各種交換方式地比較

多媒體作業(yè)

—通信工程0802

秦彩紅多媒體通信技術(shù)一：各種交換方式的比較二：基于IP的寬帶多媒體通信網(wǎng)絡(luò)三：移動終端無線接入

各種交換方式的比較

在通信網(wǎng)中，交換功能是由交換節(jié)點(diǎn)即交換設(shè)備來完成的。不同的通信網(wǎng)絡(luò)由于所支持的。不同的通信網(wǎng)絡(luò)由于所支持的業(yè)務(wù)特新不同，其交換設(shè)備所采用的交換方式也各不相同，目前在通信網(wǎng)中所采用的或曾出現(xiàn)的交換方式主要有以下幾種：

◎電路交換

◎多速率電路交換

◎快速電路交換

◎分組交換

◎幀交換

◎幀中繼

◎ATM交換

◎IP交換

◎光交換

◎軟交換

交換方式的分類電路交換原理與特點(diǎn)電路交換（?CircuitSwitching），又叫線路交換。電路交換需要為進(jìn)行通信的終端之間提? 這條傳輸供一條專用的信息傳輸通道， 通道可以傳送用戶信息。該傳輸通道既可以是物理路徑也可以是? 邏輯路徑；既可以是永久連接也可以是 臨時連接。它是一種直接的交換方式。

電路交換連接圖

一、電路交換技術(shù)的發(fā)展與分類

1．電路交換技術(shù)的發(fā)展(1)人工交換：借助話務(wù)員人工操作來完成接續(xù)過程中的接線、拆線等動作。(2)機(jī)電交換：①步進(jìn)制交換機(jī)：預(yù)選器、選組器和終接器。②縱橫制交換機(jī)：標(biāo)志器（控制話路設(shè)備工作，包括交換網(wǎng)絡(luò)的接通和切斷）和記發(fā)器（接收、存儲及發(fā)送被叫用戶號碼）。(3)電子交換：數(shù)字電子計算機(jī)控制的交換機(jī)2．電話交換機(jī)的分類按接續(xù)方式分：人工交換機(jī)和自動交換機(jī)(1)人工交換機(jī)從通話電源的供給方式分：磁石式交換機(jī)和共電式交換機(jī)；(2)自動交換機(jī)從信息傳遞方式分：模擬交換機(jī)和數(shù)字交換機(jī)；從控制方式分：布控交換機(jī)和程控交換機(jī)；從電話通信范圍分：局用交換機(jī)和用戶交換機(jī)。二、數(shù)字程控交換機(jī)的硬件組成數(shù)字程控交換機(jī)的基本組成如圖所示，它分為話路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分。

1．話路系統(tǒng)(1)用戶級由用戶電路和用戶集線器組成，主要任務(wù)是對電話用戶線提供接口設(shè)備，將用戶話機(jī)的模擬話音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并將每個用戶發(fā)出的較小的呼叫話務(wù)進(jìn)行集中，然后送至數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，從而提高用戶級和數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)之間的鏈路利用率。(2)遠(yuǎn)端用戶級

其功能與用戶級相似，只是裝在距離電話局較遠(yuǎn)的用戶分布點(diǎn)上的話路設(shè)備。與用戶級的差別在于，它通過數(shù)字中繼設(shè)備和數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)相連，這里的數(shù)字中繼設(shè)備主要任務(wù)是碼型轉(zhuǎn)化和信令。由于距離較遠(yuǎn)需要HDB3碼進(jìn)行傳輸，同時需要有規(guī)定的信令（有的采用7號信令系統(tǒng)）。(3)選組級選組級即數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)。(4)中繼接口程控數(shù)字交換機(jī)與局間中繼線之間必須有中繼接口來配合工作，根據(jù)中繼線的類型，有模擬中繼接口和數(shù)字中繼接口。(5)信令設(shè)備信令設(shè)備包括信號音發(fā)生器及多頻信號接收器和發(fā)送器。2．控制系統(tǒng)(1)電話外設(shè)控制級：掃描和驅(qū)動(2)呼叫處理控制級：號碼分析、路由選擇和通路選擇(3)維護(hù)測試級：主用于操作維護(hù)和測試3．其它設(shè)備磁帶機(jī)、磁盤機(jī)、測試設(shè)備、錄音通知設(shè)備、監(jiān)視告警設(shè)備。三、電路交換系統(tǒng)的基本功能(1)連接功能

連接功能就是在需要通話的用戶間建立一條通路，由交換機(jī)中的交換網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。(2)信令功能在呼叫建立過程中，離不開各種信令的傳送和監(jiān)視，信令是通信系統(tǒng)的控制指令。按信令的服務(wù)區(qū)域分：用戶信令和局間信令按信令傳遞途徑分：隨路信令和共路信令(3)終端接口功能用戶線和中繼線均通過終端接口接至交換網(wǎng)，終端接口是交換設(shè)備與外界連接的部分，又稱接口設(shè)備或接口電路。(4)控制功能連接功能和信令功能都是按接收控制功能的指令而工作。人工交換機(jī)由話務(wù)員控制，程控交換機(jī)由處理機(jī)控制?？刂乒δ芸煞譃榈蛯涌刂坪透邔涌刂啤＂俚蛯涌刂疲号c硬件設(shè)備直接相關(guān)的控制功能，即掃描和驅(qū)動。②高層控制：與硬件設(shè)備隔離的高一層呼叫控制，例如號碼分析和路由選擇。四、控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1．對控制機(jī)構(gòu)的要求(1)呼叫處理能力這是在保證規(guī)定的服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)前提下，處理機(jī)能夠處理的呼叫要求。這項指標(biāo)通常用“最大忙時試呼次數(shù)”來表示，簡稱BHCA。衡量一臺交換機(jī)的負(fù)荷能力時不僅要考慮話務(wù)量，還要考慮其處理能力。(2)可靠性用平均故障間隔時間和平均故障維修時間來衡量。(3)靈活性與適用性要求控制系統(tǒng)在整個工作壽命期間能跟上技術(shù)發(fā)展的步伐，能適應(yīng)新的服務(wù)要求和技術(shù)發(fā)展。(4)經(jīng)濟(jì)性

