Vienetų ir nulių perdavimas laiko intervalais yra vienas iš būdų, kuriuo galima perduoti informaciją telefonijoje. Duomenų komunikacijose, informacija dažnai yra perduodama paketais. Vienas paketas turi tam tikrą kiekį baitų, paprastai nuo dešimt iki tūkstančio. Ląstelė – duomenų paketas, turintis pastovų baitų skaičių, pvz., 53 baitų paketas naudojamas asinchroninio perdavimo būdo sistemose ATM (Asynchronous Transfer Mode) .Tokiu būdu dvejetainė informacija, prieš ją perduodant, gali būti formuojama baitais, kadrais, ląstelėmis, t.y. paketuojama.

Įvairios telekomunikacijų paslaugos turi skirtingas charakteristikas ir reikalavimus tinklui, kuriuo jos perduodamos:
• nenutrūkstanti ar pliūpsninio pobūdžio informacija;
• pastovi ir kintanti bitų srauto sparta;
• dažnių juostos poreikis;
• bitų klaidų dažnis;
• jautrumas vėlinimui ir jo pokyčiams.
Įvairios paslaugų charakteristikos ir telekomunikacijų tinklui keliami skirtingi reikalavimai ap-sprendžia ir įvairius tinkluose naudojamus komutacijos principus (1 pav.).

Kanalų komutacija

Kanalų komutacijos atveju taip pat visam ryšio seansui sudaromas sujungimas, tačiau informacija perduodama tik fiksuotais laikotarpiais (kada ateina komutuojama informacija). Naudojama komutuojant skaitmeninius signalus.
Kanalų komutacijoje, laikas yra padalintas į vienodus laiko intervalus. Bendras intervalų skaičius arba kanaliniai intervalai (0, 1, 2, …, n) suformuoja ciklą, kuris kartojasi tam tikru dažniu, suformuo-damas nenutrūkstamą informacijos srautą, pvz. IKM30/32 sistemose. Perduodama kanalu informacija prieš multipleksavimą yra patalpinama viename ar keliuose ciklo laiko intervaluose. Šis arba šie laiko intervalai yra priskiriami vartotojui net ir tuo atveju, jei sujungimo metu kanalu neperduodama jokia informacija. Taigi perdavimo sparta kanalu yra fiksuota. Kanalinis siųstuvas ir imtuvas turi dirbti ta pačia bitų perdavimo ir priėmimo sparta.

Skaitmeninei informacijai perduoti nuo siųstuvo iki imtuvo visada naudojami tie patys laiko intervalai. Tenka pažymėti, kad sujungimas yra fiksuotas ir nekeičiamas viso ryšio seanso metu . Jei tinkle naudojamas maršrutizavimas, tai jis remiasi laiko intervalo padėtimi cikle. Šios rūšies skaitmeninės informacijos perdavimas tinklu vadinamas sinchroniniu perdavimo būdu STM (Synchronous Transfer Mode).

Komutacijos sistemose kanalų perjungimas, gali būti atliekamas skirtingais metodais. Tai galima realizuoti naudojant erdvinę komutacija, kuomet pakeičiamas informacijos perdavimo traktas ir išsaugomas tas pats kanalinis intervalas arba laikinę komutaciją, kurios dėka pakeičiamas kanalinis laiko intervalas.
Skaitmeninių signalų kanalų komutacija
Skaitmeninės komutacijos sistemos skirtos komutuoti skaitmeniniams kanalams, kurie sudaromi panaudojant IKM laikinį sutankinimą. Kiekvienas komutuojamas kanalas Ki gali būti vienareikšmiškai nusakytas jo priklausomumu skaitmeniniam traktui (erdvinė koordinatė Si ) ir jo užimamu laikiniu intervalu perdavimo cikle (laikinė koordinatė ti ), t.y komutuojamas kanalas tampa dviejų parametrų funkcija Ki(Si,ti). Tokiu būdu, norint sukomutuoti skaitmeninį kanalą Ki(Si,ti) su kanalu Kj(Sj,tj) galima atlikti šių parametrų pakeitimus: erdvėje Si * Sj ir laike ti * tj (7.1 pav.). Bendruoju atveju pakeitimų skaičius erdvėje ir laike gali būti bet koks ir atliekamas bet kuria tvarka.

Erdvinė skaitmeninių kanalų komutacija
Erdvinės komutacijos atveju atliekama skirtingų skaitmeninių traktų vienavardžių laikinių kanalų komutacija, t.y. komutatoriuje sudarant skaitmeninį kanalą komutatoriaus įėjimo ir išėjimo skaitmeniniuose traktuose naudojami vienavardžiai laikiniai kanalai (5 pav.).

6. a) pav. erdviniame komutatoriuje pavaizduoti du sujungiami: n-jo įėjimo skaitmeninio trakto nulinis laikinis kanalas su pirmojo išėjimo trakto nuliniu laikiniu kanalu, pirmojo įėjimo skaitmeninio trakto i-asis laikinis kanalas su m-jo išėjimo skaitmeninio trakto i-uoju laikiniu kanalu.
Kadangi erdvinis komutatorius nxm skaitmeninių traktų komutuoja vienavardžius laikinius kana-lus, tai pagal savo komutacines galimybes jis ekvivalentus k erdvinių nxm komutatorių, kur k – lygus laikinių kanalų skaičiui viename trakte. Komutuojant IKM30/32 sistemų skaitmeninius traktus k=32.
Tarkim – įėjimo skaitmeninis traktas, i=1*n; – išėjimo skaitmeninis traktas, j=1*m; -funkcija, kuri nusako tarpusavyje komutuojamų skaitmeninių traktų adresus. Tada erdvinio komutatoriaus darbą galima užrašyti sistema G:
}, j = 1m (7.1)

