數(shù)字通信基礎(chǔ) ch6_數(shù)據(jù)交換技術(shù)

1、第6章 數(shù)據(jù)交換技術(shù) 1.1.定義定義 直接進(jìn)入目錄直接進(jìn)入目錄 數(shù)據(jù)交換技術(shù)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通數(shù)據(jù)交換技術(shù)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信必須依靠的技術(shù)。信必須依靠的技術(shù)。 在通信網(wǎng)中，當(dāng)有多個用戶之間進(jìn)行通信在通信網(wǎng)中，當(dāng)有多個用戶之間進(jìn)行通信時，就要考慮如何把它們連接起來，使一時，就要考慮如何把它們連接起來，使一對一的通信成為可能。這種技術(shù)可把數(shù)據(jù)對一的通信成為可能。這種技術(shù)可把數(shù)據(jù)信號從一個節(jié)點(diǎn)傳向另一個節(jié)點(diǎn)，直至到信號從一個節(jié)點(diǎn)傳向另一個節(jié)點(diǎn)，直至到達(dá)目的地。達(dá)目的地。 2.解決方案 方案一方案一 在每對設(shè)備之間安裝一條點(diǎn)到點(diǎn)的鏈在每對設(shè)備之間安裝一條點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路路( (網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2、網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)) )，或者在一個中心設(shè)備，或者在一個中心設(shè)備和每個其他設(shè)備之間設(shè)置一條點(diǎn)到點(diǎn)的鏈和每個其他設(shè)備之間設(shè)置一條點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路路( (星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)) )。( (成本高，線路利用率成本高，線路利用率低低 ) ) 方案二方案二 將各個用戶終端通過一個具有交換功將各個用戶終端通過一個具有交換功能的網(wǎng)絡(luò)連接起來，使得接入該網(wǎng)絡(luò)的兩能的網(wǎng)絡(luò)連接起來，使得接入該網(wǎng)絡(luò)的兩個用戶終端由網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)必需的交換操作。個用戶終端由網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)必需的交換操作。 原理圖 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 線路利用率高線路利用率高 有時延有時延 如果有多個用戶同時進(jìn)行通信，還可能出如果有多個用戶同時進(jìn)行通信，還可能出現(xiàn)由于爭用

3、線路而引起的現(xiàn)由于爭用線路而引起的“阻塞阻塞”和和“擁擁擠擠”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 常用交換方法 電路交換電路交換 報(bào)文交換報(bào)文交換 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào) 分組交換分組交換 虛電路虛電路 幀中繼幀中繼 高速分組交換高速分組交換 ATMATM第6章 數(shù)據(jù)交換技術(shù) 6.1 6.1 電路交換方式電路交換方式 6.2 6.2 報(bào)文交換方式報(bào)文交換方式 6.3 6.3 分組交換方式分組交換方式 6.4 6.4 幀中繼幀中繼 6.5 6.5 ATMATM技術(shù)技術(shù) 6.1 6.1 電路交換方式電路交換方式 電路交換（電路交換（Circuit SwitchingCircuit Switching）也稱為）也稱為線路交換，是一

4、種直接的交換方式。線路交換，是一種直接的交換方式。 建立一條專用的傳輸通道，建立一條專用的傳輸通道，( (物理通道又可物理通道又可以是邏輯通道以是邏輯通道) )（使用時分或頻分復(fù)用技（使用時分或頻分復(fù)用技術(shù)）。術(shù)）。 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 6.1 6.1 電路交換方式電路交換方式 6.1.1 6.1.1 電路交換原理電路交換原理 6.1.2 6.1.2 電路交換機(jī)電路交換機(jī) 6.1.3 6.1.3 電路交換機(jī)特性分析電路交換機(jī)特性分析 6.1.1 6.1.1 電路交換原理電路交換原理 1. 1. 電路建立階段電路建立階段 2. 2. 數(shù)據(jù)傳送階段數(shù)據(jù)傳送階段 3. 3. 電路拆除階段電

5、路拆除階段 圖6.2所示為電路交換網(wǎng)絡(luò)的例子。 6.1.2 6.1.2 電路交換機(jī)電路交換機(jī) 電路交換機(jī)是實(shí)現(xiàn)電路交換的主要設(shè)備，電路交換機(jī)是實(shí)現(xiàn)電路交換的主要設(shè)備，它由交換電路和控制電路兩部分組成。它由交換電路和控制電路兩部分組成。 交換電路的作用是完成相應(yīng)電路的連接，交換電路的作用是完成相應(yīng)電路的連接，在主叫用戶和被叫用戶之間建立一條傳輸在主叫用戶和被叫用戶之間建立一條傳輸通路；通路； 控制部分的主要功用是根據(jù)主叫用戶的選控制部分的主要功用是根據(jù)主叫用戶的選線信號來控制交換電路完成接續(xù)。線信號來控制交換電路完成接續(xù)。 電路交換機(jī)按照電路接續(xù)方式的不同，有電路交換機(jī)按照電路接續(xù)方式的不同，有

6、空分交換機(jī)和時分交換機(jī)空分交換機(jī)和時分交換機(jī)。 1. 1. 空分交換機(jī)空分交換機(jī) 空分電路交換是采用所謂空間交換。在空空分電路交換是采用所謂空間交換。在空分交換機(jī)中，電路中的每條路徑在空間上分交換機(jī)中，電路中的每條路徑在空間上和其他路徑區(qū)分開，這項(xiàng)技術(shù)原來是設(shè)計(jì)和其他路徑區(qū)分開，這項(xiàng)技術(shù)原來是設(shè)計(jì)使用在模擬網(wǎng)絡(luò)中，但是目前它被同時使使用在模擬網(wǎng)絡(luò)中，但是目前它被同時使用在模擬和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中。用在模擬和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中。 這是一項(xiàng)古老而成熟的技術(shù)。在發(fā)展過程這是一項(xiàng)古老而成熟的技術(shù)。在發(fā)展過程中出現(xiàn)了許多設(shè)計(jì)方案，如縱橫制交換機(jī)中出現(xiàn)了許多設(shè)計(jì)方案，如縱橫制交換機(jī)和多級交換機(jī)。和多級交換機(jī)。 （1 1）

7、縱橫制交換機(jī)）縱橫制交換機(jī) 縱橫制交換機(jī)是由矩陣開關(guān)組成，在矩陣縱橫制交換機(jī)是由矩陣開關(guān)組成，在矩陣的每一個交叉點(diǎn)上都有一個電子開關(guān)，一的每一個交叉點(diǎn)上都有一個電子開關(guān)，一個個n n個輸入和個輸入和m m個輸出的矩陣開關(guān)如圖個輸出的矩陣開關(guān)如圖6.36.3所所示。示。 使用縱橫制連接使用縱橫制連接n n個輸入和個輸入和m m個輸出需要個輸出需要n n m m個縱橫交叉點(diǎn)。個縱橫交叉點(diǎn)。 （2 2）多級交換機(jī)）多級交換機(jī) 把多個縱橫制交換機(jī)串聯(lián)起來組合成若干個級聯(lián)把多個縱橫制交換機(jī)串聯(lián)起來組合成若干個級聯(lián)的多級交換機(jī)。的多級交換機(jī)。 多級交換機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多級交換機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 1）在多級交換中

