Δίκτυα Μεταγωγήσ. Εκπαιδεφτρια :Μαρία Πολίτθ

Transcript

1 Δίκτυα Μεταγωγήσ Εκπαιδεφτρια :Μαρία Πολίτθ

2 ΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑ Ονομάηεται θ τεχνικι για αποδοτικότερθ χριςθ των γραμμϊν επικοινωνίασ όπου πολλζσ ςυνδζςεισ μοιράηονται μια κοινι γραμμι μεγάλθσ χωρθτικότθτασ

3 ΕΙΔΗ ΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑΣ Υπάρχουν 2 τφποι πολυπλεξίασ: Πολυπλεξία Διαίρεςησ Συχνότητασ (F.D.M, Frequency Domain Multiplexing) «Λίγο από το κανάλι για ολόκληρο το χρόνο» Πολυπλεξία Διαίρεςησ Χρόνου (T.D.M, Time Domain Multiplexing)«Όλο το κανάλι για λίγο χρόνο» Σφγχρονθ Πολυπλεξία Διαίρεςθσ Χρόνου Στατιςτικι Πολυπλεξία Διαίρεςθσ Χρόνου

4 Πολυπλεξία Διαίρεςησ Συχνότητασ (FDM) Χρθςιμοποιείται ςε αναλογικά ςιματα που μεταφζρουν αναλογικά ι ψθφιακά δεδομζνα Το διακζςιμο εφροσ ηϊνθσ του καναλιοφ ξεπερνά το εφροσ ηϊνθσ των ςθμάτων Κάκε ςιμα διαμορφϊνεται ςε διαφορετικι φζρουςα ςυχνότθτα Οι φζρουςεσ ςυχνότθτεσ απζχουν ϊςτε να μθν υπάρχει επικάλυψθ των ςθμάτων Κάκε ςιμα κατζχει ςυνεχϊσ μζροσ του ςυνολικοφ εφρουσ ηϊνθσ,ακόμθ και αν δεν μεταδίδει Προβλιματα ςυνακρόαςθσ και κορφβου αναδιαμόρφωςθσ

5 Πολυπλεξία Διαίρεςησ Συχνότητασ (FDM

6 Σύγχρονη Πολυπλεξία Διαίρεςησ Χρόνου (ΤDM) : Χρθςιμοποιείται ςε ψθφιακά ςιματα και αναλογικά ςιματα που μεταφζρουν ψθφιακά δεδομζνα Ο ρυκμόσ μετάδοςθσ του καναλιοφ είναι μεγαλφτεροσ του ρυκμοφ μετάδοςθσ των ςθμάτων Τα ςιματα πολυπλζκονται ςτο χρόνο (slots, frames) Τα slots αντιςτοιχοφνται ςτακερά ςε πθγζσ, ακόμθ και αν θ πθγι δεν μεταδίδει Κάποιεσ πθγζσ μπορεί να ζχουν περιςςότερα slots από άλλεσ

7 Σύγχρονη Πολυπλεξία Διαίρεςησ Χρόνου (ΤDM) :

8 ΔΙΚΤΥΑ ΜΕΤΑΓΩΓΗΣ (SWITCHING NETWORKS) Χρθςιμοποιοφνται για επικοινωνίεσ μεγάλων αποςτάςεων. Αποτελοφνται από ςτακμοφσ, κόμβουσ καi τθλεπικοινωνιακζσ γραμμζσ Τα δεδομζνα δρομολογοφνται μεταγόμενα από κόμβο ςε κόμβο Οι κόμβοι μετάγουν τα δεδομζνα και δεν αςχολοφνται με το περιεχόμενό τουσ Μεταξφ κόμβων εφαρμόηεται πολυπλεξία

9 Δίκτυα Μεταγωγήσ

10 Είδη Μεταγωγής Υπάρχουν 2 βαςικά είδη μεταγωγήσ: Μεταγωγι κυκλϊματοσ (circuit switching) Μεταγωγι πακζτου (packet switching)