2．控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(1)集中控制①定義：在一個交換機(jī)的控制系統(tǒng)中，任一臺處理機(jī)都可以使用系統(tǒng)中的所有資源（包括硬件資源和軟件資源），執(zhí)行交換系統(tǒng)的全部控制功能，則該控制系統(tǒng)就是集中控制系統(tǒng)。②優(yōu)點(diǎn)：處理機(jī)能了解整個系統(tǒng)的狀態(tài)和控制系統(tǒng)的全部資源，功能的改變只須在軟件上進(jìn)行，較易實(shí)現(xiàn)。③缺點(diǎn)：軟件包括所有功能，規(guī)模很大，因此系統(tǒng)管理相當(dāng)困難，系統(tǒng)也相當(dāng)脆弱。

④雙機(jī)系統(tǒng)的工作方式a．同步雙工方式（微同步方式）同步雙工工作方式是由兩臺處理機(jī)，中間加一個比較器組成，如圖3.2所示，兩臺處理機(jī)合用一個存儲器（也可各自配備一個存儲器，但要求兩個存儲器的內(nèi)容保持一致，應(yīng)經(jīng)常核對數(shù)據(jù)和修改數(shù)據(jù)）優(yōu)點(diǎn)：發(fā)現(xiàn)錯誤及時，中斷時間短。缺點(diǎn)：雙機(jī)進(jìn)行指令比較占用一定機(jī)時，對偶然性故障，特別是對軟件故障處理不十分理想，有時甚至導(dǎo)致整個服務(wù)中斷。

同步雙工方式

b．負(fù)荷分擔(dān)（話務(wù)分擔(dān)）方式話務(wù)分擔(dān)工作方式的兩臺處理機(jī)各自配備一個存儲器，在兩臺處理機(jī)之間有互相交換信息的通路和一個禁止設(shè)備，如圖所示。優(yōu)點(diǎn)：過載能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：兩臺處理機(jī)經(jīng)常需要保持聯(lián)系，占用部分機(jī)時，故障不易發(fā)現(xiàn)。存貯器A

存貯器B

外圍設(shè)備

外圍處理機(jī)A外圍處理機(jī)B禁止

負(fù)荷分擔(dān)方式

c．主/備用方式這種方式的兩臺處理機(jī)，一臺為主用機(jī)，另一臺為備用機(jī)，如圖3.4所示。主用機(jī)發(fā)生故障時，備用機(jī)接替主用機(jī)進(jìn)行工作。備用方式有兩種，即冷備用和熱備用。冷備用：平時備用機(jī)不保留呼叫處理的數(shù)據(jù)，一旦因主機(jī)故障而倒向備用機(jī)時，數(shù)據(jù)全部丟失，一切正在進(jìn)行的通話全部中斷。熱備用：平時主、備機(jī)都保留呼叫處理數(shù)據(jù)，一旦主機(jī)故障而倒向備用機(jī)時，呼叫處理的暫時數(shù)據(jù)不丟失，原來處于通話或振鈴狀態(tài)的用戶不中斷，損失的只是正在處理中的用戶，例如：提機(jī)撥號碼、正在撥號、無法掛機(jī)。

優(yōu)點(diǎn)：硬件電路比較簡單，軟件也不太復(fù)雜；缺點(diǎn)：主備切換時，造成的損失較大。外圍設(shè)備

處理機(jī)A

處理機(jī)B 主/備用方式

注意：冷、熱備用可以從兩個角度來理解，一是可靠性，二是呼叫處理的數(shù)據(jù)，這里是從第二個角度來考慮的。

(2)分散控制①定義：在一個交換機(jī)的控制系統(tǒng)中，任一臺處理機(jī)只能使用系統(tǒng)中的部分資源，執(zhí)行交換系統(tǒng)的部分功能，則該控制系統(tǒng)就是分散控制系統(tǒng)。②功能分配方式在分散控制系統(tǒng)中，處理機(jī)之間的功能分配可能是靜態(tài)，也可能是動態(tài)。(a)靜態(tài)分配：是指資源和功能的分配一次完成，各處理機(jī)根據(jù)不同分工配備些專門的硬件。（提高了穩(wěn)定性，降低了靈活性）(b)動態(tài)分配：是指每臺處理機(jī)可以執(zhí)行所有功能，也可以控制所有資源，但根據(jù)系統(tǒng)的不同狀態(tài)，對資源和功能進(jìn)行最佳分配。（優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)一臺處理機(jī)故障時，可由其它處理機(jī)完成全部功能；缺點(diǎn)：動態(tài)分配非常復(fù)雜，降低了系統(tǒng)的可靠性）

③分散控制系統(tǒng)的分類a．單級多機(jī)系統(tǒng)每臺處理機(jī)并行工作，它們有自己的專用存貯器，也可設(shè)置公用存貯器為各臺處理機(jī)共用，多機(jī)之間的工作劃分有容量分擔(dān)和功能分擔(dān)。(a)話務(wù)容量分擔(dān)話務(wù)容量分擔(dān)方式是每臺處理機(jī)只分擔(dān)一部分用戶的全部呼叫處理任務(wù)，即承擔(dān)了這部分用戶的信號接口、交換接續(xù)和控制功能；每臺處理機(jī)所完成的任務(wù)都是一樣的，只是所面向的用戶群不同而已。(b)功能分擔(dān)功能分擔(dān)方式是將交換機(jī)的信令與終端接口功能、交換接續(xù)功能和控制功能等基本功能，按功能類別分配給不同的處理機(jī)去執(zhí)行；每臺處理機(jī)只承擔(dān)一部分功能，這樣可以簡化軟件，若需增強(qiáng)功能，在軟件上也易于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是在容量小時，也必須配備全部處理機(jī)。