8、，終端設(shè)備先連接到交）在多級交換中，終端設(shè)備先連接到交換機(jī)中，然后將這個交換機(jī)的輸出再連接到其他換機(jī)中，然后將這個交換機(jī)的輸出再連接到其他交換機(jī)的輸入端，最后一級的輸出端用來連接終交換機(jī)的輸入端，最后一級的輸出端用來連接終端。端。 2 2）多級交換機(jī)的設(shè)計(jì)取決于級聯(lián)的數(shù)目）多級交換機(jī)的設(shè)計(jì)取決于級聯(lián)的數(shù)目和在每個級聯(lián)所需要和在每個級聯(lián)所需要( (或想要或想要) )的交換機(jī)數(shù)量。通的交換機(jī)數(shù)量。通常中間級聯(lián)的交換機(jī)數(shù)目比第一級和最后一級少。常中間級聯(lián)的交換機(jī)數(shù)目比第一級和最后一級少。 多級交換機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)則 輸入級輸入級 （1 1）交換機(jī)數(shù)）交換機(jī)數(shù)交換機(jī)輸入端數(shù)交換機(jī)輸入端數(shù)= =n n （2 2

9、）輸入交換機(jī)輸出端）輸入交換機(jī)輸出端= =中間交換機(jī)數(shù)中間交換機(jī)數(shù) 輸出級輸出級 （1 1）交換機(jī)數(shù)）交換機(jī)數(shù)交換機(jī)輸出端數(shù)交換機(jī)輸出端數(shù)= =m m （2 2）輸出交換機(jī)輸入端）輸出交換機(jī)輸入端= =中間交換機(jī)數(shù)中間交換機(jī)數(shù) 中間級中間級 （1 1）數(shù)量）數(shù)量 輸入交換機(jī)數(shù)輸入交換機(jī)數(shù)( (或輸出交換機(jī)數(shù)或輸出交換機(jī)數(shù)) ) （2 2）輸入端數(shù)）輸入端數(shù)= =輸入交換機(jī)數(shù)輸入交換機(jī)數(shù) （3 3）輸出端數(shù)）輸出端數(shù)= =輸出交換機(jī)數(shù)輸出交換機(jī)數(shù) 例：設(shè)計(jì)一個例：設(shè)計(jì)一個32 32 3232的多級交換機(jī)。的多級交換機(jī)。 2. 2. 時分交換機(jī)時分交換機(jī) 時分電路交換采用的是時分多路復(fù)用原理，時分

10、電路交換采用的是時分多路復(fù)用原理，即在一條公用通信線路上，多個終端在即在一條公用通信線路上，多個終端在l l幀幀的時間內(nèi)，分別占用一定的時隙，用戶信的時間內(nèi)，分別占用一定的時隙，用戶信號的傳輸在時間上是不連續(xù)的，但只要滿號的傳輸在時間上是不連續(xù)的，但只要滿足取樣定理要求，就可進(jìn)行正常通信。足取樣定理要求，就可進(jìn)行正常通信。 （1 1）兩種實(shí)現(xiàn)方法）兩種實(shí)現(xiàn)方法 圖6.5 兩種時分復(fù)用技術(shù) 說明：說明： （1 1）圖）圖a a按順序交換，實(shí)現(xiàn)容易。按順序交換，實(shí)現(xiàn)容易。 （2 2）圖）圖b b插入一個時間片交換（插入一個時間片交換（TSITSI）設(shè)備。）設(shè)備。TSITSI根據(jù)要求，改變了傳送數(shù)據(jù)

11、的順序。如根據(jù)要求，改變了傳送數(shù)據(jù)的順序。如圖所示，輸入順序是圖所示，輸入順序是1 1、2 2、3 3、4 4，經(jīng)過，經(jīng)過TSITSI 后的輸出順序?yàn)楹蟮妮敵鲰樞驗(yàn)? 3、4 4、1 1、2 2。因而，使數(shù)。因而，使數(shù)據(jù)達(dá)到了交換的目的。據(jù)達(dá)到了交換的目的。 （2 2）TSITSI的工作原理的工作原理 它由若干個隨機(jī)存儲器它由若干個隨機(jī)存儲器RAMRAM和交換開關(guān)組成。和交換開關(guān)組成。RAMRAM的大小和單個輸入端每個時間片輸入數(shù)的大小和單個輸入端每個時間片輸入數(shù)據(jù)的大小相等。而據(jù)的大小相等。而RAMRAM的數(shù)量等于交換系統(tǒng)的數(shù)量等于交換系統(tǒng)輸入通道的數(shù)量。輸入通道的數(shù)量。RAMRAM按照收到

12、的順序填滿按照收到的順序填滿各自的存儲空間（由順序控制開關(guān)控制）。各自的存儲空間（由順序控制開關(guān)控制）。然后，再按照選擇控制開關(guān)控制的順序輸然后，再按照選擇控制開關(guān)控制的順序輸出。出。 3. 3. 時分和空分混合交換機(jī)時分和空分混合交換機(jī) （1 1）問題的提出）問題的提出 空分交換的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時性。它的缺點(diǎn)是當(dāng)用戶數(shù)量多空分交換的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時性。它的缺點(diǎn)是當(dāng)用戶數(shù)量多時需要的縱橫交叉點(diǎn)太多。時需要的縱橫交叉點(diǎn)太多。 時分交換的優(yōu)點(diǎn)不需要任何縱橫交叉點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是時分交換的優(yōu)點(diǎn)不需要任何縱橫交叉點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是處理每個連接時會引入時延。而且每個時間片的數(shù)據(jù)都必處理每個連接時會引入時延。而且每個時間片的

13、數(shù)據(jù)都必須先存放在須先存放在RAMRAM中，然后在取出和處理。中，然后在取出和處理。因此，人們又提出一種把二者結(jié)合起來的方案，這就是時因此，人們又提出一種把二者結(jié)合起來的方案，這就是時分和空分混合交換機(jī)。該交換機(jī)的特點(diǎn)是把時分交換技術(shù)分和空分混合交換機(jī)。該交換機(jī)的特點(diǎn)是把時分交換技術(shù)和空分交換技術(shù)結(jié)合起來。這種技術(shù)的交換機(jī)在物理上和空分交換技術(shù)結(jié)合起來。這種技術(shù)的交換機(jī)在物理上( (縱橫交叉點(diǎn)的數(shù)目縱橫交叉點(diǎn)的數(shù)目) )和時間上和時間上( (時延時延) )都是最優(yōu)化的。都是最優(yōu)化的。 （2 2）分類）分類 時時空空時時( (TST)TST) 時時空空空空時時( (TSST)TSST) 空空時時

14、時時空空( (STTS)STTS) 或其他組合?；蚱渌M合。 （3 3）簡單的簡單的TSTTST交換機(jī)交換機(jī) 這個交換機(jī)由兩個時間級和一個空間級組成，并這個交換機(jī)由兩個時間級和一個空間級組成，并有有1212個輸入和個輸入和1212個輸出。在此系統(tǒng)中，它將輸入個輸出。在此系統(tǒng)中，它將輸入劃分為三個組劃分為三個組( (每四個輸入一組每四個輸入一組) )，同時將它們引，同時將它們引入到入到3 3個時分交換電路中。這種方法的結(jié)果是平均個時分交換電路中。這種方法的結(jié)果是平均時延只有使用一個時分交換電路來處理所有時延只有使用一個時分交換電路來處理所有1212個個輸入的三分之一。輸入的三分之一。 最后一級是

15、第一級的鏡像。中間級是一個空分最后一級是第一級的鏡像。中間級是一個空分交換機(jī)交換機(jī)( (縱橫開關(guān)縱橫開關(guān)) )，它將，它將TSITSI組連接在一起，允許組連接在一起，允許所有可能的從輸入到輸出的連接方式所有可能的從輸入到輸出的連接方式( (如連接第一如連接第一組的輸入組的輸入3 3到第二組的輸出到第二組的輸出7)7)。 （3 3）簡單的簡單的TSTTST交換機(jī)交換機(jī) 6.1.3 6.1.3 電路交換機(jī)特性分析電路交換機(jī)特性分析 （1 1）電路交換的優(yōu)點(diǎn)）電路交換的優(yōu)點(diǎn) 信息傳輸延遲時間短。信息傳輸延遲時間短。數(shù)據(jù)交換過程中，數(shù)據(jù)交換過程中，只有電路建立階段延遲和數(shù)據(jù)傳輸階段線路的傳只有電路建立

