Telecommunication-switching-systems-and-networks-switching-techniques
TSSN-スイッチング技術
この章では、電気通信交換システムおよびネットワークの交換技術について説明します。
大規模なネットワークでは、送信者から受信者にデータを送信するためのパスが複数ある場合があります。 使用可能なオプションからデータを取り出す必要があるパスを選択することは、*スイッチング*と理解できます。 情報は、さまざまな通信チャネル間を移動するときに切り替えられます。
デジタルトラフィックには、一般的に3つのスイッチング技術が利用できます。 彼らは-
- 回線交換
- メッセージ交換
- パケット交換
これらのテクニックがどのように機能するかを見てみましょう。
回線交換
回線交換では、2つのノードが専用の通信パスを介して互いに通信します。 これで、データを転送するための回路が確立されます。 これらの回路は永続的または一時的です。 回線交換を使用するアプリケーションは、3つの段階を経る必要があります。 さまざまなフェーズがあります-
- 回線を確立する
- データを転送する
- 回路の切断
次の図は、回線交換のパターンを示しています。
回線交換は、音声アプリケーション用に設計されました。 電話は回線交換の最適な例です。 ユーザーが電話をかける前に、被呼加入者と発呼加入者間の仮想パスがネットワーク上で確立されます。
回路切り替えの欠点は次のとおりです-
- 待ち時間は長く続き、データ転送はありません。
- 各接続には専用のパスがあり、これにはコストがかかります。
- 接続されたシステムがチャネルを使用しない場合、アイドル状態になります。
回線交換では、データ転送用の専用パスを使用して接続が確立されると、回線パターンが作成されます。 電話システムは、回線交換技術の一般的な例です。
メッセージ交換
メッセージ交換では、メッセージ全体がデータ単位として扱われます。 データは回路全体で転送されます。 メッセージスイッチングで動作するスイッチは、最初にメッセージ全体を受信し、ネクストホップに転送するためのリソースが利用可能になるまでバッファリングします。 ネクストホップに大きなサイズのメッセージを収容するのに十分なリソースがない場合、メッセージは保存され、スイッチは待機します。
次の図は、メッセージ交換のパターンを示しています。
この手法では、データが保存および転送されます。 この手法は、「ストアアンドフォワード」手法とも呼ばれます。 この手法は、回線交換の代替と見なされました。 しかし、メッセージ伝送のエンドツーエンド遅延に続く伝送遅延が伝播遅延に追加され、プロセス全体が遅くなりました。
メッセージ交換には次の欠点があります-
- トランジットパスのすべてのスイッチには、メッセージ全体を収容するのに十分なストレージが必要です。
- リソースが使用可能になるまで待機するため、メッセージの切り替えは非常に遅くなります。
- メッセージスイッチングは、ストリーミングメディアおよびリアルタイムアプリケーションのソリューションではありませんでした。
データパケットは、ネットワークがビジーの場合でも受け入れられます。これにより、配信が遅くなります。 したがって、これは音声やビデオなどのリアルタイムアプリケーションには推奨されません。
パケット交換
パケット交換技術は、メッセージが*パケット*と呼ばれる小さなチャンクに分割されるメッセージ交換から派生します。 各パケットのヘッダーには、独立して送信されるスイッチング情報が含まれています。 ヘッダーには、送信元、宛先、中間ノードのアドレス情報などの詳細が含まれます。 中間ネットワークデバイスは小さなサイズのパケットを保存でき、キャリアパスまたはスイッチの内部メモリに多くのリソースを必要としません。
パケットの個々のルーティングは、パケットの合計セットを同じルートで送信する必要がない場合に行われます。 データが分割されると、帯域幅が減少します。 この切り替えは、データレート変換の実行に使用されます。
次の図は、パケット交換のパターンを示しています。
次の図は、パケット交換のパターンを示しています。
パケットスイッチングの回線効率は、キャリア上で複数のアプリケーションからのパケットを多重化することにより強化できます。 このパケットスイッチングを使用するインターネットにより、ユーザーは優先度に基づいてデータストリームを区別できます。 優先順位リストに応じて、これらのパケットは保存後に転送され、サービス品質が提供されます。
パケット交換技術は効率的な技術であることが証明されており、音声およびデータ転送の両方で広く使用されています。 送信リソースは、統計的多重化や動的帯域幅割り当てなどのさまざまな手法を使用して割り当てられます。
統計的多重化
統計的多重化は、パケットスイッチングで使用される通信リンク共有技術です。 共有リンクは、統計的多重化では可変ですが、TDMまたはFDMでは固定されています。 これは、帯域幅の使用率を最大化するための戦略的なアプリケーションです。 これにより、ネットワークの効率も向上します。
有効なデータパケットを使用してチャネルの帯域幅を割り当てることにより、統計多重技術は入力トラフィックを組み合わせてチャネル効率を最大化します。 各ストリームはパケットに分割され、先着順に配信されます。 優先度レベルを上げると、より多くの帯域幅を割り当てることができます。 タイムスロットは、時分割多重化で浪費されるのに対して、統計的多重化で浪費されないように注意されます。
ネットワークトラフィック
名前が示すように、ネットワークトラフィックは、特定の時間内にネットワークに沿って移動する単なるデータです。 データ送信はパケットの形式で行われ、単位時間あたりに送信されるパケットの数が負荷と見なされます。 このネットワークトラフィックの制御には、ネットワークトラフィックの管理、優先順位付け、制御、または削減が含まれます。 ネットワーク上のトラフィックの量と種類も、いくつかの手法を使用して測定できます。 これはネットワークセキュリティに役立つため、ネットワークトラフィックを監視する必要があります。データレートが高いと、ネットワークが損傷する可能性があります。
ある期間（通常24時間）にわたってリソースまたは施設によって行われた総作業量の測定値は、*トラフィック量*と解釈され、アーラン時間で測定されます。 トラフィック量は、平均トラフィック強度と期間の積として定義されます
Traffic \：\：volume = Traffic \：Intensity \ times Time \：period
混雑
ネットワークの輻輳は、ネットワークの負荷がネットワークの容量よりも大きいときに発生したと言われています。 ノードのバッファサイズが受信したデータを超えると、トラフィックが増加します。 これはさらに輻輳につながります。 ノードから他のノードに移動されるデータの量は、* Throughput。*と呼ばれます。
次の図は、輻輳を示しています。
上の図では、データパケットが送信者A、B、Cからノードに到着すると、ノードはより高速でデータを受信者に送信できません。 送信に遅延が発生したり、輻輳が激しいためにデータが失われたりする場合があります。
パケット交換ネットワークのポートに到着するパケットが多すぎると、パフォーマンスが低下し、そのような状況は「輻輳」と呼ばれます。 データは送信のためにキューラインで待機します。 キューラインが80％以上使用されている場合、キューラインは輻輳していると言われます。 輻輳制御技術は、輻輳の制御に役立ちます。 スループットとパケット送信の間に描かれた次のグラフは、輻輳制御伝送と非制御伝送の違いを示しています。
輻輳制御に使用される手法には、オープンループとクローズループの2種類があります。 ループは、発行するプロトコルによって異なります。
オープンループ
開ループ輻輳制御メカニズムは、輻輳を回避するためのプロトコルを生成します。*これらのプロトコルは、*ソース*および*宛先。*に送信されます。
閉ループ
閉ループ輻輳制御メカニズムは、システムが輻輳状態に入り、輻輳を*検出*および*除去できるようにするプロトコルを生成します。 *explicit および implicit フィードバックメソッドは、メカニズムの実行に役立ちます。
