Страница 61 из 64
Сети с пакетной коммутацией устанавливают низкую верхнюю границу размера пакетов. Это гарантирует, что ни один пользователь не может монополизировать линию передачи очень долго (например, много миллисекунд), так что сети с пакетной коммутацией могут обработать интерактивный трафик. Это также уменьшает задержку, так как первый пакет длинного сообщения может быть переправлен прежде, чем второй полностью прибыл. Однако задержка промежуточной буферизации пакета в памяти маршрутизатора, прежде чем он будет переслан к следующему маршрутизатору, превышает задержку при коммутации каналов. При коммутации каналов биты текут по проводу непрерывно.
Коммутация пакетов и каналов отличается и другими особенностями. Поскольку никакая пропускная способность при коммутации пакетов не зарезервирована, пакетам, вероятно, придется ждать, чтобы быть отправленными. Это вводит задержку очереди и скопление, если много пакетов послано в одно время. С другой стороны, нет никакой опасности застать сигнал «занято» и не иметь возможности использовать сеть. Таким образом, скопление происходит в разное время при коммутации каналов (во время установки) и пакетной коммутации (когда пакеты посланы).
Если канал был зарезервирован для отдельного пользователя и нет никакого трафика, его пропускная способность потрачена впустую. Она не может использоваться для другого трафика. Пакетная коммутация не тратит впустую пропускную способность и таким образом более эффективна с системной точки зрения. Понимание этого выбора крайне важно для понимания различия между коммутацией каналов и пакетной коммутацией. Выбор между гарантируемым сервисом и тратой ресурсов против не гарантированного сервиса и не траты ресурсов.
Пакетная коммутация более устойчива к сбоям. На самом деле, именно это свойство стало причиной изобретения данного метода. Если, например, выходит из строя один из коммутаторов, то все линии, подключенные к нему, также выходят из строя. Но при коммутации пакетов данные могут быть отправлены в обход «умершего» коммутатора.
Наконец, еще одним различием между двумя способами коммутации является политика оплаты услуг. Системы с коммутацией каналов традиционно взимают плату за расстояние передачи и время на линии. В мобильных телефонах расстояние роли не играет (кроме международных звонков), а время играет не очень значительную роль (ну, например, тариф с 2000 бесплатных минут дороже, чем тариф с 1000 бесплатных минут, причем иногда звонки в ночное время и в выходные являются льготными). В случае коммутации пакетов время на линии вообще не принимается в расчет, однако иногда взимается плата за трафик. С обычных пользователей провайдеры иногда берут просто ежемесячную абонентскую плату, поскольку это проще для обеих сторон, однако магистральные транспортные службы взимают с местных провайдеров плату за объем трафика.
Все различия сведены в табл. 2.6.
Таблица 2.6. Сравнительные характеристики коммутации каналов и коммутации пакетов
Параметр
Коммутация каналов
Коммутация пакетов
Установка соединения
Требуется
Не требуется
Выделенный «медный» путь
Да
Нет
Каждый пакет перемещается по одному и тому же пути
Да
Нет
Пакеты приходят в правильном порядке
Да
Нет
Критичность выхода из строя коммутатора
Да
Нет
Доступная пропускная способность
Фиксированная
Динамическая
Возможность занятости линии
Во время установки соединения
Для каждого пакета
Возможность простоя линии
Да
Нет
Передача с промежуточным хранением
Нет
Да
Оплата
За время на линии
За трафик
Традиционно телефонные сети использовали схему с коммутацией каналов, чтобы обеспечить высококачественные телефонные звонки, а компьютерные сети использовали пакетную коммутацию для простоты и эффективности. Однако есть известные исключения. Некоторые более старые компьютерные сети имели внутреннюю схему коммутации каналов (например, X.25), а некоторые более новые телефонные сети используют пакетную коммутацию в технологии IP-телефонии. Для пользователя это выглядит точно так же, как стандартный телефонный звонок, но в сети происходит коммутация пакетов голосовых данных. Этот подход позволил возникнуть рынку дешевых международных звонков с помощью телефонных карточек, хотя, возможно, с более низким качеством звонка, чем у должностных лиц.
2.7. Мобильная телефонная система
Традиционная телефонная система (даже если она в один прекрасный день полностью перейдет на многогигабитный оптоволоконный кабель) никогда не сможет удовлетворить потребности огромной группы пользователей — людей, находящихся в пути.
Люди сейчас хотят звонить, а также использовать телефон для просмотра электронной почты и веб-серфинга буквально везде: в автомобиле, самолете, бассейне, во время пробежки в парке. Следовательно, имеется огромный интерес к беспроводной телефонии. В следующих параграфах мы рассмотрим подробности, касающиеся этой темы.
Мобильные телефоны используются в широкой области передачи голоса и данных.
На данный момент существует уже три разных поколения мобильных (сотовых) телефонов. Эти поколения называют 1G, 2G и 3G.
1. Аналоговая голосовая связь.
2. Цифровая голосовая связь.
3. Цифровая голосовая связь и обмен данными (Интернет, электронная почта и т. д.).
(Мобильные телефоны не следует путать с беспроводными телефонами, состоящими из базовой станции и одной или нескольких переносных трубок. Они предназначены для использования внутри жилья или в непосредственной близости от него. Их никогда не объединяют в сети, поэтому в дальнейшем мы их рассматривать не будем.)
Хотя большая часть нашего обсуждения будет посвящена техническому устройству этих систем, нельзя не отметить тот интересный факт, что огромное влияние на процесс развития технологий этого типа оказали политические и экономические решения. Первая мобильная система была предложена американской компанией AT&T, которая, с согласия комиссии FCC, установила мобильную связь на всей территории Соединенных Штатов. В результате целая страна обрела единую (аналоговую) систему связи, и мобильный телефон, купленный, например, в Калифорнии, успешно работал в Нью-Йорке. А в Европе все получилось наоборот: когда туда пришла мобильная связь, каждая страна бросилась разрабатывать собственные системы, в результате чего проиграли все.
Однако Европа чему-то научилась на своих ошибках, и с появлением цифровых систем государственные телефонные службы объединились, чтобы создать единый стандарт (GSM), так что любой европейский мобильный телефон мог работать везде в Европе. К тому времени в США государство вышло из бизнеса, связанного со стандартизацией, поэтому новые цифровые мобильные системы стали заботой коммерческих структур. Это привело к тому, что разные производители стали выпускать разнотипные мобильные телефоны, и в США появились две основные абсолютно несовместимые цифровые мобильные телефонные системы и еще несколько небольших систем.
Несмотря на изначальное лидерство США, Европа сейчас обошла Штаты по популярности мобильной связи. Наличие единой системы, которая работает где угодно в Европе и с любым провайдером, является одной из причин, но есть и другая. Второе отличие США от Европы заключалось в скромном вопросе телефонных номеров. В США не различаются номера мобильных и стационарных телефонов. Поэтому нет никакой возможности узнать, набирая номер, например, (212) 234-5678, попадете вы на городской телефон (дешевый или вообще бесплатный звонок) или на сотовый (дорогой звонок). Чтобы люди не нервничали каждый раз, гадая, куда они звонят, телефонные компании заставили абонентов сотовой связи платить за входящие звонки. Но многих такое решение отпугнуло — люди стали бояться потратить большую сумму денег на один только прием входящих звонков. В Европе у мобильных телефонов номер начинается с особого кода (обычно это число в районе 800-900), поэтому его сразу можно узнать. Значит, можно установить обычное правило, принятое в телефонии: платит звонящий (за исключением международных звонков, где платят оба).