交换第5章(分组交换)

1、1第5章 分组交换5.1 分组交换技术的产生分组交换技术是为满足数据通信的需要而产生的。 数据通信凡是在终端以编码方式表示的信息，用脉冲形式在信道上传送的信息都叫数据通信。数据通信系统的构成用用户户协协议议接接口口协协议议X.25PAD协协议议转转换换接接口口协协议议X.25接接口口协协议议X.25用用户户协协议议X.25 =接口接口接口接口网内协议网内协议（NPT）（PT）DTEDTEDCEDCE2数据通信的特点电路交换的不适应性高可靠性要求。一位编码错了表达的意思完全不同电路交换是透明传输(没有差错控制措施)持续时间短，90%用户数据通信持续时间50s， 突发性电话通信的平均持续时间为5分

2、。电路交换的通路建立时间长，平均15s，较短的数据通信花去较长的通路建立时间不划算。数据通信的速率变化，30bit/s（聊天）nMbit/s（传图象）电路交换每话路传输速率固定为64kbit/s，不能适应业务速率的动态变化。35.2 分组交换技术5.2.1 资源分配1、预分配资源技术 根据用户的要求预先分配给用户资源。如TDM、FDM。 不足之处：独占资源，线路利用率低。2、动态分配资源技术 当用户有数据传输时才给其分配资源。 不足之处：时延、数据丢失455.2.2 X.25协议 X.25是 数据终端设备DTE 和数据电路终接设备DCE 之间的接口协议。 X.25协议包含了三层：分组层、数据链

3、路层、物理层，是和OSI参考模型的下三层一一对应的，它们的功能也是一致的。 物理层定义了DTE和DCE之间的电气接口和建立物理的信息传输通路的过程。可采用X.21建议、X.21bis建议、V建议等接口标准；6 数据链路层采用平衡型链路访问规程LAPB，LAPB定义了DTEDCE链路之间的帧交换的过程及帧格式。数据链路层的主要功能有： 在DTE和DCE之间有效地传输数据 确保接受器和发送器之间的信息同步 检测和纠正传输中产生的差错 识别并向高层协议报告规程性错误 向分组层通知链路状态.7分组层则定义了分组的格式和在分组层实体之间交换分组的过程，同时也定义了如何进行流控，差错处理等规程。 X.25

4、的分组层利用链路层提供的服务在DTE和DCE之间传递分组。它将一条数据链路按照动态时分复用的方法划分为多个子逻辑信道。这样就可以允许多个用户同时使用数据通道，大大地提高了资源的利用率和效率。8分组层的主要功能有： 在X.25接口为每个用户呼叫（第一次通信过程）提供一个逻辑信道 通过逻辑信道(LCN)来区分与每个用户呼叫的有关的分组 为每个用户的呼叫连接提供有效的分组传输，包括顺序号，分组的确认和流量控制过程。 提供交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC)的连接 提供建立和清除交换虚电路连接的方法 检测和恢复分组的差错9X.25的分层结构如下图所示： 物理层数据链路层分组层X.25高层协议物理

5、层数据链路层分组层DCE物理连接接口DTE与远程DTE之间的高层协议分组层协议链路层协议物理层协议10 分组层将一条数据链路按统计时分复用的方式划分为4096个逻辑信道，在每个逻辑信道上都可以建立一条虚电路。 端到端的通信就通过虚电路来完成。一条虚电路可以经过若干物理线路和中间节点，由多条逻辑信道连接而成。PBXPBXPBXLC 3LC 4LC 243LC 24LC 3PBXRouter ARouter BX.25网115.2.3 分组的形成 所有的分组通过链路层在DTE和DCE之间传输时都放在I 帧的信息字段（I）中，分组与I 帧的关系如图所示： I帧帧头F帧尾F分组头信息字段(I) 分组

6、标志 标志121、分组头格式分组头由通用格式识别符（GFI），逻辑信道识别符（LCI）以及分组类型识别符组成，如图所示：Q D S SGFI:Q:区分传输的分组是用户数据还是控制信息D:确认比特,表示本地确认(0)还是端到端确认(1)S:模式比特,表示分组按模8(01)还是按模128编号(10)13 分组类型识别符用来识别17个不同的X.25分组类型。分组类型识别符的编码格式如表所示。 1 1 1 1 0 1 1 1登记证实 1 1 1 1 0 0 1 1登记请求 0 0 1 0 0 1 1 1DTE 中断证实DCE 中断证实 0 0 1 0 0 0 1 1DTE 中断DCE 中断x x x

