CIRCUIT SWITCHING AND PACKET SWITCHING

Circuit switching digunakan dalam jaringan telepon umum dan merupakan dasar untuk jaringan pribadi dibangun di atas leased lines dan menggunakan di tempat switch sirkuit. Circuit switching dikembangkan untuk menangani lalu lintas suara, tetapi juga dapat menangani data digital, meskipun penggunaan yang terakhir ini sering tidak efisien.
Dengan circuit switching, jalur khusus didirikan antara dua stasiun untuk komunikasi. Switching dan transmisi sumber dalam jaringan dicadangkan untuk penggunaan eksklusif sirkuit selama koneksi. Koneksi transparan: Setelah didirikan, tampaknya perangkat terpasang seolah-olah ada penipu-connection langsung.

Packet switching dirancang untuk memberikan fasilitas lebih efisien daripada sirkuit beralih untuk lalu lintas data bursty. Dengan packet switching, sebuah stasiun mentransmisikan data dalam blok kecil, disebut paket. Setiap paket con-tains beberapa bagian dari data pengguna ditambah kontrol informasi yang dibutuhkan untuk memfungsikan jaringan.
Unsur pembeda utama packet switching jaringan adalah apakah operasi internal datagram atau virtual circuit. Dengan sirkuit vir-tual internal, rute didefinisikan antara dua endpoint dan semua paket untuk itu virtual circuit mengikuti rute yang sama. Dengan datagrams internal masing-masing paket diperlakukan secara independen, dan paket yang ditujukan untuk tujuan yang sama dapat mengikuti rute yang berbeda.
X.25 adalah protokol standar untuk antarmuka antara sistem akhir dan jaringan packet-switching.
Frame relay adalah bentuk packet switching yang menyediakan antarmuka ramping dibandingkan X.25, dengan peningkatan kinerja.
Bagian Kedua menjelaskan bagaimana informasi dapat dikodekan dan ditransmisikan melalui link com-munications. Kita sekarang beralih ke pembahasan yang lebih luas dari jaringan, yang dapat digunakan untuk menghubungkan banyak perangkat. Bab ini dimulai dengan umum diskus-sion komunikasi beralih networks.The sisa bab ini berfokus pada jaringan luas dan, khususnya, pada pendekatan tradisional untuk berbagai desain jaringan area: circuit switching dan packet switching.



10.1 / SWITCHED KOMUNIKASI JARINGAN 299

Sejak penemuan telepon, circuit switching telah menjadi teknologi dominan untuk komunikasi suara, dan itu tetap begitu baik ke era digital.

Sekitar tahun 1970, penelitian dimulai pada bentuk baru dari arsitektur lama-dis-dikan digital komunikasi data: packet switching. Meskipun teknologi packet switching telah berkembang secara substansial sejak saat itu, itu adalah luar biasa bahwa:

Teknologi dasar packet switching pada dasarnya sama hari ini seperti di jaringan awal 1970-an.
Packet switching tetap menjadi salah satu dari beberapa teknologi yang efektif untuk komunikasi data jarak jauh.
Jaringan packet-switching adalah kumpulan didistribusikan dari packet switching node. Idealnya, semua packet-switching node akan selalu mengetahui keadaan seluruh jaringan. Sayangnya, karena node didistribusikan, ada penundaan waktu antara perubahan status dalam satu porsi jaringan dan pengetahuan bahwa perubahan di tempat lain.

Untuk transmisi data1 luar area lokal, komunikasi biasanya dicapai dengan mengirimkan data dari sumber ke tujuan melalui jaringan switching node menengah; ini beralih desain jaringan biasanya digunakan untuk mengimplementasikan LAN juga. Node beralih tidak peduli dengan isi data bukan, tujuan mereka adalah untuk memberikan fasilitas switching yang akan memindahkan data dari node ke node sampai mereka mencapai tujuan mereka. Gambar 10.1 mengilustrasikan jaringan sederhana. Perangkat yang terpasang ke jaringan dapat disebut sebagai stasiun. Stasiun mungkin komputer, terminal, telepon, atau perangkat berkomunikasi lainnya. Kami mengacu pada perangkat switching yang tujuannya adalah untuk menyediakan komunikasi sebagai node. Node terhubung satu sama lain dalam beberapa topologi oleh link transmisi. Setiap stasiun menempel node, dan koleksi node disebut sebagai jaringan komunikasi.



CHAPTER 10 / CIRCUIT SWITCHING AND PACKET SWITCHING

























Figure 10.1  Simple Switching Network



Misalnya, pada Gambar 10.1, data dari stasiun A ditujukan untuk stasiun F dikirim ke node 4. Mereka kemudian dapat disalurkan melalui node 5 dan 6 atau node 7 dan 6 ke desti-bangsa. Beberapa pengamatan adalah dalam rangka:

Beberapa node terhubung hanya ke node lain (misalnya, 5 dan 7). Tugas mereka satu-satunya adalah internal (ke jaringan) switching data. Node lain memiliki satu atau lebih sta-tions terpasang juga, selain fungsi beralih mereka, node tersebut menerima data dari dan mengirimkan data ke stasiun terpasang.
Link Node-stasiun umumnya didedikasikan point-to-point. Link simpul-simpul biasanya multiplexing, baik menggunakan pembagian frekuensi multiplexing (FDM) atau waktu division multiplexing (TDM).
Biasanya, jaringan tidak sepenuhnya terhubung; yaitu, tidak ada hubungan langsung antara setiap kemungkinan pasangan node. Namun, selalu diinginkan untuk memiliki lebih dari satu jalur mungkin melalui jaringan untuk setiap pasangan stasiun. Hal ini meningkatkan keandalan jaringan.
10.2 / CIRCUIT SWITCHING-JARINGAN 301

Komunikasi melalui circuit switching melibatkan tiga fase, yang dapat dijelaskan dengan mengacu pada Gambar 10.1.

