Что такое коммутация сообщений

4. Основы автоматической коммутации. Сети связи и системы коммутации

Что такое коммутация сообщений

4.1. Структура системы коммутации

4.2. Элементная база систем коммутации

4.3. Коммутационные поля

4.3.1. Структура коммутационного поля

4.3.2. Модель коммутационной системы

4.3.3. Управляющие устройства

4.1. Структура системы коммутации

Система коммутациикомплекс оборудования, предназначенный для приема и распределения поступающей информации по направлениям связи.

Таблица 4.1 – Классификация коммутационных систем

Классификационный признак Коммутационная система
Тип коммутационного и управляющего оборудования ·  декадно-шаговые·  координатные·  квазиэлектронные·  электронные
Форма представления сигналов ·  аналоговые·  цифровые
Вид передаваемой информации ·  телефонные·  телеграфные·  передачи данных·  вещания
Место, занимаемое в телекоммуникационной сети ·  центральные·  узловые·  оконечные·  транзитные·  узлы входящих сообщений (УВС)·  узлы исходящих сообщений (УИС)
Территориальное деление ·  междугородные·  городские·  сельские·  учрежденческие
Емкость ·  малой емкости·  средней емкости·  большой емкости
Разделение каналов ·  с пространственным разделением·  с временным разделением
Способ коммутации ·  коммутация каналов·  коммутация пакетов·  коммутация сообщений

Для выполнения своих функций коммутационная система должна иметь в своем составе следующие виды оборудования (рисунок 4.1):

1)     Блоки абонентских линий (БАЛ) осуществляют подключение абонентских линий (АЛ) к системе.

2)     Блоки соединительных линий (БСЛ), к которым через КСЛ (комплекты соединительных линий) происходит подключение соединительных линий (СЛ) для связи с другими коммутационными системами.

3) Коммутационное поле (КП)  осуществляет коммутацию входящих линий с исходящими.

Коммутационное поле может быть построено на основе пространственного разделения каналов и тогда в качестве коммутационных элементов используются многократные координатные соединители (МКС), герконовые реле, ферриды.

Коммутационное поле с временным разделением каналов строится на основе применения импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и использует в качестве элементов полупроводниковые запоминающие устройства и логические интегральные микросхемы.

4) Система управления (СУ) – выполняет все логические функции по управлению процессами установления соединений.

5) Генераторное оборудование – осуществляет формирование акустических сигналов.

Рисунок 4.1 – Обобщенная структура коммутационной системы

4.2. Элементная база систем коммутации

Под коммутацией понимается любой вид переключения электрических цепей (замыкание, размыкание, переключение с одной цепи на другую). Для реализации процесса коммутации применяются коммутационные приборы.

Коммутационным прибором называется устройство, обеспечивающее замыкание, размыкание и переключение электрических цепей, подключенных к его входам и выходам, при поступлении управляющего сигнала [23].

Замыкание или размыкание электрической цепи в коммутационном приборе осуществляется коммутационным элементом, который в простейшем случае представляет собой один контакт на замыкание.

К коммутационному прибору могут подключаться линии с различной проводностью, которая определяется количеством одновременно коммутируемых проводов. Для коммутации линий с различной проводностью (двух-, трехпроводные и т.

д) требуется несколько коммутационных элементов, которые объединяются в коммутационную группу, элементы которой переключаются одновременно под воздействием управляющего сигнала. В коммутационном приборе в зависимости от числа подключаемых линий может быть установлено различное число коммутационных групп.

Совокупность коммутационных групп, обеспечивающих коммутацию входов и выходов, называется коммутационным полем прибора. Местоположение коммутационной группы в коммутационном поле прибора называется точкой коммутации.

Цикл работы коммутационного прибора (рисунок 4.2) состоит из трех фаз:

1)  фаза срабатывания (замыкания), длительность которой определяется временем переключения прибора из нерабочего состояния в рабочее и зависит от конструктивных особенностей и схемы включения управляющих цепей;

2)  фаза удержания (активное состояние), длительность которой зависит от функций прибора;

3) фаза выключения (отпускания), длительность которой определяется скоростью возврата прибора в нерабочее состояние и зависит от конструкции прибора и схемы включения управляющих цепей.

Рисунок 4.2 – Цикл работы коммутационного прибора

Коммутационные приборы могут быть классифицированы по следующим признакам:

1)  по назначению:

·     коммутация цепей управления (реле);

·     коммутация трактов в поле (искатели, соединители различных типов);

2) по способу удержания точки коммутации в рабочем состоянии:

·     механическое удержание;

·     электрическое (магнитный поток создается током, протекающим по обмоткам прибора);

·     магнитное (магнитный поток для удержания создается либо постоянным магнитом, либо за счет остаточной индукции сердечника или контактных пружин).

Коммутационные приборы характеризуются структурными, электрическими и временными параметрами.

К структурным параметрам относятся:

·     число входов n;

·     число выходов m;

·     доступность D;

·     число одновременно коммутируемых линий (проводность) р.

Производными от этих параметров являются общее число точек коммутации и коммутационных элементов, максимальное число одновременных соединений.

К электрическим параметрам относятся:

·     коммутационный коэффициент К — отношение сопротивления коммутационного элемента в закрытом (разомкнутом) состоянии Rз к сопротивлению в открытом (замкнутом) состоянии Rз;

·     вносимое затухание в тракт;

·     уровень шумов;

·     величина тока, необходимая для переключения коммутационных элементов;

·     потребляемая мощность.

К временным параметрам относятся:

·     время срабатывания (tср) – интервал времени между подключением питания к управляющим входам и переключением всех коммутационных элементов в рабочее состояние;

·     время отпускания (tотп) – интервал времени между подачей команды на отключение и возвратом всех коммутационных элементов в нерабочее состояние.

Коммутационные приборы по структурным параметрам делятся на четыре типа:

1) Коммутационные приборы типа реле (1×1), которые имеют один вход и один выход (условные изображения показаны на рисунке 4.3).

Рисунок 4.3 – Коммутационный прибор типа реле (1×1)

Коммутационный прибор данного типа может находиться в одном из двух состояний: разомкнутом или замкнутом. Переход из одного состояния в другое осуществляется под воздействием управляющего сигнала, который поступает на управляющий вход R из устройства управления.

2) Коммутационные приборы типа искателей (1×m), которые имеют один вход и m выходов (условные изображения показаны на рисунок 4.4).

Рисунок 4.4 – Коммутационный прибор типа искателя (1×m)

В приборе можно установить соединение входа с любым выходов, следовательно, доступность прибора D=m. Одновременно в приборе может быть установлено только одно соединение.

3) Коммутационные приборы типасоединителей(n×m), которые имеют n входов и m  выходов (условные изображения показаны на рисунок 4.5).

Рисунок 4.5 – Коммутационный прибор типа соединителя (n×m)

Каждому из n входов доступен любой из m выходов, следовательно, доступность прибора D=m. В приборе одновременно может быть установлено n соединений, если n£ m или m соединений, если n> m.

4) Коммутационные приборы типамногократных соединителей n(1×m), которые имеют n входов и n×m выходов (условные изображения показаны на рисунок 4.6).

Каждому из n входов доступны только m определенных выходов, следовательно, доступность прибора D=m из общего числа выходов n×m.

Рисунок 4.6 – Коммутационный прибор типа многократного соединителя n(1×m)

4.3.1. Структура коммутационного поля

Одним из основных частей коммутационной системы является коммутационное поле (КП). Его рациональное построение позволяет при минимальных затратах оборудования обеспечить требуемое качество обслуживания вызовов. Структура КП показана на рисунке 4.7.

Рисунок 4.7 – Структура коммутационного поля

Коммутационные поля разделяются на ступени искания (звенья) – группа коммутационных приборов, выполняющих одинаковые функции.

С помощью КП через внутристанционные линии V1 и V2  N входов соединяются с М выходами. Чаще всего соотношение между числом линий следующее: N> V1; V1=V2; V2

Источник: https://siblec.ru/telekommunikatsii/seti-svyazi-i-sistemy-kommutatsii/4-osnovy-avtomaticheskoj-kommutatsii

Что такое Коммутация

Что такое коммутация сообщений

Коммутация — 1. Изменение соединений в электрических цепях (включение, отключение, переключение их отдельных частей), выполняемое при помощи специальной аппаратуры (в электротехнике).
2. Процесс изменения тока по величине и направлению в секциях обмотки якоря динамо-машины.
3. Система электрических соединений проводов, кабелей, аппаратов, осуществляемая на телефонных, телеграфных станциях и радиостанциях (в технике связи).