7、0 1 0 0 1DTE REJx x x 0 0 1 0 1DTE RNRDCE RNRx x x 0 0 0 0 1DTE RRDCE RR x xxxxxx 0DTE 数据DCE数据数据传输分组0 0 0 0 1 1 1 1 呼叫接受呼叫连接0 0 0 0 1 0 1 1 呼叫请求入呼叫呼叫建立分组8 7 6 5 4 3 2 1从 DCE 到 DTE 从 DTE 到DCE分组类型识别 符编码分组类型14 1 1 1 1 0 0 0 1诊断1 1 1 1 1 1 1 1DTE再启动证实DCE再启动证实1 1 1 1 1 0 1 1再启动请求再启动指示 0 0 0 1 1 1 1 1 DTE

8、 复位证实DCE复位证实 0 0 0 1 1 0 1 1 复位请求复位指示恢复分组0 0 0 1 0 1 1 1DTE清除证实DCE 清楚证实0 0 0 1 0 0 1 1清除请求清除指示呼叫清除分组15呼叫请求分组格式：8 7 6 5 4 3 2 10 0 0 0 1 0 1 1 逻 辑 信 道 号业务字段（若干字节） 用户数据（若干字节）业 务 字 段 长 度DTE地址（若干字节）被叫DTE地址长度主叫DTE地址长度逻辑信道群号0 0 0 1DTE地址只出现在呼叫请求分组中，用于建立端到端的虚电路数据分组格式：8 7 6 5 4 3 2 1 P（R） M P（S） 0 逻 辑 信 道 号用

9、户数据（若干字节）逻辑信道群号Q D 0 12、各类分组格式：16DTE地址由ITU-T的X.121建议规定。X.121地址（又称国际数据号码IDN）是可变长的，最大可以为14个十进制数字。其格式如下 ：国家代码（460）网号X X X X X X X X X X X X XX终端号码 因为PVC没有呼叫建立阶段，所以X.121地址只在SVC中使用175.2.4 交换虚电路的建立和释放 主叫DTE想要建立虚电路时，它就发送“呼叫请求”分组，该“呼叫请求”分组包含可供分配的高端的LCN和被叫DTE地址。该分组发送到本地DCE，由DCE将该分组转换成网络规程格式，而且通过网络路由(交换)到远端DC

10、E。 远端DCE将网络规程格式的“呼叫请求”分组转换为“入呼叫”分组，并发送给被叫DTE，该分组中包含了可供分配的低端的LCN。 “呼叫请求”分组和“入呼叫”分组分别从高端和低端选择LCN是为了防止呼叫冲突。18 被叫DTE通过发送“呼叫接受”分组表示同意建立虚电路，该分组中的LCN必须与“入呼叫”分组中的LCN相同。被叫端DCE接收到“呼叫接受”分组之后，通过网络规程传送到主叫端DCE。 主叫端DCE发送“呼叫连接”分组到主叫DTE，表示网络已完成虚电路的建立过程，“呼叫连接”分组中的LCN与“呼叫请求”分组的LCN相同。 主叫DTE接收到“呼叫连接”分组之后，表示主叫DTE和被叫DTE之间

11、的虚呼叫已建立，可以进入数据传输阶段 DTEADTEB交换机交换机呼叫请求呼叫请求入呼叫入呼叫呼叫接受呼叫接受呼叫连接呼叫连接19 主叫（或被叫）DTE发出释放请求分组，然后就收到本地DCE发回的释放证实分组 被叫（或主叫）DTE收到释放指示分组后，就发给本地DCE一个释放证实分组 这样，已用过的逻辑信道号在本次虚电路释放后可供以后再建立的虚电路使用。DTEADTEB交换机交换机释放请求释放请求释放指示释放指示释放确认释放确认释放确认释放确认205.2.5 虚电路和逻辑信道的区别虚电路逻辑信道 两个DTE之间端到端的连接； 两个DTE之间可以使用不同 的逻辑信道； 虚电路只是在建立后才存在，而