Sirkuit pembentukan. Sebelum sinyal apapun dapat ditransmisikan, sebuah end-to-end (stasiun-to-stasiun) sirkuit harus ditetapkan. Misalnya, stasiun A mengirimkan permintaan ke simpul 4 meminta koneksi ke E.
Transfer data. Data sekarang dapat ditularkan dari A melalui jaringan untuk E. transmisi mungkin analog atau digital, tergantung pada sifat dari net-kerja.
Circuit disconnect. Setelah beberapa periode transfer data, koneksi ter-ang, biasanya dengan aksi salah satu dari dua stasiun. Sinyal harus prop-agated ke kelenjar 4, 5, dan 6 untuk deallocate sumber daya yang didedikasikan.
Circuit switching dapat lebih efisien. Kapasitas saluran didedikasikan untuk durasi sambungan, bahkan jika tidak ada data yang ditransfer. Untuk suara con-nection, pemanfaatan mungkin agak tinggi, tapi masih tidak mendekati 100%. Untuk klien / server atau koneksi terminal-ke-komputer, kapasitas mungkin menganggur selama sebagian besar waktu koneksi.

CHAPTER 10 / CIRCUIT SWITCHING AND PACKET SWITCHING









Subscriber loop







Sebuah jaringan telekomunikasi publik dapat digambarkan dengan menggunakan empat komponen arsitektur generik:

Pelanggan: Perangkat yang menempel ke jaringan. Hal ini masih kasus yang paling pelanggan perangkat untuk jaringan telekomunikasi publik tele-telepon, tetapi persentase lalu lintas data meningkat dari tahun ke tahun.
baris Pelanggan: Hubungan antara pelanggan dan jaringan, juga disebut sebagai loop pelanggan atau local loop. Hampir semua local loop konektor-tions menggunakan kawat twisted-pair. Panjang loop lokal biasanya dalam kisaran dari beberapa kilometer untuk beberapa puluh kilometer.
Bursa: Pusat-pusat switching dalam jaringan. Sebuah pusat switching yang langsung mendukung pelanggan dikenal sebagai kantor end. Biasanya, kantor akhir akan mendukung ribuan pelanggan di area lokal. Ada lebih dari 19.000 kantor akhir di Amerika Serikat, sehingga sangat jelas tidak praktis untuk setiap akhir.
10.2 / CIRCUIT SWITCHING-JARINGAN

kantor untuk memiliki link langsung ke masing-masing kantor ujung; ini akan membutuhkan di urutan 2 * 108 link. Sebaliknya, switching node menengah digunakan.

Trunks: Cabang-cabang antara bursa. Batang membawa beberapa rangkaian frekuensi suara baik menggunakan FDM atau TDM sinkron. Kami disebut ini sebagai sistem pembawa dalam Bab 8.
Pelanggan terhubung langsung ke kantor end, yang beralih lalu lintas antara pelanggan dan antara pelanggan dan bursa lainnya. Bursa lainnya yang bertanggung jawab untuk routing dan switching lalu lintas antara kantor end. Ini pembedaan-tion ditunjukkan pada Gambar 10.3.

Teknologi sirkuit-switching telah didorong oleh aplikasi yang trafik suara han-dle. Salah satu persyaratan utama untuk lalu lintas suara adalah bahwa harus ada hampir tidak ada keterlambatan transmisi dan tentu saja tidak ada variasi dalam delay. Tingkat transmisi sinyal konstan harus dipertahankan, karena transmisi dan penerimaan terjadi pada tingkat sinyal yang sama. Persyaratan ini diperlukan untuk memungkinkan manusia normal con-versation.



10.3 / CIRCUIT SWITCHING-KONSEP 305

Elemen antarmuka jaringan merupakan fungsi dan perangkat keras yang diperlukan untuk menghubungkan perangkat digital, seperti perangkat pengolahan data dan telepon digital, ke jaringan. Telepon analog juga dapat dilampirkan jika antarmuka jaringan con-tains logika untuk mengkonversi ke sinyal digital. Batang untuk switch digital lainnya membawa sinyal TDM dan memberikan link untuk membangun jaringan multiple-node.





Unit kontrol melakukan tiga tugas umum. Pertama, menetapkan koneksi.

Hal ini umumnya dilakukan pada permintaan, yaitu, atas permintaan yang terpasang device.To pem-lish sambungan, unit kontrol harus menangani dan mengakui permintaan, menghalangi-tambang jika tujuan yang dimaksud adalah gratis, dan membangun jalan melalui tombol. Kedua, unit kontrol harus mempertahankan koneksi. Karena saklar digital menggunakan prinsip-prinsip pembagian waktu, ini mungkin memerlukan manipulasi berkelanjutan dari beralih ele-KASIH. Namun, bit komunikasi ditransfer secara transparan (dari sudut pandang perangkat yang terpasang). Ketiga, unit kontrol harus meruntuhkan con-connection, baik dalam menanggapi permintaan dari salah satu pihak atau karena alasan sendiri.

Karakteristik penting dari perangkat sirkuit-switching adalah apakah blok-ing atau nonblocking. Blocking terjadi ketika jaringan tidak dapat menghubungkan dua-tions sta karena semua jalur yang mungkin di antara mereka yang sudah digunakan. Sebuah jaringan blocking adalah satu di mana pemblokiran tersebut adalah mungkin. Oleh karena itu jaringan nonblocking memungkinkan semua stasiun dihubungkan (berpasangan) sekaligus dan hibah memungkinkan permintaan con-nection selama pihak yang disebut bebas. Ketika jaringan mendukung hanya lalu lintas suara, konfigurasi blocking umumnya diterima, karena diharapkan bahwa sebagian besar panggilan telepon yang berlangsung singkat dan karena itu hanya frac-tion dari telepon akan terlibat setiap saat. Namun, ketika perangkat pengolahan data yang terlibat, asumsi ini mungkin tidak valid. Misalnya, untuk aplikasi entri data, terminal dapat terus terhubung ke komputer selama berjam-jam pada suatu waktu. Oleh karena itu, untuk aplikasi data, ada persyaratan untuk nonblock-ing atau "hampir nonblocking" (probabilitas sangat rendah dari blocking) konfigurasi.



Sekarang kita kembali pada pemeriksaan teknik beralih internal untuk sirkuit-switching node tunggal.



