Czym jest Węzeł Komutacyjny?
Węzeł komutacyjny to urządzenie sieci komunikacyjnej, które kieruje ruchem na podstawie informacji sterujących i konfiguracji. Odbiera dane, wybiera port wyjściowy lub kanał dla danego połączenia, a następnie przekazuje je do kolejnego węzła. Węzły tego typu są podstawowymi elementami sieci komutacyjnych, od globalnej sieci telefonicznej po internet.
Nazwa węzła komutacyjnego zależy od typu sieci, a jego podstawowa rola pozostaje związana z wyborem wyjścia i przekazaniem danych.
- Centrale telefoniczne: W tradycyjnej sieci telefonicznej (PSTN), komutują połączenia głosowe.
- Routery: W sieciach IP, takich jak internet, przekazują pakiety na podstawie adresacji i tablic routingu.
- Przełączniki ATM: W sieciach ATM, komutują komórki o stałym rozmiarze.
- Przełącznice optyczne (OXC): W sieciach optycznych komutują zestawione ścieżki optyczne.
Ogólna Architektura Węzła Komutacyjnego
Niezależnie od zastosowanej technologii nowoczesny węzeł komutacyjny składa się z kilku bloków funkcjonalnych. Współpracują one przy odbiorze, przełączaniu, sterowaniu i obsłudze ruchu.
Wyjaśnienie Podstawowych Komponentów
- Moduły Wejściowe/Wyjściowe (i Łącza): To fizyczne punkty wejścia i wyjścia danych. Każde łącze wejściowe jest połączone z , a każde łącze wyjściowe jest obsługiwane przez . Ich konkretne funkcje zależą od metody transmisji używanej na danym łączu (np. obsługa ramek SDH, pakietów Ethernet itp.).
- Pole Komutacyjne (Switching Fabric): To serce przełącznika. Przenosi dane z modułów wejściowych do wybranych modułów wyjściowych. Zależnie od konstrukcji może być macierzą jednostopniową, siecią wielostopniową albo ścieżką ze wspólną pamięcią. Jego podstawowym zadaniem jest połączenie wejść z wyjściami, aby informacja użytkownika mogła przejść przez węzeł.
- Układ Sterujący (Control Unit): Przetwarza informacje sterujące i sygnalizacyjne, podejmuje decyzje o kierowaniu ruchem, inicjuje zestawianie i rozłączanie połączeń w polu komutacyjnym oraz koordynuje reakcje na błędy występujące podczas pracy.
- Układ Zarządzający (Management Unit): Ten blok obsługuje ogólną administrację węzła. Do jego obowiązków należy zarządzanie konfiguracją węzła, przeprowadzanie testów diagnostycznych, zapewnienie bezpieczeństwa systemu oraz zbieranie danych rozliczeniowych lub statystyk wydajności dla operatorów sieci.
Szczegółowe Funkcje Modułów Wejściowych i Wyjściowych
Moduły wejściowe i wyjściowe to miejsca, w których sygnał z linii fizycznej jest dostosowywany do komutacji i przygotowywany do dalszej transmisji.
Funkcje Modułu Wejściowego
Gdy sygnał dociera do węzła, moduł wejściowy wykonuje kilka operacji. Poniższy przykład dotyczy przełącznika ATM:
- Odbiór sygnału fizycznego: Odbiór sygnału optycznego i jego zamiana na sygnał elektryczny.
- Ramkowanie i synchronizacja: W przypadku transmisji w ramkach, jak SDH, moduł musi znaleźć granice ramki (synchronizacja bitowa i oktetowa) i przetworzyć jej nagłówek.
- Wyodrębnienie komórek: Wyciągnięcie komórek ATM z pola ładunkowego ramki transportowej wyższego rzędu.
- Analiza nagłówka: Identyfikacja poszczególnych komórek i sprawdzenie poprawności nagłówka za pomocą HEC przed wyszukiwaniem trasy.
- Wyszukiwanie w tablicy przełączania: Wyszukanie wpisu na podstawie przychodzącego VPI/VCI w celu wyznaczenia portu wyjściowego oraz wartości VPI/VCI używanej na kolejnym odcinku.
Funkcje Modułu Wyjściowego
Gdy komórka przejdzie przez pole komutacyjne, moduł wyjściowy przygotowuje ją do transmisji:
- Buforowanie: Tymczasowe przechowywanie przychodzących komórek, gdy czekają na swoją kolej do wysłania na linię fizyczną.
- Rekalkulacja nagłówka: Ponowne obliczenie HEC, gdy etap przekazywania zmieni VPI/VCI lub inny oktet nagłówka przed wysłaniem komórki na kolejne łącze.
- Ramkowanie: Umieszczenie komórki z powrotem w polu ładunkowym ramki warstwy fizycznej (np. SDH).
- Transmisja fizyczna: Przekształcenie sygnału wewnętrznego do postaci wymaganej przez łącze wyjściowe, na przykład optycznej w łączu optycznym.