Коммутация в Энциклопедическом словаре:

Коммутация — электрических цепей — процесс переключения электрическихсоединений в устройствах автоматики, электроэнергетики, электросвязи и т.д. Как правило, сопровождается переходными процессами, возникающимивследствие перераспределения токов и напряжений.

(от лат. commutatio — перемена) — в средние века замена барщиныи продуктового оброка феодальной денежной рентой. Термин применяетсяобычно при характеристике аграрных отношений в странах Зап. Европы.

Значение слова Коммутация по словарю Ушакова:

КОММУТАЦИЯ
(ому), коммутации, мн. нет, ж. (латин. commutatio — перемена) (тех., физ.). Преобразование переменного тока в постоянный.

Значение слова Коммутация по словарю Брокгауза и Ефрона:

Коммутация — угол при Солнце, образуемый линиями, проведенными от центра Солнца к Земле и к какой-нибудь планете. Еще чаще под К. разумеют проекцию этого угла на плоскость эклиптики, так что если угол К. равен 0°, то планета находится в противостоянии с Солнцем, если же он равен 180°, то в соединении. В. В. В.

Определение слова «Коммутация» по БСЭ:

Коммутация (от лат. commutatio — перемена)
замена барщинных повинностей и натуральных оброков феодально-эксплуатируемых крестьян денежной рентой, происходившая в результате и по мере проникновения товарно-денежных отношений в феодальную деревню. Термин «К.» обычно употребляется применительно к аграрным отношениям стран Западной Европы.

Коммутация — электрических цепей, различного рода переключение электрических соединений проводов, кабелей, машин, трансформаторов, аппаратов и приборов, производимые в установках, генерирующих, распределяющих и потребляющих электрическую энергию. К. называют также перемену направления тока в цепи (перемену полюсов). К., как правило, сопровождается переходными процессами, возникающими вследствие быстрого перераспределения токов и напряжений в ветвях электрической цепи.

Источник: https://xn----7sbbh7akdldfh0ai3n.xn--p1ai/kommutaciya.html

Коммутация в компьютерных сетях

Что такое коммутация сообщений

Рассмотрим в данной статье основные методы коммутации в сетях.

В традиционных телефонных сетях, связь абонентов между собой выполняется с помощью коммутации каналов связи. В начале коммутация телефонных каналов связи выполнялась вручную, далее коммутацию выполняли автоматические телефонные станции (АТС).

Аналогичный принцип используется и в вычислительных сетях. В качестве абонентов выступают территориально удаленные вычислительные машины в компьютерной сети.

Физически не представляется возможным предоставить каждому компьютеру свою собственную некоммутируемую линию связи, которой они пользовались бы в течении всего времени.

Поэтому практически во всех компьютерных сетях всегда используется какой-либо способ коммутации абонентов (рабочих станций), выполняющий возможность доступа к существующим каналам связи для нескольких абонентов, для обеспечения одновременно нескольких сеансов связи.

Коммутация — это процесс соединения различных абонентов коммуникационной сети через транзитные узлы. Коммуникационные сети должны обеспечивать связь своих абонентов между собой. Абонентами могут выступать ЭВМ, сегменты локальных сетей, факс-аппараты или телефонные собеседники.

Рабочие станции подключаются к коммутаторам с помощью индивидуальных линий связи, каждая из которых используется в любой момент времени только одним, закрепленным за этой линией, абонентом. Коммутаторы соединяются между собой с использованием разделяемых линии связи (используются совместно несколькими абонентами).

Рассмотрим три основные наиболее распространенные способы коммутации абонентов в сетях:

  • коммутация каналов (circuit switching);
  • коммутация пакетов (packet switching);
  • коммутация сообщений (message switching).

Коммутация каналов

Коммутация каналов подразумевает образование непрерывного составного физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для прямой передачи данных между узлами.

Отдельные каналы соединяются между собой специальной аппаратурой – коммутаторами, которые могут устанавливать связи между любыми конечными узлами сети.

В сети с коммутацией каналов перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуру установления соединения, в процессе которой и создается составной канал.

Время передачи сообщения при этом определяется пропускной способностью канала, длинной связи и размером сообщения.

Коммутаторы, а также соединяющие их каналы должны обеспечивать одновременную передачу данных нескольких абонентских каналов. Для этого они должны быть высокоскоростными и поддерживать какую-либо технику мультиплексирования абонентских каналов.

Достоинства коммутации каналов:

  • постоянная и известная скорость передачи данных;
  • правильная последовательность прихода данных;
  • низкий и постоянный уровень задержки передачи данных через сеть.

Недостатки коммутации каналов:

  • возможен отказ сети в обслуживании запроса на установление соединения;
  • нерациональное использование пропускной способности физических каналов, в частности невозможность применения пользовательской аппаратуры, работающей с разной скоростью. Отдельные части составного канала работают с одинаковой скоростью, так как сети с коммутацией каналов не буферизуют данные пользователей;
  • обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления соединения.

Коммутация сообщений

Коммутация сообщений – разбиение информации на сообщения, каждый из которых состоит из заголовка и информации.

Это способ взаимодействия, при котором создается логический канал, путем последовательной передачи сообщений через узлы связи по адресу указанному в заголовке сообщения.

При этом каждый узел принимает сообщение, записывает в память, обрабатывает заголовок, выбирает маршрут и выдает сообщение из памяти в следующий узел.

Время доставки сообщения определяется временем обработки в каждом узле, числом узлов и пропускной способности сети. Когда заканчивается передача информации из узла А в узел связи В, то узел А становится свободным и может участвовать в организации другой связи между абонентами, поэтому канал связи используется более эффективно, но система управления маршрутизации будет сложной.
Сегодня коммутация сообщений в чистом виде практически не существует.

Коммутация пакетов

Коммутация пакетов – это особый способ коммутации узлов сети, который специально создавался для наилучшей передачи компьютерного трафика (пульсирующего трафика). Опыты по разработке самых первых компьютерных сетей, в основе которых лежала техника коммутации каналов, показали, что этот вид коммутации не предоставляет возможности получить высокую пропускную способность вычислительной сети. Причина крылась в пульсирующем характере трафика, который генерируют типичные сетевые приложения.

При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Необходимо уточнить, что сообщением называется логически завершенная порция данных – запрос на передачу файла, ответ на этот запрос, содержащий весь файл, и т. п.

Сообщения могут иметь произвольную длину, от нескольких байт до многих мегабайт. Напротив, пакеты обычно тоже могут иметь переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт (EtherNet).

Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения.

Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что они имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого пакета.

Достоинства коммутации пакетов:

  • более устойчива к сбоям;
  • высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика;
  • возможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи.

Недостатки коммутации пакетов:

  • неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети;
  • переменная величина задержки пакетов данных;
  • возможны потери данных из-за переполнения буферов;
  • возможны нарушения последовательности прихода пакетов.

В компьютерных сетях применяется коммутация пакетов.

Cпособы передачи пакетов в сетях:

  • Дейтаграммный способ – передача осуществляется как совокупность независимых пакетов. Каждый пакет двигается по сети по своему маршруту и пользователю пакеты поступают в произвольном порядке.
  • Достоинства: простота процесса передачи.
  • Недостатки: низкая надежность засчет возможности потери пакетов и необходимость программного обеспечения для сборки пакетов и восстановления сообщений.
  • Логический канал – это передача последовательности связанных в цепочки пакетов, сопровождающихся установкой предварительного соединения и подтверждением приема каждого пакета.

    Если i-ый пакет не принят, то все последующие пакеты не будут приняты.

  • Виртуальный канал – это логический канал с передачей по фиксированному маршруту последовательности связанных в цепочки пакетов.
  • Достоинства: сохраняется естественная последовательность данных; устойчивые пути следования трафика; возможно резервирование ресурсов.

    ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Какие бывают источники энергии
  • Недостатки: сложность аппаратной части.
  • В данной статье мы рассмотрели основные методы коммутации в вычислительных сетях, с описание каждого метода коммутации с указанием достоинст и недостатков.

