TSSN - 交换技术
在本章中，我们将讨论电信交换系统和网络中的交换技术。
在大型网络中，从发送方到接收方传输数据的路径可能不止一条。从可用选项中选择数据必须采用的路径可以理解为交换。信息可以在各种通信信道之间传输时进行交换。
数字流量有三种典型的交换技术。它们是 −
- 电路交换
- 消息交换
- 分组交换
现在让我们看看这些技术是如何工作的。
电路交换
在电路交换中，两个节点通过专用通信路径相互通信。在此，建立电路来传输数据。这些电路可能是永久的，也可能是临时的。使用电路交换的应用可能必须经历三个阶段。不同的阶段是 −
- 建立电路
- 传输数据
- 断开电路
下图显示了电路交换的模式。
电路交换是为语音应用而设计的。电话是电路交换最合适的例子。在用户拨打电话之前，网络上会建立一条被叫用户和主叫用户之间的虚拟路径。
电路交换的缺点是−
- 等待时间很长，并且没有数据传输。
- 每个连接都有一条专用路径，这会很昂贵。
- 当连接的系统不使用该通道时，它将保持空闲状态。
在电路交换中，一旦建立连接，就会使用用于数据传输的专用路径来创建电路模式。电话系统是电路交换技术的一个常见示例。
消息交换
在消息交换中，整个消息被视为一个数据单元。数据在整个电路中传输。进行消息交换的交换机首先接收整个消息并对其进行缓冲，直到有可用资源将其传输到下一跳。如果下一跳没有足够的资源来容纳大尺寸消息，则消息将被存储，交换机将等待。
下图显示了消息交换的模式。
在这种技术中，数据被存储和转发。该技术也称为存储转发技术。该技术被认为是电路交换的替代品。但是，消息传输的端到端延迟之后的传输延迟增加了传播延迟并减慢了整个过程。
消息交换具有以下缺点 −
传输路径中的每个交换机都需要足够的存储空间来容纳整个消息。
由于需要等待资源可用，消息交换非常慢。
消息交换不是流媒体和实时应用程序的解决方案。
即使网络繁忙，数据包也会被接受;这会减慢传输速度。因此，不建议将其用于语音和视频等实时应用程序。
分组交换
分组交换技术源自消息交换，其中消息被分解成称为数据包的较小块。每个数据包的标头包含交换信息，然后独立传输。标头包含源、目标和中间节点地址信息等详细信息。中间网络设备可以存储小尺寸的数据包，并且不会占用载波路径或交换机内部存储器中的大量资源。
数据包的单独路由是在不需要在同一路由中发送整组数据包的情况下完成的。由于数据被分割，带宽减少了。此交换用于执行数据速率转换。
下图显示了分组交换的模式。
下图显示了分组交换的模式。
通过在载波上多路复用来自多个应用程序的数据包，可以提高分组交换的线路效率。使用这种分组交换的互联网使用户能够根据优先级区分数据流。根据优先级列表，这些数据包在存储后被转发以提供服务质量。
分组交换技术已被证明是一种有效的技术，并被广泛应用于语音和数据传输。传输资源使用不同的技术进行分配，例如统计复用或动态带宽分配。
统计复用
统计复用是一种通信链路共享技术，用于分组交换。共享链接在统计复用中是可变的，而在 TDM 或 FDM 中是固定的。这是最大化带宽利用率的战略应用。这也可以提高网络效率。
通过为具有有效数据包的通道分配带宽，统计复用技术将输入流量组合起来以最大化通道效率。每个流被分成数据包，并按先到先得的原则进行交付。优先级的提高允许分配更多带宽。在统计复用中要小心不要浪费时隙，而在时分复用中则会浪费时隙。
网络流量
顾名思义，网络流量就是在给定时间内沿网络移动的数据。数据传输以数据包的形式进行，其中每单位时间传输的数据包数量被视为负载。控制此网络流量包括管理、优先处理、控制或减少网络流量。网络上的流量和流量类型也可以借助一些技术来测量。需要监控网络流量，因为这有助于网络安全;高数据速率可能会对网络造成损害。
资源或设施在一段时间内(通常为 24 小时)完成的总工作量被理解为流量，以埃尔朗小时为单位进行测量。流量定义为平均流量强度与周期的乘积
$$Traffic \:\: volume = Traffic \: Intensity imes Time\: period$$
拥塞
当网络负载大于网络容量时，网络就会发生拥塞。当节点的缓冲区大小超过接收的数据时，流量就会很高。这进一步导致拥塞。从一个节点移动到另一个节点的数据量可以称为吞吐量
下图显示了拥塞。
在上图中，当数据包从发送方 A、B 和 C 到达节点时，节点无法以更快的速率将数据传输到接收方。由于严重拥塞，传输会出现延迟或数据丢失。
当太多数据包到达分组交换网络中的端口时，性能会下降，这种情况称为拥塞。数据在队列中等待传输。当队列线路的利用率超过 80% 时，队列线路就被称作拥塞。拥塞控制技术有助于控制拥塞。下图是在吞吐量和数据包发送之间绘制的，显示了拥塞控制传输和不受控制传输之间的差异。
用于拥塞控制的技术有两种类型 - 开环和闭环。循环根据其发出的协议而不同。
开环
开环拥塞控制机制产生协议以避免拥塞。这些协议被发送到源和目的地。
闭环
闭环拥塞控制机制产生协议，允许系统进入拥塞状态，然后检测和消除拥塞。显式和隐式反馈方法有助于机制的运行。