Divisi ruang Switching



Pembagian ruang beralih pada awalnya dikembangkan untuk lingkungan analog dan telah dibawa ke ranah digital. Prinsip-prinsip dasar yang sama, apakah switch digunakan untuk membawa sinyal digital analog atau. Seperti namanya, switch pembagian ruang adalah salah satu di mana jalur sinyal secara fisik terpisah dari satu sama lain (dibagi dalam ruang). Setiap koneksi memerlukan pembentukan jalur fisik melalui saklar yang didedikasikan semata-mata untuk transfer sinyal antara dua endpoint. Blok bangunan dasar dari switch adalah logam crosspoint atau semi-konduktor gerbang yang dapat diaktifkan dan dinonaktifkan oleh unit kontrol.

Jumlah titik persimpangan berkembang dengan kuadrat dari jumlah stasiun yang terpasang. Ini adalah mahal untuk switch besar.
Hilangnya crosspoint sebuah mencegah hubungan antara kedua perangkat yang garis berpotongan pada crosspoint itu.
The crosspoint yang tidak efisien dimanfaatkan; bahkan ketika semua perangkat yang terpasang aktif, hanya sebagian kecil dari titik persimpangan terlibat.
Untuk mengatasi keterbatasan ini, switch beberapa tahap dipekerjakan. Angka

Jumlah titik persimpangan berkurang, meningkatkan pemanfaatan mistar gawang. Dalam contoh ini, total jumlah titik persimpangan untuk 10 stasiun berkurang 100-48.
Ada lebih dari satu jalur melalui jaringan untuk menghubungkan dua titik akhir, meningkatkan kehandalan.
Tentu saja, jaringan multistage memerlukan skema kontrol yang lebih kompleks. Untuk membangun jalan di satu jaringan-tahap, hanya perlu mengaktifkan gerbang tunggal.

Dalam jaringan multistage, jalan bebas melalui tahapan harus ditentukan dan gerbang yang sesuai diaktifkan.

10.4 / Softswitch ARSITEKTUR 307

Beralih beberapa tahap dapat dibuat nonblocking dengan meningkatkan jumlah atau ukuran dari switch menengah, tapi tentu saja ini akan meningkatkan biaya.

Teknologi switching memiliki sejarah panjang, sebagian besar meliputi era ketika ana-log beralih sinyal didominasi. Dengan munculnya suara digital dan waktu teknik division multiplexing Sinkronisasi-nous, baik suara dan data dapat dikirim melalui sinyal digital. Hal ini telah menyebabkan perubahan mendasar dalam desain dan teknologi dari sistem switching. Alih-alih sistem pembagian ruang yang relatif bodoh, sistem dig-ital modern yang mengandalkan kontrol cerdas elemen pembagian ruang dan waktu.

Hampir semua switch sirkuit modern menggunakan teknik pembagian waktu digital untuk membangun dan memelihara "sirkuit." Waktu pembagian beralih melibatkan parti-tioning dari bit stream kecepatan rendah menjadi potongan-potongan yang berbagi aliran kecepatan tinggi dengan aliran bit lainnya. Potongan individu, atau slot, dimanipulasi oleh logika kontrol untuk rute data dari input ke output.

Tren terbaru dalam pengembangan teknologi circuit-switching umumnya disebut sebagai softswitch. Pada intinya, softswitch adalah tujuan umum komputer berjalan spe-cialized software yang mengubahnya menjadi sebuah saklar ponsel pintar. Softswitches biaya secara signifikan kurang dari switch sirkuit tradisional dan dapat menyediakan fungsionalitas lebih.

Selain menangani fungsi circuit-switching tradisional, softswitch dapat mengkonversi aliran bit suara digital ke packets.This membuka sejumlah pilihan untuk trans-misi, termasuk suara semakin populer over IP (Internet Protocol) pendekatan.



Dalam setiap beralih jaringan telepon, unsur yang paling kompleks adalah perangkat lunak yang mengontrol pemrosesan panggilan. Software ini melakukan panggilan routing dan mengimplementasikan logika panggilan-pengolahan untuk ratusan fitur kustom memanggil. Biasanya, perangkat lunak ini berjalan pada prosesor proprietary yang terintegrasi dengan rangkaian switching fisik hardware. Pendekatan yang lebih fleksibel adalah dengan secara fisik memisahkan fungsi pengolahan panggilan dari fungsi switching hardware. Dalam terminologi softswitch, fungsi switching Phys-ical dilakukan oleh media gateway (MG) dan panggilan proses-ing logika berada di controller gateway media (MGC).



10,5/PAKETSWITCHING PRINSIP 309

Fungsi softswitch juga didefinisikan dalam seri H atau Rekomendasi ITU-T, yang meliputi sistem audiovisual dan multimedia.

Jarak jauh jaringan telekomunikasi circuit-switching pada awalnya dirancang untuk menangani trafik suara, dan mayoritas lalu lintas di jaringan ini terus menjadi suara. Karakteristik utama dari jaringan circuit-switching adalah bahwa sumber daya dalam jaringan yang didedikasikan untuk panggilan tertentu.

Dalam sambungan data khas user / host (misalnya, pengguna komputer pribadi login ke server database), sebagian besar waktu garis idle. Dengan demikian, dengan data konektor-tions, pendekatan circuit-switching tidak efisien.
Dalam jaringan circuit-switching, koneksi menyediakan untuk transmisi pada tingkat data konstan. Dengan demikian, masing-masing dua perangkat yang terhubung harus mengirim dan menerima pada tingkat data yang sama seperti yang lain.
Untuk memahami bagaimana packet switching membahas masalah ini, mari kita dengan singkat operasi packet switching. Data ditransmisikan dalam paket singkat. Sebuah typ-ical atas terikat pada panjang paket adalah 1000 oktet (bytes). Jika sumber memiliki panjang mes-sage untuk mengirim, pesan tersebut dipecah menjadi serangkaian paket (Gambar 10.8). Setiap paket berisi sebagian (atau semua untuk pesan singkat) dari data pengguna ditambah beberapa informasi kontrol. Informasi kontrol, minimal, termasuk informa-tion bahwa jaringan memerlukan untuk dapat rute paket melalui jaringan dan mengirimkannya ke tujuan yang dimaksudkan. Pada setiap node dalam perjalanan, paket diterima, disimpan sebentar, dan diteruskan ke node berikutnya.