11 ΔΙΚΤΥΑ ΜΕΤΑΓΩΓΗΣ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ Αποκακίςταται ζνα αποκλειςτικό μονοπάτι επικοινωνίασ μεταξφ ςτακμϊν κατά τθ διάρκεια τθσ επικοινωνίασ Αναπτφχκθκε αρχικά για μετάδοςθ φωνισ αλλά ςιμερα χρθςιμοποιείται και για μετάδοςθ ψθφιακϊν δεδομζνων

12 ΔΙΚΤΥΑ ΜΕΤΑΓΩΓΗΣ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ Διακρίνουμε 3 φάςεισ ςτην επικοινωνία: Αποκατάςταςη κυκλώματοσ Ο ςτακμόσ Α κζλει να επικοινωνιςει με το ςτακμό Δ. Για να γίνει αυτό, πρζπει πρϊτα να δθμιουργθκεί μια ςφνδεςθ (κφκλωμα) από άκρθ ςε άκρθ (από τον Α ςτον Δ). Η ςφνδεςθ υλοποιείται τμθματικά, από τον Α ςτον κόμβο Κ1, από τον κόμβο Κ1 ςτον κόμβο Κ3, από τον κόμβο Κ3 ςτον κόμβο Κ6 και από τον κόμβο Κ6 ςτον Δ. Αν διαπιςτωκεί, ότι ο Δ δεν είναι απαςχολθμζνοσ, αποκακίςταται θ ςφνδεςθ. Μεταφορά δεδομζνων Αποςφνδεςη κυκλώματοσ Μετά από κάποιο χρονικό διάςτθμα θ μεταφορά των δεδομζνων τελειϊνει και θ ςφνδεςθ τερματίηεται. Οι κόμβοι μεταγωγισ, που μετείχαν ςτθ ςυγκεκριμζνθ ςφνδεςθ, ενθμερϊνονται κατάλλθλα, ϊςτε να ελευκερϊςουν τουσ πόρουσ, που είχαν δεςμεφςει. Αυτοί οι πόροι μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν αργότερα για κάποια άλλθ ςφνδεςθ

13

14 Προχπόθεςη Οι κόμβοι πρζπει να ζχουν τθ λογικι για το χειριςμό και τθ δρομολόγθςθ των ςυνδζςεων Πλεονζκτημα Διαφανζσ και γριγορο ςτθ χριςθ μετά τθν αποκατάςταςθ κυκλϊματοσ

15 Μειονεκτήματα στα Δίκτυα Μεταγωγής Κυκλώματος Μικρι απόδοςθ γιατί δεςμεφει μόνιμα πόρουσ του δικτφου ακόμθ και όταν δεν χρθςιμοποιοφνται Βακμόσ χριςθσ δικτφου για μετάδοςθ φωνισ <<100%, για μετάδοςθ δεδομζνων Η/Υ <50% Η αποκατάςταςθ κυκλϊματοσ προκαλεί μια αρχικι κακυςτζρθςθ Υπάρχει περίπτωςθ απόρριψθσ επικοινωνίασ όταν το δίκτυο είναι φορτωμζνο Οι ςτακμοί πρζπει να λειτουργοφν με τθν ίδια ταχφτθτα

16 Δρομολόγηση στα Δίκτυα Μεταγωγής Κυκλώματος Δρομολόγηςη (Routing) ςε κυκλώματα Μεταγωγήσ κυκλώματοσ Απαιτείται όταν μια ςφνδεςθ απαιτεί ζνα μονοπάτι μζςω πολλϊν κόμβων και γραμμϊν Η δρομολόγθςθ πρζπει να εξιςορροπεί τθν απόδοςθ με τθν προςαρμοςτικότθτα Υπάρχουν 2 ςτρατηγικέσ δρομολόγηςησ: Στατική. Χρηςιμοποιείται πάντα το ίδιο μονοπάτι για τισ ίδιεσ ςυνδζςεισ. Πολλζσ φορζσ παρατθρείται ςυμφόρθςθ Δυναμική. Το μονοπάτι επιλζγεται κάκε φορά με βάςθ τισ υπάρχουςεσ ςυνκικεσ κίνθςθσ. Περιςςότερο πολφπλοκθ αλλά πιο προςαρμοςτικι Τα τθλεφωνικά δίκτυα χρθςιμοποιοφν ςυνικωσ ςτατικι δρομολόγθςθ με μορφι δζνδρου