16、階段延遲和數(shù)據(jù)傳輸階段線路的傳播延遲，因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t時間短，實(shí)時傳輸播延遲，因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t時間短，實(shí)時傳輸性能比較好。性能比較好。 信息傳輸效率較高信息傳輸效率較高。這是因?yàn)榻粨Q機(jī)對用。這是因?yàn)榻粨Q機(jī)對用戶的數(shù)據(jù)信息不進(jìn)行存儲、分析和處理，所以交戶的數(shù)據(jù)信息不進(jìn)行存儲、分析和處理，所以交換機(jī)在處理方面的開銷比較小，對用戶的數(shù)據(jù)信換機(jī)在處理方面的開銷比較小，對用戶的數(shù)據(jù)信息不需要附加許多用于控制的信息。息不需要附加許多用于控制的信息。 對用戶提供對用戶提供“透明透明”傳輸通路傳輸通路。這是因?yàn)椤＿@是因?yàn)閭鬏斝畔⒌木幋a方法和信息格式不受限制，故網(wǎng)傳輸信息的編碼方法和信息格式不受限制，故網(wǎng)絡(luò)

17、對于用戶是透明的。絡(luò)對于用戶是透明的。 （2 2）電路交換的缺點(diǎn)）電路交換的缺點(diǎn) 電路接續(xù)時間較長。電路接續(xù)時間較長。 電路利用率低。電路利用率低。 不同類型的終端不同類型的終端( (終端的數(shù)據(jù)速率、代碼格式、通終端的數(shù)據(jù)速率、代碼格式、通信協(xié)議等不同信協(xié)議等不同) )不能相互通信。不能相互通信。 有呼損。有呼損。 差錯率高。差錯率高。 電路交換方式較適合于傳輸信息量大，通信對象比較確定電路交換方式較適合于傳輸信息量大，通信對象比較確定的用戶。的用戶。 6.2 6.2 報(bào)文交換方式報(bào)文交換方式 報(bào)文交換是一種完全不同于電路交換的通信方法。 在這種交換方式中, 兩個端點(diǎn)之間無需建立專用的信道。如

18、果一個端點(diǎn)想要發(fā)送報(bào)文(數(shù)據(jù)傳輸單位), 則需要把目的端地址添加在報(bào)文中一起發(fā)送出去。 報(bào)文交換在20世紀(jì)60年代和70年代是十分常用的。它主要的用途是為非智能設(shè)備提供高性能服務(wù)(如延遲傳輸，廣播)。 6.2 6.2 報(bào)文交換方式報(bào)文交換方式 6.2.1 6.2.1 報(bào)文交換原理報(bào)文交換原理 6.2.2 6.2.2 報(bào)文交換的優(yōu)缺點(diǎn)報(bào)文交換的優(yōu)缺點(diǎn) 6.2.1 6.2.1 報(bào)文交換原理報(bào)文交換原理 1. 1. 報(bào)文交換過程報(bào)文交換過程 報(bào)文交換方式的基本思想是報(bào)文交換方式的基本思想是“存儲存儲轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)”交換方式的一種。在這種方式中，一個節(jié)交換方式的一種。在這種方式中，一個節(jié)點(diǎn)接收一個報(bào)文，把它

19、存儲在交換機(jī)的存點(diǎn)接收一個報(bào)文，把它存儲在交換機(jī)的存儲器中（內(nèi)存或外存），直到合適的路徑儲器中（內(nèi)存或外存），直到合適的路徑處于空閑狀態(tài)，然后沿這條路徑將它發(fā)送處于空閑狀態(tài)，然后沿這條路徑將它發(fā)送出去。由于在一次報(bào)文的接收方和發(fā)送方出去。由于在一次報(bào)文的接收方和發(fā)送方之間不存在直接的鏈路，因此存儲之間不存在直接的鏈路，因此存儲轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)被認(rèn)為是一種交換技術(shù)。被認(rèn)為是一種交換技術(shù)。 例子例子 例如在圖例如在圖6.86.8中，信息報(bào)文從中，信息報(bào)文從DTEDTE數(shù)據(jù)終端數(shù)據(jù)終端設(shè)備設(shè)備A A傳到傳到D D，可以是圖中所示的路線，可以是圖中所示的路線，A124DA124D也可以是另外的路線，如，也可以

20、是另外的路線，如，A134DA134D，或者是，或者是A1234DA1234D，到底走哪一條路線，完全根據(jù)當(dāng)時線路的到底走哪一條路線，完全根據(jù)當(dāng)時線路的忙忙/ /閑情況（通常稱做線路的權(quán)值）來決定。閑情況（通常稱做線路的權(quán)值）來決定。 報(bào)文交換機(jī)報(bào)文交換機(jī) 圖圖6.9 報(bào)文交換機(jī)報(bào)文交換機(jī) 報(bào)文交換的過程如下報(bào)文交換的過程如下： (1)(1)通信控制器探詢各條輸入用戶線路，若某通信控制器探詢各條輸入用戶線路，若某條用戶線路有報(bào)文輸入，則向中央處理機(jī)發(fā)出中條用戶線路有報(bào)文輸入，則向中央處理機(jī)發(fā)出中斷請求，并逐字把報(bào)文送入內(nèi)存儲器；斷請求，并逐字把報(bào)文送入內(nèi)存儲器； (2)(2)收到報(bào)文結(jié)束標(biāo)志后

21、，中央處理機(jī)對報(bào)文收到報(bào)文結(jié)束標(biāo)志后，中央處理機(jī)對報(bào)文進(jìn)行處理，例如分析報(bào)頭，判別和確定路由，登進(jìn)行處理，例如分析報(bào)頭，判別和確定路由，登錄輸出排隊(duì)表等；錄輸出排隊(duì)表等； (3)(3)將報(bào)文轉(zhuǎn)移到外部大容量存儲器，等待一將報(bào)文轉(zhuǎn)移到外部大容量存儲器，等待一條空閑輸出線路；條空閑輸出線路； (4)(4)等到線路空閑，把報(bào)文從外存儲器調(diào)入內(nèi)等到線路空閑，把報(bào)文從外存儲器調(diào)入內(nèi)存儲器，經(jīng)通信控制器向線路發(fā)出去。存儲器，經(jīng)通信控制器向線路發(fā)出去。 2. 報(bào)文格式 6.2.2 6.2.2 報(bào)文交換的優(yōu)缺點(diǎn)報(bào)文交換的優(yōu)缺點(diǎn) 與電路交換方式相比，報(bào)文交換方式具有如下優(yōu)點(diǎn)與電路交換方式相比，報(bào)文交換方式具有如

22、下優(yōu)點(diǎn): :（1 1）線路利用率高。）線路利用率高。 因?yàn)楣?jié)點(diǎn)之間的信道可被報(bào)文所共享。因?yàn)楣?jié)點(diǎn)之間的信道可被報(bào)文所共享。 這樣這樣, , 對相同的流量要求對相同的流量要求, , 所需的總傳輸容量要小些。所需的總傳輸容量要小些。 （2 2）接收者和發(fā)送者無需同時工作）接收者和發(fā)送者無需同時工作, , 當(dāng)接收者處于當(dāng)接收者處于“忙忙”時時, , 中間節(jié)點(diǎn)可將報(bào)文暫時存儲起來。中間節(jié)點(diǎn)可將報(bào)文暫時存儲起來。 （3 3）當(dāng)流量加大時）當(dāng)流量加大時, , 在電路交換網(wǎng)絡(luò)中可能導(dǎo)致一些呼叫被阻在電路交換網(wǎng)絡(luò)中可能導(dǎo)致一些呼叫被阻塞塞; ; 而在報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)中而在報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)中, , 報(bào)文仍然可以接收報(bào)文