Kadangi yra galimybė sukomutuoti bet kurį įėjimo traktą su bet kuriuo išėjimo traktu, tai funkcija užrašoma:
, (7.2)
ko pasėkoje turim sistemą
, i = 1n. (7.3)
Išraiškos (7.3) analizė rodo, kad jos kiekviena funkcija gali būti realizuota kombinacine nx1 tipo schema, kurioje naudojamas adresinis valdymas. Tokia schema gali būti multipleksorius, realizuojantis funkciją
(7.4)
kur V-valdymo signalas (laikinio kanalo trukmės impulsas), fi(a) – komutuojamo įėjimo xi adresas.
Komutatoriaus funkcionavimą paaiškinsime dviejų skaitmeninių kanalų komutacijos pavyzdžiu:

(7.5)
Šiuo atveju iš įėjimo trakto trečiojo laikinio kanalo informacija komutuojama į išėjimo trakto tą patį laikinį kanalą, o taip pat iš trakto penktojo laikinio kanalo į išėjimo trakto penktąjį laikinį kanalą.
Erdvinei komutacijai realizuoti iš valdymo įrenginio t3 kanalinio impulso laikotarpiu į 16 multipleksoriaus adresinius įėjimus paduodamas pirmo įėjimo trakto adresas f1(a) ir informacija iš pirmo įėjimo trakto trečiojo laikinio kanalo bus perduota į 16-to išėjimo trakto trečiąjį laikinį kanalą. Analogiškai kanaliniame laiko intervale t5 iš valdymo įrenginio į pirmojo multipleksoriaus adreso magistralę paduodamas adresas f16(a). Multipleksorius naudojamas kaip erdvinis komutatorius valdomas pagal išėjimus. Komutatoriuje, veikiant valdymo signalams, informacija iš reikiamo įėjimo perduodama į pasirinktą išėjimą.
Sistemos (7.3) analizė rodo, kad erdvinis komutatorius taip pat gali būti realizuotas panaudojant demultipleksorius, t.y. atliekant valdymą pagal įėjimus. Demultipleksoriumi realizuojama funkcijų sistema:

, j = 1* m , (7.6)

kur V – valdymo signalas, – išėjimo , su kuriuo komutuojamas įėjimas x, adresas .
Jei įėjimo traktų į komutatorių skaičius n > 16, tada erdvinis komutatorius realizuojamas kaskadi-niu principu . 6 pav. pavaizduota komutatoriaus schema, leidžianti informaciją iš 32 įėjimo skaitmeninių traktų perduoti į vieną išėjimo skaitmeninį traktą. Trys adresinės informacijos bitai lygiagrečiai valdo pirmos pakopos multipleksorių įėjimus, t.y. informacija iš visų multipleksorių to paties įėjimo nukreipiama į savus išėjimus. Likę du adreso bitai išrenka pirmos pakopos išėjimą, iš kurio informacija perduodama į komutatoriaus išėjimą. Norint realizuoti erdvinės komutacijos bloką 32×32, reikia naudoti 32 komutatorius 32×1. Didelės talpos (N>256) komutatoriaus struktūroje naudojamos trys multipleksorių pakopos. Didinant multipleksorių talpą ir pakopų skaičių sudaromi reikiamos talpos erdviniai komutatoriai.
Kadangi skaitmeninio kanalo komutuojama informacija patenka į komutatorių periodiškai, tai ir adresinė informacija turi būti paduodama į atitinkamą multipleksorių sinchronizuotai reikiamu laiko-tarpiu. Be to valdymo įrenginys adresinę informaciją turi paskirstyti tarp multipleksorių.
Skirtingai nuo analoginių kanalų erdvinės komutacijos, komutuojant skaitmeninius kanalus suda-romi atskiri vienpusiai skaitmeniniai kanalai tiek tiesiogine tiek ir atgaline kryptimi. Per skaitmeninį komutacinį lauką sudarytu sujungimu informaciją galima perduoti tik viena kryptimi. Todėl dvipusis skaitmeninis kanalas komutatoriuje visada turi du skaitmeninius sujungimus (keturlaidis kanalas).

Skaitmeninių kanalų laikinė komutacija
Komutuojant skaitmeninius kanalus laikiniu principu, skaitmeninio kanalo informacija, patenkanti į laikino komutatoriaus įėjimą kanaliniu laiko intervalu ti į komutatoriaus išėjimą perduodama kitu kanaliniu laiko intervalu tj .

Kadangi informacijos atėjimo į komutatorių ir išdavimo iš jo laiko momentai nesutampa, tai būtina komutatoriuje informaciją saugoti laikotarpį *t = ti-tj . Įvertinant skaitmeninių kanalų sutankinimo ir perdavimo principus ir siekiant, kad informacija būtų perduota be nuostolių, informacijos saugojimo laikas gali būti lygus arba mažesnis už sutankinimo sistemos vieno ciklo trukmę Tc, t.y. *t  Tc. Laikinės komutacijos principas parodytas 8 pav.

