– Luento 10 Teleliikenne vs. Dataliikenne

Esitys aiheesta: "– Luento 10 Teleliikenne vs. Dataliikenne"— Esityksen transkriptio:

1 – Luento 10 Teleliikenne vs. Dataliikenne Piirikytkentä & Pakettikytkentä

2 Kytkentäiset verkot Kytkentäinen verkko koostuu toisiinsa kytketyistä solmupisteistä (node) Verkkoa käyttäviä laitteita, esim. tietokoneita, kutsutaan asemiksi (station) Solmut tarjoavat asemille tietoliikenneverkon palvelun ja siirtävät asemien dataa data siirretään solmusta solmuun (kytkentä) kunnes saapuu vastaanottavan aseman liitäntäsolmuun, joka toimittaa datan perille

3 Kytkentäiset verkot Yleisesti kytkentäisissä verkoissa toiset solmut toimivat pelkästään verkon sisäisinä pisteinä, toiset taas ottavat vastaan ja luovuttavat dataa asemille solmujen väliset linkit on jaettu kanavoinnin (multiplexing) avulla verkot eivät ole täysin kytkettyjä (ei linkkiä jokaisen solmuparin välillä) – kuitenkin, mitä enemmän on mahdollisia polkuja solmujen välillä, sitä luotetttavammaksi verkko muodostuu

4 Yksinkertainen kytkentäinen verkko

5 Tele/Dataliikenne Tietoliikenne on perinteisesti jaettu:
Teleliikenteeseen Puhelinverkot PSTN (public switched telephone network) ISDN GSM … Dataliikenteeseen Dataverkot X.25 (ITU-T:n määrittelemä liityntätstandardi) lähiverkot Internet GPRS

6 Tele/Dataliikenne, piiri/pakettikytkentä
Jaon takana on eri sovellusten (ääni/data) erilaiset vaatimukset Teleliikenteessä puhe/ääni tarvitsee reaaliaikaisen kommunikointiväylän Piirikytkentä Datalle on tärkeämpää, että kommunikointiväyliä käytetään mahdollisimman tehokkaasti Pakettikytkentä

7 Piirikytkentäiset verkot
Varatuilla resursseilla päästään tavoitteeseen eli reaaliaikaiseen tiedonsiirtoon Sovelias menetelmä teleliikenteen ongelmiin kehitetty puheen siirtoon Käytetään myös jossain yksityisissä kiinteissä yhteyksissä (leased line), myös dataliikenteen siirtoon

8 Piirikytkentäiset verkot
Kommunikaatio pitkin piirikytkentäistä verkkoa edellyttää määriteltyä yhteyspolkua kahden aseman välillä Yhteyspolku on kytketty peräkkäisillä verkkosolmujen välisillä linkeillä Jokaisessa fyysisessä linkissä loogisia kanavia omistettu viestinvälitykselle ja eri yhteyksille Viestinvälitys pitkin piirikytkentäistä verkkoa sisältää kolme vaihetta: Yhteyden muodostus (piirin muodostus) Datan siirto Yhteyden lopetus (piirin purku)

9 Piirikytkentä

10 Piirikytkentäiset verkot
Esimerkki: Yhteyden muodostus asemasta A asemaan E Asema A lähettää pyynnön solmulle 4 pyytäen yhteyttä asemaan E Solmu 4 etsii reitin solmuun 6 reititysinformaatiota, saatavuusmittauksia ja kustannuksia tutkimalla, ja valitsee linkin solmuun 5 (tai solmuun 7) Solmu 4 varaa vapaan kanavan (esim. FDM, TDM) valitusta linkistä Solmu 5 varaa kanavan solmuun 6 ja kytkee sisäisesti tämän kanavan solmusta 4 tulevaan kanavaan Solmu 6 ottaa yhteyden asemaan E ja testaa onko se valmis hyväksymään yhteyden.