23、仍然可以接收, , 但延時會增加。但延時會增加。（4 4）報(bào)文交換系統(tǒng)可同時向多個目的站發(fā)送同一報(bào)文。）報(bào)文交換系統(tǒng)可同時向多個目的站發(fā)送同一報(bào)文。 這種功能在這種功能在電路交換方式中是難以實(shí)現(xiàn)的。電路交換方式中是難以實(shí)現(xiàn)的。（5 5）可以建立報(bào)文傳輸?shù)膬?yōu)先級。）可以建立報(bào)文傳輸?shù)膬?yōu)先級。（6 6）能夠在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)報(bào)文的差錯控制和糾錯處理。）能夠在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)報(bào)文的差錯控制和糾錯處理。（7 7）報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行傳輸速率和代碼格式的轉(zhuǎn)換）報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行傳輸速率和代碼格式的轉(zhuǎn)換, , 使兩使兩個傳輸速率不同且數(shù)據(jù)格式相異的端點(diǎn)可相互連接。個傳輸速率不同且數(shù)據(jù)格式相異的端點(diǎn)可相互連接。（8

24、8）發(fā)送給未準(zhǔn)備好終端的報(bào)文可以被暫時存儲下來）發(fā)送給未準(zhǔn)備好終端的報(bào)文可以被暫時存儲下來, , 或者轉(zhuǎn)或者轉(zhuǎn)發(fā)給其它終端。發(fā)給其它終端。 報(bào)文交換方式的主要缺點(diǎn) 是不適于實(shí)時通信或交互式通信, 網(wǎng)絡(luò)的延時比較長, 波動范圍比較大。所以, 它不能用來傳輸聲音或圖像信號, 也不適用于交互式通信。 報(bào)文交換設(shè)備費(fèi)用高。其高費(fèi)用主要表現(xiàn)在報(bào)文交換機(jī)具有高速處理能力和大的緩沖存儲器容量。 報(bào)文交換適用于公眾電報(bào)和電子信箱業(yè)務(wù)，報(bào)文交換適用于公眾電報(bào)和電子信箱業(yè)務(wù)，不適合實(shí)時通信。不適合實(shí)時通信。報(bào)文交互方式在早期的報(bào)文交互方式在早期的廣域網(wǎng)中也有應(yīng)用。但是，在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中，廣域網(wǎng)中也有應(yīng)用。但是，在現(xiàn)代

25、網(wǎng)絡(luò)中，很少采用。很少采用。 6.3 6.3 分組交換方式分組交換方式 問題的提出問題的提出電路交換電路交換雖然實(shí)時性好，但它對于短報(bào)文通信效率低，電路利用率低，雖然實(shí)時性好，但它對于短報(bào)文通信效率低，電路利用率低，且不利于不同類型終端相互通信；且不利于不同類型終端相互通信；報(bào)文交換報(bào)文交換雖能解決電路交換的缺點(diǎn)，但又不滿足數(shù)據(jù)在實(shí)時情況下的雖能解決電路交換的缺點(diǎn)，但又不滿足數(shù)據(jù)在實(shí)時情況下的通信。通信。隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，要求數(shù)據(jù)交換能適應(yīng)不同速率的交換，接續(xù)隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，要求數(shù)據(jù)交換能適應(yīng)不同速率的交換，接續(xù)時間短，實(shí)時性好，傳輸準(zhǔn)確性高，且不同類型終端可相互通信。為時間短，實(shí)時

26、性好，傳輸準(zhǔn)確性高，且不同類型終端可相互通信。為此，提出了分組交換技術(shù)。此，提出了分組交換技術(shù)。分組交換綜合了電路交換和報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)，并使分組交換綜合了電路交換和報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)，并使兩者的缺點(diǎn)得以相兩者的缺點(diǎn)得以相互抵消。互抵消。分組交換方式也屬于存儲一轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，但它不是以報(bào)文為單位進(jìn)分組交換方式也屬于存儲一轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，但它不是以報(bào)文為單位進(jìn)行交換，而是把報(bào)文分組，以短的、格式化的離散報(bào)文為單位進(jìn)行交行交換，而是把報(bào)文分組，以短的、格式化的離散報(bào)文為單位進(jìn)行交換和傳輸。這些單元是大小可變的數(shù)據(jù)塊，稱為包。包的最大長度由換和傳輸。這些單元是大小可變的數(shù)據(jù)塊，稱為包。包的最大長度由網(wǎng)絡(luò)決定

27、。網(wǎng)絡(luò)決定。分組交換方式分組交換方式是目前網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最多的方法。是目前網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最多的方法。 6.3 6.3 分組交換方式分組交換方式 6.3.1 6.3.1 分組基本格式及長度選取分組基本格式及長度選取 6.3.2 6.3.2 分組交換原理分組交換原理 6.3.3 6.3.3 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào) 6.3.4 6.3.4 虛電路虛電路 6.3.5 6.3.5 分組交換的分組交換的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 6.3.16.3.1 分組基本格式及長度選取分組基本格式及長度選取 幀格式幀格式 F F 分組開始和結(jié)束的字段。分組開始和結(jié)束的字段。 A A 地址字段，包括目的地址、源地址。地址字段，包括目的地址、源地址。

28、C C 控制類型的字段。控制類型的字段。 I I 信息字段。信息字段。 FCS FCS 是是CRCCRC循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼，它提供分組內(nèi)各節(jié)點(diǎn)檢錯的循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼，它提供分組內(nèi)各節(jié)點(diǎn)檢錯的 檢錯碼，檢錯碼， 分組長度分組長度 CCITTCCITT規(guī)定：分組長度以規(guī)定：分組長度以1616字節(jié)到字節(jié)到40964096字節(jié)字節(jié)之間的之間的2 2n n字節(jié)為標(biāo)準(zhǔn)分組長度，一般選用分字節(jié)為標(biāo)準(zhǔn)分組長度，一般選用分組長度為組長度為128128字節(jié)，不超過字節(jié)，不超過256256字節(jié)字節(jié)( (不包括不包括組頭組頭) )。分組頭長度為。分組頭長度為3 31010字節(jié)。字節(jié)。 6.3.2 6.3.2 分組交換原理分

29、組交換原理 1. 1. 分組交換工作過程分組交換工作過程 6.3.2 6.3.2 分組交換原理分組交換原理 1. 1. 分組交換工作過程分組交換工作過程 6.3.2 6.3.2 分組交換原理分組交換原理 1. 1. 分組交換工作過程分組交換工作過程 6.3.2 6.3.2 分組交換原理分組交換原理 1. 1. 分組交換工作過程分組交換工作過程 6.3.2 6.3.2 分組交換原理分組交換原理 1. 1. 分組交換工作過程分組交換工作過程 6.3.2 6.3.2 分組交換原理分組交換原理 1. 1. 分組交換工作過程分組交換工作過程 分組交換方式分類分組交換方式分類 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)( (Data