    В любой сети связи всегда применяется какой-либо способ коммутации, обеспечивающий с помощью коммутаторов доступность имеющихся физических каналов одновременно для нескольких сеансов связи между абонентами сети, каждый из которых соединяется с ближайшим коммутатором индивидуальной линией связи. В любой момент времени эта линия используется только одним абонентом, а между коммутаторами линии связи используются совместно многими абонентами.

    Используются три принципиально различных способа коммутации абонентов в сетях: коммутация каналов, коммутация сообщений и коммутация пакетов. Сети с коммутацией сообщений и коммутацией пакетов относятся к типу сетей с промежуточным хранением передаваемой информации. Сети с коммутацией каналов и коммутацией пакетов разделяются, кроме того, на два класса – на сети с динамической коммутацией и сети с постоянной коммутацией.

    В сетях с динамической коммутацией соединение абонента с любым другим устанавливается сетью по инициативе абонента, продолжается определенное время (от нескольких секунд до нескольких часов) и завершается также по инициативе абонента по окончании обмена информацией. Такой режим работы поддерживают телефонные сети общего пользования, локальные сети, сети TCP/IP.

    Источник: https://9692.ru/info/kommutacija-v-kompjuternyh-setjah/

    Глава 10. Технологии коммутации

    В телекоммуникационных сетях используют три основные технологии коммутации: коммутация каналов (КК), коммутация сообщений (КС) и коммутация пакетов (КП).

    Коммутация каналов (circuit switching)

    Рис.10.1. Передача информации в сети с КК

    При коммутации каналов устанавливается физическое соединение между передающим и принимающим устройствами (А и М). Примером является соединение в телефонной сети ТФ-ОП или сети ISDN. Соединение, установленное в сети с коммутацией каналов, сохраняется до конца сеанса связи, независимо от того, ведется передача информации или нет, и разрушается по инициативе одного из оконечных устройств.

    Достоинствами такого метода коммутации является его простота и отсутствие задержек при передаче информации после установления соединения. К недостаткам можно отнести неэффективное использование пропускной способности канала из-за наличия временных пауз в информационном потоке между оконечными устройствами и возможные отказы сети на запрос установления соединения.

    При строительстве современных высокоскоростных сетей такая коммутация практически не применяется.

    Коммутация сообщений (message switching)

    Коммутацией сообщений называется совокупность операций по приему узлом сети от оконечного устройства или другого узла целого сообщения (файла, блока данных), хранению принятого сообщения в памяти узла и последующей передачи в соответствии с содержащимся в нем адресом.

    Таким образом, сообщение поэтапно, с переприемом в каждом узле, передается через ряд узлов в пункт назначения. Передающая станция (источник) снабжает сообщение адресом получателя (Destination Address, DA) и собственным адресом (Source Address, SA).

    Разные сообщения между отправителем и получателем (А и М) могут проходить в сети разными путями.

    Рис.10.2. Передача информации в сети с КС

    Примером реализации данного метода коммутации может служить телеграфная сеть. В компьютерных сетях в чистом виде этот вид коммутации не применяется, хотя сама идея “store and forward” (запомни и отправь) используется в системах передачи почты (MHS-message handle systems).

    Узлы сети с коммутацией сообщений должны иметь буферную память неопределенного размера и большое дисковое пространство для временного хранения данных. Возникают сложности при работе в режиме реального времени из-за непредсказуемых и больших задержек сообщения в сети.

    К достоинствам такого метода коммутации можно отнести более эффективное, чем при коммутации каналов, использование каналов сети (сообщения передаются по очереди, использование каналов достигает 95% — 98%), широкие возможности по управлению трафиком, возможность отправить одно сообщение многим (broadcast messages).

    Коммутация пакетов (packet switching)

    Этот метод коммутации является основным в компьютерных сетях, и впервые был предложен Rand Corporation, а затем широко внедрен при реализации сети ARPANET (1964-1967г.г.).

    Передаваемое сообщение разбивается на относительно короткие части (пакеты), каждый из которых снабжается заголовком (служебная информация). Предполагается, что такой пакет имеет адрес источника и адрес отправителя (SA и DA).

    Так как пакет имеет фиксированную максимальную длину, то не требуется дисковой памяти для его хранения, достаточно оперативной памяти, что значительно сокращает задержки передачи.

    Рис.10.3. Передача информации в сети с КП

    Существуют два метода пакетной коммутации: передача дейтаграмм (datagram) и передача по виртуальным каналам (virtual circuit). Рассмотрим разницу между этими методами.

    При передаче в дейтаграммном режиме каждый пакет содержит адреса отправителя и получателя, служебную информацию и последовательный номер пакета в сообщении. Дейтаграммы, принадлежащие одному сообщению, движутся в сети независимо друг от друга. Принимающее устройство собирает сообщение из пакетов согласно их номерам. Длина пакета достаточно существенна.

    Можно осуществлять передачу длинными пакетами (применяется в сетях Ethernet) или короткими пакетами (сети ATM). Слишком длинные пакеты приближают сеть к сети с коммутацией сообщений. Время задержки в сети увеличивается, эффективность сети падает.

    Слишком короткие пакеты заметно увеличивают долю служебной информации (накладные расходы), так как каждый пакет имеет заголовок фиксированной длины.

    При передаче по виртуальным каналам создаётся логическое соединение между устройствами (logical connection), то есть в сети организуется маршрут для передачи пакетов определенного информационного потока (сообщения). Соединение устанавливается до начала передачи данных путем обмена служебными пакетами между отправителем и получателем.

    В них содержатся параметры передачи (максимальный размер пакета с данными, путь передачи, скорость передачи, необходимость подтверждения о доставке (acknowledgement), согласование процедуры контроля над ошибками и процедуры управления соединением).

    В оперативной памяти каждого узла, через который проходит служебный пакет, резервируется буферная зона для промежуточного накопления пакетов данных, которые будут передаваться по данному виртуальному соединению.

    В маршрутной таблице каждого узла служебный пакет оставляет распоряжение, имеющее следующий смысл: пакеты, имеющие в заголовке логический номер (номер виртуального канала) K, поступающие по входящей физической линии a, следует направлять в исходящую физическую линию b и присвоить им номер виртуального канала L.

    На каждом участке сети (между узлами или между узлом и присоединенным компьютером) имеет место свой номер виртуального канала, который устанавливает отправитель пакета на этом участке. Таким образом, виртуальное, то есть условное логическое соединение существует только в памяти узла коммутации. Практически в одном физическом канале может быть организовано несколько сот и даже тысяч виртуальных каналов.

    Логическое соединение может быть временным (SVC, устанавливается на один сеанс связи) или постоянным (PVC, сохраняется длительное время, обычно до нескольких месяцев).

    Передача при помощи дейтаграмм более гибкая, требует меньше затрат на администрирование, но менее надёжна, чем передача по виртуальным каналам.

    Пакетная коммутация требует сложных программных решений и быстрых устройств коммутации, и это сдерживало её развитие раньше.

    При пакетной коммутации обеспечиваются малые задержки пакетов внутри сети, так как нет длинных сообщений, и, следовательно, нет задержек в буферной памяти узлов.

    Имеются широкие возможности управления трафиком (можно иметь различные алгоритмы поиска маршрутов и обходить загруженные участки сети). Поэтому пакетная коммутация реализована во всех современных высокоскоростных системах передачи данных.

    Выводы

    Существуют три основных метода коммутации: коммутация каналов, коммутация сообщений и коммутация пакетов. Коммутация каналов характеризуется минимальными задержками после выделения канала, но неэффективным использованием пропускной способности канала. Коммутация сообщений использует переприем сообщения в каждом узле.

    Задержки могут быть значительными, хотя каналы сети используются намного эффективнее. Коммутация пакетов подразумевает баланс между параметрами задержки и эффективностью использования канала. С появлением высокоскоростных и управляемых коммутирующих устройств коммутация пакетов является основным методом коммутации в сетях.

    Контрольные вопросы

    • Укажите набор ключевых слов, который относится к теме «Коммутация сообщений»:
      • Маршрутизация, передача информации с переприемом в узлах, случайные задержки.
      • Буферизация пакетов, низкий уровень задержки, качество обслуживания, метка потока.
      • Пакет, межпакетный интервал, задержка передачи, виртуальный канал.

