第4-1讲 网络编码、复用和交换技术.ppt

网络编码 复用和交换技术 第4 1讲 CompanyLogo 2 网络编码 复用和交换技术 2020 3 22 3 一 编码技术 目的各种网络都涉及传输模拟信号或数字信号 不论是模拟信号还是数字信号 在通过传输介质传输时一般都需要进行编码以提高信号传输效率或传输可靠性 2020 3 22 4 1 1 数据编码 数字编码这类编码使用最经常的是BCD BinaryCodedDecimal 码 格雷码和余3码 表1给出了这三种编码 2020 3 22 5 数字编码 表110个十进制数字的三种编码 2020 3 22 6 1 1数据编码 字符编码最常见的信息符号是字符 包括英文字母 阿拉伯数字和专用符号等 为了便于识别和统一使用 国际上对字符符号的代码作了一些标准化的规定 例如ISO InternationalOrganizationforStandardization 码 EBCDIC ExtendedBinaryCodedDecimalInterchangeCode 和ASCII AmericanStandardCodeforInformationInterchange 码等 表2给出了部分字符对应的ASCII码的二进制格式和十六进制格式 例如 字母M的ASCII代码是1001101 用十六进制表示时 其代码为4D 2020 3 22 7 字符编码 表2部分字符的ASCII码 2020 3 22 8 1 2 数字信号编码技术 对于传输数字信号来说 最普通且最容易的方法是用两个不同的电压值来表示两个二进制值 用无电压 或负电压 表示0 而正电压表示1 常用的数字信号编码有 归零码不归零编码 NRZ 如图3曼彻斯特编码 ManchesterCode 如图4差分曼彻斯特编码 DifferentialManchesterEncoding 如图5 2020 3 22 9 1 2 数字信号编码技术 图3NRZ编码 图4曼彻斯特编码 2020 3 22 10 1 2 数字信号编码技术 图5差分曼彻斯特编码 2020 3 22 11 1 3 数据压缩编码 目的为了保证通信的有效性 进行数字通信时必须作压缩处理 一般采用信源压缩编码 去除或减少信源数据中的冗余度 或者把能量集中起来以缩小所占频带 在传输和存储数据量很大的视频 图像 声音 文本等媒体信息时 对存储器存储容量 网络通信信道带宽以及计算机处理速度的需求也会急剧增大 单纯用增加存储器容量和通信信道带宽以及提高计算机的运算速度的办法并不解决问题 2020 3 22 12 1 3 数据压缩编码 分类根据对编码信息的恢复程度 数据压缩编码可分为无损压缩编码 又称可逆压缩编码 无失真压缩编码或冗余压缩编码 有损压缩编码 又称不可逆压缩编码 有失真压缩编码或熵压缩编码 2020 3 22 13 1 3 数据压缩编码 音频编码压缩技术音频压缩编码也分为无损编码 熵编码 和有捐压缩编码两大类 其发展趋势是 在一些应用环境下 追求尽可能低的传输速率 在另一些应用环境下 则追求尽可能高的保真度 话音数据压缩编码标准主要有G 711 G 721 G 728 GSM GTIA和NSA 分别对应64 32 16 138 48和24kb s传输速率 2020 3 22 14 1 3 数据压缩编码 音频编码压缩技术16kb s自适应预测编码 APC 的音质相当于56kb s的PCM 优于16kb s的ADPCM 增量调制 DM 编码是具有二阶量化的特殊DPCM 即PCM退化到lbit量化的极端情形 DM的预测值为lbit 0或1码 在较低调制速率下很难跟上语音波形的快速变化 易出现过载现象 产生过载失真 为了弥补这一不足 自适应增量调制 ADM 采取幅度自适应补偿措施 使解码后的波形尽可能跟上波形的变化 2020 3 22 15 1 3 数据压缩编码 音频编码压缩技术自适应子带编码 SBC 根据语音谱低频能量大 高频能量小的特点 