30、gramData gram) ) 虛電路虛電路( (Virtual CircuitVirtual Circuit，VCVC) )。 6.3.3 6.3.3 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào) 數(shù)據(jù)報(bào)與報(bào)文交換方式類似，只不過把報(bào)文分成數(shù)據(jù)報(bào)與報(bào)文交換方式類似，只不過把報(bào)文分成若干個分組。分組的長度由網(wǎng)絡(luò)決定。若干個分組。分組的長度由網(wǎng)絡(luò)決定。 在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，每個分組獨(dú)立地進(jìn)行處理，與在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，每個分組獨(dú)立地進(jìn)行處理，與報(bào)文交換方式中對每個報(bào)文獨(dú)立處理一樣。報(bào)文交換方式中對每個報(bào)文獨(dú)立處理一樣。 但是，由于網(wǎng)絡(luò)的中間交換機(jī)對每個分組可能選但是，由于網(wǎng)絡(luò)的中間交換機(jī)對每個分組可能選擇不同的路由，因此各分組到達(dá)目

31、的終端時可能擇不同的路由，因此各分組到達(dá)目的終端時可能不是按發(fā)送的順序到達(dá)，這就要求目的終端必須不是按發(fā)送的順序到達(dá)，這就要求目的終端必須設(shè)法把它們按順序重新排列。設(shè)法把它們按順序重新排列。 由于此種方式不需要事先建立一個連接線路，因由于此種方式不需要事先建立一個連接線路，因此數(shù)據(jù)報(bào)方式屬于無連接服務(wù)方式。此數(shù)據(jù)報(bào)方式屬于無連接服務(wù)方式。 6.3.3 6.3.3 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào) 圖圖6.136.13所示為從數(shù)據(jù)終端所示為從數(shù)據(jù)終端A A傳送到數(shù)據(jù)終端傳送到數(shù)據(jù)終端H H的示意圖。的示意圖。 數(shù)據(jù)分組數(shù)據(jù)分組1 1、2 2、3 3、4 4的路徑分別如下：的路徑分別如下： 分組分組1 1，ABCEG

32、HABCEGH； 分組分組2 2，ABDFGHABDFGH； 分組分組3 3，ABCDFGHABCDFGH； 分組分組4 4，ABCFGHABCFGH。 另外，數(shù)據(jù)報(bào)方法除了上述一個信號源的另外，數(shù)據(jù)報(bào)方法除了上述一個信號源的信號可以沿著不同信道傳輸以外，每條信信號可以沿著不同信道傳輸以外，每條信道都可以采用多路復(fù)用方法，同時傳送幾道都可以采用多路復(fù)用方法，同時傳送幾個不同信號源的信號。個不同信號源的信號。 復(fù)用方法即可以是頻分多路復(fù)用復(fù)用方法即可以是頻分多路復(fù)用FDMFDM，也可，也可以是時分多路復(fù)用以是時分多路復(fù)用TDMTDM，如圖，如圖6.146.14所示。所示。 6.3.4 6.3.4

33、 虛電路虛電路 在虛電路方式中，在發(fā)送任何分組之前，在虛電路方式中，在發(fā)送任何分組之前，需先建立一條邏輯連接需先建立一條邏輯連接( (虛電路虛電路) )，即在發(fā)，即在發(fā)送終端和目的終端之間的各個節(jié)點(diǎn)上事先送終端和目的終端之間的各個節(jié)點(diǎn)上事先選定一條網(wǎng)絡(luò)路由；然后兩終端便可以在選定一條網(wǎng)絡(luò)路由；然后兩終端便可以在這條邏輯連接這條邏輯連接( (虛電路虛電路) )上交換數(shù)據(jù)。上交換數(shù)據(jù)。 在虛電路在虛電路(Virtual Circuit)(Virtual Circuit)方式中方式中, , 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸過程與電路交換方式類似傳輸過程與電路交換方式類似, , 也是分成也是分成三個階段：三個階段：建立連

34、接、數(shù)據(jù)傳輸和拆除連建立連接、數(shù)據(jù)傳輸和拆除連接。接。 1. 1. 建立連接建立連接 源端在發(fā)送數(shù)據(jù)分組之前源端在發(fā)送數(shù)據(jù)分組之前, , 首先使用首先使用建立連接請求分組建立一條邏輯連接，網(wǎng)建立連接請求分組建立一條邏輯連接，網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)將根據(jù)該請求在源端和目的端絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)將根據(jù)該請求在源端和目的端之間預(yù)先選擇一條傳輸路徑。由于該路徑之間預(yù)先選擇一條傳輸路徑。由于該路徑上的各段線路是共享的，并非獨(dú)占的，因上的各段線路是共享的，并非獨(dú)占的，因此，這種邏輯連接稱為虛電路。此，這種邏輯連接稱為虛電路。 2. 2. 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 當(dāng)虛電路建立起來后，源端和目的端之當(dāng)虛電路建立起來后，源端和目的端之間

35、便可以在這條虛電路上交換數(shù)據(jù)間便可以在這條虛電路上交換數(shù)據(jù), ,并并且每且每個數(shù)據(jù)分組中都必須包含一個虛電路標(biāo)識個數(shù)據(jù)分組中都必須包含一個虛電路標(biāo)識符，用于標(biāo)識這個虛電路。符，用于標(biāo)識這個虛電路。 由于虛電路的傳輸路徑是預(yù)先選擇好由于虛電路的傳輸路徑是預(yù)先選擇好的，因此，每個中間節(jié)點(diǎn)只要根據(jù)虛電路的，因此，每個中間節(jié)點(diǎn)只要根據(jù)虛電路標(biāo)識符都能查找到相應(yīng)的路徑來傳輸這些標(biāo)識符都能查找到相應(yīng)的路徑來傳輸這些數(shù)據(jù)分組數(shù)據(jù)分組, , 而無需重新選擇路由。而無需重新選擇路由。 3. 3. 拆除連接拆除連接 當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完畢后當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完畢后, , 其中的任一個端點(diǎn)都其中的任一個端點(diǎn)都可以發(fā)出拆除連接請求分

36、組，終止這個虛可以發(fā)出拆除連接請求分組，終止這個虛電路。電路。 虛電路分類虛電路分類 （1 1）永久虛電路永久虛電路（PVCPVC，Perpetual Perpetual Virtual CircuitVirtual Circuit） （2 2）交換虛電路交換虛電路( (SVCSVC，Switching Switching Virtual Circuit)Virtual Circuit) （1 1）永久虛電路）永久虛電路 永久虛電路是由網(wǎng)絡(luò)而不是由用戶建立永久虛電路是由網(wǎng)絡(luò)而不是由用戶建立和清除的虛電路，用戶之間的通信直接進(jìn)和清除的虛電路，用戶之間的通信直接進(jìn)人數(shù)據(jù)傳輸階段，就好像使用一條專線

37、一人數(shù)據(jù)傳輸階段，就好像使用一條專線一樣，如圖樣，如圖6.156.15所示。所示。 （2 2）交換虛電路交換虛電路 交換虛電路是由用戶呼叫建立和清除的虛交換虛電路是由用戶呼叫建立和清除的虛電路。用戶在通信之前，必須先建立虛電電路。用戶在通信之前，必須先建立虛電路，然后進(jìn)行通信，通信完畢后，用戶清路，然后進(jìn)行通信，通信完畢后，用戶清除虛電路，如圖除虛電路，如圖6.166.16所示。所示。 圖6.16 交換虛電路 圖6.16 交換虛電路 6.3.5 6.3.5 分組交換的分組交換的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 1. 1. 分組交換的優(yōu)點(diǎn)分組交換的優(yōu)點(diǎn) (1)(1) 傳輸質(zhì)量高。傳輸質(zhì)量高。 分組交換方式具有差錯控