      Источник: http://pdst.narod.ru/_20_el_uch/ost_wpd_01/part10.html

      Разница между коммутацией каналов и коммутацией сообщений

      Коммутация каналов и коммутация сообщений — это разные методы, используемые для специального соединения нескольких устройств друг с другом.

      Существенная разница между коммутацией каналов и коммутацией сообщений заключается в том, что коммутация каналов создает выделенное физическое соединение между двумя устройствами, участвующими в обмене данными.

      С другой стороны, метод переключения сообщений использует механизм хранения и пересылки для обеспечения взаимодействия между отправителем и получателем.

      Когда мы хотим соединить несколько устройств друг с другом, установить связь один-на-один довольно сложно. Одним из решений является установка соединения точка-точка между каждой парой устройств, но практически это невозможно. Таким образом, коммутация сети используется там, где ряд узлов взаимосвязан с помощью коммутаторов и сетевых устройств.

      Сравнительная таблица

      Основа для сравненияКоммутация цепейПереключение сообщений
      основной Между двумя системами устанавливается физический путь для телефонного звонка. Передача данных осуществляется путем их хранения и пересылки с и на коммутационное устройство.
      Хранение пакетов Не хранится напрямую отправлено. Данные сначала сохраняются, а затем пересылаются.
      Средства передачи Аналоговый и цифровой на различных носителях Цифровой на различных носителях
      адресация географический иерархическая
      маршрутизация Ручной тип Маршрут выбирается при настройке звонка
      Выделенный физический путь Не требуется Необходим для передачи
      Стоимость Больше, чем переключение сообщений. Уменьшено с помощью механизма хранения и пересылки.

      Определение коммутации цепей

      Коммутация каналов — это метод переключения, в котором прямая целевая линия связи устанавливается между двумя узлами. Путь связи строится путем соединения ряда связей между узлами сети. Физически ссылка содержит виртуальный логический канал для соединения. Метод коммутации каналов в основном реализован в телефонии, где после выполнения вызова коммутационное оборудование выполняет поиск физического пути от адреса вызывающего абонента к телефону получателя.

      Чтобы процесс произошел, три функции выполняются.

      1. Установление цепи : сквозное соединение устанавливается между узлами перед передачей данных.
      2. Передача данных : данные обычно передаются в полнодуплексном режиме от отправителя к получателю.
      3. Разрыв цепи : когда передача данных завершена, соединение прерывается и задействованные ресурсы освобождаются.

      Определение переключения сообщений

      Переключение сообщений работает по-другому: сначала он сохраняет сообщения, а затем пересылает эти сообщения выделенному получателю. В отличие от коммутации каналов, для связи не требуется выделенный канал. Это был главный недостаток коммутации каналов, когда вызывающая и вызываемая стороны должны быть связаны друг с другом по выделенному пути. Тем не менее, коммутация каналов очень подходит для телефонных систем, поскольку она служит цели справедливо.

      Ранее телеграфная система использовалась для обеспечения электрической связи вместо телефона. Система телеграфа была дешевле, чем телефонная система, потому что текстовые сообщения, передаваемые в этой среде, не являются в режиме реального времени и диалоговыми. Это дает начало почтовой системе хранения и пересылки, которую мы используем при переключении сообщений.

      В схеме переключения сообщений сообщение, отправленное источником, собирается оператором. Оператор передает сообщение промежуточным узлам, не зная, свободен ли путь для сообщения или нет. Сообщение передается от узла к узлу и сохраняется в узле, если прямая ссылка на узел недоступна. Как только ссылка становится доступной, сообщение отправляется следующему узлу.

      Каждое сообщение содержит полный адрес отправителя и получателя. Метод переключения сообщений также создает задержку, так как он заставляет сообщение храниться в узле до тех пор, пока не получит ссылку на прямой узел. Хотя эта задержка допустима, так как среда не работает в режиме реального времени и выгодна для эффективного использования среды передачи.

      Ключевые различия между коммутацией каналов и коммутацией сообщений

      1. Коммутация каналов резервирует весь путь для конечного пользователя для установления соединения. В отличие от этого, метод переключения сообщений не устанавливает связь в режиме реального времени и не отправляет данные с адреса отправителя на адрес назначения с использованием сетевых узлов.
      2. Как и в телефонной системе, данные передаются напрямую получателю в режиме коммутации каналов.

        Напротив, переключение сообщений сначала сохраняет данные, затем передает их ближайшему доступному узлу, и процесс повторяется.

      3. Среда передачи, используемая в коммутации каналов, является аналоговой, в то время как в коммутации сообщений она может быть как аналоговой, так и цифровой.
      4. Адресация в коммутации каналов в основном географическая.

        Напротив, переключение сообщений использует иерархическое переключение.

      5. Коммутация каналов использует ручную маршрутизацию, тогда как коммутация сообщений не определяет маршрут ранее, и это делается во время настройки вызова.
      6. Выделенный путь для связи обязательно требуется при коммутации каналов. И наоборот, нет необходимости в выделенном пути для переключения сообщений.

      7. Стоимость переключения каналов выше, чем переключение сообщений.

      Заключение

      Переключение — это метод, который помогает общению между двумя пользователями. Однако при коммутации каналов для связи выделен целый канал. С другой стороны, для переключения сообщений отправителю и получателю не нужно соединяться через линию связи, но он использует технику хранения и пересылки для отправки сообщений узел за узлом в пункт назначения.

      Источник: https://ru.gadget-info.com/difference-between-circuit-switching

      Особенности коммутации сетей постоянного тока

      • 20 февраля 2014 г. в 12:14
      • 668

      В конце XIX-начале XX века между специалистами-электротехниками развернулась самая настоящая «война токов». Основная конкуренция проходила между двумя направлениями систем генерации, электроснабжения и электропотребления: постоянным током (англ. DirectCurrent – DC) и переменным (англ. AlternatingCurrent – AC).

      В итоге предпочтение было отдано трёхфазным цепям переменного тока. Подсчитав объёмы капитальных затрат на создание систем электроснабжения, промышленники выбрали, казалось бы, самый оптимальный вариант.

      Но удастся ли переменному току удержать лидерство в современных условиях? Сегодня в ряде областей наблюдается развитие технологий и продвижение проектов на постоянном токе.

      Области применения постоянного тока
      Линии электропередачи низкого напряжения

      В рамках финской программы «Интеллектуальные сети и рынок энергии» в Технологическом университете Лаппеенранты разработан проект системы электроснабжения и связи LVDC (англ. Low voltage direct current). Он предназначается для загородных посёлков с малым числом потребителей и линиями электроснабжения большой протяжённости.

      Проект предусматривает замену дорогих традиционных трёхфазных распределительных сетей переменного напряжения 20/0,4 кВ на кабельные подземные линии LVDC (±0,75 кВ).

      Прокладка кабеля на глубине более 1,5 м минимизирует зоны отчуждения и не создаёт ограничений для ведения сельскохозяйственных работ. Такое решение существенно уменьшает стоимость сети и её зависимость от погодных катаклизмов.

      Каждое здание и сооружение будет подключаться к сети постоянного тока через преобразователи, согласующие напряжение LVDC с напряжением, необходимым потребителю.

      Энергоснабжение локальных объектов, микро- и минисети постоянного напряжения

      Сегодня для обеспечения повышения энергоэффективности всё чаще предлагаются проекты микросетей постоянного напряжения внутри здания (или нескольких зданий) и на локальной территории. На входе таких сетей установлен высокоэффективный преобразователь, превращающий переменное напряжение распределительных линий в постоянное.

      Современные локальные сети постоянного напряжения имеют ряд преимуществ, среди которых необходимо отметить следующие:

      • общее преобразование из переменного напряжения в постоянное для всех нагрузок уменьшает потери на 10-20%;
      • эффективное интегрирование возобновляемых источников электроэнергии, являющихся также источниками постоянного напряжения (солнечные батареи, небольшие ветряные турбины, топливные элементы и др.);
      • простое согласование перечисленных источников постоянного напряжения, не требующих взаимной синхронизации;
      • эффективное управление графиками нагрузки (включая накопление электрической энергии в периоды избыточной генерации и выдачу в периоды дефицита);
      • повышенная электробезопасность сетей постоянного тока.