将输入语音频带分成4个或更多个相邻带信息 用不同bit数 低频分配多 高频分配少 分别对这些子带进行DPCM编码 由于各子带的能量大小随时间变化 DPCM编码不能保证SBC有高的信噪比 SNR 按照子带的能量随时调整bit分配 得到自适应bit分配的SBC 可使各子带的量化噪声谱始终与语音谱相匹配 16kb s子带编码速率的音质优于改进型ADPCM的音质 2020 3 22 16 1 3 数据压缩编码 音频编码压缩技术线性预测编码 LPC 是语音信号的混合编码方式之一 它以线性预测技术构成的声音模型为基础 LPC不同于PCM等波形编码方法 它根据人发声机理的数字模型 通过线性预测算法 从语音波形中提取特征参数 LPC传输的是参数的编码信息 不是波形本身 解码时 根据同一数字模型 由解码所得的这些参数加上增益系数 音调信息和噪音判决信息 一起合成语音 从波形上看 恢复后的语音与原始波形完全不一样 只是在语音谱上接近原始语音 2020 3 22 17 1 3 数据压缩编码 视频编码压缩技术目前 视频 图像 压缩编码技术已基本成熟 ISO和CCITT分别制定了JPEG MPEG和H 26I压缩标准 JPEG是静态图像压缩标准 包括编码器 解码器和数据格式 采用帧内压缩 压缩比为20 1 MPEG是适用活动视频的压缩标准 采用帧间压缩 压缩比为100 1 其中MPEGl的数据速率为1 5Mb s 适用于ISDN LAN等 MPEG2的数据速率为4 8Mb s 适用于包括宽影屏和HDTV在内的高质量电视广播 H 261则是专门用于ISDN线路传输的视频压缩标准 2020 3 22 18 1 3 数据压缩编码 视频编码压缩技术预测编码通常采用线性预测法 对采样值 像素 进行预测 为了提高预测精度 可利用相邻几个像素存在的相关性 对于静止图像 只作帧内预测处理 对于活动图像 还需要采用运动补偿预测 即帧间预测 等措施 实际上 运动补偿是对活动图像进行动态跟踪 去除视频图像帧间相关性的有效措施 预测编码是图像的基本编码技术 广泛用于电视图像和动画的压缩编码 2020 3 22 19 1 3 数据压缩编码 视频编码压缩技术MPEG4为新一代多媒体标准 提供了一整套能同时满足制作者 服务商和终端用户需求的编解码技术 它主要包括视频 音频和系统三部分 其中 音视频已不是MPEG1和MPEG2中音频或视频帧的概念 而是一个个AV audiovisual 场景 这些AV场景由不同的AV对象 听觉 视觉或视听内容的表示单元 组成 MPEG4标准就是围绕如何对AV对象有效编码 如何有效组织传输AV对象而制定的 MPEG4被称为面向对象的编码技术 在未来网络和多媒体通信系统中具有广阔的应用前景 2020 3 22 20 差错控制编码概述 目的差错控制编码是差错控制技术的基础 目的是为了发现网络通信过程中的差错并采取措施予以纠正 从而提高数据传输的可靠性 基本实现方法在发送端将被传输的信息附上一些监督码元 这些多余的码元与信息码元之间以某种确定的规则相互关联 约束 接收端按照既定的规则检验信息码元与监督码元之间的关系 一旦传输发生差错 则会破坏信息码元与监督码元的关系 从而使接收端可以发现错误乃至纠正错误 2020 3 22 21 差错控制方式 混合纠错方式 HEC 差错控制方式 检错重发 ARQ 前向纠错 FEC 2020 3 22 22 差错控制方式 检错重发 ARQ 在接收端根据编码规则进行检查 如果发现规则被破坏 则通过反向信道要求发送端重新发送 直到接收端检查无误为止 由于反馈重发的次数与信道的干扰情况有关 若信道的干扰很频繁 则系统就会经常处于重发信息的状况 因此 这种方式传送信息的连贯性较差 电路也较复杂 由于这种方式仅要求发送具有检错能力的编码 接收端只要检查有无错误即可 故译码设备相对简单 自动重发请求 AutomaticRepeatreQuest ARQ 系统具有各种不同的重发机制 如停止等候重发 X 25协议的滑动窗口选择重发等 