Efisiensi Line adalah lebih besar, karena satu link yang simpul-to-node dapat menjadi Dynami-Cally bersama oleh banyak paket dari waktu ke waktu. Paket yang antri dan trans-mitted secepat mungkin atas link. Sebaliknya, dengan circuit switching, waktu pada link node-to-node preallocated menggunakan waktu sinkron division multiplexing. Banyak waktu, seperti link mungkin menganggur karena sebagian waktu didedikasikan untuk koneksi yang idle.
Sebuah jaringan paket-switching dapat melakukan konversi data-rate. Dua stasiun dari kecepatan data yang berbeda dapat bertukar paket karena setiap terhubung ke simpul tersebut pada data rate yang tepat.
Ketika lalu lintas menjadi berat pada jaringan circuit-switching, beberapa panggilan diblokir; yaitu, jaringan menolak untuk menerima permintaan koneksi tambahan sampai beban pada jaringan berkurang. Pada jaringan packet-switching, paket-ets masih diterima, namun keterlambatan pengiriman meningkat.
Prioritas dapat digunakan. Jika node memiliki jumlah paket antri untuk transmis-sion, dapat mengirimkan paket yang lebih tinggi-prioritas pertama. Paket ini akan delay pengalaman di sana-kedepan kurang dari paket yang lebih rendah-prioritas.
Dalam pendekatan sirkuit virtual, rute direncanakan didirikan sebelum paket dikirim. Setelah rute ini didirikan, semua paket antara sepasang pihak com-municating mengikuti rute yang sama melalui jaringan.



10,5 / PAKET-SWITCHING PRINSIP 313

Karakteristik utama dari teknik virtual circuit adalah bahwa rute antara stasiun diatur sebelum transfer data. Catatan bahwa ini tidak berarti bahwa ini adalah jalur khusus, seperti dalam circuit switching. Sebuah paket yang dikirimkan adalah buffered pada setiap node, dan antri untuk output di atas garis, sementara paket lainnya di sirkuit virtual lainnya dapat berbagi penggunaan garis. Perbedaan dari pendekatan datagram adalah bahwa, dengan sirkuit virtual, node tidak perlu membuat keputusan routing untuk setiap paket. Hal ini dibuat hanya sekali untuk semua paket menggunakan sirkuit virtual.

Jika dua stasiun ingin bertukar data selama jangka waktu, ada keuntungan tertentu untuk sirkuit virtual. Pertama, jaringan dapat memberikan layanan yang terkait dengan sirkuit virtual, termasuk sequencing dan kontrol kesalahan. Sequencing mengacu pada fakta bahwa, karena semua paket mengikuti rute yang sama, mereka tiba di urutan asli. Error control adalah layanan yang menjamin tidak hanya bahwa paket tiba di urutan yang tepat, tetapi juga bahwa semua paket tiba dengan benar. Sebagai contoh, jika paket dalam urutan dari node 4 ke node 6 gagal untuk sampai pada simpul 6, atau tiba dengan kesalahan, simpul 6 dapat meminta pengiriman ulang paket yang dari node 4. Keuntungan lain adalah bahwa paket harus transit yang jaringan lebih cepat dengan sirkuit virtual; tidak perlu untuk membuat keputusan routing untuk setiap paket di setiap node.

Satu keuntungan dari pendekatan datagram adalah bahwa fase call setup dihindari. Jadi, jika suatu stasiun ingin mengirim hanya satu atau beberapa paket, datagram deliv-ery akan lebih cepat. Keuntungan lain dari layanan datagram adalah bahwa, karena lebih primitif, itu lebih fleksibel. Misalnya, jika kemacetan berkembang di salah satu bagian dari jaringan, datagrams masuk dapat dialihkan jauh dari kemacetan. Dengan menggunakan sirkuit virtual, paket mengikuti rute yang telah ditetapkan, dan dengan demikian itu adalah lebih sulit bagi jaringan untuk beradaptasi dengan kemacetan. Keuntungan ketiga adalah bahwa pengiriman datagram secara inheren lebih dapat diandalkan. Dengan menggunakan sirkuit virtual, jika sebuah simpul gagal, semua virtual circuit yang melewati node yang hilang. Dengan pengiriman datagram, jika sebuah simpul gagal, paket berikutnya dapat menemukan rute alternatif yang melewati simpul tersebut. Sebuah data gram-gaya operasi umum di internetwork, dibahas di Bagian Lima.



Dalam hal ini, node dapat mulai transmisi paket pertama segera setelah itu telah tiba dari X, tanpa menunggu paket kedua. Karena tumpang tindih ini dalam transmisi, total waktu transmisi turun menjadi 92 oktet-kali. Oleh break-ing pesan menjadi lima paket, setiap node menengah dapat mulai trans-misi lebih cepat dan penghematan waktu lebih besar, dengan total 77 oktet-kali untuk transmisi. Namun, proses ini menggunakan lebih dan lebih kecil paket akhirnya menghasilkan peningkatan, bukannya mengurangi, penundaan seperti yang diilustrasikan pada Gambar 10.11d. Hal ini karena setiap paket berisi jumlah yang tetap dari header, dan lebih paket berarti lebih dari header ini. Selanjutnya-lebih, misalnya tidak menunjukkan pengolahan dan antrian penundaan pada setiap simpul. Penundaan ini juga lebih besar ketika lebih paket yang ditangani untuk satu mes-sage. Namun, kita akan melihat dalam bab berikutnya bahwa ukuran paket yang sangat kecil (53 oktet) dapat mengakibatkan desain jaringan yang efisien.