38、制功能，誤碼率在分組交換方式具有差錯控制功能，誤碼率在1010- -1010以下。以下。 (2)(2) 可靠性高?？煽啃愿摺?(3)(3) 為不同種類的終端相互通信提供方便。為不同種類的終端相互通信提供方便。 (4)(4) 能夠滿足通信實(shí)時性要求。能夠滿足通信實(shí)時性要求。 (5)(5) 可實(shí)現(xiàn)分組多路通信?？蓪?shí)現(xiàn)分組多路通信。 (6)(6) 經(jīng)濟(jì)性好。經(jīng)濟(jì)性好。 (7)(7)對用戶終端的適應(yīng)性強(qiáng)。對用戶終端的適應(yīng)性強(qiáng)。 2. 2. 分組交換方式的缺點(diǎn)分組交換方式的缺點(diǎn) (1)(1) 對長報(bào)文通信的傳輸效率較低。對長報(bào)文通信的傳輸效率較低。 這是由于傳輸分組時需交換機(jī)有一定的開銷，這這是由于傳輸

39、分組時需交換機(jī)有一定的開銷，這使網(wǎng)絡(luò)附加的傳輸信息較多，報(bào)文越長，使網(wǎng)絡(luò)附加的傳輸信息較多，報(bào)文越長， 附加信息越多，傳輸效率就低。一般來說，對于附加信息越多，傳輸效率就低。一般來說，對于長報(bào)文，分組交換的傳輸效率不如電路交換和報(bào)長報(bào)文，分組交換的傳輸效率不如電路交換和報(bào)文交換高。文交換高。 （2 2）實(shí)現(xiàn)技術(shù)復(fù)雜）實(shí)現(xiàn)技術(shù)復(fù)雜，要求交換機(jī)有較高的處理能要求交換機(jī)有較高的處理能力。力。 6.4 6.4 幀中繼幀中繼 幀中繼幀中繼( (Frame RelayFrame Relay，F(xiàn)RFR) )就是一種減少結(jié)就是一種減少結(jié)點(diǎn)處理時間的技術(shù)。點(diǎn)處理時間的技術(shù)。 幀中繼的原理很簡單。當(dāng)幀中繼交換機(jī)收

40、幀中繼的原理很簡單。當(dāng)幀中繼交換機(jī)收到一個幀的首部時，到一個幀的首部時，。因此在幀中繼。因此在幀中繼網(wǎng)絡(luò)中，一個幀的處理時間比網(wǎng)絡(luò)中，一個幀的處理時間比X.25X.25網(wǎng)約減網(wǎng)約減少一個數(shù)量級。少一個數(shù)量級。 這種傳輸數(shù)據(jù)的幀中繼方式也稱為這種傳輸數(shù)據(jù)的幀中繼方式也稱為X.25X.25的的 6.4 6.4 幀中繼幀中繼 6.4.1 6.4.1 幀中繼的工作原理幀中繼的工作原理 6.4.2 6.4.2 幀中繼的特點(diǎn)幀中繼的特點(diǎn) 6.4.1 6.4.1 幀中繼的工作原理幀中繼的工作原理 幀中繼是快速分組技術(shù)幀方式的一種，是分組技術(shù)的升級幀中繼是快速分組技術(shù)幀方式的一種，是分組技術(shù)的升級技術(shù)。技術(shù)。

41、 快速分組交換快速分組交換(Fast Packet Switching,FPS)(Fast Packet Switching,FPS)的目標(biāo)是通的目標(biāo)是通過簡化通信協(xié)議來減少中間節(jié)點(diǎn)對分組的處理，以獲得高過簡化通信協(xié)議來減少中間節(jié)點(diǎn)對分組的處理，以獲得高的分組吞吐量和小的分組傳輸時延。的分組吞吐量和小的分組傳輸時延。 幀方式是在開放系統(tǒng)互連幀方式是在開放系統(tǒng)互連(OSI)(OSI)參考模型的第二層，由于參考模型的第二層，由于數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)單元一般稱作幀，故稱為幀方式。數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)單元一般稱作幀，故稱為幀方式。 幀方式包括幀方式包括幀交換和幀中繼幀交換和幀中繼兩種類型，幀中繼交換機(jī)兩種類型，幀

42、中繼交換機(jī)對用對用戶數(shù)據(jù)幀基本不作處理，戶數(shù)據(jù)幀基本不作處理，只進(jìn)行檢測，但不糾錯，而且省只進(jìn)行檢測，但不糾錯，而且省去流量控制等功能，這些功能由終端來完成。而幀交換卻去流量控制等功能，這些功能由終端來完成。而幀交換卻保留有差錯控制和流量控制等功能保留有差錯控制和流量控制等功能。因此，。因此，幀中繼比幀交幀中繼比幀交換更簡化，傳輸效率更高，所以得到了更廣泛的應(yīng)用換更簡化，傳輸效率更高，所以得到了更廣泛的應(yīng)用。 1. 1. 幀中繼的體系結(jié)構(gòu)幀中繼的體系結(jié)構(gòu) 圖圖6.176.17表示幀中繼的體系結(jié)構(gòu)。它包括兩表示幀中繼的體系結(jié)構(gòu)。它包括兩個操作平面。個操作平面。 控制平面控制平面( (即即C C平

43、面平面) ) 用于建立和釋放邏輯連接，用于建立和釋放邏輯連接，其協(xié)議在用戶和網(wǎng)絡(luò)之間操作。其協(xié)議在用戶和網(wǎng)絡(luò)之間操作。 用戶平面用戶平面( (即即U U平面平面) ) 用于傳送用戶數(shù)據(jù)和管理信用于傳送用戶數(shù)據(jù)和管理信息，其協(xié)議提供端到端的功能。息，其協(xié)議提供端到端的功能。 2. 2. 幀中繼格式幀中繼格式 2. 2. 幀中繼格式幀中繼格式 用來表明幀開始和用來表明幀開始和結(jié)束，規(guī)定其編碼結(jié)束，規(guī)定其編碼為為0111111001111110。 2. 2. 幀中繼格式幀中繼格式 其長度是可變的，最多可其長度是可變的，最多可40964096字節(jié)。字節(jié)。具有透明性具有透明性 2. 幀中繼格式幀中繼格式

44、 該字段的長度為該字段的長度為2 2字節(jié)，也可擴(kuò)展為字節(jié)，也可擴(kuò)展為3 3或或4 4字節(jié)，字節(jié)，由以下幾部分組成：由以下幾部分組成： DLCI DLCI 數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識符數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識符 C CR R：命令響應(yīng)：命令響應(yīng) EAEA：擴(kuò)展地址：擴(kuò)展地址 FECN FECN 前向顯式擁塞通知前向顯式擁塞通知 BECN BECN后向顯式擁塞通知后向顯式擁塞通知 DEDE：可丟棄標(biāo)識符：可丟棄標(biāo)識符 2. 幀中繼格式幀中繼格式 校驗(yàn)字段校驗(yàn)字段通常使用通常使用CRCCRC冗冗余校驗(yàn)法。余校驗(yàn)法。 6.4.2 6.4.2 幀中繼的特點(diǎn)幀中繼的特點(diǎn) 幀中繼的主要特點(diǎn)如下。幀中繼的主要特點(diǎn)如下。 1 1

45、高效性高效性 2 2經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 3 3高可靠性高可靠性 4 4靈活性靈活性 6.5 6.5 ATMATM技術(shù)技術(shù) ATM(Asynchronous Transfer Mode)ATM(Asynchronous Transfer Mode)是異步傳送是異步傳送模式的簡稱。它也是一種模式的簡稱。它也是一種建立在電路交換和分組建立在電路交換和分組交換的基礎(chǔ)上的一種面向連接的快速分組交換技交換的基礎(chǔ)上的一種面向連接的快速分組交換技術(shù)，它采用定長分組，能夠較好地對寬帶信息進(jìn)術(shù)，它采用定長分組，能夠較好地對寬帶信息進(jìn)行交換。行交換。它與幀中繼的區(qū)別在于幀中繼中分組的它與幀中繼的區(qū)別在于幀中繼中分組的長度

