Prepojovanie správ

Siete TDM a IP sa viac-menej stali konkurentmi, aj keď každá z nich má svoje výhody i nevýhody a s tým spojené uplatnenie.

Podľa druhu prepojovania sa siete delia na siete s prepojovaním okruhov (komutačné siete) a na siete s prepojovaním paketov (paketové siete).

2.1 Prepojovanie okruhov

Prepojovanie okruhov vo svojej klasickej podobe je veľmi starou technológiou používanou v komunikačných technológiách od počiatku telegrafie a telefónie a v neskorších rokoch s nástupom digitalizácie v architektúre ISDN (Integrated Services Digital Network). Pri komunikácií v sieťach s prepojovaním okruhov sa zásadne spolieha najprv na naviazanie spojenia medzi zdrojovým a cieľovým uzlom a následne im je táto cesta k dispozícií po celú dobu komunikácie i v čase neprenášania dát a to až do ukončenia spojenia.

2.2 Prepojovanie paketov

Základom paketových sietí je prepojovanie paketov v jednotlivých spojovacích uzloch na tretej, prípadne druhej vrstve RM OSI ISO, kde sa cesta hľadá a určuje nezávisle v každom takomto uzle. V okamihu odoslania paketu zdrojovým uzlom k cieľovému uzlu nie je známa presná cesta sieťou. Okruh sieťou sa nenadväzuje a komunikačná cesta nie je nikde rezervovaná a blokovaná pre komunikáciu medzi obidvomi stranami.

Každý paket v rámci danej komunikácie teda putuje nezávisle, teoreticky rôznou cestou – podľa topológie siete, jej priechodnosti a výpadkom na trase. Všetky tieto záležitosti ovplyvňujú voľbu ďalšej cesty (skoku) v sieťových uzloch, ktoré musia dynamicky reagovať na každú zmenu. Musia zisťovať aktuálny stav spojov vo svojom okolí, metriku jednotlivých ciest a podľa toho budovať a upravovať svoje smerovacie tabuľky, aby čo najlepšie odpovedali v každom okamihu aktuálnej situácií v sieti.

Paket je odoslaný bez predchádzajúceho zistenia, či existuje cieľový uzol, bez rezervácie cesty a bez sledovania, či dorazil do cieľa. Preto musí byť každý paket vybavený všetkými údajmi, potrebnými k jeho doručeniu: cieľovú adresu, prípadne požadovanú úroveň kvality služby a ďalšími voliteľnými možnosťami. Každý paket sa smeruje nezávisle na ostatných a jeho kópie je možné prenášať na niekoľko cieľových adries (multicast, broadcast).

Každý paket sa v prepojovacom uzle najprv zaznamená, prečíta sa jeho záhlavie a zaradí sa do fronty pre odoslanie smerom k adresátovi. Na rozdiel od dnes už nepoužívaného prepojovania správ, kde bola dátová správa prenášaná sieťou ako celok, delí sa dátová správa pri paketovej komunikácií na fragmenty s obmedzenou dĺžkou a tie tvoria dátové pole paketu.

Prepojovanie paketov sa dnes používa ako v lokálnych sieťach (LAN, Local Area Network), tak aj v rozľahlých sieťach (WAN, Wide Area Network). Prepojovanie paketov vo svojej klasickej podobe sa využívalo v rozľahlých sieťach X.25. Z Prepojovania paketov premennej dĺžky (na tretej vrstve, L3) sa postupne vyvinulo prepojovanie rámcov premennej dĺžky na druhej vrstve (Frame Relay) a nakoniec prepojovanie buniek konštantnej dĺžky (L1/2, príkladom je ATM).

2.2.1 Spojovoorientovaný a nespojovoorientovaný prenos

Oproti prepojovaniu okruhov má prepojovanie paketov viacero výhod. Nespojovo orientovaný prenos nevyžaduje, aby koncové zariadenia komunikujúce medzi sebou boli rovnakého typu (mali rovnakú prenosovú rýchlosť, rovnaký spôsob prenosu – synchrónny/asynchrónny, pracovali s rovnakou abecedou a kódom).

Ďalšou podstatnou výhodou je, že pakety v sieti postupujú po kratších prenosových úsekoch, ktoré sú spoľahlivejšie a kvalitnejšie (majú menšiu chybovosť). Ak by ani táto úroveň nevyhovovala, potom stačí použiť niektoré doplnkové mechanizmy na jednotlivých úsekoch a nie na celom okruhu medzi komunikujúcimi koncovými uzlami, ako tomu je v spojovoorientovaných sieťach. Naviac, veľká časť riadenia komunikácie sa odohráva v sieti a užívateľ sa musí starať len o vlastné pripojenie.

Paketová komunikácia umožňuje zadržanie paketov v sieti pri absencii adresáta, alebo ich prevedenie po dohode s adresátom na iný koncový uzol. Dokonca je možné vrátiť vyslaný paket odosielateľovi v prípade, že ho nie je možné doručiť. Sú minimalizované straty paketov v sieti a obmedzené preťaženie siete, čo ale súvisí s implementovaným mechanizmom riadenia toku.

Nevýhodou prepojovania paketov je vyššia réžia, vzhľadom na nutnosť použitia záhlavia pri každom pakete a väčšia náročnosť na pamäťové prostriedky siete. Porovnanie ďalších charakteristík uvádza tabuľka.

Prepojovanie okruhovBezspojové prepojovanie paketovSpojové prepojovanie paketovPrepojovanie buniek

2.3Hybridné siete

Hybridné siete prenášajú digitálny signál po analógových optických systémoch a používajú kombináciu prepínania okruhov a paketov. Zatiaľ čo bežnú prevádzku prenáša v paketovom móde, pre vybrané prenosy sa vytvárajú samostatné okruhy. Pre niektoré typy komunikácie je totiž efektívnejšie zostaviť časovo obmedzený samostatný okruh, ako pridať ich dáta k ostatným a odpovedajúcim spôsobom zvýšiť výkon spojovacích prvkov siete. Tento spôsob sa uplatňuje hlavne pri náročných a potencionálne agresívnych aplikáciách (napr. Gridových), kedy komunikujúci partneri sú relatívne stály, vymieňajú si značné objemy dát a vyžadujú koncové prenosové kanály so zaručenou kvalitou spojenia.

Hybridná sieť môže poskytovať buď paketové IP služby (nespojovoorientované), alebo tzv. Lambda služby (spojovoorientované), teda konektivitu priamo na úrovni vlnových dĺžok optických vlákien s použitím vlnového delenia WDM, Wavelength Division Multiplex.