Propagasi penundaan: Waktu yang diperlukan sinyal untuk menyebarkan dari satu node ke yang berikutnya. Kali ini umumnya diabaikan. Kecepatan sinyal elektromagnetik melalui media kawat, misalnya, biasanya 2 * 108 m / s.
Waktu Transmisi: Waktu yang diperlukan untuk pemancar untuk mengirimkan blok data. Sebagai contoh, dibutuhkan 1 s untuk mengirimkan blok 10.000-bit data ke garis 10-kbps.
Node delay: Waktu yang diperlukan untuk node untuk melakukan pengolahan diperlukan karena beralih data
Packet datagram switching yang tidak memerlukan setup panggilan. Dengan demikian, untuk pendek mes-orang bijak, maka akan lebih cepat dari maya packet switching sirkuit dan mungkin circuit switching. Namun, karena setiap datagram individu diarahkan secara independen, pengolahan untuk setiap datagram di setiap node mungkin lebih panjang daripada untuk paket virtual circuit. Dengan demikian, untuk pesan yang panjang, teknik virtual circuit bisa menjadi lebih unggul.

Karakteristik lainnya Selain kinerja, ada sejumlah karakteristik lain yang mungkin dipertimbangkan dalam membandingkan teknik kami telah membahas.

Konsekuensi tambahan transparansi adalah bahwa tidak ada over-head yang diperlukan untuk mengakomodasi switching sirkuit. Setelah sambungan dibuat, analog atau data digital melewati, seperti, dari sumber ke tujuan. Untuk packet switching, data analog harus dikonversi ke digital sebelum transmis-sion; di samping itu, setiap paket termasuk bit overhead yang, seperti alamat tujuan.

10,6 / X.25 317

Salah satu aspek teknis packet switching jaringan tetap untuk diperiksa: antar-muka antara perangkat yang terpasang dan jaringan. Kita telah melihat bahwa jaringan circuit-switching menyediakan jalur komunikasi yang transparan untuk perangkat terpasang yang membuatnya tampak bahwa dua stasiun berkomunikasi memiliki link langsung. Namun, dalam kasus packet switching jaringan, stasiun terpasang harus mengatur data mereka ke dalam paket-paket untuk transmisi. Hal ini memerlukan tingkat tertentu kerjasama antara net-kerja dan stasiun terpasang. Kerjasama ini diwujudkan dalam sebuah standar antarmuka. Standar yang digunakan untuk jaringan packet-switching tradisional X.25. X.25 merupakan standar ITU-T yang menentukan sebuah antarmuka antara sistem host dan jaringan packet-switching. Fungsi X.25 ditentukan pada tiga tingkatan: • Tingkat Fisik • tingkat link • tingkat

Penawaran tingkat fisik dengan antarmuka fisik antara stasiun terpasang (komputer, terminal) dan link yang melekat stasiun yang ke packet switching simpul. Itu menggunakan spesifikasi fisik tingkat dalam standar yang dikenal sebagai X.21, tetapi dalam banyak kasus standar lainnya, seperti EIA-232, yang diganti. Tingkat Link pro-vides untuk transfer data yang handal di link fisik, dengan mengirimkan data sebagai urutan frame. Standar tingkat link disebut sebagai LAPB (Link Access Protocol-Seimbang). LAPB adalah bagian dari HDLC, yang dijelaskan dalam Bab 7.

Tingkat paket menyediakan layanan virtual circuit. Layanan ini memungkinkan setiap sub-scriber ke jaringan untuk mengatur koneksi logis, yang disebut sirkuit virtual, untuk pelanggan lainnya.

Dalam konteks ini, rangkaian virtual merujuk pada hubungan logis antara dua stasiun melalui jaringan; ini mungkin paling disebut sebagai maya CIR-cuit eksternal. Sebelumnya, kami menggunakan rangkaian virtual istilah untuk merujuk ke rute direncanakan tertentu melalui jaringan antara dua stasiun; ini bisa disebut sebuah sirkuit internal virtual. Biasanya, ada hubungan satu-ke-satu antara sirkuit virtual eksternal dan internal. Namun, hal ini juga memungkinkan untuk menggunakan X.25 dengan jaringan datagram-gaya. Yang penting untuk virtual circuit eksternal adalah bahwa ada hubungan yang logis, atau saluran logis, dibentuk antara dua stasiun, dan semua data.



10,7 / FRAME RELAY 319



Mengidentifikasi dengan nomor virtual circuit tertentu dengan mana data ini dikaitkan.
Memberikan nomor urut yang dapat digunakan untuk aliran dan error control secara virtual circuit
Seluruh X.25 packet kemudian diteruskan ke entitas LAPB, yang menambahkan informasi kontrol di bagian depan dan belakang paket, membentuk frame LAPB (lihat Gambar 7.7). Sekali lagi, informasi kontrol dalam frame yang dibutuhkan untuk operasi protokol LAPB.

Pengoperasian tingkat paket X.25 adalah mirip dengan HDLC seperti yang dijelaskan dalam Bab 7. Setiap paket data X.25 termasuk mengirim dan menerima nomor urut. Nomor urut send, P (S), digunakan untuk nomor berurutan semua paket data keluar pada sirkuit virtual tertentu. Jumlah menerima urut, P (R), adalah pengakuan dari paket yang diterima di sirkuit virtual.

Frame relay dirancang untuk memberikan skema transmisi lebih efisien daripada standar X.25.The untuk frame relay matang lebih awal dari yang untuk ATM, dan prod-produk komersial juga tiba earlier. Accordingly, ada basis diinstal besar-produk frame relay ucts. Bunga sejak telah bergeser ke ATM untuk jaringan data berkecepatan tinggi, tetapi karena popularitas yang tersisa dari frame relay, kami menyediakan sebuah survei di bagian ini.