b．分級控制系統(tǒng)按照交換機(jī)控制功能的高低層次分別配置處理機(jī)，對于較低層次的，處理簡單但任務(wù)繁重的控制功能，如用戶掃描，摘掛機(jī)識別等采用外圍處理機(jī)來完成；對高一層次的，處理較復(fù)雜，工作較少的控制功能，如號碼分析、路由選擇等采用呼叫處理機(jī)；對于處理更復(fù)雜，執(zhí)行次數(shù)更少的故障診斷和維護(hù)管理等控制功能，則單獨(dú)配置一臺專用的主處理機(jī)，這就構(gòu)成三級控制系統(tǒng)，如圖所示。呼叫處理機(jī) 呼叫處理機(jī) 主處理機(jī) 外圍設(shè)備

外圍處理機(jī)

外圍處理機(jī)處理機(jī)A 外圍處理機(jī)

外圍處理機(jī)

分級控制系統(tǒng)

注意：三級之間體現(xiàn)了功能分擔(dān)，每一級內(nèi)又采用了容量分擔(dān)。

c．分布式控制系統(tǒng)分布式控制就是所有的呼叫控制功能和數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的控制功能都由同小用戶群或小中繼群相連的微處理機(jī)提供。這些小用戶群或小中繼群分別組成終端模塊，每個終端模塊都有一個終端控制單元，在控制單元中配備微處理機(jī)。如圖所示。終端終端控電路制單元 終端終端控電路制單元 數(shù)字交換

網(wǎng)絡(luò) 輔助控制單元 終端終端控電路制單元 終端終端控電路制單元 終端終端控電路制單元

終端終端控電路制單元 分布式控制有三種：功能分散：每對處理機(jī)負(fù)責(zé)一種功能；等級分散：每個處理機(jī)擔(dān)任一定的角色，逐級下控；空間分散：每個處理機(jī)分配交換機(jī)已部分區(qū)域。五、電路交換的基本過程電路交換的基本過程可分為三個階段： 連接建立、信息傳送和連接拆除。電路交換的幾種基本呼叫示意圖電路交換技術(shù)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1.面向連接，在通信前要通過呼叫在主叫和被叫用戶之間建立一條物理連接。交換中心根據(jù)信令建立連接，連接一旦建立，不論通信的雙方是否有信息傳遞，通信鏈路及有關(guān)的系統(tǒng)資源都一直被通信雙方占用，不會出現(xiàn)擁塞。2.實(shí)時交換，時延和時延抖動都較小。因為在通信前先建立了連接，在通信過程中獨(dú)占一個信道，所以這種交換方式的信息傳送時延非常小，對一次接續(xù)而言，傳輸時延固定不變。3.交換處理簡單，交換速度較高。因為交換機(jī)對用戶數(shù)據(jù)不處理，不需要添加額外控制信息，即為“透明”傳輸，因此交換效率較高。

缺點(diǎn)：

1.線路利用率低。由于電路交換采用靜態(tài)復(fù)用、預(yù)分配帶寬并獨(dú)享通信資源的方式，交換機(jī)根據(jù)用戶的呼叫請求為用戶分位置、恒定帶寬的電路，通信雙方獨(dú)占固定資源，話路接通后，即使某一時刻無信息傳輸，也不能給其它用戶使用，因此信道利用率很低。

2.傳輸速率單一。由于電路交換要求交換時隙具有周期性，所以規(guī)定信道速率只能取某些特定的值，如64kbit/s、2048kbit/s等，不能適應(yīng)多種速率業(yè)務(wù)的接入要求，也不適于突發(fā)業(yè)務(wù)。

3.存在呼叫損失。在通信之前建立連接時，如果沒有空閑的電路，呼叫就不能建立而遭受損失，因此交換機(jī)應(yīng)配備足夠的連接電路，使呼叫損失率(簡稱呼損率)不超過規(guī)定值。

4.無差錯控制。在傳送信息期間，網(wǎng)絡(luò)不對用戶信息進(jìn)行誤碼校正等處理，沒有任何差錯控制措施，不利于可靠性要求高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

綜上所述，電路交換的要點(diǎn)是面向連接，在通信時需要先建立連接，在通信過程中獨(dú)占一個信道。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時性高，時延和時延抖動都較?。蝗秉c(diǎn)是信道利用率低，且傳輸速率單一。電路交換主要適用于語音和視頻這類實(shí)時性強(qiáng)的業(yè)務(wù)。多速率電路交換特點(diǎn)：適應(yīng)多種業(yè)務(wù)需要，為不同業(yè)務(wù)提供不同帶 寬，包括基本速率（如8kbit/s或64kbit/s）及 其整數(shù)倍。兩種實(shí)現(xiàn)方法：

1、采用多個不同速率的交換網(wǎng)絡(luò)

硬件較少，控制復(fù)雜2、采用一個統(tǒng)一的多速率交換網(wǎng)絡(luò)

硬件較多，控制簡單

缺點(diǎn)：基本速率較難確定、速率類型不能太多不適應(yīng)突發(fā)業(yè)務(wù)、控制較復(fù)雜

快速電路交換特點(diǎn)：克服固定分配帶寬的缺點(diǎn)，只在信息要傳送時才分配帶寬和有關(guān)資源。不為每個呼叫專門分配和保留所需帶寬，提高了帶寬利用率。時延大，控制復(fù)雜。分組交換（采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式）報文交換：存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換，不需要提供通信雙方的物理連接，接收的報文暫時存儲，根據(jù)目的地址在該路由上排隊，等待有空閑電路時轉(zhuǎn)發(fā)。有差錯控制措施。分組交換：將用戶信息分割為若干分組，每個分組按照選路信息分別轉(zhuǎn)發(fā)。有差錯控制，可靠性高，協(xié)議和控制復(fù)雜，時延大，用于非實(shí)時的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。兩種交換的區(qū)別：報文大，分組小，分組交換的時延小。