      Транспорт

      Не так давно была разработана энергосистема постоянного тока для крупного морского судна гражданского назначения – многоцелевого танкера для обслуживания нефтяных платформ, построенного в Норвегии.

      Традиционно в судах с электротягой происходит многократное преобразование переменного тока в постоянный для питания винто-рулевых колонок и гребных винтов, на которые приходится более 80% всего электропотребления. Это приводит к большим потерям энергии, снижению общего КПД, а также негативному влиянию на окружающую среду.

      Компания АББ, лидер в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации, разработала проект, в котором электроэнергия распределяется через единую цепь постоянного тока.

      «С помощью нашего решения суда смогут максимально эффективно использовать свои возможности по энергосбережению с применением дополнительных источников постоянного тока, таких как солнечные батареи, топливные ячейки или аккумуляторы, подключенные напрямую к судовой сети постоянного тока», — рассказывает Вели-Матти Рейникала, руководитель подразделения «Автоматизация процессов» компании АББ.

      В сравнении с системами на переменном токе спроектированная энергосистема имеет следующие преимущества:

      • расход топлива на 20% ниже;
      • за счёт отсутствия силовых низкочастотных трансформаторов суммарный вес и объём электрооборудования уменьшен на 30%;
      • высвобождается место для размещения оборудования, груза и экипажа, то есть улучшена компоновочная схема танкера.

      Управляемый электропривод

      Постоянное напряжение широко применяется для обеспечения эффективного регулирования скорости электродвигателей.
      С каждым годом управляемый электропривод всё больше проникает в те сферы, в которых раньше считалось достаточным применение обычного неуправляемого привода.

      Специалисты уверены, что сочетание инвертор плюс асинхронный (или вентильный) электродвигатель в ближайшем будущем будет всё больше теснить традиционные типы приводов. А для такого инверторного привода питание постоянным напряжением является естественным и наиболее эффективным.

      Бытовая электротехника и электроника

      Практически вся современная бытовая техника питается переменным напряжением. Однако почти в каждом современном электроприборе происходит преобразование переменного входного напряжения в постоянное. И именно последнее используется электронными схемами.

      Очевидно, что у постоянного тока множество преимуществ перед переменным. Но всё же у такого способа питания оборудования есть целый ряд особенностей, которые необходимо учитывать при разработке топологии электрических цепей и при выборе защитных и коммутационных устройств.

      Особенности цепей постоянного тока

      1. Направление тока

      Электрический ток, называемый «постоянным», имеет неизменные во времени значение и направление. Если рассматривать постоянный ток как прохождение элементарных электрических зарядов через определённую точку, то значение заряда (Q), протекающего через эту точку (а вернее, через поперечное сечение проводника) за единицу времени, будет неизменным.

      В системах постоянного тока относительное направление тока имеет особую важность, поэтому необходимо присоединение нагрузки со строгим соблюдением полярности. Ошибки неотвратимо приводят к тяжёлым аварийным процессам.

      Например, если аккумуляторная батарея будет подключена к источнику с неправильной полярностью, произойдет её перегрев с дальнейшим закипанием электролита и последующим возможным разрушением ее корпуса, которое обычно носит взрывной характер.

      При питании обратной полярностью серьёзные повреждения могут так же возникнуть и во многих электронных цепях.

      К полярности чувствительно не только электротехническое оборудование, но и аппараты защиты и коммутации, устанавливающиеся в распределительных щитах. Обычно для того, чтобы избежать ошибок при монтаже электросети, производители наносят на переднюю панель аппаратов специальную маркировку.

      «Надо понимать, что работа монтажника достаточно однообразна: в день они собирают десятки однотипных схем. Так что от неточностей, связанных с невнимательностью, не застрахованы даже профессионалы. Случается, что коммутационные аппараты подключают неправильно.

      В итоге подача напряжения на распределительный щит может закончиться возгоранием», — рассказывает Илья Лёшин, начальник измерительной лаборатории компании «Центроэлектромонтаж».

      Описанная специалистом проблема была актуальна для постоянного тока в течение многих десятилетий. Но в последнее время на рынке появились устройства, не чувствительные к полярности приложенного напряжения благодаря особым конструкторским решениям.

      «Использование подобных аппаратов избавляет от множества проблем, – комментирует Алексей Кокорин, менеджер по группе изделий компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации.

      — Так, например, за счёт симметричной конструкции полюса выключатели-разъединители серии OTDC производства АББ не чувствительны к полярности приложенного напряжения. Их можно монтировать внутри щита как вертикально, так и горизонтально, подвод питания осуществляется сверху либо снизу».

      2. Электрическая дуга

      Одной из проблем, связанных с использованием аппаратов и переменного, и постоянного тока, является электрическая дуга. Она возникает между размыкающимися контактами из-за ионизации воздушного пространства между ними.

      В выключателе переменного тока гашение дуги происходит при переходе значения переменного тока через ноль. После исчезновения разряда, во избежание его повторного появления, необходимо восстановить электрическую прочность воздушного дугового промежутка. Сделать это можно либо за счёт «принудительной» рекомбинации ионов и электронов, либо с помощью вывода из контактного промежутка заряженных частиц.

      В цепях постоянного тока процесс происходит несколько иначе. В общем случае параметры дуги зависят от характеристик цепи, значения тока, а также параметров самой среды: температуры, давления, состава воздуха и т.п. Существует набор условий, при которых электрическая дуга при размыкании контактов в цепи постоянного тока может устойчиво гореть длительное время. Таким образом, для её гашения необходимо так изменить параметры процесса, чтобы не существовало точки устойчивого горения.

      В аппаратах низкого напряжения применяется два решения: открытый разрыв и щелевые дугогасительные камеры. В первом случае дуга растягивается, допустим, с помощью электродинамических сил, одновременно охлаждаясь воздухом (способ применяется для токов до 5 кА и напряжений до 500 В). Во втором – дуга при помощи магнитного поля растягивается и попадает в узкую камеру, где охлаждается (применяется для токов до 90 кА).

      «Часто эффективность работы дугогасительных механизмов, в которых задействованы магнитные или электродинамические силы, зависит от величины самого тока. При высоких значениях они справляются со своей задачей, но в некоторых случаях магнитных сил недостаточно, чтобы растянуть дугу до требуемой длины.

      Поэтому иногда аппараты дополняются, к примеру, постоянными магнитами, позволяющими расширить рабочий диапазон токов», — поясняет Алексей Кокорин (АББ). Схема, описанная специалистом, используется в аппаратах серии OTDC, где установлена дугогасительная решётка новой конструкции с удлинёнными пластинами специальной формы.

      В процессе гашения дуга изгибается в пространстве и растягивается. В то же время для увеличения падения напряжения на ней применяется принцип деионной решётки. Чтобы такой дугогасительный механизм эффективно работал как при низком, так и при высоком напряжении, в него были интегрированы дополнительные постоянные магниты.

      Их силы поля достаточно, чтобы перемещать дугу к решётке, даже если значения тока малы.

      3. Размер защитных аппаратов должен быть минимальным

      Цепи постоянного тока чаще всего применяются именно там, где важна компактность оборудования. «Габариты важны практически во всех отраслях, поскольку любое оборудование занимает дефицитные площади. Кроме того, есть сферы, где важен каждый кубический сантиметр: например, транспорт. При разработке оборудования наша компания уделяет его размерам особое внимание.

      Например, выключатели нагрузки серии OTDC работают с током 100-250 А при напряжении до 1000 В, имея при этом всего два полюса. Обычно для таких цепей применяются четырёхполюсные автоматические выключатели, имеющие почти в три раза большие габариты.

      Так как аппараты не чувствительны к полярности, дополнительную экономию места можно обеспечить за счёт удобного варианта размещения модулей в монтажном блоке (вертикально или горизонтально) как на шине, так и без нее, или благодаря более эргономичной подводке питания», — говорит Алексей Кокорин (АББ).

      Хотя ещё полвека назад считалось, что постоянный ток окончательно сдал свои позиции, сегодня в рамках разговоров о повышении энергоэффективности систем электроснабжения всё чаще на повестке дня появляются проекты по строительству сетей DC.