Skaitmeninių kanalų laikinės komutacijos bloke „T” padavus valdančiąją adresinę informaciją (Y ), atliekama įėjimo trakto x bet kurio laikinio kanalo ki, i=1*C1 komutacija su bet kuriuo išėjimo trakto z laikiniu kanalu kj, j=1*C2. ( C1 , C2 – įėjimo ir išėjimo traktų laikinių kanalų skaičius. Vadinasi, laikinės komutacijos blokas pagal savo komutacines galimybes ekvivalentiškas erdviniam komutatoriui C1 x C2. Laikinio komutatoriaus struktūrinis ir sąlyginis žymėjimai parodyti 8 b), c), d) pav.
Šiuolaikinėse skaitmeninėse komutacijos sistemose informacijai saugoti naudojami operatyvinės atminties įrenginiai. Atminties įrenginiai laikinės komutacijos bloke gali dirbti dviem būdais:
• nuoseklusis (ciklinis) įrašymas ir laisvasis nuskaitymas (** ;**) ,
• laisvasis įrašymas ir nuoseklusis nuskaitymas (** ;** ).
Pirmuoju būdu laikinio komutatoriaus įėjimo skaitmeninio trakto informacijos srautas patenka į atminties įrenginio informacinę magistralę ir nuosekliai (pradedant nuo pirmojo skaitmeninio kanalo) yra įrašomas į atminties įrenginio ląsteles. Tada atminties ląstelės numeris atitinka laikinio skaitmeninio kanalo numerį cikle. Įrašymo į atmintį adresai paimami iš skaitliuko, sinchronizuoto IKM ciklu. Informacijai iš reikiamos ląstelės nuskaityti naudojami valdymo įrenginio išduodami adresai. Laikinės komutacijos procesas, perduodant informaciją iš ki kanalo į kj kanalą, vyksta sekančiai. Skaitmeninio ki kanalo informacijos įrašymo metu iš adresų skaitliuko laiko intervale ti perduodamas i-osios ląstelės adresas. Į šią ląstelę bus įrašoma informacija, perduodama ki kanalu . Laiko intervale tj perduodamas j-osios ląstelės, į kurią turi būti įrašoma kj kanalo informacija, adresas. Skaitmeninių kanalų informacijos nuskaitymo metu iš valdymo įrenginio laiko intervale ti pateikiamas j-osios ląstelės adresas. Tada į ją įrašyta informacija bus nuskaitoma į ki laikinį kanalą. Analogiškai, atgaline kryptimi laiko momentu tj iš valdymo įrenginio VĮ perduodamas i-osios ląstelės adresas ir į ją įrašyta informacija nuskaitoma į kanalą kj. Tokiu būdu atliekamas dvipusis informacijos apsikeitimas tarp laikinių kanalų ki ir kj, t.y. sudaromas dupleksinis sujungimas (7.9 pav.). Į laikinio komutatoriaus įėjimą nuosekliai patenkantis skaitmeninio kanalo duomenų srautas S/P (Sequency/Parallel) keitikliu lygiagrečiai įrašomas į informacinės atminties įrenginio (IAĮ) ląstelę. Informacijos nuskaitymo iš atminties metu P/S (Parallel/Sequency) keitikliu lygiagrečiai ląstelėje įrašyti duomenys nuosekliu būdu išvedami į komutatoriaus išėjimo traktą.
Naudojant komutatoriaus atmintį antruoju būdu(** , **) įrašymo adresai formuojami valdymo įrenginyje ir įėjimo informacija į atminties ląsteles įrašoma ne nuosekliai, o tvarka, kurią nusako val-dymo įrenginio pateikiami adresai. Nuoseklaus nuskaitymo iš atminties adresus formuoja skaitliukas ir informacija į komutatoriaus išėjimo traktą iš atminties išvedama nuosekliai. Komutacija tarp kanalų ki ir kj atliekama sekančiai. Įrašymo metu laiko intervale ti iš valdymo įrenginio perduodamas j-osios ląstelės, į kurią bus įrašoma ki kanalo informacija, adresas. Analogiškai laiko intervale tj perduodamas i-osios ląstelės, į kurią įrašoma kj kanalo informacija, adresas. Tokiu būdu iš atminties nuskaitant duomenis, j-osios ląstelės informacija išduodama intervale tj, o i-osios – intervale ti. Laikiniame komutatoriuje atliekamas dupleksinis dviejų skaitmeninių kanalų sujungimas, įgalinantis vienalaikį informacijos perdavimą abiem kryptimis.
Laikinio komutatoriaus veikimo būdas parenkamas komutacinės sistemos projektavimo metu. Daugiagrandžio komutatoriaus lauko atveju pirmojo komutatoriaus įėjimo traktų pusėje įjungta informacinė atmintis dirba pirmuoju būdu, o antruoju – išėjimo traktų pusėje.

Skaitmeninių kanalų komutacijos realizavimo būdai
Skaitmeninių kanalų laikinės komutacijos proceso realizavimas reikalauja atminties kiekio nusta-tymo, operatyvinės atminties tipo parinkimo, atminties funkcionavimo, greitaeigiškumo įvertinimo, informacijos įvedimo ir išvedimo iš atminties būdo parinkimo.
Būtinas komutatoriui atminties kiekis parenkamas remiantis skaitmeninių kanalų skaičiumi, kodinio žodžio ilgiu, o taip pat laikinio komutatoriaus darbo režimu. Jei įėjimo ir išėjimo skaitmeninių traktų kanalų skaičius atitinkamai yra C1 ir C2, laikinio kanalo kodinio žodžio ilgis l, tada naudojant atmintį pirmuoju būdu (** , **) reikalinga atminties talpa (bitais)
v*=C1 x l , (7.7)
o antruoju būdu (** , **) –
v**=C2 x l . .(7.8)
Pvz., jei į laikinį komutatorių įjungtas IKM-120 sistemos traktas (C1=120, l = 8), o į išėjimus – IKM-30/32 traktas (C1=30, l= 8), tada
v*= 120 . 8=960 bitų,
v**= 30 . 8= 240 bitų.