12、永久虚电路固定存在 DTE与DCE之间的局部实体； 一个逻辑信道只能分配给一个虚电路； 逻辑信道总是存在的，分配或 “准备好”状态（空闲）215.3 DPN-100 分组交换机5.3.15.3.1 DPN-100 分组网络的应用DPN-100是加拿大北方电讯公司的数据通信设备。DPN-100数据通信网在世界范围得到应用：银行：信用卡认证、金融交易；航空运输：预定机票、航班管理、行李托运等；邮政和电信公司：邮件跟踪和投递情况、电子邮件、可视图文、数据库访问等。225.3.2 DPN-100系统结构DPN-100网络由许多交换机组成，每个交换机又分别由两种标准模块接入模块（AM）和资源模块（RM）

13、组成。可根据每个交换机容量来确定该点所需的模块数量。AM模块：提供用户接入线到DPN-100网络的接口。完成接入规程的支持、数据汇集、本地交换、虚电路控制等功能。用户设备包括：主机、个人计算机、局域网、路由器、网桥等。23 PIOffice PE线 路 PE8 端口 PI 管 理 PE链 路 PE2 端口 PI磁 盘 PI公共存储器公共存储器用户AM 和 RMAM内部结构24RM模块：构成了网络的骨架，RM通过网络链路与AM连接，通过中继线与网络中的其它RM连接。RM执行以下功能：分组路由选择、呼叫路由选择、中继线业务流量的动态路由迂回等。Office PE中继线 PE基群速率 PI服务器 P

14、E 链 路 PE8 端口 PI公共存储器公共存储器至RM至AM PIOffice PE 管 理 PE磁 盘 PIRM内部结构25AM、RM模块主要由两块电路板构成：处理器单元（PE）和外部接口板（PI)。处理器单元（PE）：是模块内驱动处理过程的“发动机”，处理过程由装入PE的软件来控制。一个PE是一个单板微处理机，包括80286或80386处理器、EPROM、存储器、通用总线接口、外围总线接口。外部接口板（PI）：为线路、网络链路、中继线、磁盘提供物理接口，如V.24、V.35、SCSI、E1、X.21等。26RMRMRMRMAMAMAMAMAMAM5.3.3 DPN-100网络组成：275

15、.3.4 中国公用分组交换网(CHINAPAC):CHINAPAC由邮电部统一组建，引进加拿大北方电信公司的DPN100分组交换系统。全网由31个省市中心城市的32个交换机组成(其中北京2个)。北京、上海、南京、武汉、西安、成都、广州、沈阳等8座城市为汇接中心，各汇接中心采用网状结构，其他中心之间采用网格型结构，但每个交换机至少有两条以上中继路由，并逐步向网状网过渡。北京为国际出人口局，上海也按国际出入口局配置，广州为港、澳区出人口局。 28 CHINAPAC与公用电话网、用户电报网、DDN、CHINANET以及各省市的地区网、各大企事业单位的局域网均可实现互连，并与世界上几十个国家和地区的公

16、用分组交换网互连，使得国内任何一终端都可通过CHINAPAC与国际间进行数据传输。 CHINAPAC的优点是规模大、覆盖面广、端口容量大、通信速率高、支持通信规程多、处理能力强、网络时延低等特点。29用户类别和入网方式： 用户接人CHINAPAC的示意图如下图所示。用户终端有PT、NPT和SNASDLC三类，可根据不同的用户终端来划分用户业务类别，提供不同速率的数据通信业务。用户接人CHINAPAC的示意图30 分组型终端(PT)采用同步工作方式。当PT通过专线电路接入网络时，可使用X25接口规程，可提供2400 bits、4800bits、9600bits、192kbits、48kbits、和64kbits等速率的数据通信业务。当PT通过公用电话交换网接入分组网时，使用X.32规程，可提供2400bits、4800 bits、9600bit/s等速率的数据通信业务。 非分组型终端(NPT)采用起止式异步工作方式。当NPT通过用户电报网接入分组网时，使用TELX .28接口规程，可提供50bits 速率的数据通信业务。当通过公用电话网接入分组网时，使用X.28规程，可提供300bit/s、l 200bits、2400bits