11 Piirikytkentäiset verkot
Päästä-päähän yhteys on muodostettava ennen varsinaista datan siirtoa jokaisesta linkistä ja solmun sisäisestä kytkennästä varattava kapasiteettia yhteyttä varten Kanavan kapasiteetti on varattuna ko. yhteydelle koko yhteyden ajan vaikka dataa ei kulkisikaan puheessa kanava saattaa olla hyvin käytetty, mutta ei silti 100% Yhteydenmuodostusaika merkittävä (vrt. pakettikytkentäiset verkot) Kun yhteys on kerran muodostettu sen varaamat resurssit ovat käytössä vain ja ainoastaan ko. yhteydelle niin kauan kunnes yhteys puretaan Data siirretään vakionopeudella Ainoa viive joka siirron aikana syntyy on linkkien välinen etenemisviive

12 Piirikytkentäisten verkkojen esimerkkejä
Esimerkkejä piirikytkentäisistä verkoista yleinen puhelinverkko (PSTN) dataliikenne modeemien avulla vaihteet (private branch exchange, PBX) yritysten yksityisissä verkoissa PBX-järjestelmät yhdistetty niiden liikenteelle omistetun linjan avulla (leased line) datavaihteet (PBX:n kaltaisia, tietokoneiden ja terminaalien liittämiseen)

13 Piirikytkentäiset verkot

14 Piirikytkentä Digitaalinen piirikytkentäsolmu sisältää verkkoliitännän (network interface) digitaalisen kytkimen hallintayksikön yhteyden muodostus, ylläpito ja poisto kytkentä tilajako- tai aikajakokytkennällä

15 Piirikytkennän signalointitavat
Signalointi voi tapahtua varsinaisen puheen kanssa samalla kanavalla kaistansisäisesti (sekaisin puheen kanssa) kaistan ulkopuolella omalla kanavallaan yhteinen kanava eri datavirroille

16 Piirikytkennän signalointitavat

17 Pakettikytkentäiset verkot
Pakettikytkennän periaatteet Data pilkotaan pieniin paketteihin siirtoa varten Paketin koko riippuu pitkälti siirtoverkosta Jokainen datapaketti sisältää käyttäjän dataa (itse siirrettävä tieto) ja kontrolli-informaatiota (mm. osoitetiedot) Reitin solmuissa paketit varastoidaan lyhyeksi aikaa ja lähetetään seuraavalle solmulle Solmujen täytyy olla tietoisia verkon tilasta (eli mitä reittiä paketit kannattaa siirtää)

18 Pakettikytkentä

19 Pakettikytkentäiset verkot
Esimerkki: Paketin lähetys asemasta A asemaan E Paketti sisältää kontrolli-informaatiota, joka ilmaisee halutun päämäärän Paketti lähetetään solmusta A solmuun 4 Solmu 4 varastoi paketin ja määrittelee seuraavan etapin reitillä (olkoon 5) Solmu 4 laittaa paketin jonoon Kun linkki solmuun 5 on vapaana paketti lähetetään Proseduuri toistuu samalla tavoin solmulle 6

20 Pakettikytkentäiset verkot
Pakettikytkennän etuja piirikytkentään verrattuna Verkon tehokkuus on parempi solmusta solmuun –linkit voidaan jakaa dynaamisesti kaikilta asemilta tulevien pakettien kesken Piirikytkennässä linkin kanava on koko ajan varattuna vain tietylle yhteydelle vaikka dataa ei liikkuisikaan Pakettikytkentäinen verkko voi suorittaa datanopeuden muunnoksen siinä tapauksessa, jos kaksi asemalla on eri nopeuksiset yhteydet Piirikytkentäisessä verkossa liikenteen kasvaessa suureksi uudet yhteydet estetään kunnes liikennemäärä alenee kun taas pakettikytkentäisessä verkossa paketit hyväksytään välitysviiveen kasvun hinnalla Pakettikytkentäisessä verkossa voidaan määrätä eri prioriteetteja paketeille korkeamman prioriteetin paketeille etuajo-oikeus

21 Pakettikytkentä C A B D E 10 Mbs Ethernet statistical multiplexing
queue of packets waiting for output link

22 Pakettikytkentäiset verkot
Pakettikytkennässä on käytössä kaksi eri kytkentätapaa: tietosähke ja virtuaalipiiri Tietosähke / datagrammi: paketit lähetetään täysin itsenäisinä ilman viittausta muihin jo lähetettyihin paketteihin jokaiselle paketille toisista riippumaton reitityspäätös solmuissa vastaanottopäähän paketit saattavat saapua mielivaltaisessa järjestyksessä, jolloin niiden järjestäminen oikeaan järjestykseen on vastaanottoaseman tehtävä esim. pakettien järjestysnumeroiden avulla