Skaitmeninėje komutacijoje naudojami mišrūs erdviniai-laikiniai komutatoriai, realizuojantys kombinuotą laikinę-erdvinę skaitmeninių signalų komutaciją, pvz., T-S-T(Time-Space-Time) laikinė-erdvinė-laikinė; T-S, S-T-S, T-S-S-S-T ir kt.

Kanalų komutacijos pagrindiniai požymiai:
• informacija patalpinama ciklo fiksuotos trukmės laiko intervale;
• egzistuoja išskirtas kanalas tarp vartotojų;
• kiekvienas komutuojamas kanalas cikle užima vieną arba kelis laiko intervalus;
• maršrutizavimas atliekamas keičiant laiko intervalo padėtį cikle;
• fiksuota komutuojamų kanalų perdavimo sparta (64 kbps, nx64 kbps, 2 Mbps,…);
• vartotojai siunčia ir priima informaciją, ta pačia bitų sparta;
• nėra klaidų taisymo procedūros;
• tinka perduoti kalbą ir vaizdą

Grandinių komutacijos atveju sudaromas pastovus traktas (fizinė grandis), kuriuo naudojasi tik ryšyje esantys abonentai. Grandinių komutacijos būdas dažniausiai naudojamas komutuojant analoginius signalus.

Paketų komutacija

Pradedant šio amžiaus šeštuoju dešimtmečiu kanalų komutacijos tinklais pradėta plačiai perdavinėti duomenis.
Duomenų srautai tinkluose priklauso nuo galinių įrenginių tipo:
• interaktyvūs (dialoginiai) įrenginiai (klausimas-atsakymas);
• paketinio atsakymo įrenginiai (siunčiamas didelis duomenų paketų skaičius viena kryptimi, o atsakymo paketai gana trumpi).
Pirmasis įrenginių tipas reikalauja trumpo atsakymo laiko (lygaus sujungimo laikui, jei po kiekvieno siuntimo būtinas sujungimo sudarymas). Kompanijos šiai problemai išspręsti nuomoja ryšio linijas (sujungimas pastovus visą laiką). Tokio ryšio kanalo pasirinkimas labai brangus ir neoptimalus, nes duomenys ne visą laiką yra siunčiami, taigi didelio pralaidumo kanalas nėra pilnai išnaudojamas. Kanalas būtų žymiai geriau išnaudojamas, jei vartotojas prisijungtų prie kanalo tik tuo metu, kada siunčiami duomenys. Taip gimė paketinio komutavimo idėja (9 pav.).

Paketinės komutacijos atveju vartotojo informacija (pranešimas) yra skaidoma į paketus. Paketai formuojami iš baitų (8 bitų grupių). Mažiausi paketai turi keletą vartotojo informacijos baitų, o didesni – šimtus ir tūkstančius baitų. Paketų struktūra yra nustatyta priklausomai nuo naudojamos tinkle technologijos tipo, pvz. ITU-T X.25 rekomendacija. Duomenų paketus sudaro paketo antraštė, talpinanti adresinę bei valdymo informaciją ir vartotojo siunčiami duomenys arba signalizacijos informacija. Pakete taip pat gali būti ir kitokios paskirties informacija: klaidų taisymo, retransliavimo ir t.t.
Paketui patekus į tinklo mazgą, jis įrašomas į buferį, perskaitoma jame esanti adresinė dalis ir jis toliau siunčiamas adresatui(ams)/mazgui(ams).
Paketinio komutavimo atveju konkrečiam vartotojui nėra reikalo išskirti atskirą bei nuolatinį ryšio kanalą. Vartotojo siunčiamai informacijai perduoti gali prireikti siauros, plačios arba kintamo pločio dažnių juostos. Paketinės komutacijos atveju, jei adresatą aptarnaujantys kanalai užimti, informacijos paketai kaupiami buferyje, todėl paketinė komutacija sąlygoja informacijos vėlinimą.

Paketinis komutavimas geriau išnaudoja žemesnės kokybės ryšio kanalą. Perdavimo metu ryšio kanale atsiradusios klaidos yra koreguojamos persiuntimo stotyse retransliuojant paketus. Paketų pa-kartotinis perdavimas sąlygoja papildomą informacijos vėlinimą. Dėl informacijos perdavimo vėlinimo paketinis komutavimas ribotai gali būti naudojamas garso, video ar kitai informacijai perduoti, kuri labai jautri signalų užlaikymui, tačiau šis komutacijos būdas puikiai tinka įvairių tipų duomenims perduoti. Informacijos vėlinimo problema sėkmingai sprendžiama suteikiant vartotojui būtiną perdavimo spartą.
Jei siuntėjas duomenis siunčia didesne sparta nei priėmėjas gali ją priimti, tada akivaizdu, kad ribotos talpos buferis persipildys. Šioje situacijoje siuntėjui perduodamas pranešimas “Nutraukti siuntimą, kol priėmėjas priims perduotą duomenų porciją”. Iš to seka, kad paketinio komutavimo tinkle vartotojai, dirbantys skirtingomis duomenų perdavimo spartomis, gali palaikyti ryšį vieni su kitais. Tai pagrindinis paketinės komutacijos tinklų privalumas lyginant juos su grandinių komutacijos tinklais.
Analogišku paketiniam komutavimui būdu į įstaigą patenka laiškas. Laiškanešys (perdavimas) įdeda laišką (paketus) į laiškų dėžutę (buferį). Administratorius (kompiuteris), kuris perskaito laiško adresą, įdeda laišką į gavėjo laiškų dėžutę (priėmimo įrenginį). Jei gavėjas nepriklauso šiam padaliniui (mazgui), administratorius deda laišką į kito padalinio pašto dėžutę, ir leidžia laiškui keliauti toliau į kitą padalinį (kitą mazgą).