1．分組交換技術(shù)的產(chǎn)生

分組交換技術(shù)是伴隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而發(fā)展的。其概念最初是在1964年8月由保羅.巴倫（PaulBaran）在美國蘭德（Rand）公司的“論分布式通信”的研究報告中提出來的。1965年英國國家物理實(shí)驗室（NPL）的D.Davies構(gòu)想了存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組交換系統(tǒng)的原理，并與1967年公開發(fā)表了NPL關(guān)于分組交換的建議。隨后D.Davies在NPL實(shí)現(xiàn)了具有單一分組交換節(jié)點(diǎn)的局域網(wǎng)。但直到1969年12月，美國國防部高級研究計劃署（ARPA）資助的4結(jié)點(diǎn)分組交換網(wǎng)ARPANET投入運(yùn)行，分組交換技術(shù)才真正第一次被應(yīng)用到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中。自70年代中期以來,分組交換網(wǎng)開始在世界各國迅速普及。1975年，美國建立了世界上第一個開放的商用的分組交換網(wǎng)TELENET。1978年法國的公用分組交換網(wǎng)

TRANSPAC開放業(yè)務(wù)，隨后歐洲其它國家也相繼開放了公用分組交換網(wǎng)業(yè)務(wù)。在亞洲較早建立公用分組交換網(wǎng)是日本的DDX—P(1979年開放業(yè)務(wù))，其后是新加坡、韓國、以及臺灣、香港等國家和地區(qū)的分組交換網(wǎng)。80年代以后，幾乎所有工業(yè)發(fā)達(dá)國家和部分發(fā)展中國家都已建立了自己國家的公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)已相互連接,形成了世界范圍的公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)。與發(fā)達(dá)國家相比，我國的分組交換網(wǎng)絡(luò)的研究與開發(fā)應(yīng)用起步較晚，距世界先進(jìn)水平還有一定的差距。1989年建成了我國第一個公用分組交換數(shù)據(jù)試驗網(wǎng)(CNPAC)，到1993年9月建成了新的國家分組交換主干網(wǎng)(CHINAPAC)。CHINAPAC的組建，使我國分組交換技術(shù)的應(yīng)用跨上一個新臺階。

2．資源分配(1)預(yù)分配資源技術(shù)：根據(jù)用戶要求事先把線路的傳輸容量的一部分分配給他。例如時分復(fù)用和頻分復(fù)用。(2)動態(tài)分配資源技術(shù)：根據(jù)用戶實(shí)際需要分配線路資源。例如統(tǒng)計時分復(fù)用。

3．分組的形成(1)報文的分組和組合分組的用戶數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)部分的長度是有一定限制的。用戶的數(shù)據(jù)報文的長度如果超過了分組的用戶數(shù)據(jù)部分的最大長度，就必需將該報文分成多個分組。每個分組的長度通常為128個字節(jié)，也可以根據(jù)通信線路的質(zhì)量將每個分組的用戶數(shù)據(jù)部分定義為32、64、256或1024個字節(jié)。分組的形成如圖所示。

分組的形成與格式

(2)分組頭格式分組有兩大類：數(shù)據(jù)分組和控制分組。數(shù)據(jù)分組是用來承載用戶數(shù)據(jù)的分組，控制分組是保證和控制數(shù)據(jù)分組在網(wǎng)絡(luò)中正確傳輸和交換的分組?？梢酝ㄟ^分組頭信息區(qū)分分組類型，每個分組的分組頭可為三部分：通用格式識別符、邏輯信道號和邏輯信道組號、分組類型識別符。如圖所示：分組頭格式

①通用格式識別符由分組頭第1個字節(jié)的8～5位組成，第8個比特稱為限定比特，用來區(qū)分傳輸?shù)姆纸M是用戶數(shù)據(jù)分組還是控制信息分組。第7比特稱為傳送確認(rèn)比特，用來表明分組的確認(rèn)是由本地完成，還是進(jìn)行端到端的確認(rèn)。5、6兩個比特稱為模式比特，用來表示分組的順序號按模8方式工作還是模128方式工作。②邏輯信道號和邏輯信道組號邏輯信道號和邏輯信道組號共12比特，理論上可以同時支持4096個呼叫，但實(shí)際支持的邏輯信道數(shù)取決于接口的傳輸速率、與應(yīng)用有關(guān)的信息流的大小和時間分布。邏輯信道號在分組頭的第2字節(jié)中，當(dāng)編號大于256時，用邏輯信道組號擴(kuò)充，擴(kuò)充后的編號可達(dá)4096。

③分組類型識別符占用8比特，用來區(qū)分各種不同的分組，共分4類：

(a)呼叫建立分組。用于在兩個DTE之間建立交換虛電路。這類分組包括：呼叫請求分組、入呼叫分組、呼叫接受分組和呼叫連接分組。

(b)數(shù)據(jù)傳輸分組。用于在兩個DTE之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。這類分組包括：數(shù)據(jù)分組、流量控制分組、中斷分組和在線登記分組。

(c)恢復(fù)分組。用于實(shí)現(xiàn)分組層的差錯恢復(fù)。這類分組包括：復(fù)位分組、再啟動分組和診斷分組。

(d)呼叫釋放分組。用于在兩個DTE之間斷開虛電路。這類分組包括;釋放請求分組、釋放指示分組和釋放證實(shí)分組。

4．?dāng)?shù)據(jù)報和虛電路分組交換可以有兩種工作方式：虛電路和數(shù)據(jù)報。(1)虛電路方式①概念虛電路方式是指通信終端在開始通信之前，必須通過網(wǎng)絡(luò)在通信的源和目的終端之間建立連接。這種連接建立以后，用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)(以分組為單位)將通過該路徑順序經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送到達(dá)終點(diǎn)。當(dāng)通信結(jié)束時，用戶發(fā)出拆除鏈接的請求，網(wǎng)絡(luò)清除連接。

