її елементи послiдовним опитуванням входiв, а комутацiя здiйснюється завдяки зчитуванню даних на виходi з потрiбних елементiв пам'ятi.

Тимчасовий подiл каналiв (ТПК)

В основу ТПК покладений принцип почергової передачi в груповому трактi кодованих дискретних вiдлiкiв кожного каналу за допомогою комутатора, що називається мультиплексором. Спочатку передається кодова послiдовнiсть першого каналу, потiм iншого каналу i т.д., до останнього каналу, пiсля чого процес перiодично повторюється. Короткий промiжок часу, вiдведений для передачi кодової послiдовностi iндивiдуального каналу, називається тимчасовим слотом (Time Slot - TS), так що мультиплексний сигнал представляється у виглядi послiдовностей TS, що чергуються. ТПК вимагає синхронiзацiї передавального i приймального устаткування.

Частотний подiл каналiв (ЧПК)

При ЧПК увесь спектр частотного дiапазону, який використовує система передачi, розбивається на деяке число частотних смуг, у яких здiйснюється передача вихiдних iнформацiйних сигналiв. Окремi смуги частот називаються каналами; апаратура, що здiйснює розбивку на смуги частот окремих каналiв, - апаратурою каналоутворення (ущiльнення), чи мультиплексором. Перенос спектрiв сигналiв в область частот, вiдведену для передачi групового сигналу, здiйснюється за допомогою модуляцiї гармонiйної несущої. При цьому може використовуватися будь-який вид модуляцiї аналогових сигналiв. На приймальнiй сторонi груповий сигнал роздiляється за допомогою частотних смугових фiльтрiв на окремi спектри, що вiдповiдають iндивiдуальним каналам, i демодулюється. Канальнi демодулятори перетворять спектри сигналiв у спектри повiдомлень, призначенi для одержувачiв.

Спектральний подiл каналiв (СПК)

СПК (WDW - Wavelength Division Multiplexing) як рiзновид ЧПК використовується для передачi безлiчi незалежних iнформацiйних потокiв одним волоконо-оптичним трактом. Допускаються передачi аналогових i цифрових сигналiв незалежно вiд протоколiв i швидкостей передачi. Кожен потiк передається на своїй довжинi хвилi в межах вiкна прозоростi волоконного свiтоводу. Звичайно це вiкно 1550 нм. Передача забезпечується шляхом мультиплексування окремих несущих частот з iнформацiйними сигналами i наступним демультиплексуванням переданого сигналу на окремi потоки. Принцип СПК застосовується в апаратурi волоконно-оптичних систем передач.

Частотно-тимчасовий подiл каналiв (ЧТПК)

ЧТПК полягає в тому, що спочатку смуга частот, призначена для передачi аналогових сигналiв (наприклад, смуга каналу ТЧ) розбивається на декiлька пiдполос, а потiм у кожнiй з них виробляється подiл каналiв по тимчасовому принципу (ТПК). В iндивiдуальних цифрових каналах, сформованих таким чином, може використовуватися будь-який вид модуляцiї дискретних сигналiв (IКМ, ДIКМ), а для модуляцiї групових сигналiв у кожнiй з пiдполос - будь-який вид модуляцiї аналогових сигналiв (AM, ЧМ, ФМ i iн.). Принцип ЧТПК використовується в телеграфній каналоутворюючий апаратурi.

Кодовий подiл каналiв (КПК)

При КПК кожному iндивiдуальному каналу призначається своя характерна ключова ознака (код). Такою ознакою може бути номер приймача одержувача iнформацiї. Потiм iндивiдуальнi канали поєднуються в передавачi в груповий сигнал, що передається по каналу зв'язку. Кожному iндивiдуальному каналу видiляється одна і та ж сама широка смуга частот, так що пiд час передачi канали накладаються один на одного, але оскiльки їх коди вiдрiзняються, вони можуть бути легко видiленi на прийомнiй сторонi. Принцип КПК реалiзований у системах сотового радiозв'язку, що використовують технологiю багатостанцiонного доступу CDMA.

Комутація каналів на основі частотного мультиплексування

Техніка частотного мультиплексування каналів (FDM) була розроблена для телефонних мереж, але застосовується вона і для інших видів мереж, наприклад мереж кабельного телебачення. Розглянемо особливості цього виду мультиплексування на прикладі телефонної мережі.

Мовні сигнали мають спектр шириною приблизно в 10 000 Гц, однак основні гармоніки укладаються в діапазон від 300 до 3400 Гц. Тому для якісної передачі мови досить утворити між двома співрозмовниками канал зі смугою пропущення в 3100 Гц, що і використовується в телефонних мережах для з'єднання двох абонентів. У той же час смуга пропущення кабельних систем з проміжними підсилювачами, що з'єднують телефонні комутатори, між собою, звичайно складає сотні кілогерців, а іноді і сотні мегагерц. Однак безпосередньо передавати сигнали декількох абонентських каналів по широкополосному каналу неможливо, тому що усі вони працюють у тому самому діапазоні частот і сигнали різних абонентів змішаються між собою так, що розділити їх буде неможливо.

Для поділу абонентських каналів характерна техніка модуляції високочастотного несучого синусоїдального сигналу низькочастотним мовним сигналом (мал. 2.26). Ця техніка подібна техніці аналогової модуляції при передачі дискретних сигналів модемами, тільки замість дискретного вихідного сигналу використовуються безупинні сигнали, що породжуються звуковими коливаннями. У результаті спектр модульованого сигналу переноситься в інший діапазон, що симетрично розташовується відносно несучої частоти і має ширину, що приблизно збігається із шириною сигналу, що модулює.