ARQ系统需要反馈信道 效率较低 但是能达到很好的性能 2020 3 22 23 差错控制方式 前向纠错 FEC 前向纠错方式中 接收端收到信息序列后 纠错译码器不仅能自动检测传输中的错误 而且能自动纠正传输中的错误 把正确信息送给接收器 这种方式的优点是信息不需存储 不需反馈信道 能用于单向通信 适合用于不允许有延迟的实时通信系统中 其缺点是 所选择纠错码必须与信道的噪声干扰情况紧密对应 为了纠正较多的差错 要求附加的监督码元较多 传输效率低 解码设备很复杂 不过随着编码理论和大规模集成电路技术的发展 解码设备有可能做得越来越经济 加之这种方式具有能够实时单向通信且控制电路简单的优点 因而实际应用越来越广 2020 3 22 24 差错控制方式 混合纠错方式 HEC 混合纠错方式 HEC 结合了ARQ和前向纠错机制 它是一种折中的方案 发送端发送的编码不仅能发现差错 而且还具有一定的纠错能力 接收端接收后首先检查差错情况 如果差错在编码的纠错能力以内 则自动进行纠错 如果错误较多 超出了编码的纠错能力 但能检测出来 这时接收端可通过反馈信道要求发送端重传有错的信息 2020 3 22 25 二 复用技术 所谓复用 Multiplexing 就是把低等级速率信号通过某种方式调制成一个高等级速率 也可以看作在同一介质上同时传输多个有限带宽信号的方法 所以又称为多路复用 当通信线路能够提供的传输能力比一路信息所需的传输需求高时 可以利用复用方式来共享线路以提高线路的利用率 2020 3 22 26 二 复用技术 分类频分复用时分复用统计时分复用其他复用技术波分复用码分复用空分复用字节间插复用极化波复用 2020 3 22 27 二 复用技术 频分复用在介质的有效带宽超过要传输的信号所需带宽时 可采用频分多路复用技术 频分多路复用是利用频率变换或调制的方法 将若干路信号搬移到频谱的不同位置 相邻两路的频谱之间留有一定的频率间隔 这样排列起来的信号就形成一个频分多路复用信号 发送设备将复用信号发送出去 传输到接收端以后 接收方利用滤波器再把各路信号区分开来 2020 3 22 28 二 复用技术 频分复用以电话系统为例来说明频分多路复用的原理一路电话的标准频带是0 3KHz至3 4KHz 若在一对导线上传输若干路这样的电话信号 接收端将无法把它们分开 采用调制技术就可以把各个相同频带的话路信号搬移到信道的不同频段上传输 在接收端 借助适当的带通滤波器进行分路解调 就可以分别接到各处的电话而互不干扰 图6给出了一个利用频分复用来传输三路电话信号的示例 2020 3 22 29 二 复用技术 图4 5利用频分复用传输电话信号 图6利用频分复用传输电话信号 2020 3 22 30 二 复用技术 频分复用除传统意义上的频分复用 FDM 外 还有一种是正交频分复用 OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing OFDM OFDM实际上是一种多载波数字调制技术 全部载波频率有相等的频率间隔 并且各个载波的信号频谱是正交的 由于OFDM使用无干扰正交载波技术 单个载波间无需保护频带 这使得可用频谱的使用效率很高 另外 OFDM技术可动态分配子信道中的数据 为提高数据吞吐量 多载波调制器可以分配更多的数据到噪声小的子信道上 2020 3 22 31 二 复用技术 时分复用时分复用就是将提供给整个信道的传输时间划分成若干时间片 简称时隙 并将这些时隙分配给每一个信号源使用 每一路信号在自己的时隙内独占信道传输数据 帧由时间片构成 将时隙的一个完整循环称为帧 时分复用可以采用两种方式实现 同步时分复用和异步时分复用 2020 3 22 32 二 复用技术 时分复用同步时分复用中时隙事先规划分配好且固定不变 优点是时隙分配固定 便于调节控制 缺点是当某信号源没有数据传输时 它所对应的信道会出现空闲 