②特點(diǎn)（a)面向連接的工作方式。虛電路方式的通信具有嚴(yán)格的三個過程，即連接建立(呼叫建立)、數(shù)據(jù)傳輸和連接拆除(呼叫清除)。因此說它是面向連接的，當(dāng)然這個連接是一個邏輯的連接，即虛連接。面向連接的工作方式對于長報文(大數(shù)據(jù)量)傳輸效率較高。

(b)分組按序傳送。分組在傳送過程中不會出現(xiàn)失序現(xiàn)象，分組發(fā)送的順序與接收的順序一致。因而虛電路方式適于傳送連續(xù)的數(shù)據(jù)流。

(c)分組頭簡單。由于在傳送信息之前已建立好連接，所以數(shù)據(jù)分組的分組頭較簡單，不需要包含目的終端的地址，只需要包含能夠識別虛連接的標(biāo)志即可完成尋址功能。信息傳輸?shù)男瘦^高。

(d)對故障敏感。在虛電路方式中，一旦出現(xiàn)故障或虛連接中斷，則通信中斷，這有可能丟失數(shù)據(jù)，所以這種方式對故障比較敏感。(2)數(shù)據(jù)報方式①概念數(shù)據(jù)報方式類似于報文傳輸方式，將每個分組作為一份報文來對待，信息傳輸之前無需建立連接，每個數(shù)據(jù)分組中都包含終點(diǎn)地址信息，分組交換機(jī)為每一個數(shù)據(jù)分組獨(dú)立地尋找路徑，屬于同一份報文的不同分組可能沿著不同的路徑到達(dá)終點(diǎn)，因而會出現(xiàn)分組失序現(xiàn)象，進(jìn)而需要在網(wǎng)絡(luò)終點(diǎn)重新排序。

②特點(diǎn)(a)無連接的工作方式。數(shù)據(jù)報方式在信息傳輸之前無需建立連接，這種無連接工作方式對于短報文(小數(shù)據(jù)量)的傳輸效率較高。(b)存在分組失序現(xiàn)象。由于每個數(shù)據(jù)分組都是獨(dú)立選路，所以屬于同一個通信的不同分組有可能會沿著不同的路徑到達(dá)終點(diǎn)，先傳送的分組后到，后發(fā)送的分組先到。(c)分組頭復(fù)雜。數(shù)據(jù)報方式的分組頭比虛電路方式的分組頭復(fù)雜，它包含目的終端地址，每個分組交換節(jié)點(diǎn)需要依此進(jìn)行選路。(d)對網(wǎng)絡(luò)故障的適應(yīng)能力較強(qiáng)。由于對每個數(shù)據(jù)分組是獨(dú)立選路，所以當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，只要到目的終端還存在一條路由，通信就不會中斷。

5432154345321534215433123453124522154112虛電路方式邏輯連接（a）傳送分組前先建立邏輯連接

（b）分組沿相同路徑傳送（a）無需建立源到目的之間的連接，直接發(fā)送分組數(shù)據(jù)報方式（b）分組沿不同路徑傳送(c)發(fā)送分組與接收分組順序不一樣

5．分組交換的原理圖5.1表示了分組交換的工作原理。圖中有4個終端A、B、C和D，分別為非分組終端和分組終端。分組終端是指終端可以將數(shù)據(jù)信息分成若干個分組，并能執(zhí)行分組通信協(xié)議，可以直接和分組網(wǎng)絡(luò)相接進(jìn)行通信，圖中B和C是分組終端。非分組終端是指沒有能力將數(shù)據(jù)信息分組的一般終端，為了能夠允許這些終端利用分組交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，通常在分組交換機(jī)中設(shè)置分組裝拆(PAD)模塊完成用戶報文信息和分組之間的轉(zhuǎn)換，圖中A、D是非分組終端。在圖中存在兩個通信過程分別是終端A和終端C，以及終端B和終端D之間的通信。

非分組終端A發(fā)出帶有接收終端C地址標(biāo)號的報文，分組交換機(jī)甲將此報文分成兩個分組，存入存儲器并進(jìn)行路由選擇，決定將分組1直接傳送給分組交換機(jī)乙，將分組2通過分組交換機(jī)丙傳輸給分組交換機(jī)乙，路由選擇完畢，同時相應(yīng)路由有空閑，分組交換機(jī)將兩個分組從存儲器中取出送往相應(yīng)的路由。在其他相應(yīng)的交換機(jī)也進(jìn)行同樣的操作。如果接收終端接收的分組是經(jīng)由不同的路徑傳輸而來的，分組之間的順序會被打亂，接收終端必須有能力將接收的分組重新排序，然后遞交給相應(yīng)的處理器。另外一個通信過程是在分組終端B和非分組終端D之間進(jìn)行。分組傳輸過程與A-C間傳輸相似，在接收端局通過裝拆設(shè)備將分組組裝成報文傳輸給非分組終端。

分組交換的工作原理分組交換的工作原理5.1分組交換的工作原理

6．永久虛電路和交換虛電路分組交換網(wǎng)提供的虛電路交換方式有兩種：一種是交換虛電路(SVC)，又稱為虛呼叫，另一種是永久虛電路(PVC)。(1)交換虛電路交換虛電路是指虛電路只在通信過程中存在，在數(shù)據(jù)傳送之前要建立邏輯連接，也叫做虛連接或虛電路，在數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后需要拆除虛連接。(2)永久虛電路永久虛電路方式是指在兩個用戶之間存在一條永久的虛連接(按用戶預(yù)約，由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營管理者事先建好)，不論用戶之間是否在通信，這條虛連接都是存在的。用戶之間若要通信則直接進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸階段，如同專線，不用經(jīng)歷虛電路的建立和拆除階段。