      Переход промышленности на потребление постоянного тока потребует в первую очередь обновления оборудования и перестройки сложившейся культуры использования энергии.

      А правильный подбор коммутационной и защитной аппаратуры для цепей постоянного тока – первый шаг к использованию всех преимуществ подобных сетей.

      Пресс-служба АББ

      Источник: https://www.elec.ru/articles/osobennosti-kommutacii-setej-postoyannogo-toka/

      Коммутация сообщений

      В последние годы связь развивается по пути цифровизации всех видов информации. Это стало главным направлением, обеспечивающим экономичные методы не только передачи информации, но и её распределения, хранения и обработки.

      На смену аналоговым системам передачи и медным кабелям приходят волоконно-оптические системы передачи с большими скоростями передачи.

      Интенсивное развитие цифровых систем передачи объясняется существенными достоинствами этих систем по сравнению с аналоговыми: высокой помехоустойчивостью; слабой зависимостью качества передачи от длины линии связи; стабильностью электрических параметров каналов связи; эффективностью использования пропускной способности при передачи дискретных сообщений и так далее.

      Вместе с тем, ужесточаются требования к наборам, качеству и возможностям новых услуг связи. С конца 80-х – начала 90-х годов прошлого столетия стал более активным рынок услуг связи, требующий все более новых услуг, причем в крайне сжатые сроки.

      Все это привело к тому, что индустрия телекоммуникационных технологий в ближайшем будущем изменит свою ориентацию от производства способов и средств предоставления соединений на предоставление услуг. Главным «инициатором» таких изменений сегодня является концепция интеллектуальной сети – IN.

      Базой для предоставления интеллектуальных услуг являются цифровые сети с интеграцией служб.

      Цифровая сеть с интеграцией служб ЦСИС  (IntegratedServicesDigitalNetwork, ISDN) – сеть с интеграцией служб, обеспечивающая цифровые соединения между стыками «абонент – сеть» при передаче любых сигналов.

      Они подразделяются на узкополосные (У-ЦСИС, скорость передачи до 2 Мбит/с), и широкополосные Ш-ЦСИС (скорость передачи 2 Мбит/с и выше).

      Внедрение ЦСИС позволяет более эффективно решать проблему «доставки» информации к высокоскоростным магистралям, то есть совершенствовать сети доступа как проводные, так и беспроводные.

      Одним из важнейших факторов, влияющих на «интеллектуализацию» сетей, является развитие систем связи с мобильными абонентами, например, таких систем, как внедренная во многих европейских странах цифровая система GSM (GlobalSystemMobile) и перспективная универсальная система мобильной связи UMTS (UniversalMobileTelecommunicationsSystem).

      Первым важным моментом является появление услуг модемной связи, используемой для передачи данных по аналоговой телефонной сети. Ее основным недостатком является низкая скорость передачи. Далее возникла потребность в тарификации объемов передаваемых данных. Такая услуга была предоставлена в сетях пакетной коммутации. Затем, почти одновременно с ISDN (цифровая сеть интегрального обслуживания), МСЭ разработал и стандартизовал цифровую систему сигнализации по общему каналу SS7 (ОКС 7).

      Система общеканальной сигнализации – система передачи межстанционной сигнализации по специальному каналу сигнализации, общему для пучка каналов коммутации (ОКС).

      Внедрение ОКС освобождает типовые каналы (например, канал ТЧ, ОЦК) от передачи по ним узкополосных или низкоскоростных сигналов управления и взаимодействия – СУВ (сигналы «готовности», «набора номера», «посылки вызова» и др.), что повышает эффективность использования типовых каналов.

      Кроме того, каналы ОКС могут быть организованы с более высоким качеством, большей надёжностью, что позволяет повысить эффективность работы сети в целом. По каналам ОКС может передаваться информация от систем управления (СУ) для управления элементами сети и сетью связи в целом. Одной из таких СУ является сеть управления электросвязью.

      Сеть управления электросвязью (TMN) – специальная сеть, обеспечивающая управление сетями электросвязи и их услугами путём организации взаимосвязи с компонентами различных сетей электросвязи на основе единых интерфейсов и протоколов, стандартизированных МСЭ.

      Следующий принципиальный момент – это появление в 1992 году технологии асинхронного режима переноса информации ATM (AsynchronousTransferMode), благодаря которому получили дальнейшее развитие такие сетевые концепции, как B-ISDN (широкополосная ISDN) , UMTS, B-IN и некоторые другие. Инфраструктура широкополосных коммуникаций делает возможным создание новых услуг, таких как услуги универсальной подвижной связи и услуги мультимедиа на сетях связи.

      В заключении можно сказать, что человечество движется по пути создания Глобального информационного общества, основой которого станет Глобальная информационная инфраструктура, составляющей которой будут мощные транспортные сети связи и распределённые сети доступа, предоставляющие информацию пользователям.

      Вопросы и задания

      1. Назовите две группы сетей электросвязи.
      2. Принципы построения сети для передачи индивидуальных сообщений. Особенности построения, преимущества.
      3. По какому принципу строятся телеграфные сети? Изобразите функциональные схемы построения телеграфных сетей.
      4. Как можно классифицировать компьютерные сети?
      5. Понятие «вещательная сеть».

        Какие технические средства включает в себя вещательная сеть?

      6. От чего зависят размеры зоны обслуживания станции звукового вещания?
      7. Дайте определения понятиям «Взаимоувязанная сеть связи», «первичная сеть связи», «вторичная сеть связи».
      8. Требования к ВСС.
      9. Состав первичной сети связи.
      10. Классификация сетей связи.

      11. Почему цифровые системы передачи вытесняют аналоговые? В чём их преимущества?
      12. Охарактеризуйте основные тенденции развития телекоммуникационных систем.

      Что такое сетевой коммутатор и для чего он нужен?

      Сетевой коммутатор — это электронный прибор, объединяющий несколько компьютеров и/или других цифровых устройств в локальную сеть и позволяющий им обмениваться данными. Имеет ещё одно распространённое название — свитч, которое происходит от английского слова switch (коммутатор, переключатель).

      Что такое свитч простыми словами

      С каждым годом нас окружает всё больше и больше компьютеров, ноутбуков, мобильных и других цифровых устройств. Они используются дома, в офисах, административных и многих других помещениях. Становится всё более актуальной проблема их соединения для передачи данных — такого, которое избавило бы от необходимости переносить информацию, например, на USB-флешке.

      В недавнем прошлом её решали с помощью концентраторов, но к настоящему моменту их почти вытеснили более интеллектуальные устройства — сетевые коммутаторы, или свитчи. Говоря простыми словами, это — устройства, позволяющие объединить несколько компьютеров в сеть и играющие в ней роль её ядра.

      Это действительно удобно, причём в самых разных ситуациях:

      • на предприятии или в офисе, в котором установлено большое количество компьютеров, сетевых принтеров и другой цифровой техники;
      • в небольшой домашней локальной сети — к примеру, состоящей из нескольких компьютеров, ноутбука и современного телевизора;
      • в составе масштабной системы видеонаблюдения с большим количеством камер;
      • в промышленной сети с многочисленными датчиками, контролирующими техпроцессы и передающими данные на диспетчерский пункт;
      • вомногих других случаях.

      Принцип работы коммутатора

      За вопросом о том, что такое коммутатор, закономерно следует ещё один: по какому принципу он работает? Всё одновременно и просто, и сложно. Свитч получает данные от обращающихся к нему устройств и постепенно заполняет таблицу коммутации их MAC-адресами.

      При последующих обращениях коммутатор считывает адрес устройства-отправителя, анализирует таблицу коммутации и определяет по ней, на какое устройство нужно переслать данные. Прочие компьютеры при этом не «знают» о факте передачи информации, поскольку она не имеет к ним отношения.

      Благодаря этому обеспечивается работа сети в так называемом полнодуплексном (full duplex) режиме.

      Новый коммутатор на этапе обучения, не обнаруживая в своей таблице MAC-адрес получателя, рассылает данные на все подключенные к нему устройства (разумеется, кроме отправителя).

      Правильный получатель отвечает коммутатору, и последний создаёт новую запись в таблице коммутации.

      В дальнейшем свитч, принимая данные с этим же MAC-адресом, «понимает», куда именно их нужно направить, и производит уже не массовую рассылку, но строго адресную отправку. Трафик, таким образом, локализуется, а сеть — разгружается.