46、是可變的，而長度是可變的，而ATMATM分組的長度是固定的。分組的長度是固定的。 和幀中繼一樣，和幀中繼一樣，ATMATM幾乎不為差錯控制提供額外開幾乎不為差錯控制提供額外開銷，差錯控制依賴于系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性，以及終銷，差錯控制依賴于系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性，以及終端系統(tǒng)中檢錯和糾正差錯的高層邏輯。由于使用端系統(tǒng)中檢錯和糾正差錯的高層邏輯。由于使用了固定長度的分組，了固定長度的分組，ATMATM需要處理的額外開銷比幀需要處理的額外開銷比幀中繼還要少。因此，中繼還要少。因此，ATMATM設(shè)計(jì)的工作范圍在幾十到設(shè)計(jì)的工作范圍在幾十到幾百幾百M(fèi) bpsM bps之間，甚至可以工作在之間，甚至可以工作在G b

47、psG bps的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。 6.5 6.5 ATMATM技術(shù)技術(shù) 6.5.1 6.5.1 ATMATM基本原理基本原理 6.5.2 6.5.2 ATMATM交換機(jī)交換機(jī) 6.5.3 6.5.3 ATMATM的特點(diǎn)的特點(diǎn) 6.5.1 6.5.1 ATMATM基本原理基本原理 ATMATM是一種新型傳送方式。是一種新型傳送方式。按按ITUITU的定義，的定義，ATMATM指的指的是是“以信元為信息傳輸、復(fù)接和交換的基本單位以信元為信息傳輸、復(fù)接和交換的基本單位傳送方式傳送方式”。 ATMATM方式的本質(zhì)是一種高速分組傳送模式，它將信方式的本質(zhì)是一種高速分組傳送模式，它將信息分割成固定長度的

48、信元，再附加上地址后在信息分割成固定長度的信元，再附加上地址后在信道中傳輸。道中傳輸。 ATMATM是以分組交換傳送模式為基礎(chǔ)并融合了電路交是以分組交換傳送模式為基礎(chǔ)并融合了電路交換傳送模式高速化的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展而成的，它克服了換傳送模式高速化的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展而成的，它克服了電路交換模式不能適應(yīng)任意速率業(yè)務(wù)，難于導(dǎo)入電路交換模式不能適應(yīng)任意速率業(yè)務(wù)，難于導(dǎo)入未來新業(yè)務(wù)的缺點(diǎn)，簡化了分組交換模式中的協(xié)未來新業(yè)務(wù)的缺點(diǎn)，簡化了分組交換模式中的協(xié)議，并用硬件對簡化的協(xié)議進(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)。議，并用硬件對簡化的協(xié)議進(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)。 ATMATM簡化網(wǎng)內(nèi)協(xié)議是由于簡化網(wǎng)內(nèi)協(xié)議是由于ATMATM交換硬件集成交換硬件集成度高、

49、速度快、能按信元標(biāo)頭地址自選路度高、速度快、能按信元標(biāo)頭地址自選路由，由，ATMATM能滿足不同速率不同帶寬的各種信能滿足不同速率不同帶寬的各種信息的交換和傳輸是由于息的交換和傳輸是由于ATMATM開關(guān)速度可控制，開關(guān)速度可控制，能隨業(yè)務(wù)量和信息速率變化。能隨業(yè)務(wù)量和信息速率變化。 1. 1. ATMATM體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) ITU-TITU-T發(fā)布的發(fā)布的ATMATM標(biāo)準(zhǔn)如圖標(biāo)準(zhǔn)如圖6.196.19所示。它描所示。它描繪了用戶和網(wǎng)絡(luò)之間接口的基本結(jié)構(gòu)。繪了用戶和網(wǎng)絡(luò)之間接口的基本結(jié)構(gòu)。 物理層又分為兩個子層。物理層又分為兩個子層?？肯旅娴氖强肯旅娴氖? (Physical Physical M

50、edium Dependent)Medium Dependent)，即即。PMD子層的上面是子層的上面是( (Transmission Convergence)Transmission Convergence)，即，即。 的功能是：的功能是：信元的復(fù)用與分用；信元的復(fù)用與分用；信元的信元的VPI/VCI轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換(就是將就是將一個信元的一個信元的VPI/VCI轉(zhuǎn)換成新的數(shù)值轉(zhuǎn)換成新的數(shù)值)；信元首部的產(chǎn)生與提??；信元首部的產(chǎn)生與提??；一般的流量控制。一般的流量控制。 記為記為(ATM Adaptation Layer)，其作用是，其作用是。ITU-T的的I.362規(guī)定了規(guī)定了AAL向上向上提供的

51、服務(wù)是：提供的服務(wù)是： 將用戶的應(yīng)用數(shù)據(jù)單元將用戶的應(yīng)用數(shù)據(jù)單元ADU劃劃分為信元或?qū)⑿旁匮b成為應(yīng)用數(shù)據(jù)單分為信元或?qū)⑿旁匮b成為應(yīng)用數(shù)據(jù)單元元ADU；對比特差錯進(jìn)行監(jiān)控和處理；對比特差錯進(jìn)行監(jiān)控和處理；處理丟失和錯誤交付的信元；處理丟失和錯誤交付的信元；流量控制和定時控制。流量控制和定時控制。 2. 2. ATMATM信元格式信元格式 ATMATM傳送信息的基本載體是傳送信息的基本載體是ATMATM信元。信元。ATMATM信信元是定長的，長度較小，只有元是定長的，長度較小，只有5353字節(jié)，分字節(jié)，分成信元首部和信元有效載荷兩部分。其中成信元首部和信元有效載荷兩部分。其中信元首部信元首部5

52、 5字節(jié)，信元有效載荷字節(jié)，信元有效載荷4848字節(jié)。根字節(jié)。根據(jù)其位置不同，對于用戶據(jù)其位置不同，對于用戶網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口( (UNI)UNI)和網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口節(jié)點(diǎn)接口( (NNI)NNI)，信元格式略有不，信元格式略有不同。同。UNIUNI接口的信元格式見圖接口的信元格式見圖6.206.20所示所示。 (Generic Flow Control)：4 bit字段，通常置為字段，通常置為0。用。用來實(shí)現(xiàn)端點(diǎn)到交換機(jī)的流量控制，來實(shí)現(xiàn)端點(diǎn)到交換機(jī)的流量控制，GFC是針對用戶是針對用戶網(wǎng)絡(luò)接接口網(wǎng)絡(luò)接接口UNI而而設(shè)置的。對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的。對于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口不起作節(jié)點(diǎn)接口不起作用，此時該域?yàn)橛茫?/p>

53、此時該域?yàn)閂PI； ：。VPI為虛路徑標(biāo)為虛路徑標(biāo)識符，用來定義識符，用來定義ATM網(wǎng)絡(luò)中的一條虛網(wǎng)絡(luò)中的一條虛路徑連接；路徑連接；VCI為虛通道標(biāo)識符，用為虛通道標(biāo)識符，用來定義來定義ATM網(wǎng)絡(luò)中的一條虛通道連接。網(wǎng)絡(luò)中的一條虛通道連接。 (Payload Type)3 bit字段，用來區(qū)分該信元字段，用來區(qū)分該信元是用戶信息或非用戶信息。此字是用戶信息或非用戶信息。此字段又稱為段又稱為PTI (I表示表示Indicator) 表表6.1 6.1 （PTPT）編碼意義）編碼意義 000000 用戶數(shù)據(jù)信元，未遭受擁塞，用戶數(shù)據(jù)信元，未遭受擁塞，SDUSDU類型類型=0=0 001001 用戶