Latar belakang

Pendekatan tradisional untuk packet switching yang menggunakan X.25, yang tidak hanya menentukan antarmuka pengguna-jaringan, tetapi juga mempengaruhi desain internal dari jaringan. Berikut ini adalah fitur kunci dari pendekatan X.25:

Panggil paket kontrol, digunakan untuk menyiapkan dan membersihkan sirkuit virtual, adalah mobil-Ried pada channel yang sama dan sirkuit virtual yang sama sebagai paket data.
Multiplexing sirkuit virtual berlangsung di lapisan 3.
Kedua layer 2 dan layer 3 mencakup kontrol aliran dan mekanisme kontrol kesalahan.
Pendekatan X.25 menghasilkan overhead yang cukup. Pada setiap hop melalui jaringan, protokol kontrol data link melibatkan pertukaran frame data dan frame pengakuan. Selain itu, di setiap node menengah, tabel negara harus dipertahankan untuk setiap rangkaian virtual untuk berurusan dengan manajemen panggilan dan mengalir aspek kontrol / kendali kesalahan protokol X.25. Semua overhead ini dapat dibenarkan ketika ada kemungkinan besar kesalahan pada salah satu link dalam jaring-kerja. Pendekatan ini tidak cocok untuk fasilitas komunikasi digital modern. Jaringan saat ini menggunakan teknologi transmisi digital yang handal lebih berkualitas tinggi, link transmisi yang handal, banyak yang serat optik. Selain itu, dengan menggunakan serat optik dan transmisi digital, kecepatan data yang tinggi dapat dicapai. Dalam ENVI-ronment, overhead X.25 tidak hanya perlu tetapi menurunkan pemanfaatan yang efektif dari kecepatan data yang tinggi tersedia.

Frame relay dirancang untuk menghilangkan banyak overhead yang X.25 membebankan pada sistem pengguna akhir dan pada jaringan paket-switching. Perbedaan utama antara frame relay dan X.25 layanan packet-switching konvensional adalah sebagai berikut:

kontrol panggilan sinyal, yang merupakan informasi yang diperlukan untuk mengatur dan mengelola koneksi, dilakukan pada koneksi logis yang terpisah dari data pengguna. Dengan demikian, node intermediate tidak perlu menjaga tabel negara atau pesan proses relat-ing untuk memanggil kontrol secara individual per-koneksi.
Multiplexing dan switching koneksi logis berlangsung di lapisan 2 bukan lapisan 3, menghilangkan satu lapisan seluruh pengolahan.
Tidak ada kontrol aliran hop-by-hop dan kontrol kesalahan. End-to-end aliran con-trol dan kontrol kesalahan adalah tanggung jawab dari lapisan yang lebih tinggi, jika mereka bekerja sama sekali.
Dengan demikian, dengan frame relay, frame data pengguna tunggal dikirim dari sumber ke destina-tion, dan pengakuan, yang dihasilkan pada lapisan yang lebih tinggi, dapat dilakukan kembali bingkai. Tidak ada hop-by-hop pertukaran frame data dan pengakuan. Mari kita mempertimbangkan keuntungan dan kerugian dari pendekatan ini. The Princi-pal potensi kerugian dari frame relay, dibandingkan dengan X.25, adalah bahwa kita telah kehilangan kemampuan untuk melakukan link-link yang oleh-aliran dan kontrol kesalahan. (Meskipun frame relay tidak menyediakan aliran dan error control end-to-end, ini mudah disediakan di lapisan yang lebih tinggi.) Dalam X.25, beberapa sirkuit virtual dilakukan pada link fisik tunggal, dan LAPB tersedia di link Tingkat untuk menyediakan transmisi yang dapat diandalkan dari sumber ke jaringan packet-switching dan dari jaringan packet-switching ke destina-tion.



10,7 / FRAME RELAY 321

Dengan menggunakan frame relay, ini link control hop-by-hop hilang. Namun, dengan keandalan meningkat transmisi dan beralih fasilitas, ini bukan kerugian yang besar.

Keuntungan dari frame relay adalah bahwa kita telah merampingkan proses komunikasi. Protokol fungsi yang diperlukan pada antarmuka pengguna-jaringan berkurang, seperti pengolahan jaringan internal. Akibatnya, delay rendah dan throughput yang lebih tinggi dapat diharapkan. Studi menunjukkan peningkatan throughput yang menggunakan frame relay, dibandingkan dengan X.25, dari urutan besarnya atau lebih [HARB92]. ITU-T Rec-ommendation I.233 menunjukkan bahwa frame relay adalah untuk digunakan pada kecepatan akses hingga 2 Mbps. Namun, layanan frame relay pada kecepatan data yang lebih tinggi sekarang tersedia.

Frame Relay Arsitektur Protokol

Control Plane Pesawat kontrol untuk frame mode layanan pembawa mirip dengan yang untuk saluran umum sinyal untuk layanan circuit-switching, dalam saluran logi-cal terpisah digunakan untuk informasi kontrol. Pada lapisan data link, LAPD (Q.921) digunakan untuk menyediakan layanan data link control handal, dengan kontrol kesalahan dan aliran con-trol, antara pengguna (TE) dan jaringan (NT). Layanan data link ini digunakan untuk pertukaran kontrol Q.933 sinyal pesan.

Pesawat pengguna Untuk transfer informasi aktual antara pengguna akhir, protokol pengguna-pesawat adalah LAPF (Link Access Procedure untuk Bingkai Modus Pembawa Services), yang didefinisikan dalam Q.922. Hanya fungsi inti dari LAPF digunakan untuk frame relay:

Bingkai pembatasan, keselarasan, dan transparansi.
Bingkai multiplexing / demultiplexing menggunakan field alamat
Inspeksi frame untuk memastikan bahwa itu terdiri dari jumlah integral oktet sebelum nol bit penyisipan atau mengikuti bit ekstraksi nol.
Inspeksi frame untuk memastikan bahwa itu adalah tidak terlalu panjang atau terlalu pendek
Deteksi kesalahan transmisi
fungsi kontrol Kemacetan
Fungsi yang terakhir terdaftar baru untuk LAPF. Fungsi sisanya terdaftar juga fungsi LAPD.

Fungsi inti dari LAPF di bidang pengguna merupakan sublayer dari layer data link. Ini menyediakan layanan telanjang mentransfer frame data link dari satu pelanggan ke yang lain, tanpa kontrol aliran atau kontrol kesalahan. Di atas ini, pengguna dapat memilih untuk memilih tambahan fungsi data link atau jaringan-layer end-to-end. Ini bukan bagian dari layanan frame relay. Berdasarkan fungsi inti, jaringan menawarkan frame relay sebagai layanan link layer connection-oriented dengan sifat sebagai berikut:

Pelestarian urutan bingkai transfer dari satu ujung jaringan ke yang lain
Sebuah probabilitas kecil frame loss
Seperti X.25, frame relay melibatkan penggunaan koneksi logis, dalam hal ini disebut koneksi data link daripada sirkuit virtual. Frame ditransmisikan melalui koneksi data link ini tidak dilindungi oleh pipa kontrol data link dengan aliran dan kontrol kesalahan. Perbedaan lain antara X.25 dan frame relay adalah bahwa lat-ter mencurahkan koneksi data link terpisah untuk memanggil kontrol. The pengaturan dan air mata-ing turun koneksi data link dilakukan melalui berorientasi kontrol koneksi data link ini permanen.