而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道 因此信道利用率较低 与频分复用技术一样 时分复用技术有非常广泛的应用 包括电话系统和广播电视系统 2020 3 22 33 二 复用技术 统计时分复用 STDM STDM又称为智能复用器 它不给每个终端分配专门的时隙 而是根据终端的需要 动态地按需分配时隙 即有数据要发送的终端才分得时隙 与同步时分复用不同的是 在异步时分复用中所有输入线路的速率之和可能比信道容量大 当所有时隙全被占用而仍有新用户终端需要分配时隙时 就得采取排队或竞争方法 2020 3 22 34 二 复用技术 统计时分复用 STDM 特点及应用STDM需要比较复杂的寻址和控制能力 需要有保存输入排队信息的缓冲器 因此 设备成本较高 STDM的主要应用场合包括数字电视节目复用器和分组交换网等 分组交换网中有的支持统计复用 有的不支持统计复用 例如SDH就不支持统计复用 其带宽是固定不变的 支持统计复用技术的主要有帧中继和ATM 2020 3 22 35 二 复用技术 统计时分复用 STDM A5A4A3A2A1 D2D1 B2B1 C3C2C1 E2E1 图8统计时分复用示例 2020 3 22 36 二 复用技术 波分复用所谓的波分复用 WavelengthDivisionMultiplexing WDM 本质上也是频分复用而已 WDM将1根光纤转换为多条虚拟光纤 每条虚拟光纤独立工作在不同波长上 这样极大地提高了光纤的传输容量 由于WDM技术的经济性与有效性 使之成为当前光纤通信网络扩容的主要手段 波分复用技术作为一种系统概念 包括3种复用方式 即1310nm和1550nm波长的波分复用 粗波分复用 CWDM 和密集波分复用 DWDM 2020 3 22 37 二 复用技术 码分复用码分复用 CodeDivisionMultiplexing CDM 是通过不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式 用于多址接入时将其称为码分多址 CDMA 由于每个用户使用经过特殊挑选的不同码型 各用户可以在同一时间使用同样的频带进行通信而互不干扰 CDMA的特点是所有子信道在同一时间可以使用整个信道进行数据传输 它能共享信道与时间资源 因此 信道的效率高 系统的容量大 CDMA基于扩频技术 将需传送的具有一定信号带宽的信息数据用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码 PN 进行调制 使原数据信号的带宽被扩展 再经载波调制并发送出去 接收端使用完全相同的伪随机码 把宽带信号换成原信息数据的窄带信号 即解扩 以实现信息通信 2020 3 22 38 二 复用技术 空分复用空分复用 SpaceDivisionMultiplexing SDM 通常指多对电线或光纤共用1条电缆或光缆的复用方式 这要求光纤或电线的直径很小 可以将多条光纤或多对电线做在一条缆内 空分复用可以节省外护套材料 又便于使用 另外 在无线通信中 可以通过使用定向波束天线技术服务不同的用户来实现空分复用 以便增加系统的容量 但是这种系统实现起来比较复杂 2020 3 22 39 二 复用技术 字节间插复用字节间插复用 BIDM ByteIntertextureDivisionMultiplexing 是SDH中低级别的同步传送模块 STM SynchronousTransportModule 向高级别同步传送模块复用的一种方式 高级别的STM是低级别STM速率的4倍 字节间插是指有规律地从4个低级别STM中抽出1个字节放进高级别的STM中 借助于AU PTR 管理单元指针 和字节间插的规律性 可以方便地定位低速信号在高速信号中的位置 2020 3 22 40 二 复用技术 极化波复用 PWDM 极化波复用 PolarizationWavelengthDivisionMultiplexing 