2.1. КОММУТАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ УЗЛОВ СЕТИ 2.1.1. ОБОРУДОВАНИЕ КОММУТИРУЕМЫХ УЗЛОВ

Классификация. Узлы коммутации в зависимости от их положения в сети передачи данных могут выполнять довольно различные функции. В первую очередь следует отличать узлы коммутации, к которым подключены только соединительные линии, ведущие к другим узлам (т. е. транзитные узлы), от узлов, к которым, кроме того, подведены абонентские линии от оконечных установок. В последнем случае функции управления могут быть более многообразными, так как способы сигнализации, применяемые в абонентских и соединительных линиях, вообще говоря, не совпадают. Различие в функциях управления связано также с особыми услугами, предоставляемыми абонентам (см. разд. 3.2). Наконец, не следует забывать и о различных характеристиках нагрузки. Функции управления особенно обширны в таких транзитных узлах коммутации, к которым подключены соединительные линии от разных сетей передачи данных.

Однако практически более важную роль играет другое различие - различие между концентраторами и прочими коммутационными устройствами. Концентраторы предназначены для объединения нагрузки от нескольких периферийных оконечных установок таким образом, чтобы она передавалась в вышестоящий узел коммутации или (в частных сетях передачи данных) на центральную оконечную установку, например оборудование обработки данных (т. е. центральную ЭВМ), по меньшему числу соединительных линий (рис. 2.1). Концентраторы позволяют также передавать на-

Рис. 2.1. Оборудование коммутации даииых, устаноплеиное в коммутируемых узлах сети:

а) концентратор и коммутационный узел; б) концентратор: ОУПД -- оконечная установка передачи даииых; АЛ - абопешская линия; К -- концентратор; СЛ - соедините,пьная линия; КУ - коммутациоппый узел; ЦУ - центральная установка, например ЭВМ

грузку в обратном направлении оконечным установкам. Соединительные тракты между оконечными установками, подключенными к одному концентратору, в общем случае проходят через вышестоящий узел коммутации. (Такие концентраторы называют линейными, в отличие от аналогичных устройств, которые служат для соединения большого числа линий с небольшим числом управляющих устройств, например регистров для приема знаков набора

номера, и известны под названием регистровых концентраторов.)

В первую очередь принцип построения коммутационного оборудования определяется используемым методом коммутации (см. том 1, разд. 6.1.2), который зависит от того, должно ли быть установлено или нет сквозное (прямое) соединение между оконечными установками. В первом случае нет необходимости в промежуточном запоминании данных в узлах коммутации (коммутация каналов). Если, однако, по мере возможности занимается только один тот или иной участок соединительного тракта, то требуется промежуточное хранение данных в памяти (коммутация сообие-ний). При этом в память могут заноситься целые сообщения (коммутация с запоминанием сообщений) или только их части (пакетная коммутация).

Для осуществления как коммутации каналов, так и коммутации сообщений при передаче данных разработано большое число разнообразных устройств. Тот или иной метод коммутации может быть реализован различными способами: возможна, например, коммутация каналов с пространственным и временным их разделением, а также временная коммутация значащих моментов или групп битов (баритов). Для промежуточного хранения данных можно использовать перфоленту или магнитный носитель. Большое значение имеет также вид управления: децентрализованное или централизованное, жесткое (с постоянными функциональными связями) или программное.

Структура и методы обслуживания. Многообразие возможностей реализации коммутационных функций приводит к тому, что не существует общей, пригодной во всех случаях структуры коммутационного оборудования, иначе говоря, единой обобщенной схемы из некоторых основных элементов, которые независимо от их конкретной реализации можно было бы выделить в любом коммутационном оборудовании. По-видимому, при одинаковых методах коммутации и местоположении узла в сети должны осуществляться одинаковые функции, однако указать однозначное и всегда справедливое правило, по которому им ставились бы в соответствие определенные элементы, едва ли возможно. Поэтому последующее изложение в значительной степени основано на примерах конкретных технически реализованных устройств.

Как уже отмечалось, устройства одинакового или сходного назначения могут называться по-разному. В дальнейшем употребляются главным образом такие названия, которые использованы в соответствующей литературе по описываемым коммутационным системам, насколько это допустимо при естественном стремлении к единству изложения.

Способами обслуживания называют способы, в соответствии с которыми обрабатываются требования, касающиеся занятия определенных устройств. При этом управляющие устройства следует 108

отличать от устройств, предназначенных непосредственно для коммутации или промежуточного запоминания данных. Система обслуживания с ожиданием характерна для централизованных управляющих устройств: занятие этих устройств связано с необходимостью ожидания их освобождения в порядке некоторой очереди - вообще говоря, с ограниченным числом мест ожидания и с упорядочением по приоритетам. Примером могут служить очереди, которые обрабатываются в узле коммутации вычислительным устройством по заданной программе, хранящейся в памяти. В противоположность этому возможность ожидания освобождения децентрализованных управляющих устройств, например зон памяти для промежуточного хранения данных, необходимых в процессе установления соединения, нередко не предусматривается; в таком случае говорят о системе с потерями. Часто нет возможности ожидания и при занятии устройств, непосредственно используемых для коммутации даииых и запятых в течение всего времени, на которое установлено соединение. Таковы, например, промежуточные линии системы пространственной коммутации каналов. Иначе обстоит дело в случае процессов, происходящих при коммутации с временным разделением каналов: здесь уже можно говорить о системе с ожиданием.

Критерии оценки. Прежде чем рассматривать конкретные виды коммутационных систем, назовем некоторые критерии их оценки. В первую очередь должна быть охарактеризована область применения, т. е. указаны ее признаки в различных функциональных аспектах [8.10] (например, первый аспект может касаться скорости передачи, второй - процедуры передачи данных). Важным показателем является также гибкость системы. Тенденции развития сетей передачи данных на ближайшие годы таковы, что для коммутационного оборудования все большее значение приобретает не только увеличение числа подключаемых линий и объема обслуживаемой им нагрузки, но и возможности перехода к сетям с другими признаками или к введению новых видов услуг для абонентов.

производительность коммутационного оборудования грубо можно охарактеризовать допустимым числом подключаемых линий,, максимально возможной нагрузкой, а также показателями, касающимися передаваемых данных - прежде всего скоростью передачи. Оборудование, предназначенное для коммутации каналов, характеризуется производительностью коммутаторов, а оборудова-нге для коммутации сообщений - возможной производитель-костью при приеме и передаче сообщений и, если известна длина сообщений, - емкостью запоминающего устройства. Наряду с этим необходимо иметь сведения о производительности управляющих устройств, т. е. о количестве соединений, которые могут быть установлены и разъединены за определенное время, или о количестве сообщений или пакетов, которые могут быть обработаны в едини-