Arsitektur frame relay secara signifikan mengurangi jumlah pekerjaan yang diperlukan jaringan. Data pengguna ditransmisikan dalam bingkai dengan hampir tidak ada pro-cessing oleh node jaringan menengah, selain untuk memeriksa kesalahan dan berdasarkan jumlah sambungan rute. Sebuah frame dalam kesalahan hanya dibuang, meninggalkan error recovery untuk lapisan yang lebih tinggi.

Pengguna Transfer Data

Format yang ditetapkan untuk protokol LAPF min-Imum-fungsi (dikenal sebagai protokol inti LAPF). Formatnya adalah simi-lar dengan yang LAPD dan LAPB dengan satu kelalaian yang jelas: Tidak ada bidang Control. Ini memiliki implikasi berikut:

Hanya ada satu jenis bingkai, digunakan untuk membawa data pengguna. Tidak ada frame kontrol.
Hal ini tidak mungkin untuk melakukan semua kontrol pada sambungan; koneksi logis hanya dapat membawa data pengguna.
Hal ini tidak mungkin untuk melakukan kontrol aliran dan kontrol kesalahan, karena tidak ada nomor urut.
10,7 / FRAME RELAY 323

Bendera dan Frame Check Sequence (FCS) ladang fungsi seperti di HDLC. Bidang informasi membawa data-lapisan yang lebih tinggi. Jika pengguna memilih untuk menerapkan tambahan fungsi kontrol data link ujung ke ujung, maka frame data link dapat dilakukan dalam bidang ini. Secara khusus, pilihan umum akan menggunakan protokol LAPF penuh (dikenal sebagai protokol kontrol LAPF), untuk melakukan fungsi di atas fungsi inti LAPF. Perhatikan bahwa protokol diimplementasikan dalam mode ini adalah ketat antara pelanggan akhir dan transparan dengan frame relay net-kerja.

Alamat lapangan memiliki panjang default 2 oktet dan dapat diperpanjang untuk 3 atau 4 oktet. Ini membawa identifier koneksi data link (DLCI) dari 10, 16, atau 23 bit. DLCI melayani fungsi yang sama dengan jumlah sirkuit virtual dalam X.25: Hal ini memungkinkan beberapa sambungan logis frame relay untuk multiplexing melalui saluran tunggal. Seperti dalam X.25, identifier koneksi hanya memiliki signifikansi lokal: Setiap akhir koneksi logis memberikan DLCI sendiri dari kolam nomor yang tidak terpakai secara lokal, dan jaringan harus memetakan dari satu ke yang lain. The ALTERNA-tive, menggunakan DLCI yang sama pada kedua ujungnya, akan memerlukan beberapa jenis pria-pengelolaan global nilai DLCI.

Panjang kolom Address, dan karenanya dari DLCI, ditentukan oleh ekstensi Address (EA) bit. C / R bit adalah aplikasi spesifik dan tidak digunakan oleh protokol frame relay standar. Bit sisanya di bidang alamat harus dilakukan dengan kontrol kemacetan dan dibahas dalam Bab 13.

Sebagaimana layaknya usia, circuit switching telah mengilhami literatur tebal. Dua buku yang baik pada subjek yang [BELL00] dan [FREE04].

Literatur tentang packet switching sangat besar. Buku dengan perawatan yang baik dari hal ini termasuk [BERT92] dan [SPRA91]. [ROBE78] adalah kertas klasik tentang bagaimana packet switch-ing teknologi berkembang. [RYBZ80] adalah tutorial yang baik pada X.25. [BARA02] dan [HEGG84] juga menarik.

Yang lebih perawatan mendalam dari frame relay dapat ditemukan di [STAL99]. Pengobatan buku-panjang yang sangat baik adalah [BUCK00]. [CHER89] adalah tutorial yang baik pada frame relay.



10,9 / ISTILAH KUNCI, PERTANYAAN REVIEW, DAN MASALAH

Pertanyaan Ulasan

10.1. Mengapa berguna untuk memiliki lebih dari satu jalur yang mungkin melalui jaringan untuk setiap pasangan stasiun?

10.2. Apakah empat komponen arsitektur generik dari komunikasi publik net-kerja? Mendefinisikan setiap istilah.

10.3. Apa adalah aplikasi utama yang telah mendorong desain net-karya circuit-switching?

10.4. Apa keunggulan dari paket switching yang dibandingkan dengan switching sirkuit?

10.5. Menjelaskan perbedaan antara datagram dan operasi virtual circuit.

10.6. Apa arti penting dari ukuran paket dalam jaringan packet-switching?

10,7. Apa jenis keterlambatan yang signifikan dalam menilai kinerja jaringan packet-switching?

10,8. Bagaimana frame relay berbeda dari X.25?

10.9. Apa keuntungan dan kerugian relatif dari frame relay dibandingkan dengan X.25?

Masalah

10.1 Pertimbangkan jaringan telepon sederhana yang terdiri dari dua kantor end dan satu switch interme-diate dengan batang 1-MHz full-duplex antara masing-masing kantor end dan switch antar-menengahi. Asumsikan saluran 4-kHz untuk setiap panggilan suara. Rata-rata telepon digunakan untuk membuat empat panggilan per 8 jam kerja per hari, dengan durasi rata-rata panggilan enam menit. Sepuluh persen dari panggilan jarak jauh. Berapa jumlah maksimum tele-ponsel kantor akhir dapat mendukung?

10.2 a. Jika matriks mistar gawang memiliki garis n input dan m baris output, berapa banyak titik persimpangan yang dibutuhkan?