Paketinio komutavimo tinklas gali būti:
• orientuotas į sujungimus;
• neorientuotas į sujungimus(11 pav.).
Tinkle sudarant sujungimą atveju visi paketai perduodami tuo pačiu tinklo maršrutu. Informacijos perdavimas šiame tinkle skirstomas į tris fazes:
1. sujungimo sudarymas. Pirmas paketas turi pilnutinį galinį adresą. Adresinė informacija priimama kiekviename tinklo mazge, ir taip tarp tinklo vartotojų sudaromas virtualusis loginis ryšio kanalas;
2. duomenų siuntimas. Siunčiant paketus nurodomas tik loginio kanalo numeris. Kiekvienas mazgas atpažįsta loginį kanalą pagal jo numerį ir siunčia juo duomenų paketus;
3. išjungimas. Pasiunčiamas pašalinantis loginio kanalo numerį LCN (Logical Channel Number) “Stop” pranešimas. Kiekviename mazge pašalinami LCN įrašai ir tuo pačiu tinkle išardomas prieš tai sudarytas virtualusis kanalas.
Tinkle nesudarant sujungimo atveju perduodami duomenų paketai visada pasirenka tinkamiausią maršrutą tinkle. Informacijos perdavimas apima tik vienintelę fazę:
• duomenų siuntimas. Kiekvienas paketas turi visą informaciją apie galinį adresą, todėl tinklo mazgai nukreipia paketus adresatui pagal iš anksto numatytą maršrutizavimo protokolą.

Dėl skirtingo paketų vėlinimo laiko skirtinguose tinklo maršrutuose galimas paketų priėmimas ne eilės tvarka. Tuo būdu priėmimo įrenginyje turi būti numatyta galimybė atstatyti perduotų paketų eiliškumą. Paketinio perdavimo procesas parodytas 12 pav.
Paketinio komutavimo tinklo mazgas turi vieną ar kelis kompiuterius su didelėmis atmintimis (paketų buferiais) įėjimo ir išėjimo paketams. Kompiuteris atlieka skirstytuvo funkciją – ateinantį paketą pagal jo adresą nukreipia į reikiamo išėjimo buferį.(13 pav.).

Paketinio komutavimo pagrindiniai bruožai:
• kintamas paketų dydis;
• gerai išnaudoja didelio pralaidumo kanalą;
• sujungimui orientuotas arba neorientuotas kanalas;
• komutavimas atliekamas remiantis adresu, esančiu paketo antraštėje;
• didelis patikimumas retransliuojant paketus tinkle iš mazgo į mazgą;
• kintamas paketų vėlinimo laikas dėl perdavimui naudojamų buferių ir paketų retransliacijos;
• tinka duomenims ir vaizdams perduoti;
• siųstuvas ir imtuvas gali veikti skirtingomis bitų perdavimo spartomis.

ATM ląstelių komutacija

ATM ląstelių komutacijos atveju paslaugoms su skirtingomis charakteristikomis informacija gali būti perduota vienu tinklu nepriklausomai nuo reikalingos dažnių juostos pločio (14 pav.).
Ląstelių komutacijos pavyzdys yra ATM, (Asynchronous Transfer Mode – asinchroninis perdavi-mo būdas). Tai supaprastintas paketinės komutacijos atvejis, neatliekant tikrinimo kiekviename komutavimo punkte. Perdavimo būdas apima ląstelių transportavimo, multipleksavimo bei komutavimo procesus.

ATM komutacija funkciniu požiūriu yra labai panaši į sujungimą sudarant paketų komutaciją. Pa-grindinis skirtumas tarp jų – komutacijos sparta. Taigi, ATM komutaciją galima vadinti greita paketų komutacija. Tai pasiekiama supaprastinus perduodamų informacijos paketų tikrinimą, t.y. įvertinus patikimą informacijos perdavimą atsisakoma kontrolės tinklo atkarpose. Priimtos informacijos tikrinimo procedūra atliekama abonento galiniuose įrenginiuose.
Siunčiama informaciją talpinama ląstelėse. Ląstelės fiksuoto 53 baitų ilgio. Penki baitai skirti antraštei (header), o likusieji 48 baitai vartotojo informacijai perduoti. Antraštė turi informacija “Kur aš esu ir kur vykstu”.
Skirtingų šaltinių skaitmeninė informacija perduodama kintama ar pastovia bitų sparta arba bitų pliūpsniais yra patalpinama į ATM ląsteles, po to multipleksuojamos ląstelės sukuria ATM ląstelių srautą, nukreipiamą į perdavimo kanalą. ATM ląstelių perdavimo kanalais paprastai naudojamos STM-1,4,16 (Synchronous Transfer Mode) sinchroninio perdavimo būdo sistemos. Skirtingų tipų šaltinių informacija perdavimo kanale užima siauresnę ar platesnę dažnių juostą, todėl kanalo pralaidumą galima lanksčiai išnaudoti. Nepanaudoti kanale ląstelėms skirti laiko intervalai užpildomi tuščiomis celėmis. Ląstelės tinkle netikrinamos ir maršrutizuojamos iki pat galinio paskirties punkto, panaudojant adresinę informaciją patalpintą kiekvienos celės antraštėje. Priėmimo punkte visoms ATM ląstelėms pašalinus antraštes jose esanti vartotojo informacija sujungiama ir tokiu būdu atstatomas pradinis šaltinio skaitmeninės informacijos srautas.
ATM komutatoriuje į įėjimą patenkančios ląstelės yra siunčiamos iš vieno įėjimo loginio kanalo į vieną ar keletą išėjimo loginių kanalų.
Loginio kanalo numeris LCN (Logical Channel Number) identifikuojamas dviem požymiais:
• VPI (Virtual Path Identifier) – virtualaus kelio identifikatoriumi;
• VCI (Virtual Channel Identifier) – virtualaus kanalo identifikatoriumi.
Iš pradžių komutatoriuje nuskaitomas LCN ir jis konvertuojamas į naująjį LCN. Naujasis LCN maršrutizuoja ląstelę į reikiamą išėjimo grandį/mazgą (15 pav.). Šis VCI/VPI pakeitimas yra atlieka-mas panaudojant maršrutizavimo lenteles, esančias kiekviename komutacijos mazge (16 pav.). Įrašy-mas į maršrutizavimo lenteles atliekamas sudarant sujungimą, kada valdymo informacija perduodama signalizacijos kanalu.