54、數(shù)據(jù)信元，未遭受擁塞，用戶數(shù)據(jù)信元，未遭受擁塞，SDUSDU類型類型=1=1 010010 用戶數(shù)據(jù)信元，遭受過擁塞，用戶數(shù)據(jù)信元，遭受過擁塞，SDUSDU類型類型=0=0 011 011 用戶數(shù)據(jù)信元，遭受過擁塞，用戶數(shù)據(jù)信元，遭受過擁塞，SDUSDU類型類型=1=1 100100 與分段與分段OAM F5OAM F5流相關(guān)的信元流相關(guān)的信元 101101 與端到端與端到端OAMOAM流相關(guān)的信元流相關(guān)的信元 110110 資源管理信元資源管理信元 111111 保留保留(Cell Loss Priority)：16 bit字段，用來指示與網(wǎng)字段，用來指示與網(wǎng)絡(luò)擁塞時可丟棄絡(luò)擁塞時可丟棄(C

55、LP=1)或保留或保留(CLP=0)的信元。當(dāng)線路出現(xiàn)擁塞時，的信元。當(dāng)線路出現(xiàn)擁塞時，低優(yōu)先級的信元將被丟棄以保證高優(yōu)低優(yōu)先級的信元將被丟棄以保證高優(yōu)先級信元的服務(wù)質(zhì)量。先級信元的服務(wù)質(zhì)量。 HEC (Header Error Control)：8 bit字段，提供覆蓋信元首字段，提供覆蓋信元首部所有字段部所有字段(但不包括有效載荷部分但不包括有效載荷部分)的差錯控制。它是信元頭前的差錯控制。它是信元頭前4個字節(jié)的個字節(jié)的校驗(yàn)碼。這里采用的是校驗(yàn)碼。這里采用的是CRC循環(huán)冗余循環(huán)冗余校驗(yàn)，生成多項(xiàng)式為校驗(yàn)，生成多項(xiàng)式為x8+x2+x+1。 3. 3. ATMATM網(wǎng)的連接方式網(wǎng)的連接方式 和

56、前邊講的虛電路交換方式一樣，連接也分為永和前邊講的虛電路交換方式一樣，連接也分為永久虛電路久虛電路( (PVC)PVC)和交換虛電路和交換虛電路( (SVC)SVC)兩種類型。兩種類型。 PVCPVC是通過人工網(wǎng)絡(luò)路徑映射在是通過人工網(wǎng)絡(luò)路徑映射在ATMATM網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)之間網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)之間建立的連接，必須由人工干預(yù)才能釋放。建立的連接，必須由人工干預(yù)才能釋放。 SVCSVC是通過連接設(shè)備的信令協(xié)議動態(tài)地在是通過連接設(shè)備的信令協(xié)議動態(tài)地在ATMATM網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)之間建立的連接，這種連接可根據(jù)應(yīng)用、設(shè)端點(diǎn)之間建立的連接，這種連接可根據(jù)應(yīng)用、設(shè)備和備和ATMATM設(shè)施的要求動態(tài)地建立或撤銷，而無須人設(shè)施的

57、要求動態(tài)地建立或撤銷，而無須人工干預(yù)。工干預(yù)。 6.5.2 ATM交換機(jī) 1 1對對ATMATM交換機(jī)的要求交換機(jī)的要求 ATMATM是是B BISDNISDN的交的交換技術(shù)和多路復(fù)用技術(shù)，換技術(shù)和多路復(fù)用技術(shù)，B BISDNISDN要求要求ATMATM交換機(jī)應(yīng)具有下列功能交換機(jī)應(yīng)具有下列功能: : (1)(1)多速率交換。多速率交換。要求從幾要求從幾kbpskbps至至150Mbps150Mbps范圍范圍內(nèi)的許多速率都可在交換機(jī)中進(jìn)行交換。內(nèi)的許多速率都可在交換機(jī)中進(jìn)行交換。 (2)(2)多點(diǎn)交換。多點(diǎn)交換。要求提供點(diǎn)到點(diǎn)與點(diǎn)到多點(diǎn)的選要求提供點(diǎn)到點(diǎn)與點(diǎn)到多點(diǎn)的選播組播廣播連接功能，使一條入

58、線的信元通播組播廣播連接功能，使一條入線的信元通過交換機(jī)可以輸出到多條出線上操作。過交換機(jī)可以輸出到多條出線上操作。 (3)(3)支持多媒體業(yè)務(wù)。支持多媒體業(yè)務(wù)。 2 2ATMATM交換機(jī)結(jié)構(gòu)交換機(jī)結(jié)構(gòu) ATMATM交換機(jī)要包含線路接口部件、交換網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)要包含線路接口部件、交換網(wǎng)絡(luò)和控制結(jié)構(gòu)，三者關(guān)系如圖和控制結(jié)構(gòu)，三者關(guān)系如圖6.226.22。為為ATM信元的物理傳輸媒質(zhì)和信元的物理傳輸媒質(zhì)和ATM交交換結(jié)構(gòu)提供接入和輸出處理。換結(jié)構(gòu)提供接入和輸出處理。入線處理入線處理(如緩沖、信元復(fù)制、如緩沖、信元復(fù)制、VCI翻翻譯、多個低速設(shè)備的多路信息分流等譯、多個低速設(shè)備的多路信息分流等)，使適合

59、送入使適合送入ATM交換單元處理。交換單元處理。出線處理出線處理(如緩沖、如緩沖、VCI翻譯合并等翻譯合并等)，使適合在線路上傳輸。使適合在線路上傳輸。 為為ATM信元的物理傳輸媒質(zhì)和信元的物理傳輸媒質(zhì)和ATM交交換結(jié)構(gòu)提供接入和輸出處理。換結(jié)構(gòu)提供接入和輸出處理。入線處理入線處理(如緩沖、信元復(fù)制、如緩沖、信元復(fù)制、VCI翻翻譯、多個低速設(shè)備的多路信息分流等譯、多個低速設(shè)備的多路信息分流等)，使適合送入使適合送入ATM交換單元處理。交換單元處理。出線處理出線處理(如緩沖、如緩沖、VCI翻譯合并等翻譯合并等)，使適合在線路上傳輸。使適合在線路上傳輸。 是將特定入線的信元根據(jù)交換路由指是將特定入

60、線的信元根據(jù)交換路由指令輸出到特定的輸出線路上，要求令輸出到特定的輸出線路上，要求ATM交換網(wǎng)絡(luò)具有緩沖存取、話務(wù)交換網(wǎng)絡(luò)具有緩沖存取、話務(wù)集中和擴(kuò)展、處理多點(diǎn)接續(xù)、容錯、集中和擴(kuò)展、處理多點(diǎn)接續(xù)、容錯、信元復(fù)制、調(diào)度、信元丟失選擇和延信元復(fù)制、調(diào)度、信元丟失選擇和延遲優(yōu)先權(quán)等功能。遲優(yōu)先權(quán)等功能。ATM交換網(wǎng)絡(luò)分時分和空分兩大類。交換網(wǎng)絡(luò)分時分和空分兩大類。 為為ATM信元的物理傳輸媒質(zhì)和信元的物理傳輸媒質(zhì)和ATM交交換結(jié)構(gòu)提供接入和輸出處理。換結(jié)構(gòu)提供接入和輸出處理。入線處理入線處理(如緩沖、信元復(fù)制、如緩沖、信元復(fù)制、VCI翻翻譯、多個低速設(shè)備的多路信息分流等譯、多個低速設(shè)備的多路信息分