Быстрая коммутация пакетов (БКП) представляет собой концепцию, основной идеей которой является пакетная коммутация с минимумом функций, выполняемых узлами коммутации на канальном уровне с целью повышения уровня временной прозрачности сети.

Утвердилось понятие «быстрый пакет» (Fast Packet), связанное с необходимостью обеспечить высокую пропускную способность коммуникационных и, в первую очередь, базовых сетей. Для увеличения скорости передачи данных в этих сетях данные не упаковываются в обычные пакеты. Здесь кадры либо ячейки ретранслируются узлами интегральной коммутации и передаются через коммуникационную сеть. Эти кадры и ячейки стали именовать быстрыми пакетами. В сетях скоростной коммутации данных узлы выполняют обработку блоков данных аппаратным, а не программным способом и осуществляют сквозную коммутацию. Технология функционирования этих узлов потребовала, чтобы передаваемые блоки данных удовлетворяли двум важным требованиям: они должны иметь небольшие размеры и обрабатываться на канальном уровне. Эти характеристики в значительной степени отличают быстрые пакеты от обычных, которые коммутируются на сетевом уровне при коммутации с запоминанием.

Ретрансляция быстрых пакетов в зависимости от размеров распадается на ретрансляцию кадров и ретрансляцию ячеек (рис. 3.2).

Рис. 3.2 – Ретрансляция быстрых пакетов

Первая технология используется в создании постоянных виртуальных каналов (PVC) и в цифровых сетях с интегральным сервисом (ISDN). Вторая технология применяется в широкополосных цифровых сетях (B-ISDN) с использованием асинхронного способа передачи АТМ (Asynchronous Transfer Mode), а также в службах скоростной коммутации SMDS (Switched Multimegabit Data Service). В последнем случае часто используются стандарты IEEE и распределенная двойная шина с очередями (DQDB).

Наиболее четко ретрансляция ячеек определена стандартами ITU для асинхронного способа передачи. В общем случае эффективность использования пропускной способности цифровых трактов связи при применении пакетов переменной длины несколько выше, чем при применении пакетов постоянной длины. Однако этот выигрыш не является определяющим. В то же время вариант с пакетами постоянной длины более предпочтителен по сравнению с вариантом пакетов переменной длины как по скорости работы коммутационного оборудования, так и по объему буферного пространства.

Эксперты МСЭ-Т пришли к заключению об использовании пакетов фиксированной длины. Было также принято решение использовать другое наименование, отличное от термина «пакет», чтобы подчеркнуть принятую фиксированную длину. Было одобрено название «ячейка» (Сell).

Здесь каждый быстрый пакет, помещаемый в ячейку бесконечной ленты данных, имеет размер 53 байта, в том числе заголовок величиной в 5 байт. Европейские ученые выступали за размер ячейки в 32 байта с целью устранения эхоподавителей при передачи речи, а ученые США и Японии предлагали ячейку размером в 64 байта для достижения большей эффективности использования цифровых трактов. Был достигнут компромисс, и длина ячейки была принята равной 53 байтам.

Технология ретрансляции ячеек легко осуществляется в распределенной двойной шине с очередями (DQDB) и использует оптические каналы. Основными положительными сторонами метода ATM являются возможности транспортирования по сети информации любой службы независимо от скорости передачи, требований к семантической и временной прозрачности сети и пачечности трафика ячеек.

Однако фазе передачи информации в сетях ATM предшествует фаза установления виртуального соединения, во время которой осуществляется проверка достаточности объема сетевых ресурсов, как для качественного обслуживания уже установленных виртуальных соединений, так и для создаваемого. Если сетевых ресурсов недостаточно, то оконечному устройству выдается отказ в установлении соединения.

В сетях ATM вероятность потери пакета в коммутационном устройстве ограничивается значениями 10^-8...10^-12.

Ошибка в заголовке может привести к неправильной маршрутизации. Это обусловливает эффект размножения ошибок: один искаженный бит в заголовке может привести и к утрате пакета, и к его доставке не по адресу. С целью уменьшения эффекта размножения ошибок из-за неправильной маршрутизации в заголовке пакета ATM обеспечиваются обнаружение ошибок и их исправление.

Благодаря технологии ATM все коммутационное оборудование становит­ся однородным, решающим для всех видов информации одну задачу – быструю коммутацию фиксированных пакетов, получивших название ячеек, и асинхронного временного разделения ресурсов, при котором множество виртуальных соединений с различными скоростями асинхронно мультиплексируются в едином физическом канале связи – цифровом тракте.

Основные выводы проведенного обзора методов коммутации могут быть сведены в табл. 3.3 [15, с. 400].

Таблица 3.3

Достоинства и недостатки коммутационных методов