Ląstelių komutavimas į reikiamą išėjimą realizuojamas komutatoriuje skirtingais būdais. Komutatoriuje iškyla problema, kada du ar daugiau įėjimų tuo pačiu momentu siunčia ląsteles tam pačiam išėjimui.
Šiai problemai spręsti galima panaudoti išėjimų buferius, kuriuose vienu metu atėjusios ląstelės saugomos prieš jas išsiunčiant į išėjimą. Išėjimo buferių panaudojimas sukuria kintamą ląstelių vėlinimą komutatoriuje. Esant ribotos talpos buferiams, pasitaiko situacijų, kada buferis perpildomas ir ląstelės prarandamos. Ląstelėms pašalinti iš buferio ląstelių antraštėje saugoma informacija apie ląstelių praradimo prioritetą (CLP(Cell Loss Priority).
Pagrindinis ATM privalumas yra tas, kad leidžia naudoti esamas ir būsimas skirtingas paslaugas viename tinkle.
Paprastas, fiksuotas ląstelių struktūros ilgis leidžia naudoti aparatūrinį komutavimą pagal ląstelių antraštę.
Skirtingai nuo kitų telekomunikacijų standartų, ATM numato gerą kanalo pralaidumo išnaudojimą. Paslaugos neišnaudotas kanalo pralaidumas gali būti panaudojamas kitoms paslaugoms realizuoti.

Pranešimų komutacija

Vykstant pranešimų komutacijai , kviečiantysis abonentas perduoda į komutacinį mazgą praneši-mą . Pranešime yra kviečiamojo abonento adresas . Toliau komutatorius pranešimą išsaugo atminties buferyje ir nustato kanalą , kuriuo bus išsiųstas pranešimas. Komutatoriui radus laisvą kanalą pranešimas išsiunčiamas . Jei laisvo kanalo nėra, tai pranešimas toliau laikomas atminty, o komutatorius laukia kol atsilaisvins kanalas. Neišsiųsti pranešimai rūšiuojami pagal prioritetą ir atėjimo laiką.
Pranešimų komutacijos kūrimo pradžioje CCITT standartizacijos komitetas pasiūlė kadrų ret-ransliacijos metodiką ISDN kanalais. Išskiriamos dvi pagrindinės kanalų rūšys : 2D+B ir 23B+D. Kadrų retransliacijos technologija naudoja tik du pirmus OSI lygius.
Žemiausias (fizinis) lygis aprašo sujungimo būdą tarp UNI ir kadrų Retransliacijos tinklo. Fizinis lygis organizuojamas ir palaikomas įvairiais UIN, kaip maršrutizatorius arba tiltas. Duomenų mainai fiziniame lygyje su vietiniu tinklu vyksta per maršrutizatorius ir tiltus. Žemesniajam lygyje taip pat naudojama daug įvairių fizinių protokolų. Todėl svarbu išrinkti greitą vietinio tinklo jungimosi būdą su maršrutizatoriumi (tiltu), kuris atliks jungiamojo įrenginio vaidmenį. Kanalinis kadrų retransliacijos lygis numato grupės iš dviejų oktetų panaudojimą, kas leidžia žymiai sumažinti perduodamos tarnybinės informacijos kiekį. Tinklinio lygio kadrų retransliacijos technologija nenaudoja. Kompiuterinių sistemų integracijai į kadrų retransliacijos tinklą reikia tokių pat (atitinkančių duotas technologijas) įrenginių. Kita svarbi efektyvaus kadrų perdavimo tinklo panaudojimo sąlyga – aukšta telefoninių linijų, kuriomis perduodami duomenys, kokybė.Kadrų retransliacijos technologija išsivystė iš X.25 technologijos. X.25 technologija laikoma visų šiuolaikinių tinklo protokolų pradininke. X.25 pagrindą sudaro pirmi trys OSI lygiai – fizinis, kanalinis ir tinklinis. Kadru retransliacijos technologija savo ruožtu panaudoja tik du pirmus OSI lygius. Kadrų retransliacija laikoma aukšto greičio globalaus tinklo technologija (sparta siejama su T1 ir T3 kanalais), o X.25 neviršija 64 Kb/s spartą.