是卫星系统中采用的一种复用技术 即一个馈源能同时接收两种极化方式的波束 如垂直极化和水平极化 左旋圆极化和右旋圆极化 2020 3 22 41 三 交换技术 数据从源节点传输到目的节点需要经过若干个中间节点的转接 这涉及到数据交换技术 一般不采用两点之间以直通方式占有线路 而采用交换方式 使传输线路为多个用户公用 以提高传输线路和传输设备的利用率 降低系统费用 数据交换有电路交换 报文交换 分组交换三种主要交换方式 其中分组交换是专为数据信息的交换而提出的 随着电信网向综合化 高速化方向发展 又相继出现了一些分组交换的改进类型 如帧中继和ATM交换等 2020 3 22 42 三 交换技术 电路交换 CircuitSwitching 传统的电话通信普遍采用电路交换方式 电路交换是在需要通信的双方之间动态地建立一条专用通信线路的交换方式 包括电路 呼叫 建立 信息传送 通话 和连接释放 拆链 三个阶段 如图9所示 2020 3 22 43 三 交换技术 电路交换 CircuitSwitching 交换节点A 交换节点C 交换节点B 交换节点D 图9电路交换的基本过程 2020 3 22 44 三 交换技术 电路交换 CircuitSwitching 优点一是传输延迟小 唯一的延迟是物理信号的传播延迟 该优点得益于一旦建立物理连接 便不再需要交换开销 二是一旦线路建立 便不会发生冲突 该优点来自于独享物理线路 缺点首先是建立物理线路所需的时间比较长 其次是电路利用率低 最后是电路交换无差错控制措施 数据交换的可靠性不高 2020 3 22 45 三 交换技术 报文交换 MessageSwitching 报文交换 MessageSwitching 不同于电路交换 报文中除了用户要传送的信息以外 还有目的地址和源地址 根据目的地址 报文在网络中一个节点传至另一个节点 直到目的计算机 交换节点将所接收的报文暂时存储 分析其目的地址和选择路由 并在路由上排队 等待有空闲电路时才发送到下一交换节点 因此这种交换方式也被称作 存储传发 方式 图10给出了报文交换的基本过程和时延的构成 2020 3 22 46 三 交换技术 交换节点A 交换节点B 交换节点C 报文 报文 传输时延 存储时延 处理和排队时延 图10报文交换过程及其时延 2020 3 22 47 三 交换技术 与电路交换相比 报文交换有很多优点 线路利用率较高 因为通信线路可以被许多报文共享使用 可把一个报文发送到多个目的地 发送器和接收器不必同时处于可用状态 在通信线路可用之前 或接收器准备好接收之前 中间节点可以暂时存储报文 可以把不同传输速率的通信线路组合在一起使用 中间节点可对报文进行某种处理 如代码 格式等的变换等 2020 3 22 48 三 交换技术 报文交换 MessageSwitching 报文交换 MessageSwitching 的主要缺点 报文传输的延迟较大 不能满足实时和交互式通信的要求 每个站点都必须具有路径选择功能 以决定将报文从哪一条路径发送出去 2020 3 22 49 三 交换技术 分组交换 PacketSwitching 分组交换 PacketSwitching 结合了电路交换和报文交换的特点 通信双方以分组为单位交换数据 分组是一个具有固定长度的数据单元 而报文的长度不固定 因此可以把每个长度较长的报文分解成若干个长度固定的较短分组 图11给出了分组交换的基本过程 2020 3 22 50 三 交换技术 分组交换 PacketSwitching 交换节点A 交换节点A 交换节点A 图11分组交换的基本过程 2020 3 22 51 三 交换技术 相比于报文交换 分组交换有以下优点 减少时延 分组的传输延时明显小于报文延时 因为当第一个分组发送给节点后 接着可以发送随后的其他分组 大大减少了数据的传输时延 每个节点上所需缓存容量减少了 有利于提高节点存储资源的利用率 分组较小 传输错误率较低 