7．虛電路和邏輯信道(1)定義①邏輯信道：兩端點(diǎn)之間建立數(shù)據(jù)分組傳送連接的標(biāo)志，即對某個通信分配的標(biāo)識，主要用途是在交換傳送過程中能正確識別分組所屬和正確轉(zhuǎn)交。②虛電路：源端到目的端所歷經(jīng)的各個邏輯信道的組合，一條虛電路可由多段邏輯信道組成。

(2)二者的區(qū)別表5.1虛電路和邏輯信道的區(qū)別虛電路

邏輯信道兩個DTE之間端-端連接DTE與DCE之間的局部實(shí)體每個DTE可以使用不同邏輯信道一個邏輯信道只能分配一個虛電路虛電路只是在建立后才存在，而永久虛電路固定存在邏輯信道總是存在，或是被分配到虛電路上，或者“準(zhǔn)備好”狀態(tài)（空閑）幀交換隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，需要更快速、可靠的數(shù)據(jù)通信，分組交換可支持中低速率的數(shù)據(jù)通信，但無法支持高速的數(shù)據(jù)通信，究其原因主要是由復(fù)雜的協(xié)議處理導(dǎo)致的。為滿足高速數(shù)據(jù)通信的需要，人們提出了幀交換（FS:frameswitching）方式。幀交換簡化了協(xié)議，其協(xié)議只有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，去掉了三層協(xié)議功能，從而加快了處理速度。由于在二層上傳送的數(shù)據(jù)單元為幀，所以稱其為幀交換。幀中繼幀中繼（FR:framerelay）與幀交換方式相比，期協(xié)議進(jìn)一步簡化，不僅沒有三層協(xié)議功能，而且對二層協(xié)議也進(jìn)行了簡化。它只保留了二層數(shù)據(jù)鏈路層的核心功能，如真的定界、同步、傳輸差錯檢測等，沒有流量控制、重發(fā)等功能，以達(dá)到為用戶提供高吞吐量、低時延特性，并適合突發(fā)性的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的目的。

1．幀中繼的基本概念幀中繼是在開放系統(tǒng)互連（OSI）參考模型第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層上使用簡化的方式傳送和交換數(shù)據(jù)單元的一種方式。由于在數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)單元一般稱作幀，故稱為幀中繼。其重要特點(diǎn)之一是將X.25分組網(wǎng)中通過分組節(jié)點(diǎn)間的重發(fā)、流量控制來糾正差錯和防止擁塞的處理過程進(jìn)行簡化，將網(wǎng)內(nèi)的處理移到網(wǎng)外系統(tǒng)中來實(shí)現(xiàn)，從而簡化了節(jié)點(diǎn)的處理過程，縮短了處理時間，這對有效利用高速數(shù)字傳輸信道十分關(guān)鍵。幀中繼是一種快速分組技術(shù)，它采用動態(tài)分配傳輸帶寬和可變長的幀的技術(shù)，它適用于處理突發(fā)性信息和可變長度幀的信息，是局域網(wǎng)互連的最佳選擇。

2．幀中繼的協(xié)議結(jié)構(gòu)和幀格式(1)協(xié)議結(jié)構(gòu)幀中繼的協(xié)議是以O(shè)SI參考模型為基礎(chǔ)的，僅包含兩層參考模型，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的核心功能，協(xié)議模型如圖所示。

幀中繼的協(xié)議模型

①幀中繼的兩個操作平面控制平面（C平面）用于建立和釋放邏輯連接，傳送并處理呼叫控制消息；控制平面（C平面）包括三層。第三層規(guī)范使用ITU-T的建議Q.931/Q.933定義了幀中繼的信令過程，包括提供永久虛連接PVC業(yè)務(wù)的管理過程，交換虛連接SVC業(yè)務(wù)的呼叫建立和拆除過程。第二層的Q.921協(xié)議是一個完整的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議—D信道鏈路接入規(guī)程LAPD，它在平面中為Q.931/Q.933的控制信息提供可靠的傳輸。C平面協(xié)議僅在用戶和網(wǎng)路之間操作。

b．用戶平面（U平面）用于傳送用戶數(shù)據(jù)和管理信息。用戶平面（U平面）使用了ITU-TQ.922協(xié)議，即幀方式鏈路接入規(guī)程LAPF。幀中繼只用到了Q.922中的核心部分，稱為DL-Core。②數(shù)據(jù)鏈路層核心部分的功能幀中繼數(shù)據(jù)鏈路層核心功能用來支持幀中繼承載業(yè)務(wù)，其主要功能如下：a.幀定界、同步和透明傳輸；b.用地址字段實(shí)現(xiàn)幀多路復(fù)用和解復(fù)用；c.對幀進(jìn)行檢測，確保0比特插入前/刪除后的幀長是整數(shù)個字節(jié)；d.對幀進(jìn)行檢測，確保其長度不至于過長或過短；e.檢測傳輸差錯，將出錯的幀舍棄（幀中繼不進(jìn)行重發(fā)）；f.擁塞控制。

(2)幀格式在幀中繼接口（用戶線接口和中繼線接口），數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)膸?種字段組成：標(biāo)志字段F，地址字段A，信息字段I和幀校驗序列字段FCS。幀中繼的幀結(jié)構(gòu)如圖5.11所示?？梢钥闯?，幀中繼的幀格式和LAPB的格式類似，主要的區(qū)別是幀中繼的幀格式中沒有控制字節(jié)C。幀格式中各字段的含義如下：幀中繼的幀結(jié)構(gòu)

