第三章、交换技术.ppt

第三章交换技术,第一节：交换方式概述第二节：电路交换第三节：分组交换方式第四节：宽带交换,第一节：交换方式概述,一、基本概念：1、交换方式的提出：打电话时，不可能任意两部电话之间都有电话线，需要一个设备能将任意两个用户的电话线接通。,交换方式概述,2、交换方式分类：电路交换高级电路交换ATM交换快速分组交换分组交换,交换方式概述,二、交换方式的技术特征1、面向连接与无连接：面向连接：两个用户之间的通信信息沿着预先建立的通路上传送。有物理连接与逻辑连接。物理连接：在用户之间建立专用的物理通路。逻辑连接：建立虚电路，虚电路是指不独占线路，而是在一条物理线路上可以同时建立多个虚电路，即建立多个逻辑连接。,交换方式概述,无连接：不用建立过程就可以预先建立通路，每当用户发送信息分组时，可临时通过选路来传送分组。,交换方式概述,2、同步与异步时分复用：一条物理链路可以由多个连接共享，各自占用不同的时隙，分为同步时分复用和异步时分复用。,交换方式概述,同步：利用固定时隙来进行传输和交换用户信息，包括同步时分复用和同步传输模式。同步时分复用：信号固定的占用某一时隙。同步传输模式：输入祯与输出祯之间占用某一固定时隙不变，或对应关系不变。,交换方式概述,异步：包括统计时分复用和异步传输模式。统计时分复用：指各个信元所占时隙位置不固定，在一祯中所占的时隙数也不固定。,第二节电路交换,一、电路交换的基本过程,电路交换,二、电路交换组成方式电路交换经历了人工交换、机电式自动交换和数字程控交换的发展过程。,电路交换,1、空分交换,电路交换,2、时分交换如果输入复用线上任一时隙的内容可以在输出复用线上任一个时隙输出，从而实现了时隙中的内容即话路信息的交换，这种通过时隙交换来实现信号交换方式称为时分交换。,电路交换,（1）时隙互换在同一条时分线上两个时隙内容的交换。（2）复用线之间空分交换为加大交换容量，输入复用线和输出复用线都不止一条，就必然会出现任一输入线与任一输出线之间的交换。,电路交换,三、电路交换的技术特征1、面向连接2、物理层的交换3、同步时分交换,第三节分组交换方式,一、报文交换报文：报文是网络中交换与传输的数据单元。报文包含了将要发送的完整的数据信息，其长短很不一致。（可分为自由报文和数字报文）。报文包含正文（用户发送/接收信息）、报头（目的、源地址）、报尾（报文的结束标志）。,分组交换方式,报文交换：（存储转发报文交换）原理：中间结点由具有存储能力的计算机承担，用户信息可以暂时保存在中间结点上。报文交换无需同时占用整个物理线路。如果一个站点希望发送一个报文（一个数据块），它将目的地地址附加在报文上，然后将整个报文传递给中间结点；中间结点暂存报文，根据地址确定输出端口和线路，排队等待线路空闲时再转发给下一结点，直至终点。,分组交换方式,分组交换方式,报文交换的特点：（1）“存储转发”；（2）不独占线路，多个用户的数据可以通过存储和排队共享一条线路；（3）无线路建立的过程，提高了线路的利用率；（4）可以支持多点传输（一个报文传输给多个用户，在报文中增加“地址字段”，中间结点根据地址字段进行复制和转发）；（5）中间结点可进行数据格式的转换，方便接收站点的收取；（6）增加了差错检测功能，避免出错数据的无谓传输等。,分组交换方式,报文交换的不足之处：（1）由于“存储转发”和排队，增加了数据传输的延迟；（2）报文长度未作规定，报文只能暂存在磁盘上，磁盘读取占用了额外的时间；（3）任何报文都必须排队等待：不同长度的报文要求不同长度的处理和传输时间，即使非常短小的报文（例如：交互式通信中的会话信息）；（4）报文交换难以支持实时通信和交互式通信的要求。,分组交换方式,二、分组交换（报文的改进）目前应用最广的交换技术。结合了线路交换和报文交换两者的优点，使其性能达到最优。,分组交换方式,分组交换原理：类似于报文交换，但它规定了交换设备处理和传输的数据长度（称之为分组）。