23 Pakettikytkentäiset verkot
Virtuaalipiiri: lähettävä asema lähettää ns. Call-Request paketin joka etsii sopivimman reitin kohdeasemaan jos vastaanottaja on valmis vastaanottoon se lähettää ns. Call-Accept paketin samaa reittiä takaisin lähettäjälle lähettäjä lähettää pakettinsa vastaanottajalle vakioreittiä pitkin (reitityspäätöksiä ei tarvita) yhteys lopetetaan ns. Clear-Request paketilla huom.: VP ei tarkoita, että polun tulisi olla varattu yhteydelle kuten piirikytkennässä

24 TIETOSÄHKE VIRTUAALIPIIRI

25 Pakettikytkentäiset verkot
Datagram ja Virtual circuit -vertailua Datagrammin ja virtuaalipiirin suurin ero on siinä että datagrammissa jokaiselle paketille tehdään erikseen reitityspäätös virtuaalipiirissä vain Call-Request paketille paketit liikkuvat virtuaalipiirissä nopeammin ja varmasti alkuperäisessä järjestyksessä Datagrammin hyötyjä on se että päästä-päähän reitin etsiminen valintaa ei lähetyksen alussa tarvitse suorittaa -> jos vain muutama paketti lähetettävä on tämä tapa nopeampi kuin virtuaalipiirin tapauksessa Datagrammi-lähetys mukautuu ruuhkatilanteisiin valitaan reitti ruuhkattoman solmun kautta Virtuaalipiirissä jonkin reitin varrella olevan solmun “kaatuminen” estää sen kautta menevien datavirtojen lähetyksen kun taas datagrammissa kierretään tämä valitsemalla uusi reitti

26 Pakettikytkentäiset verkot
Pakettikoko Paketin koossa on otettava huomioon se, että solmun täytyy vastaanottaa paketti kokonaisuudessaan ennen kuin se voi lähettää sitä seuraavalle solmulle Usein kannattaa suosia pienempiä paketteja suurien sijaan koska silloin koko datavirran siirto nopeutuu Pakettikoossa on kuitenkin optimi jonka jälkeen ei dataosaa kannata enää pilkkoa tietty määrä ohjausinformaatiota joka paketissa

27 Pakettikoko ESIM. Viestin koko 40 tavua Ohjausinformaatio 3 tavua
lähetetään asemalta X asemalle Y kahden solmun kautta Kokonaisajat: yhdellä paketilla 129 tavun siirtoaika kahdella paketilla 92 tavun siirtoaika viidellä paketilla 77 tavun siirtoaika siitä ylöspäin kokonaissiirtoaika alkaa taas kasvaa

28 Piiri- ja pakettikytkentä
Kytkentätekniikoiden suorituskykyä mitatessa tulee ottaa huomioon 3 erilaista viivettä etenemisviive: kuinka kauan signaali etenee solmujen välillä siirtoviive: kuinka kauan menee lähettimeltä datalohkon lähetyksessä solmuviive / prosessointiviive: kuinka kauan solmu prosessoi kytkennän aikana seuraavan kalvon esim. vain ohjeellinen suorituskyvyn osalta, todellinen suorituskyky riippuu monista tekijöistä (verkon koko, topologia, ruuhkat, jne.)

29

30 Piiri- ja pakettikytkentäiset verkot
Piiri- ja pakettikytkennän suorituskykyvertailua : Piirikytkentä yhteydenmuodostus vie aikaa kun yhteys on saatu solmuissa ei tarvita prosessointia, koska reitti on vakio – solmuviive olematon Virtuaalisen piirin pakettikytkentä yhteydenmuodostus samankaltainen kuin piirikytkennässä vakioreitti paketeille solmuviive saattaa nousta merkittäväksi, koska paketit asetetaan solmuissa jonoon odottamaan omaa lähetysvuoroaan seuraavaan solmuun Datagram-pakettikytkentä ei yhteydenmuodostusviiveitä koska jokainen paketti reititetään erikseen saattaa prosessointi solmuissa nousta merkittäväksi viiveeksi

31