Vėlev. Laukas Gavėjo adresas Tarny-binė in-form. Duome-nys Kadrų nuoseklumo tikrinimas Vėlev.
laukas

17 pav. X.25 protokolo lygiai

Vėlev.
Laukas Kadrų ret-ransliacijos ant-raštė Duomenys Kadrų nuoseklumo tikrinimas Vė-lev.
lau-kas

18 pav. Kadrų retransliacijos technologijos lygiai

Todėl kadrų retransliacijos metodiką kartais vadina greitų paketų technologija(Fast Packet). Nereikia pamiršti, kad X.25 technologija buvo paketinė. Tam kad pristatyti paketą reikiamu adresu, buvo naudojami loginių kanalų adresai. Paketai buvo persiunčiami per komutuojamus virtualius kanalus (SVC – switched virtual circuit) ir pastovius virtualius kanalu (PVC – permanent virtual circuit). X.25 palaiko dupleksinį perdavimo režimą.
Kadrų retransliacijos metodika sudaro sąlygas sumažinti užlaikymą. Ji nenaudoja LCN tam , kad priskirti paketui gavėjo adresą. Tuo tikslu panaudojamas duomenų perdavimo kanalo identifikatorius (DLCI – Data Link Connection Indentifier). Taip pat šita technologija nenumato paketų kontrolę ir duomenų klaidas tarp siuntėjo ir gavėjo. Kadrų retransliacijos metodika apsiriboja tik duomenų pilnumo patikrinimo procedūros vykdymu antrame OSI etaloninio modelio lygyje. Kai kanalinio lygio procedūra randa klaidingą paketą, prašymas pakartoti klaidingą paketą siuntėjui neperduodamas. Klaidingas paketas paprasčiausiai ignoruojamas, tuo pačiu nepertraukiant vykstančių procesų : kitų paketų priėmimą ir siuntimą.
Kaip gi pavyksta kadrų retransliacijos technologijai atsikratyti klaidingo paketo ir išvengti duomenų užlaikymo ? Viską apsprendžia šiuolaikinių kompiuterinių sistemų intelektualiniai sugebė-jimai. Kompiuterinė technika gali atpažinti ir identifikuoti perdavimo informacijoje kurio nors iš kadrų nebuvimą. Tokiu atveju siuntėjui išsiunčiamas prašymas pakartoti trūkstamą kadrą.
Kadrų retransliacijos metodika charakterizuojama pilna dupleksiniu duomenų perdavimo režimu. Tai leidžia tarp siuntėjo ir adresato palaikyti dviejų krypčių kadrų mainus. Kadras, kuris siunčiamas gavus prašymą pakartoti, nieko nesiskiria nuo paprasto kadro. Kitaip sakant, retransliacijos tinklas naudoja mažiau griežtus pakartotinio kadrų perdavimo algoritmus.
Antrame OSI lygyje stebimos kadrų klaidos. Klaidingi kadrai paprasčiausiai ignoruojami. Toks kadrų praradimas, esant šiuolaikinių sistemų aukštam patikimumui ir stabilumui, nesudaro ypatingos problemos. Šiuo metu retransliacijos tinkluose ignoruojamas tik nedidelis kadrų skaičius. Retransliuojamo kadro formatas, atitinkantis 2 OSI lygį :

Kadro struktūra paprasta ir racionali. Jo ilgis du oktetai. Kadro oktetuose laikoma adresato in-formacija ir tarnybinė informacija. Pirmus dešimt bitų užima DLCI laukas.
DLCI – duomenų perdavimo kanalo identifikatorius yra numeris, suteikiamas kadrų retransliacijos tinklo kiekvienam vartotojo portui arba sistemai. Dešimt bitų adreso laukas leidžia panaudoti 1024 adresines kombinacijas. Naudojamos kombinacijos nuo 16 iki 1007.
Tarkim , kad turime kadrų retransliavimo maršrutizatorių su keturiais portais.
Provaideris gali užduoti DLCI identifikatorių pirmam portui 16, antram 17 ir t.t. Šio atveju galinių taškų identifikacijai naudojami keturi DLCI adresiniai numeriai.

IŠVADOS:
Įvairios paslaugų charakteristikos ir telekomunikacijų tinklui keliami skirtingi reikalavimai ap-sprendžia ir įvairius tinkluose naudojamus komutacijos principus.
1 ir 2 lentelėse pateikta išsami ir konkreti informacija apie kanalų, paketų ir pranešimų komutacijos metodus, jų privalumus ir trūkumus.

1 lentelė.Kanalų, paketų ir pranešimų komutacijos lyginamoji analizė:

