Рассмотрим коммутацию каналов при использовании временного разделения каналов (TDM). Этот метод позволяет создавать постоянное соединение или канал между двумя оконечными устройствами. Каждому оконечному устройству выделяется один или несколько временных интервалов в зависимости от требуемой скорости передачи. Информационные биты помещаются во временной интервал без какой-либо обработки, т.е. TDM "прозрачен" к протоколу источника информации. В соответствии с эталонной моделью OSI (см. Рис.1) метод коммутации каналов относится к физическому уровню. Если устройство не посылает данные, то временные интервалы не заполняются и занятая полоса пропускания не используется. Устройства, посылающие данные длительное время, эффективнее используют выделенный ресурс. Коммутация каналов чрезвычайно хорошо подходит для приложений, критичных к времени задержки (передача речи или сжатого видео).

Уровень	Название	Функции
7	Прикладной уровень	Обеспечивает связь между приложениями.
6	Уровень представления	Определяет общий формат или структуру данных.
5	Сеансовый уровень	Добавляет механизмы управления потоком данных.
4	Транспортный уровень	Предоставляет вышележащим уровням такие услуги как непрерывный контроль за ошибками, мультиплексирование и управление потоком.
3	Сетевой уровень	Обеспечивает транспортировку потока данных через сеть передачи данных.
2	Канальный уровень	Обеспечивает формирование и передачу кадров, а также контроль за ошибками.
1	Физический уровень	Обеспечивает активизацию и деактивизацию физического соединения, а также передачу данных.

Рис.1 Эталонная Модель Взаимодействия Открытых Систем.

Каким образом сети с коммутацией каналов используются для объединения LAN? Преимущество сетей с коммутацией каналов состоит в том, что они обеспечивают экономную работу с высокой скоростью и с низкой задержкой. Однако, они неэффективны для передачи "взрывного" трафика, так как размещение временных интервалов в полосе пропускания фиксировано. Трафик LAN чрезвычайно неоднородный. При использовании TDM подразумевается, что каждое устройство может использовать только определенную долю полной скорости группового канала. Для пользователя важно, чтобы при передаче "взрывного" потока данных использовалась вся полоса пропускания и затем линия освобождалась для нужд других пользователей. Появление сообщений от различных пользователей непредсказуемо, поэтому для разделения полосы пропускания должен иметься механизм идентификации отправителя и получателя.

Указанную выше проблему решает сеть с пакетной коммутацией. При использовании метода пакетной коммутации вместо простого помещения битов во временные интервалы поток данных пользователя разбивается на пакеты, которые содержат адреса отправителя и получателя, а также управляющую информацию. Пакеты передаются и распределяются в сети на основе информации, содержащейся в поле адреса пакета. Данный способ соответствует так называемому "статистическому мультиплексированию".

Сеть устанавливает виртуальное соединение от отправителя до получателя сообщения, которое определяет путь потока пакетов для каждого соединения. Одновременно могут существовать несколько виртуальных соединений для данного канала связи. В течение данного периода времени могут быть активны только некоторые виртуальные соединения. Рекомендация X.25 ITU-T определяет протокол передачи данных, включающий процедуры обнаружения и исправления ошибок, а также механизмы "запроса" на установление нового виртуального соединения. Стандартизированы процедуры управления потоком. В терминах эталонной модели OSI X. 25 относится ко второму и третьему уровню.

В каждом узле коммутации должно быть выполнено относительно большое число различных процедур. В результате полная производительность оказывается ниже, чем при коммутации каналов, и задержка в сети - выше. Конечно, скорости пакетной коммутация могут быть увеличены использованием более производительных и, следовательно, дорогих процессоров. Однако, при равной стоимости аппаратных средств коммутация каналов будет всегда намного быстрее.

Frame Relay как комбинация двух методов коммутации

Метод Frame Relay позволяет объединить статистическое мультиплексирование и разделение портов коммутаторов сетей пакетной коммутации Х.25 с быстродействием и низкой задержкой сетей с коммутацией каналов.

Frame Relay определяется как "пакетный режим" обслуживания, означающий, что данные преобразуются в индивидуально адресованные единицы. (Это происходит быстрее, чем при помещении в установленные временные интервалы.). В отличие от X. 25, Frame Relay полностью устраняет всю обработку на сетевом уровне. Кроме того, Frame Relay использует только часть функций канального уровня , так называемые "основные аспекты", которые включают проверку ошибок в кадре, но не требуют повторной передачи кадра при обнаружении ошибки. Таким образом, такие традиционные функции протокола передачи данных как проверка последовательности поступления кадров, регулирование размера "окна", механизм подтверждений не используются в сети Frame Relay. Результатом исключения этих функций является существенное увеличение производительности (т.е. числа кадров, которые могут быть обработаны в секунду за данную стоимость аппаратных средств). По той же самой причине, задержка при использовании метода Frame Relay более низкая, чем в сетях X. 25.

Поскольку протокол Frame Relay значительно упрощен, ответственность за непрерывную и безошибочную передачу данных лежит на оконечных устройствах.

На рисунке 2 приведены характеристики сетей с коммутацией каналов, пакетной коммутацией, и сетей Frame Relay.

	Коммутация каналов	Пакетная коммутация (Х.25)	Frame Relay
Мультиплексирование с временным разделением:	ДА	НЕТ	НЕТ
Статистическое мультиплексирование:	НЕТ	ДА	ДА
Разделение портов:	НЕТ	ДА	ДА
Высокая производительность:	ДА	НЕТ	ДА
Задержка:	Очень низкая	Высокая	Низкая

Рис. 2 Сравнение коммутации каналов, пакетной коммутации и Frame Relay

Одна из особенностей Frame Relay состоит в использовании кадров переменной длины. Это очень полезно при организации эффективной работы с LAN и другими источниками, которые требуют переменного размера кадра. Это также означает, что задержки (хотя всегда более низкие, чем в сетях X. 25) изменяются в зависимости от размеров посылаемых кадров. Некоторые типы трафика критичны к задержке, например, речь и сжатое видео. Frame Relay плохо приспособлен для передачи такого трафика. Frame Relay полностью соответствует требованиям источников "взрывного" трафика, например при информационном обмене LAN-to-LAN.