①標(biāo)志字段F標(biāo)志字段是一個01111110的比特序列，用于幀同步、定界（指示一個幀的開始和結(jié)束），幀結(jié)構(gòu)中其余部分為比特填充區(qū)。②地址字段A地址字段一般為2個字節(jié)，也可擴(kuò)展為3或4個字節(jié)，用于區(qū)分同一通路上的多個數(shù)據(jù)鏈路的連接，以實(shí)現(xiàn)幀的復(fù)用/解復(fù)用。如圖5.12所示。地址字段包括字段擴(kuò)展比特EA、命令響應(yīng)指示比特C/R、幀可丟失比特DE、前向顯示擁塞比特FECN、后向顯示擁塞比特BECN、數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)示符DLCI和DLCI擴(kuò)展/控制指示比特D/C共7個組成部分。

幀中繼地址字段結(jié)構(gòu)

③信息字段I信息字段I包含的是用戶數(shù)據(jù)，可以是任意的比特序列，它的長度必須是整數(shù)個字節(jié)，LAPF信息字節(jié)的最大默契長度為260個字節(jié)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能支持協(xié)商的信息字段的最大字節(jié)數(shù)至少為1598，用來支持例如LAN互聯(lián)之類的應(yīng)用，以盡量減少用戶設(shè)備分段和重裝用戶數(shù)據(jù)的需要。④幀校驗序列字段FCS幀校驗序列字段能檢測出任何位置上3bit以內(nèi)的錯誤、所有奇數(shù)個錯誤、16bit之內(nèi)的連續(xù)錯誤和數(shù)據(jù)量的突發(fā)性的錯誤。

3．幀中繼交換原理幀中繼起源于分組交換技術(shù)，它取消了分組交換技術(shù)中的數(shù)據(jù)報方式，而僅采用虛電路方式，向用戶提供面向連接的數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)。類似于分組交換，幀中繼也采用統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)，但它是在鏈路層進(jìn)行統(tǒng)計復(fù)用的，以“虛電路”(VC)機(jī)制為每一幀提供地址信息，每一條線路和每一個物理端口可容納許多虛電路，用戶之間通過虛電路進(jìn)行連接。在每一幀的幀頭中都包含虛電路號--數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識符(DLCI)，這是每一幀的地址信息。幀中繼中，由多段DLCI的級連構(gòu)成端到端的虛連接（X.25中稱為虛電路），可分為交換虛連接SVC和永久虛連接PVC。目前幀中繼網(wǎng)只提供永久虛電路(PVC)業(yè)務(wù)，每一個節(jié)點(diǎn)機(jī)中都存在PVC轉(zhuǎn)發(fā)表，當(dāng)幀進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時，節(jié)點(diǎn)機(jī)通過DLCI值識別幀的去向。DLCI只具有本地意義，它并非指終點(diǎn)的地址，而只是識別用戶與網(wǎng)絡(luò)間以及網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)間的邏輯連接(虛電路段)。

幀中繼的虛電路是由多段DLCI的邏輯連接鏈接而構(gòu)成的端到端的邏輯鏈路。當(dāng)用戶數(shù)據(jù)信息被封裝在幀中進(jìn)入節(jié)點(diǎn)機(jī)后，首先識別幀頭中的DLCI，然后再PVC轉(zhuǎn)發(fā)表中找出對應(yīng)的下段PVC的號碼DLCI，從而將幀準(zhǔn)確地送往下一節(jié)點(diǎn)機(jī)。在幀中繼網(wǎng)中，一般都由路由器負(fù)責(zé)構(gòu)成幀中繼的幀格式。如圖所示，路由器在幀內(nèi)置DLCI值，將幀經(jīng)過本地UNI接口送入幀中繼交換機(jī)，交換機(jī)首先識別到幀頭中的DLCI，然后在相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)表中找出對應(yīng)的輸出端口和輸出的DLCI，從而將幀準(zhǔn)確地送往下一個節(jié)點(diǎn)機(jī)。如此循環(huán)往復(fù)，直至送到遠(yuǎn)端UNI處的用戶，途中的轉(zhuǎn)發(fā)都是按照轉(zhuǎn)發(fā)表進(jìn)行的。在圖5.13中，已建立了三條PVC：PVC1為路由器1到路由器2：33—40；PVC2為路由器1到路由器3：40—43—55—24；PVC3為路由器1到路由器4：10—20-30；

幀中繼交換原理分組交換、幀交換、幀中繼技術(shù)特點(diǎn)比較分組交換幀交換幀中繼信息傳送最小單位分組幀幀協(xié)議OSI1、2、3（x.25）OSI1、2OSI1、2（核心）信息與信令傳送信道不分離分離分離交換類型ATM交換異步轉(zhuǎn)移模式ATM(AsynchronousTransferMode)是國際電信聯(lián)盟ITU(InternationalTelecommunicationsUnion)提出的作為B-ISDN的傳送交換模式標(biāo)準(zhǔn)。在綜合業(yè)務(wù)環(huán)境下，不同業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的要求不同，例如語音業(yè)務(wù)要求端-端時延必須在允許的一定范圍內(nèi)(通常<50ms)，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則可以容忍一定的時延，且對時延變化不如語音那么敏感；語音業(yè)務(wù)的冗余量大，錯幾個比特，對語音質(zhì)量不會有多大影響，但是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則要求誤碼率極小。顯然，單純電路交換方式和分組交換方式都不能滿足綜合業(yè)務(wù)環(huán)境的使用要求。

ATM是在分組交換技術(shù)上發(fā)展起來的快速分組交換技術(shù)，它是以信元為基本單位的復(fù)用、交換、傳輸技術(shù)?！靶旁笔茿TM所特有的分組，語音、數(shù)據(jù)、視像等所有的數(shù)字信息被分成長度一定的數(shù)據(jù)塊。ATM的信元在傳輸線上不與固定時隙對應(yīng)，其信息按信頭中的標(biāo)志來區(qū)分，即信道是動態(tài)占用的。