KANALŲ PAKETŲ (VIRTUALAUS KANALO) PRANEŠIMŲ – DATAGRA-MŲ
Tiesioginis sujungimas tarp dviejų taškų Nėra tiesioginio sujungimo Nėra tiesioginio sujungimo
Nenutrūkstamas duomenų perdavimas Paketų perdavimas Paketų – Datagramų perdavimas
Pranešimas neįrašomas į at-minties įrenginį Pranešimas įrašomas į atminties įrenginį Pranešimas įrašomas į atminties įrenginį
Galima dirbti realiam laiko mastelyje Kvazirealus laiko mastelis Kvazirealus laiko mastelis
Ryšys sudaromas visam ry-šio seansui Maršrutas sudaromas visam seansui Maršrutas sudaromas kiekvie-nam paketui atskirai
Sistema su nuostoliais Paketo perdavimas susietas tik su virtualaus kanalo sudarymu Paketo persiuntimas nesusietas su vartotoju
Esant perkrovoms, jei suda-rytas sujungimas, perkrovos tinkle neturi įtakos Esant perkrovoms, didėja paketų užlaikymo laikas Esant perkrovoms, didėja paketo perdavimo užlaikymas
Pranešimo vėlinimas:
1) sujungimo proce-so privalumas;
2) vėlinimas linijoje; Virtualinio kanalo sudarymo laikas ir paketų vėlinimas:
1) mazguose;
2) linijose; Paketų vėlinimas tinkle:
1) užlaikymai mazguose;
2) vėlinimas linijoje;
Naudojamos elektromecha-ninės, kvazielektroninės komutacijos Naudojamos tik elektroninės komutacijos Naudojamos tik elektroninės komutacijos
Už duomenų (pranešimų) praradimą atsako vartotojas Už duomenų (pranešimų) prara-dimą atsakingi vartotojai, Ryšių Tinklas ir paketų numeracija Už pranešimų praradimą atsako vartotojai ir Ryšių Tinklas
Nėra greičių ir kodų konver-sijos Ryšių Tinkle Būdinga greičių ir kodų konver-sija Būdinga greičių ir kodų konver-sija
Pastovus perdavimo greitis (pastovi dažnių juosta) Dinaminis greičio keitimas ir dažnių juostos kitimas Dinaminis greičio keitimas ir dažnių juostos kitimas
Nėra antraščių sudarymo su-jungimams Kiekvienas paketas turi antraštę (gali būti supaprastinta antraštė) Kiekvienas paketas turi savo antraštę
Apsauga nuo klaidų – varto-tojo funkcija Apsauga nuo klaidų – vartotojo funkcija, plius kiekviename Ry-šių Tinklo mazge Apsauga nuo klaidų – vartotojo funkcija, plius kiekviename Ry-šių Tinklo mazge
Efektyvumas mažoms ap-krovoms. Tinklų resursų iš-naudojimas mažas. Didelės apkrovos. Didelis Ryšių Tinklo efektyvumo išnaudoji-mas. Didelės apkrovos. Didelis Ryšių Tinklo efektyvumo išnaudoji-mas.
2 lentelė. Kanalų, paketų ir pranešimų komutacijos privalumai, bei trūkumai:

Komutacijos metodas Privalumai Trūkumai
Kanalų komutacija 1) Esant kanalų komutaci-jai, vyksta tiesioginis dviejų abonentų sujun-gimas. Duomenų mainai vyksta realiame laiko mastelyje. Esant tokiam sujungimui, telefoninis pokalbis gali vykti be pauzių.
2) Tinklas dirba kaip siste-ma su nuostoliais. Gali ilgai tekti laukti kol su-jungs (sistema esant per-krovoms prašymą aptar-nauti atmes), bet kai su-jungimas bus atliktas, jis jau nenutruks. 1) Pilnai neišnaudojami tinklo resursai. Tinklas išnaudojamas tik apie 10%. Kadangi sistema su nuostoliais, o tai reiškia, kad didėjant apkrovai didėj nuostoliai. Todėl projektuojant tinklą reikia atsižvelgti į maksimalias apkrovas ir užsiduoti nuostolius.
2) Klaidų taisymas yra vartotojo funkcija. Prak-tiškai nėra apsaugos nuo klaidų.
3) Fiksuotas maksimalus perdavimo greitis. Kiek užsakom tiek ir gaunam, ir daugiau gauti negu užsakyta negalima.

Paketų komutacija 1) Galima organizuoti tele-foninį pokalbį.
2) Pranešimų perdavimo užlaikymas mažesnis nei pranešimų komutacijoje.
3) Tinklo išnaudojimo efektyvumas apie 80%. Ryšio tinklo resursai išnaudojami geriau, nes reikia mažesnių atminties įrenginių.
4) Adresatą paketai gali pa-siekti skirtingais keliais. Tai sumažina informaci-jos praradimo tikimybę ir tolygiau paskirsto tinklo apkrovas. Dėl linijos gedimo neprarasim in-formacijos, nes turime menamą kanalą. Tinklas patikimiau funkcionuoja esant apkrovoms.
5) Galimas dialogo reži-mas. 1) Daug sudėtingesnė infor-macijos perdavimo techno-logija (visą informaciją skaidome į paketus, o po to surenkame).
Pranešimų komutacija 1) Naudojant pranešimų komutaciją, užtikrinamas didesnis informacijos perdavimo tikslumas, kadangi yra galimybė tiksliau aptikti klaidas.
2) Žymiai efektyvesnis ry-šio tinklo resursų išnau-dojimas nei kanalų ko-mutacijos atveju. 1) Didėjant apkrovoms, didėja pranešimo perdavimo užlaiky-mas.
2) Realiam laiko mastelyje tarp varotojų negalimas dialogo režimas.
3) kiekvienam komutaciniam mazgui reikalingi dideli atminties buferiai, kadangi pranešimas perduodamas nuo vieno komutacinio mazgo iki kito etapais,

ĮVADAS 2
Kanalų komutacija 3
Skaitmeninių signalų kanalų komutacija 4
Erdvinė skaitmeninių kanalų komutacija 4
Skaitmeninių kanalų laikinė komutacija 6
Skaitmeninių kanalų komutacijos realizavimo būdai 8
Kanalų komutacijos pagrindiniai požymiai 9
Paketų komutacija 9
Paketinio komutavimo tinklas 11
Paketinio komutavimo pagrindiniai bruožai 11
ATM ląstelių komutacija 12
Pranešimų komutacija 15
IŠVADOS: 17

Atsiųsti:
moku.lt_kanalu_komutacija