17 Εναλλακτικι δρομολόγθςθ, μια μορφι δυναμικισ δρομολόγθςθσ όπου υπάρχουν προκακοριςμζνεσ διαδρομζσ και ο κόμβοσ διαλζγει τθν καλφτερθ ανάλογα με το χρόνο και τισ ςυνκικεσ κίνθςθσ

18 Μεταγωγή πακέτου Τα δεδομζνα μεταδίδονται ςε μορφι πακζτων Τυπικό μζγεκοσ πακζτου bytes Μεγαλφτερα μθνφματα διαςπϊνται ςε περιςςότερα πακζτα Κάκε πακζτο περιζχει δεδομζνα και πλθροφορίεσ ελζγχου Κάκε κόμβοσ παραλαμβάνει τα πακζτα, τα αποκθκεφει προςωρινά και τα προωκεί ςτον επόμενο (Store and Forward)

19

20 Πλεονεκτήματα Μεταγωγήσ πακέτου Αποδοτικι χριςθ γραμμϊν Οι ςυνδζςεισ μεταξφ κόμβων μπορεί να διαμοιράηονται ςε πολλά πακζτα Τα πακζτα μπαίνουν ςε ουρζσ και μεταδίδονται όςο το δυνατόν ταχφτερα

21

22 Πλεονεκτήματα Μεταγωγήσ πακέτου Κάκε ςτακμόσ μπορεί να ζχει διαφορετικό ρυκμό μετάδοςθσ Οι κόμβοι προςαρμόηουν τισ διαφορετικζσ ταχφτθτεσ Το δίκτυο δεν μπλοκάρει, τα πακζτα παραλαμβάνονται πάντα, όςο φορτωμζνο και αν είναι το δίκτυο Μπορεί να χρθςιμοποιθκοφν προτεραιότθτεσ

23 ΔΙΚΤΥΑ ΜΕΤΑΓΩΓΗΣ ΠΑΚΕΤΟΥ Υπάρχουν 2 τφποι πακζτων: Αυτοδφναμο πακζτο (Datagram) Στθν αυτιν πρϊτθ περίπτωςθ, κάκε πακζτο περιλαμβάνει πλιρεισ πλθροφορίεσ διευκφνςεων ι δρομολόγθςθσ. Τα πακζτα δρομολογοφνται ξεχωριςτά, μερικζσ φορζσ οδθγϊντασ ςε διαφορετικζσ διαδρομζσ και παράδοςθ εκτόσ παραγγελίασ Νοητό κφκλωμα (Virtual Circuit) Στθ αυτιν τθν περίπτωςθ ορίηεται μια ςφνδεςθ και ανακατανζμεται ςε κάκε εμπλεκόμενο κόμβο κατά τθ διάρκεια μιασ φάςθσ ςφνδεςθσ πριν από τθ μεταφορά οποιουδιποτε πακζτου. Τα πακζτα περιλαμβάνουν ζνα αναγνωριςτικό ςφνδεςθσ και όχι πλθροφορίεσ διεφκυνςθσ και παραδίδονται διαδοχικά.