并且当传输有错时 只要重传一个分组而不需重发报文 大大减少了系统资源的浪费 可以方便地开始新的传输 例如将紧急报文迅速发送出去 不会因传输优先级较低的长报文而堵塞高优先级报文的传输 2020 3 22 52 三 交换技术 分组交换也带来一些问题 首先 分组在各节点存储转发时因要排队总会造成一定时延 当网络业务量过大时 这种时延可能会很大 其次 各分组必须携带的控制信息也造成了一定的额外开销 此外 整个分组交换网的管理与控制也比较复杂 2020 3 22 53 三 交换技术 分组交换可提供两种服务方式 数据报 Datagram 方式类似于报分交换 不需要预先建立逻辑连接 而是按照每个分组头中的目的地址对各个分组独立进行选路虚电路 VirtualCircuit VC 方式类似于电路交换 在用户数据传送之前先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路 2020 3 22 54 三 交换技术 分组交换可提供两种服务方式 数据报 Datagram 方式每个数据报都有完整的发送端地址和接收端地址 中间节点存储分组 并根据分组中的目的站地址选择一条可用的线路将分组转发出去 这些具有相同目的站地址分组可能会按不同的路径 并以与发送时不同的分组顺序到达目的站 所以分组到达目的站后 接收方必须采取措施将这些分组重新进行排序 数据报不用建立和释放连接 直接将信息组装成一定长度的分组进行传送 成功传送数据的可能性很大 但也难免出现丢失 如果一个分组未能成功传送到目的站 那么目的站将向源站发出一个 发送未成功 的指示 通知源站重发分组 2020 3 22 55 三 交换技术 分组交换可提供两种服务方式 虚电路 VirtualCircuit VC 方式虚电路不同于电路交换中的物理连接 它是一种逻辑连接 虚电路并不独占线路 在一条物理线路上可以同时建立多个虚电路 也就是说建立多个逻辑连接 以达到资源共享的目的 由于传输路线并不是一条物理存在的专用通路 所以称其为虚电路 虚电路有两种类型 交换虚电路 SwitchedVirtualCircuit SVC 和永久虚电路 PermanentVirtualCircuit PVC 2020 3 22 56 三 交换技术 分组交换可提供两种服务方式 数据报 Datagram 方式和VC的比较 数据报中每个分组头要包含详细的目的地址 而虚电路中分组头中只需含有对应于所建立的VC的逻辑信道标识 VC需要连接建立过程 有一定的处理开销 一旦虚电路建立 每个分组到来时只要查找各个交换节点存放的出入逻辑信道的对应关系表 而不需进行复杂的选路 数据报方式则不需要连接建立过程 但对每个分组都要独立地进行选路 VC方式中 属于同一呼叫的各个分组在同一条虚电路上传送 分组会按原顺序到达终点 不会产生失序现象 数据报方式中 由于各个分组是独立选路 可以从不同的路由转送 会引起失序 2020 3 22 57 三 交换技术 分组交换可提供两种服务方式 数据报 Datagram 方式和VC的比较 VC方式对故障较为敏感 当传输链路或交换节点发生故障时可能引起虚电路的中断 需要重新建立 数据报方式中各个分组可选择不同路由 对故障的容忍能力较强 可靠性较高 VC方式适用于传送较连续的数据流 如文件传送 传真业务等 数据报方式则适用于面向事务的询问 响应型数据业务 2020 3 22 58 三 交换技术 三种交换技术的比较 若所要传送很大的数据量 且传送时间远大于呼叫建立时间 则宜采用预先分配传输带宽的电路交换 报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽 因而可提高整个网络的信道利用率 分组交换比报文交换的时延小 但要求节点交换机必须具有更强的处理能力 对于计算机之间的突发式的数据通信 分组交换更为合适 另外 当端到端通路由很多段链路组成时 采用分组交换传送数据比用电路交换显然要好些 