      Выше был описан принцип действия так называемого неуправляемого коммутатора, который работает на втором (канальном) уровне OSI. Помимо таких, существуют более продвинутые модели, работающие на третьем и четвёртом уровнях.

      Они значительно функциональнее, поскольку допускают ручное управление (в частности, через интерфейс командной строки), поддерживают QoS, VLAN, зеркалирование, обнаружение штормов трафика, ограничение скоростей передачи данных для разных портов и многие другие полезные функции.

      Такие устройства включают в состав сложных и разветвлённых сетей — в частности, тех, что развёрнуты на больших предприятиях.

      Режимы коммутации

      Есть три режима, в которых свитч передаёт данные узлам-адресатам. Ключевые особенности каждого режима — степень надёжности передачи и связанное с ней время ожидания.

      Первый режим называется Cut-Through — сквозной. Свитч принимает данные, считывает из них только адрес узла-получателя и без каких-либо дополнительных проверок отправляет их по назначению. Время ожидания в этом случае минимально, но возникает вероятность передачи данных с ошибками.

      Второй режим называется Store and Forward — с промежуточным хранением. Коммутатор не только считывает адрес получателя, но и анализирует всю поступившую информацию с целью поиска ошибок. Лишь после этого данные передаются по назначению. Время ожидания в сравнении с предыдущим режимом увеличивается — оно необходимо свитчу для проверки.

      Третий режим называется Fragment-Free — бесфрагментный, или гибридный. Он представляет собой сочетание двух описанных выше режимов. Коммутатор принимает кадр данных, считывает адрес получателя, а затем проверяет информацию на предмет ошибок, но не всю, а лишь первые 64 байта. После проверки свитч отправляет данные получателю.

      Условия передачи данных непостоянны — они меняются со временем. Полезно иметь коммутатор, в котором реализована адаптивная подстройка под эти условия. В начале работы такое устройство включает сквозной режим коммутации для всех портов. Затем те порты, на которых появляется слишком много ошибок, автоматически переводятся в гибридный (бесфрагментный) режим. Наконец, если и после этого ошибок остаётся слишком много, порты переводятся в режим с промежуточным хранением данных.

      Отличие коммутатора (switch) от концентратора (hub)

      В недавнем прошлом были широко распространены концентраторы (hub). Эти устройства работают на основе широковещательной модели. Выражаясь проще, концентратор, принимая сетевой трафик, просто рассылает его всем без исключения подключенным к нему устройствам. Функция определения адресата, которая есть в коммутаторе, в нём не реализована, и в этом — основное отличие hub от switch.

      Широковещательная передача данных таит как минимум два подводных камня: во-первых, она сильно загружает сеть и заметно замедляет передачу данных, во-вторых, она влечёт риск появления большого количества ошибок, особенно — при добавлении в сеть новых компьютеров.

      Использование сетевых коммутаторов избавляет от этих проблем — и именно поэтому эти устройства к настоящему времени почти вытеснили собой концентраторы.

      Отличие коммутатора (switch) от маршрутизатора (router)

      Коммутатор более функционален, чем концентратор, но ещё больше функций реализовано в маршрутизаторе (или, как его ещё называют, роутере). Это устройство работает на третьем уровне OSI и отвечает не только за распределение трафика по узлам-адресатам, но и за связь между разными сетями с отличающимися архитектурами.

      В его память записана таблица маршрутизации, на основе данных из которой router решает, куда следует переслать поступивший пакет данных. Пересылка выполняется в соответствии с правилами, заданными администратором при настройке маршрутизатора.

      Роутер позволяет снизить загрузку сети, разделяя её на широковещательные домены и фильтруя пакеты.

      Он даёт возможность объединить Ethernet-сеть и соединения WAN — например, для организации выхода в Интернет. В этом случае маршрутизатор не только транслирует адреса, но и играет роль межсетевого экрана, обеспечивая тем самым информационную безопасность. По сути, любой маршрутизатор — это миниатюрный компьютер с большим количеством настраиваемых параметров.

      К слову, именно поэтому роль роутера может играть любой персональный компьютер — при условии, что на нём установлено и настроено специализированное программное обеспечение для маршрутизации.

      Как выбрать коммутатор

      В продаже представлено великое множество моделей коммутаторов, которые существенно отличаются друг от друга как по функциональности, так и по цене. IT-специалисту нужно знать основные характеристики свитчей (читай — критерии выбора).

      Базовая скорость передачи

      В большинстве случаев в характеристиках коммутаторов указано сразу несколько значений скорости (пример записи — 10/100 Мбит/сек). Нужно ориентироваться на высшее значение — это максимум для данного устройства.

      Если данные будут поступать на свитч со скоростью меньшей, чем этот максимум, он автоматически подстроится под неё. Модели верхнего ценового диапазона могут работать на скоростях 10/20/100/200/1000/2000Мбит/сек.

      Принимайте во внимание особенности вашей сети и характеристики входящих в неё устройств и делайте правильный выбор.

      Количество портов

      В продаже представлены модели с количеством портов от 5 до 48. Выбирайте свитч с учётом не только фактического количества устройств, которые будут к нему подключены немедленно, но и перспективы расширения сети в будущем. Опыт показывает, что для сетей, развёрнутых дома и в небольших офисах, оптимальны коммутаторы с количеством портов от 5 до 15. Для предприятия подойдёт устройство с количеством портов от 15 до 48.

      Исполнение (способ установки)

      Производители предлагают:

      • настольные коммутаторы. Это — компактные модели для небольших сетей. Они не вызывают ни малейших сложностей при установке — их можно просто положить на стол;
      • настенные модели. Также сравнительно компактны, однако имеют специальные пазы, позволяющие зафиксировать их на стене. Как показывает опыт, многие настенные свитчи можно и не крепить на вертикальном основании, а просто положить на стол;
      • стоечные коммутаторы. В эту категорию входят наиболее продвинутые модели для предприятий, которые устанавливаются в стандартную 19-дюймовую стойку для телекоммуникационного оборудования.

      Возможность управления

      Одну категорию образуют неуправляемые коммутаторы. Они не позволяют выполнить тонкую настройку, что минус для крупного предприятия, но плюс для использования дома или в небольшом офисе. Неуправляемые модели, как правило, компактны и имеют невысокую стоимость.

      Ко второй категории относятся управляемые модели. Они допускают гибкую настройку с помощью специализированного ПО или web-интерфейса. Администратор может менять многочисленные параметры управляемого коммутатора — приоритеты подключенных устройств, общие параметры сети и другие. Такие модели хорошо подходят для использования в сложных и разветвлённых сетях, однако для их настройки нужны специальные познания и определённый опыт.

      Поддержка PoE

      Выбирайте коммутатор с этой функцией, если вам нужна подача питания к устройствам непосредственно по сетевому кабелю (витой паре). Один из возможных примеров — IP-камеры, включенные в локальную сеть. PoE (Power over Ethernet) — очень удобная функция: она избавляет от необходимости использовать силовые кабели, нисколько не снижая качество передачи данных.

      Наличие портов SFP

      Свитч с такими портами понадобится, если нужно соединить его с другими коммутаторами или устройствами более высокого уровня. Обратите внимание: SFP — это лишь порт, в него нужно предварительно установить специальный модуль, который, в свою очередь, даст возможность нестандартного подключения (например, по оптоволокну).

      Наличие функции энергосбережения

      Коммутаторы с такой функцией становятся всё более востребованными — играет роль растущий интерес к защите экологии. Эти интеллектуальные модели следят за подключенными к ним устройствам, выявляют неактивные порты и временно переводят их в спящий режим. Производители утверждают, что функция энергосбережения, реализованная в свитчах, позволяет сэкономить до 80% (!) электроэнергии.

      Поддержка VLAN

      Выбирайте модель с такой функцией, если нуждаетесь в логическом разграничении отдельных участков локальной сети. Вы сможете создать свои сегменты для разных отделов, подразделений и филиалов компании, организовать сеть общего доступа.

      Наличие функции сегментации трафика

      Коммутаторы с такой функцией позволяют настраивать порты или их группы так, чтобы они были полностью отделены друг от друга, но при этом имели доступ к серверу.