24 Αυτοδύναμο πακέτο (Datagram) Κάκε πακζτο αντιμετωπίηεται χωριςτά Τα πακζτα μποροφν να ακολουκιςουν οποιαδιποτε διαδρομι Τα πακζτα μπορεί να φκάςουν ςτον προοριςμό εκτόσ ςειράσ Κάποια πακζτα μπορεί να χακοφν Ο δζκτθσ φροντίηει να μπουν τα πακζτα ςτθ ςωςτι ςειρά και να ανακτιςει τα χαμζνα πακζτα

25

26 Νοητό κύκλωμα (Virtual Circuit) Πριν ςταλοφν τα πακζτα προαποφαςίηεται μια διαδρομι χωρίσ να υπάρχει δζςμευςθ αυτισ Δεν χρειάηονται αποφάςεισ δρομολόγθςθσ για κάκε πακζτο χωριςτά Κάκε πακζτο περιζχει μια ταυτότθτα νοθτοφ κυκλϊματοσ (virtual circuit identifier) αντί για διεφκυνςθ προοριςμοφ Η ςφνδεςθ αποκακίςταται με ειδικά πακζτα Call request και Call accept (handshake) Η ςφνδεςθ τερματίηεται με το ειδικό πακζτο Clear request

27

28 Σύγκριςη Αυτοδύναμου πακέτου και Νοητού κυκλώματοσ Νοητά κυκλώματα (Επικοινωνιακά Δίκτυα) Το δίκτυο παρζχει υπθρεςίεσ ταξινόμθςθσ πακζτων και ελζγχου λακϊν Τα πακζτα προωκοφνται πιο γριγορα γιατί δεν χρειάηεται να λαμβάνονται αποφάςεισ δρομολόγθςθσ για κάκε πακζτο ξεχωριςτά Λιγότερο αξιόπιςτθ κακϊσ βλάβθ ενόσ κόμβου ι ςυμφόρθςθ κακυςτερεί τθ ςφνδεςθ

29 Σύγκριςη Αυτοδύναμου πακέτου και Νοητού κυκλώματοσ Αυτοδφναμο πακζτο (Διαδίκτυο) Δεν υπάρχει θ φάςθ αποκατάςταςθσ ςφνδεςθσ και είναι πιο αποδοτικό για λίγα πακζτα Πιο ευζλικτο κακϊσ θ δρομολόγθςθ κάκε πακζτου μπορεί να αποφεφγει φορτωμζνεσ περιοχζσ του δικτφου

30 Δρομολόγηςη ςτα δίκτυα μεταγωγήσ πακέτου Στατική δρομολόγηςη (Fixed routing) Μόνιμθ διαδρομι για κάκε ηεφγοσ κόμβων που ανταλλάςςουν δεδομζνα μζςω routing tables Πλημμφρα (Flooding) Τα ειςερχόμενα πακζτα μεταδίδονται ςε όλεσ τισ ςυνδζςεισ ενόσ κόμβου

31 Δρομολόγηςη ςτα δίκτυα μεταγωγήσ πακέτου Τυχαία δρομολόγηςη (Random routing) Κάκε ειςερχόμενο πακζτο μεταδίδεται ςε μια από τισ διακζςιμεσ ςυνδζςεισ ενόσ κόμβου είτε τυχαία είτε με βάςθ τον αλγόρικμο Round Robin Προςαρμοςτική δρομολόγηςη (Adaptive routing) Η πιο κοινι μζκοδοσ ςτα δίκτυα μεταγωγισ πακζτου Οι αποφάςεισ δρομολόγθςθσ λαμβάνονται κάκε φορά με βάςθ τθν κατάςταςθ του δικτφου

32 Σύγκριςη Μεταγωγήσ Κυκλώματοσ και Μεταγωγήσ Πακέτου Μεταγωγή κυκλώματοσ Πιο γριγορθ μετά τθν αποκατάςταςθ κακϊσ δεν χρειάηεται επεξεργαςία για κάκε πακζτο Ιδανικι για μεταδόςεισ μεγάλθσ διάρκειασ που απαιτοφν ελάχιςτθ κακυςτζρθςθ Χρθςιμοποιείται κυρίωσ για μετάδοςθ φωνισ και εικόνασ Μεταγωγή πακζτου Κατάλλθλθ για ςποραδικι και ακανόνιςτθ μετάδοςθ Στισ περιπτϊςεισ αυτζσ χρθςιμοποιεί πιο αποδοτικά το δίκτυο

33