Komutacja Łączy

Tradycyjna metoda ustanawiania dedykowanej ścieżki komunikacyjnej (np. rozmowy telefoniczne).

Koncepcja Komutacji Łączy

Komutacja łączy (nazywana też komutacją kanałów lub obwodów) to jedna z fundamentalnych metod budowy sieci komunikacyjnych. Jej podstawową zasadą jest ustanowienie dedykowanej, fizycznej ścieżki komunikacyjnej (zwanej „łączem” lub „obwodem”) między dwiema stronami, zanim jakiekolwiek dane zostaną przesłane. Ścieżka ta jest zarezerwowana na cały czas trwania sesji komunikacyjnej, zapewniając wyłączny dostęp do zasobów dla połączonych stron.

Najbardziej klasycznym i intuicyjnym przykładem komutacji łączy jest tradycyjna, analogowa sieć telefoniczna. Kiedy wykonujesz połączenie telefoniczne, tworzony jest fizyczny obwód elektryczny, który jest utrzymywany między Twoim telefonem a telefonem rozmówcy, trwający od momentu podniesienia słuchawki aż do zakończenia rozmowy.

Trzy Fazy Komunikacji

Każda sesja komunikacyjna w sieci z komutacją łączy przebiega przez trzy odrębne i następujące po sobie fazy:

Faza 1: Zestawianie Połączenia
Zanim jakiekolwiek dane zostaną przesłane, musi zostać ustanowiona kompletna, fizyczna (lub logiczna) ścieżka od źródła do celu. Proces ten obejmuje wysyłanie wiadomości sygnalizacyjnych przez sieć w celu zarezerwowania kanałów na każdym łączu wzdłuż wybranej trasy. Jeśli użytkownik A chce połączyć się z użytkownikiem B, żądanie przechodzi przez węzły sieci (centrale), z których każdy rezerwuje kanał wyjściowy do następnego węzła. Ta faza wprowadza opóźnienie, znane jako czas zestawiania połączenia.
Faza 2: Transfer Danych
Gdy łącze zostanie ustanowione i potwierdzone, dane mogą być przesyłane między dwiema stronami. Ponieważ ścieżka jest dedykowana, dane przepływają ze stałą szybkością i spójnym, minimalnym opóźnieniem. Poszczególne porcje danych nie muszą zawierać informacji adresowej, ponieważ trasa jest już ustalona.
Faza 3: Rozłączenie Połączenia
Po zakończeniu komunikacji jedna ze stron inicjuje sygnał rozłączenia. Sygnał ten propaguje z powrotem przez sieć, zwalniając zarezerwowane kanały na każdym łączu. Te zasoby (kanały) stają się wtedy dostępne dla innych użytkowników do zestawiania nowych połączeń.

Charakterystyka: Wady i Zalety

Chociaż prosty i niezawodny, model komutacji łączy ma wyraźny zestaw kompromisów, które sprawiają, że jest odpowiedni dla jednych zastosowań, ale nieefektywny dla innych.

Zalety

Gwarantowana Przepustowość: Po zestawieniu łącza jego pełna przepustowość jest dostępna wyłącznie dla połączonych stron. To jak posiadanie prywatnego, dedykowanego pasa na autostradzie.
Stałe i Niskie Opóźnienie: Ponieważ dane podążają stałą ścieżką i nie ma potrzeby podejmowania decyzji routingowych w trakcie transferu, opóźnienie jest stałe i minimalne. Jest to idealne dla usług czasu rzeczywistego, takich jak głos i wideo.
Wysoka Niezawodność: Po początkowym zestawieniu, transfer danych jest prosty i niezawodny. Dane docierają w tej samej kolejności, w jakiej zostały wysłane, bez potrzeby stosowania skomplikowanych mechanizmów porządkujących u odbiorcy.

Wady

Niska Efektywność Wykorzystania Zasobów: Dedykowany kanał jest zarezerwowany na całą sesję, nawet gdy żadne dane nie są przesyłane (np. podczas ciszy w rozmowie telefonicznej). To znaczące marnotrawstwo cennych zasobów sieciowych.
Długi Czas Zestawiania Połączenia: Opóźnienie przed rozpoczęciem transferu danych jest znaczne z powodu czasu wymaganego na sygnalizację i rezerwację zasobów w całej sieci.
Blokowanie Połączeń: Jeśli wszystkie kanały na którymkolwiek z łącz wzdłuż ścieżki do celu są już w użyciu, połączenie nie może zostać ustanowione i jest "blokowane". Dzwoniący otrzymuje sygnał zajętości, nawet jeśli docelowy użytkownik jest wolny.

Zastosowania Komutacji Łączy

Komutacja łączy jest fundamentalną technologią dla sieci, które priorytetowo traktują stałe opóźnienie i gwarantowaną jakość dla komunikacji w czasie rzeczywistym.

: Tradycyjny globalny system telefoniczny jest głównym przykładem sieci z komutacją łączy.
: Zestaw cyfrowych standardów komunikacyjnych, który zapewniał dostęp z komutacją łączy dla głosu i danych przez miedziane linie telefoniczne, będący cyfrowym ulepszeniem analogowej sieci PSTN.
: Część głosowa wielu sieci komórkowych 2G i 3G (takich jak GSM) działa na zasadzie komutacji łączy, aby zapewnić spójną jakość rozmów.