这是因为采用电路交换时 只要整个通路中有一段链路不可用 通信就不能进行 而分组交换可以将数据一段一段地像接力赛跑那样传递下去 表3对电路交换 报文交换和分组交换方式进行了比较 2020 3 22 59 三 交换技术 表3三种交换方式的比较性能电路交换报文交换分组交换虚电路数据报建立时延有无有无带宽占用固定分配统计复用统计复用统计复用实时性实时非实时非实时交互速率适配无可以可以可以码型变换无可以可以可以差错控制端点进行有有有健壮性差好较差好传输开销无小较大大复杂性低高中高交换单位流报文分组分组适应信息实时 批量文件 邮件突发突发 交互 2020 3 22 60 三 交换技术 IP交换 IPSwitching IP交换 IPSwitching 是Ipsilon公司提供的专门用于在ATM网上传送IP分组的技术 它克服了ATM上的传统式IP规范的一些缺陷 如在子网之间必须使用传统路由器等 提高了在ATM上传送IP分组的效率 是目前一种可行 较好的IPOA IPOVERATM 技术 2020 3 22 61 三 交换技术 IP交换 IPSwitching IP交换的核心是IP交换机 由ATM交换机 IP交换机控制器组成 IP交换机控制器主要由路由软件和控制软件组成 ATM交换机的一个ATM接口与IP交换机控制器的ATM接口相连接 用于控制信号和用户数据的传送 在ATM交换机与IP交换机控制器间使用的控制协议为RFC1987通用交换机管理协议 GSMP 该协议使得IP交换机控制器能对ATM交换机进行完全控制 在IP交换机之间运行的协议是RFC1953Ipsilon流管理协议 IFMP 该协议用于在两个IP交换机之间传送数据 2020 3 22 62 三 交换技术 IP交换 IPSwitching IP交换的核心是IP交换机 由ATM交换机 IP交换机IP交换的基本概念是流的概念 一个流是从ATM交换机输入端口输入的一系列有先后关系的IP包 它将由IP交换机控制器的路由软件来处理 IP交换的核心是把输入的数据流分为以下2种类型 持续期长 业务量大的用户数据流和持续期短 业务量小 呈突发分布的用户数据流 对于前一类数据流 在ATM交换机硬件中直接进行交换 对多媒体数据 它们常常要求进行广播和多发送通信 把这些数据流在ATM交换机中进行交换 也能利用ATM交换机硬件的广播和多发送能力 对于后一类数据流 通过IP交换机控制器中的IP路由软件进行传输 即与传统路由器一样 按照逐跳和存储转发方式发送的 采用这种方法省去了ATM虚连接建立的开销 2020 3 22 63 三 交换技术 IP交换 IPSwitching IP交换分为以下6步进行 在IP交换机内的ATM输入端口从上游节点接收到输入业务流 并把这些业务流送往IP交换机控制器中的路由软件进行处理 IP交换机控制器根据输入业务流的TCP或UDP信头中的端口号码进行流分类 对于持续期长 业务量大的用户数据流 IP交换机将直接利用ATM交换机硬件进行交换 对于持续期短 业务量小 呈突发分布的用户数据流 将通过IP交换机控制器中的IP路由软件进行一跳接一跳和存储转发发送 2020 3 22 64 三 交换技术 IP交换 IPSwitching IP交换分为以下6步进行 一旦一个业务流被标识为直接ATM交换 IP交换机控制器将要求上游节点把该业务流放在一条新的虚通路上 如果上游节点同意建立虚通路 则该业务流就在这条虚通路上进行传送 同时 下游节点也要求IP交换机控制器为该业务流建立一条呼出的虚通路 通过第 3 和 4 步 该业务流被分离到特定的呼入通路和特定的呼出通路上 通过旁路路由 IP交换机控制器指示ATM交换机完成直接交换 2020 3 22 65 三 交换技术 标记交换 TagSwitching 标记交换 TagSwitching 由Cisco公司提出 是一种多层交换技术 它把ATM第二层交换技术和第三层路由技术结合起来 能充分利用ATM的QoS特性 支持多种上层协议 能在多