      Поддержка стекирования

      Устройство с такой функцией понадобится, если вам нужно создать единый логический коммутатор с количеством портов большим, чем 48. Несложно понять, что поддержка стекирования требуется в масштабных, разветвлённых сетях, развёрнутых на крупных предприятиях.

      Наличие защиты от широковещательного шторма

      Одно из частных проявлений такого шторма — DDoS-атака на локальную сеть. Если в последнюю входит обычный коммутатор без защиты от широковещательного шторма, в результате атаки вся сеть может попросту «лечь». Модели, в которых такая защита реализована, выявляют флуд и своевременно отсекают его, благодаря чему сеть остаётся стабильной.

      Источник: https://galtsystems.com/blog/start/chto_takoe_setevoy_kommutator_i_dlya_chego_on_nuzhen/

      Способы коммутации

      Подробности 21 Март 2015 80601

      1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3.91 [40 Голоса (ов)]

      Рассмотрим в данной статье основные методы коммутации в сетях.

      В традиционных телефонных сетях, связь абонентов между собой выполняется с помощью коммутации каналов связи. В начале коммутация телефонных каналов связи выполнялась вручную, далее коммутацию выполняли автоматические телефонные станции (АТС).

      Аналогичный принцип используется и в вычислительных сетях. В качестве абонентов выступают территориально удаленные вычислительные машины в компьютерной сети.

      Физически не представляется возможным предоставить каждому компьютеру свою собственную некоммутируемую линию связи, которой они пользовались бы в течении всего времени.

      Поэтому практически во всех компьютерных сетях всегда используется какой-либо способ коммутации абонентов (рабочих станций), выполняющий возможность доступа к существующим каналам связи для нескольких абонентов, для обеспечения одновременно нескольких сеансов связи.

      Коммутация — это процесс соединения различных абонентов коммуникационной сети через транзитные узлы. Коммуникационные сети должны обеспечивать связь своих абонентов между собой. Абонентами могут выступать ЭВМ, сегменты локальных сетей, факс-аппараты или телефонные собеседники.

      Рабочие станции подключаются к коммутаторам с помощью индивидуальных линий связи, каждая из которых используется в любой момент времени только одним, закрепленным за этой линией, абонентом. Коммутаторы соединяются между собой с использованием разделяемых линии связи (используются совместно несколькими абонентами).

      Рассмотрим три основные наиболее распространенные способы коммутации абонентов в сетях:

      • коммутация каналов (circuit switching);
      • коммутация пакетов (packet switching);
      • коммутация сообщений (message switching).

      Коммутация каналов подразумевает образование непрерывного составного физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для прямой передачи данных между узлами.

      Отдельные каналы соединяются между собой специальной аппаратурой — коммутаторами, которые могут устанавливать связи между любыми конечными узлами сети.

      В сети с коммутацией каналов перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуру установления соединения, в процессе которой и создается составной канал.

      Время передачи сообщения при этом определяется пропускной способностью канала, длинной связи и размером сообщения.

      Коммутаторы, а также соединяющие их каналы должны обеспечивать одновременную передачу данных нескольких абонентских каналов. Для этого они должны быть высокоскоростными и поддерживать какую-либо технику мультиплексирования абонентских каналов.

      Достоинства коммутации каналов:

      • постоянная и известная скорость передачи данных;
      • правильная последовательность прихода данных;
      • низкий и постоянный уровень задержки передачи данных через сеть.

      Недостатки коммутации каналов:

      • возможен отказ сети в обслуживании запроса на установление соединения;
      • нерациональное использование пропускной способности физических каналов, в частности невозможность применения пользовательской аппаратуры, работающей с разной скоростью. Отдельные части составного канала работают с одинаковой скоростью, так как сети с коммутацией каналов не буферизуют данные пользователей;
      • обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления соединения.

      Коммутация это в электротехнике

      Среди всех понятий электротехники одно из ведущих мест занимает коммутация электрических цепей. Это понятие используется во многих областях и стоит более подробно рассмотреть, что же это такое?

      Понятие коммутации

      Коммутацией электрических цепей называются разнообразные переключения, производимые во всевозможных электрических соединениях, а также в кабелях, проводах, трансформаторах, машинах, различных приборах и аппаратах, которые, так или иначе генерируют, распределяют и потребляют электроэнергию.

      Как правило, коммутацию сопровождают переходные процессы, возникающие в результате того, что токи и напряжение очень быстро перераспределяются в ветвях электрических цепей.

      Режимы электрических цепей

      Переход цепи из одного режима в другой, является переходным динамическим процессом. В то время, как при стационарном установившемся режиме, токи и напряжения в цепях постоянного тока остаются неизменными по времени, при переменном токе временные функции периодически изменяются.

      Установленные режимы при любых параметрах полностью зависят исключительно от источника энергии. Поэтому, каждый источник энергии, постоянный или переменный, создают соответствующий ток. Причем, частота переменного тока полностью совпадает с частотой источника электрической энергии.

      Возникновение переходных процессов происходит, когда каким-либо образом изменяются режимы в электрических цепях. Это может быть отключение или подключение цепей, изменения нагрузок, возникновение различных аварийных ситуаций. Все эти переключения и называются коммутацией. С физической точки зрения все процессы перехода энергетических состояний соответствуют режиму до коммутации и после коммутации.

      Продолжительность переходных процессов

      Длительность процессов очень короткая – вплоть до миллиардных долей секунды. В очень редких случаях, эти процессы, при необходимости, могут составлять до нескольких десятков секунд. Переходные процессы постоянно изучаются, поскольку именно с их помощью производится коммутация электрических цепей.

      Работа очень многих устройств, особенно в промышленной электронике, базируется на переходных процессах. Например, продукция электрической нагревательной печи полностью зависит от того, как протекает переходный процесс. Чрезмерно быстрый или очень медленный нагрев могут нарушить технологию и привести к выпуску бракованной продукции.

      В общих случаях, процессы электроцепей возникают при наличии в них индуктивных и емкостных элементов, способных осуществлять накопление или отдачу энергии магнитных или электрических полей. В момент начала процесса, между всеми элементами цепи и внешними источниками энергии, начинается процесс перераспределения электроэнергии. Частично, энергия безвозвратно преобразуется в другие виды энергии.

      ЛЕКЦИЯ 3

      2. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

      Коммутация электрической цепи

      Коммутация электрической цепи – процесс замыкания или размыкания цепи с током.

      Коммутация может происходить под воздействием внешних или внутренних для данного устройства источников напряжения или тока.

      При анализе и расчёте процессов коммутации необходимо учитывать общий закон коммутации:

      — При коммутации индуктивных электрических цепей не могут изменяться скачком ток цепи и магнитный поток ( );

      — При коммутации емкостных цепей не могут изменяться скачком напряжение и электрический заряд ( ).

      Под глубиной коммутации понимают отношение сопротивления Rотк коммутирующего органа в отключенном состоянии к сопротивлению Rвкл во включенном состоянии

      Контактные электрические аппараты, у которых сопротивление межконтактного промежутка в отключенном состоянии измеряется мегомами, а сопротивление замкнутых контактов – микроомами, обеспечивают глубину коммутации

      Для бесконтактных аппаратов, которые по глубине коммутации уступают контактным аппаратам, обычно

      2.1.1 Отключение электрической цепи контактными аппаратами

      Отключение цепи контактным аппаратом характеризуется воз­никновением плазмы, которая проходит разные стадии газового разряда в процессе преобразования межконтактного промежутка из проводника электрического тока в изолятор.

      При токах выше 0,5-1 А возникает стадия дугового разряда (область 1)(рисунок 2.1.); при снижении тока возникает стадия тлеющего разряда у катода (область 2); следующая стадия (область 3)– таунсендовский разряд, и наконец, область 4 – стадия изоляции, в которой носители электричества – электроны и ионы – не образуются за счет ионизации, а могут поступать только из окружающей среды.

      Первый участок кривой – дуговой разряд (область 1) –характе­ризуется малым падением напряжения у электродов и большой плотностью тока. С ростом тока напряжение на дуговом промежутке сначала резко падает, а затем изменяется незначительно.

      Источник: https://moreremonta.info/strojka/kommutacija-jeto-v-jelektrotehnike/

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Электрогенератор
    Как подключить реверс однофазного двигателя

    Закрыть