Berapa banyak titik persimpangan akan diperlukan jika tidak ada perbedaan antara input dan output baris (yaitu, jika setiap baris dapat saling berhubungan untuk setiap jalur lain dilayani oleh mistar gawang)?
Tampilkan konfigurasi minimum.
10.3 Pertimbangkan saklar tiga-tahap seperti Gambar 10.6. Asumsikan bahwa ada total jalur input N dan N baris output untuk keseluruhan saklar tiga tahap. Jika n adalah jumlah jalur input ke tahap 1 mistar gawang dan jumlah baris output ke tahap 3 mistar gawang, maka ada N tahap / n 1 lintang dan N / n tahap 3 lintang. Asumsikan setiap tahap 1 mistar gawang memiliki satu jalur output akan setiap tahap 2 mistar gawang, dan setiap tahap 2 palang memiliki satu baris keluaran akan setiap tahap 3 mistar gawang. Untuk konfigurasi seperti itu dapat ditunjukkan bahwa, untuk switch yang akan nonblocking, jumlah tahap 2 matriks mistar gawang harus sama 2n - 1.

Sebuah. Berapa jumlah total titik persimpangan antara semua switch mistar gawang?

Untuk nilai tertentu N, jumlah titik persimpangan tergantung pada nilai n. Artinya, nilai tergantung pada berapa banyak lintang digunakan pada tahap pertama untuk menangani jumlah baris masukan. Dengan asumsi sejumlah besar jalur input ke setiap palang (nilai besar n), berapakah jumlah minimum titik persimpangan untuk konfigurasi nonblocking sebagai fungsi dari n?
Untuk berbagai N 102-106, merencanakan jumlah titik persimpangan untuk satu tahap N * N saklar dan tiga tahap beralih mistar gawang optimal.
10.4 Jelaskan cacat dalam penalaran berikut: Packet switching membutuhkan kontrol dan alamat bit yang akan ditambahkan ke setiap paket. Ini memperkenalkan overhead yang cukup besar dalam packet switching. Dalam rangkaian switching, sirkuit transparan didirikan. Tidak ada bit tambahan yang diperlukan. Oleh karena itu, tidak ada overhead dalam circuit switching. Karena tidak ada overhead dalam circuit switching, pemanfaatan jalur harus lebih efisien daripada di packet switching.

10.5 Tentukan parameter berikut untuk jaringan switching:

N = jumlah hop antara dua sistem akhir yang diberikan

Panjang L = pesan dalam bit

B = Data rate, dalam bit per 1bps2 kedua, pada semua link

P = ukuran paket tetap, dalam bit

H = biaya overhead 1header2 bit per paket

S = panggilan waktu setup 1circuit switching atau circuit2 virtual dalam detik

D = delay propagasi per hop di detik

Sebuah. Untuk N = 4, L = 3200, B = 9600, P = 1.024, H = 16, S = 0,2, D = 0,001, com-pute penundaan end-to-end untuk circuit switching, virtual packet switching sirkuit, dan datagram packet switching. Asumsikan bahwa tidak ada ucapan terima kasih. Abaikan pengolahan delay pada node.

Turunkan ekspresi umum untuk tiga teknik bagian (a), diambil dua sekaligus (tiga ekspresi dalam semua), menunjukkan kondisi di mana penundaan adalah sama.
10.6 Apa nilai P, sebagai fungsi dari N, L, dan H, hasil dalam minimum delay end-to-end pada jaringan datagram? Asumsikan bahwa L jauh lebih besar daripada P, dan D adalah nol.

10,7 Dengan asumsi tidak ada kerusakan di salah satu stasiun atau node jaringan, apakah mungkin untuk paket yang akan dikirimkan ke tujuan yang salah?

10,8 mekanisme Arus kontrol yang digunakan baik di tingkat 2 dan 3 dari X.25. Keduanya diperlukan, atau berlebihan ini? Menjelaskan.

10.9 Tidak ada mekanisme kesalahan-deteksi (urutan cek bingkai) di X.25 tingkat tiga. Bukankah ini diperlukan untuk memastikan bahwa semua paket yang dikirim benar?

10.10 Dalam X.25, mengapa jumlah sirkuit virtual yang digunakan oleh salah satu stasiun dua stasiun berkomunikasi berbeda dari jumlah sirkuit virtual yang digunakan oleh stasiun lain? Setelah semua, itu adalah sirkuit virtual yang sama full-duplex.

10.11 Q.933 merekomendasikan prosedur untuk negosiasi kontrol aliran geser-jendela win-dow, yang dapat mengambil nilai dari 1 sampai 127. negosiasi membuat penggunaan k variabel yang dihitung dari parameter berikut:

Ld = ukuran frame data dalam oktet

Ru = throughput dalam bps

Ttd = end-to-end delay transit di detik

k = window jumlah ukuran 1maximum beredar I frames2

10,9 / ISTILAH KUNCI, PERTANYAAN REVIEW, DAN MASALAH

Prosedur ini dijelaskan sebagai berikut:

Ukuran jendela harus dinegosiasikan sebagai berikut. Pengguna berasal harus menghitung k menggunakan rumus di atas mengganti delay maksimum end-to-end transit dan keluar ukuran frame maksimum untuk Ttd dan Ld, masing-masing. Pesan SETUP meliputi parameter link layer protokol, parameter inti link layer, dan unsur-unsur informasi end-to-end delay transit. Pengguna tujuan harus menghitung k sendiri menggunakan rumus di atas mengganti kumulatif end-to-end delay transit dan keluar ukurannya sendiri maksimum frame untuk Ttd dan L d, respec-masing. CONNECT pesan harus mencakup parameter, ters-link layer inti dan keterlambatan angkutan elemen informasi end-to-end sehingga pengguna dapat menyesuaikan berasal k yang berdasarkan informasi yang disampaikan dalam elemen informasi tersebut. Pengguna berasal harus menghitung k menggunakan rumus di atas, mengganti kumulatif end-to-end delay transit dan ukuran frame maksimum masuk untuk Ttd dan Ld, masing-masing.

SETUP dan CONNECT adalah pesan dipertukarkan pada saluran kontrol selama setup koneksi frame relay. Sarankan rumus untuk menghitung k dari variabel lain dan membenarkan formula.