Виртуальные каналы. Сеть с виртуальными каналами объединяет в себе некоторые основные черты как коммутации каналов, так и коммутации пакетов. Пропускная способность сети распределяется динамически, следуя принципу «необходимости», при этом все пакеты многопакетного сообщения следуют через сеть по одному и тому же маршруту. Маршрут следования пакета по сети устанавливается до того, как начнется взаимодействие узлов и информационный обмен, и все узлы, через которые проходит маршрут следования, информируются о «соединении» и о том, куда следует направлять пакеты, которые в дальнейшем поступят. Затем все пакеты, передаваемые между двумя оконечными пунктами, следуют через сеть по одному и тому же пути. По существу, виртуальный канал — это логическое понятие, определяющее адреса и указатели на узлах сети без закрепления средств передачи. По окончании соединения (или по окончании сеанса — по терминологии, принятой при передаче данных) виртуальный канал освобождается с помощью сообщения «разъединения» передаваемого по сети.

Отдельные «соединения» или сеансы между одной и той же парой оконечных пунктов не обязательно используют идентичные пути следования пакета на сети. Каждый виртуальный канал образуется в период фазы установления соединения, которая зависит от нагрузки в это время. Таким образом, сеть с виртуальными каналами может реагировать на ее повреждения или изменения нагрузки, однако время реагирования будет более длинным, чем на сети с динамическим управлением выбором маршрутов. Если при переходе от одного соединения к следующему виртуальные каналы изменяются, то такую сеть называют иногда «сетью с коммутируемыми виртуальными каналами» по прямой аналогии с обычной коммутацией каналов.Лабораторная работа : Исследование сложных цепей постоянного электрического тока Электротехника курсовые, лабораторные, практика Математика, физика

Виртуальные каналы можно устанавливать, используя либо распределенное, либо централизованное управление. Если применяется распределенное управление, то при прохождении сообщения об установлении соединения по сети каждый узел принимает локальное решение о том, какую исходящую линию следует выбирать. Таким образом, выбор пути при распределенном управлении в основном идентичен процессу маршрутизации на телефонной сети общего пользования.

Как указывалось в гл. 7, в отношении обычных сетей с коммутацией каналов, установление соединения при централизованном управлении обладает существенным преимуществом, состоящим в возможности установления соединений с учетом состояния всей сети и ее нагрузки. Примером сетей коммутации пакетов с использованием виртуальных каналов с централизованным управлением служит сеть TYMENET в Соединенных Штатах и сеть DATARAS в Канаде.

Поскольку фаза установления соединения виртуального канала представляет собой «дополнительные затраты» для однопакетных сообщений, то режим работы с использованием виртуального канала, очевидно, более приемлем, когда сеть обслуживает относительно большое число многопакетных сообщений или сеансов. Вследствие этого предлагается сеть, работающая в двойном режиме: с использованием виртуальных каналов для длинных сообщений и с непосредственной передачей с динамической маршрутизацией для однопакетных сообщений. В этом случае однопакетные сообщения обычно называют дейтаграммами.

Одним из главных преимуществ работы сети с использованием виртуальных каналов является возможность обеспечить более упорядоченное управление доставкой пакетов. Если узел, входящий в виртуальный канал, никогда не передает пакет, относящийся к определенному «соединению», до тех пор пока не будет подтверждена правильность приема предыдущего пакета, то последовательность поступления пакетов не нарушается. Второе преимущество виртуального канала — это пониженные требования к адресации отдельных пакетов. После установления виртуального канала отпадает необходимость в полных адресах пунктов назначения, указываемых в пакетах. Вместо адресов пунктов назначения могут использоваться местные идентификаторы виртуального канала каждой линии. По существу, идентификаторы виртуального канала являются указателями адресов памяти процессоров коммутации на узлах коммутации пакетов. Эти адреса памяти содержат соответствующую информацию относительно фактического источника, пункта назначения и маршрутизации пакетов. Другая важная особенность режима работы с виртуальными каналами — это присущая ему способность содействовать управлению потоками, что будет обсуждено в следующем разделе. Основным недостатком работы с виртуальными каналами является возможность увеличения задержек при передаче сообщений. При установлении соединительного пути для виртуального канала он выбирается так, чтобы минимизировать задержку пакетов в сети с учетом нагрузки на сети в данный момент. Если нагрузка меняется, то пакеты, относящиеся к определенному виртуальному каналу, могут испытывать длительную задержку из-за пребывания в очередях на некоторых линиях, хотя в это же время другие линии могут быть загружены в меньшей степени. В работе сообщается, что анализ методов маршрутизации, проведенный для нескольких конфигураций небольших сетей, указывает на возможность сократить задержку пакета на 10 ... 27%, если вместо фиксированной маршрутизации применить адаптивную.

На первый взгляд могло бы показаться, что сама процедура установления соединения является недостатком сети с виртуальными каналами. Однако фактически для управления потоком необходимо осуществлять обмен сообщениями типа запрос — ответ для определения состояния узла назначения до того, как источнику будет разрешено начать передачу потока пакетов. Таким образом, накладные расходы на управление и задержка, обусловленная установлением «соединения», являются обычно необходимыми требованиями даже в сетях с динамической маршрутизацией.