将长报文分成若干个小分组进行传输。不同站点的数据分组可以交织在同一线路上传输。提高了线路的利用率。可以固定分组的长度，系统可以采用高速缓存技术来暂存分组，提高了转发的速度。,分组交换方式,分组交换方式,分组交换实现的关键：分组长度的选择。分组越小，冗余量（分组中的控制信息等）在整个分组中所占的比例越大，最终将影响用户数据传输的效率；分组越大，数据传输出错的概率也越大，增加重传的次数，也影响用户数据传输的效率。,分组交换方式,分组交换的应用：X.25分组交换网：分组长度为131字节，包括128字节的用户数据和3字节的控制信息。以太网中：分组长度为1500字节左右（较好的线路质量和较高的传输速率，分组的长度可以略有增加）。,分组交换方式,分组交换是在报文交换和线路交换基础上发展起来的技术，结合了两者的优点。分组交换采用两种不同的方法来管理被传输的分组流：数据报和虚电路。,分组交换方式,（1）虚电路方式：虚电路是面向连接的数据传输，工作过程类似于线路交换，不同之处在于此时的电路是虚拟的。采用虚电路方式传输时，物理媒体被理解为由多个子信道（称之为逻辑信道LC）组成，子信道的串接形成虚电路（VC），利用不同的虚电路来支持不同的用户数据的传输。,分组交换方式,采用虚电路进行数据传输的过程虚电路建立：发送方发送含有地址信息的特定的控制信息块（如：呼叫分组），该信息块途经的每个中间结点根据当前的逻辑信道（LC）使用状况，分配LC，并建立输入和输出LC映射表，所有中间结点分配的LC的串接形成虚电路（VC）。,分组交换方式,分组交换方式虚电路数据传输的示意图,分组交换方式,数据传输：站点发送的所有分组均沿着相同的VC传输，分组的发收顺序完全相同；虚电路释放：数据传输完毕，采用特定的控制信息块（如：拆除分组），释放该虚电路。通信的双方都可发起释放虚电路的动作。由于虚电路的建立和释放需要占用一定的时间，因此虚电路方式不适合站点之间具有频繁连接和交换短小数据的应用，例如：交互式的通信。,分组交换方式,永久虚电路:在两个站点之间事先建立固定的链接，类似于存在一条专用电路，任何时候，站点之间都可以进行通信。呼叫虚电路:用户应用程序根据需要，动态建立和释放虚电路。,分组交换方式,（2）数据报：数据报（Datagram)面向无连接的数据传输,工作过程类似于报文交换。采用数据报方式传输时，被传输的分组称为数据报。,分组交换方式,数据报的前部增加地址信息的字段，网络中的各个中间结点根据地址信息和一定的路由规则，选择输出端口，暂存和排队数据报，并在传输媒体空闲时，发往媒体乃至最终站点。当一对站点之间需要传输多个数据报时，由于每个数据报均被独立地传输和路由，因此在网络中可能会走不同的路径，具有不同的时间延迟，按序发送的多个数据报可能以不同的顺序达到终点。因此为了支持数据报的传输，站点必须具有存储和重新排序的能力。,分组交换方式,分组交换方式,3、数据分组结构：注意图3-12，X.25分组放入到HDLC祯中。4、分组交换的技术特征:可靠性高、通信环境灵活、动态分配系统带宽、费用低,第四节：宽带交换,需要一种交换技术能以统一、简单、快捷的方法支持各种速率、各种业务特性、各种传输要求的多媒体信息。,宽带交换,一、高级电路交换技术1、多速率电路交换方式：（1）统一的多速率交换网络：采用和TDM方式相同的复用格式，可以占用n（n1）个时隙。,一、高级电路交换技术,（2）多个不同速率的交换网络采用多个不同速率的时分复用交换网络，各种基本信道作为一个整体交换。,一、高级电路交换技术,2、快速电路交换只在有信息传送时分配带宽和有关资源，快速建立通道，而用户没有数据传输时释放传输通道。,一、高级电路交换技术,快速电路交换过程：用户申请建立通道“虚电路”激活虚电路，建立物理连接拆除物理连接,宽带交换,二、快速分组交换FPS（FastPacketSwitching）1、祯中继：无错误控制的、无流控制的、面向