ATM交換的要點(diǎn)是虛連接和固定分組，優(yōu)點(diǎn)是融合了電路交換高實(shí)時性和分組交換高效率，具有支持不同QoS等級的能力，并能提供流量控制和擁塞控制，可以廣泛運(yùn)用于現(xiàn)代通信網(wǎng)。一、ATM的基本概念1．ATM的定義ATM（AsynchronousTransferMode），即異步轉(zhuǎn)移模式，被ITU-T定義為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)B-ISDN的信息傳輸模式。術(shù)語“轉(zhuǎn)移”包括了傳輸和交換兩個方面，所以轉(zhuǎn)移模式是指信息在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換的方式?！爱惒健笔侵冈诮永m(xù)和用戶中帶寬的分配方式。因此，ATM就是在用戶接入、傳輸和交換級綜合處理各種通信量的技術(shù)。

2．ATM的信元結(jié)構(gòu)ATM信元的長度是固定的，而且信元的長度較小，只有53字節(jié)，分為信頭和凈荷兩部分，信頭為5個字節(jié)，凈荷為48個字節(jié)。ATM信元的信頭內(nèi)容在用戶-網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI）中略有差別，如圖7.1所示。(1)GFC：一般流量控制，4比特。僅用于UNI接口，用于控制ATM接續(xù)的業(yè)務(wù)流量，減少用戶邊出現(xiàn)的短期過載。只控制產(chǎn)生于用戶終端方向的信息流量，而不控制網(wǎng)絡(luò)方向的業(yè)務(wù)流量。(2)VPI：虛通道標(biāo)識，其中NNI為12比特，UNI為8比特。(3)VCI：虛通路標(biāo)識，16比特，標(biāo)識虛通道內(nèi)的虛通路，VCI與VPI的組合來標(biāo)識一個虛連接。

(4)PTI：凈荷類型指示，3比特，用來指示信元類型。(5)CLP：信元丟失優(yōu)先級，1比特。用于信元丟失級別的區(qū)別，CLP為1，表示該信元為低優(yōu)先級，為0則為高優(yōu)先級，當(dāng)傳輸超限時，首先丟棄的是低優(yōu)先級信元。(6)HEC：信頭差錯控制，8比特，監(jiān)測出有錯誤的信頭，可以糾正信頭中1比特的錯誤。HEC還被用于信元定界。

ATM信元的信頭格式

3．虛信道與虛通路ATM技術(shù)中最重要的特點(diǎn)就是信元的復(fù)用、交換和傳輸過程，均在虛信道（VC）上進(jìn)行。(1)虛信道（VC）與虛通路（VP）①VC虛信道是ATM網(wǎng)絡(luò)鏈路端點(diǎn)之間的一種邏輯聯(lián)系，是在兩個或多個端點(diǎn)之間傳送ATM信元的通信通路，由VCI標(biāo)識，可用于用戶到用戶、用戶到網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)的信息轉(zhuǎn)移。

②VP虛通路是在給定參考點(diǎn)上具有同一虛通道標(biāo)識符的一組虛通路。虛通路在傳輸過程中，組合在一起構(gòu)成虛通道，二者關(guān)系如圖7.2所示。因此ATM網(wǎng)絡(luò)中不同用戶的信元是在不同的VP、VC中傳送的，而不同的VP/VC則是利用各自的VP標(biāo)識（VPI）和VC標(biāo)識（VCI）進(jìn)行區(qū)分。

圖

傳輸通道、虛通道VP、虛通路VC的關(guān)系

(2)虛信道連接（VCC）與虛通路連接（VPC）虛信道連接（VCC） 虛通道連接（VPC） VC鏈路 VC鏈路 VC鏈路 VCIX VCIy

VCIZ VP鏈路 VP鏈路 VP鏈路 VPIX VPIy

VPIZ

VCC與VPC的關(guān)系

①VCCVCC端點(diǎn)之間的VC級端到端的連接，由多條VC鏈路串接而成，VCI（虛信道標(biāo)識）用來識別一條VC。②VPCVPC端點(diǎn)之間的VP級端到端的連接，由多條VP鏈路串接而成，VPI（虛通道標(biāo)識）用來識別一條VP。VCC端點(diǎn)是VCC的起點(diǎn)和終點(diǎn)，是ATM層及其上層交換信元凈荷的地方，也就是信息產(chǎn)生的源點(diǎn)和被傳送的目的點(diǎn)。VPC端點(diǎn)是VPC的起點(diǎn)和終點(diǎn)，是VCI產(chǎn)生，變換或終止的地方。注意：VCI值改變時，支持它的VPI一定相應(yīng)地變化；而VPI值改變時，其中的VCI不一定變化。換句話說，VP可以單獨(dú)交換，而VC交換必然和VP交換一起進(jìn)行。

(3)VC交換與VP交換①VP交換交換機(jī)將一條VP上所有的VC鏈路上的ATM信元全部轉(zhuǎn)送到另一條VP，交換過程中不改變VCI值。如圖所示。VP交換

②VC交換交換機(jī)在不同的虛通道VP和虛通路VC質(zhì)檢進(jìn)行ATM信元交換，所有VPI/VCI在交換后都改為新值。如圖所示。VC交換

二、ATM交換的基本原理

ATM交換是指ATM信元從輸入端的邏輯信道到輸出端的邏輯信道的消息傳遞。輸出信道的確定是根據(jù)連接建立信令的要求在眾多的輸出信道中進(jìn)行選擇來完成的。ATM邏輯信道具有兩個特征：物理端口（線路）編號和VP與VC標(biāo)識符。為了提供交換功能，輸入物理端口必須與輸出物理端口相關(guān)聯(lián)；輸入VPI/VCI與輸出的VPI/VCI相關(guān)。

1．信元交換的過程ATM交換系統(tǒng)執(zhí)行三種基本功能：信頭翻譯、路由選擇和排隊(1)信頭翻譯信頭翻譯主要是指VPI/VCI值的變換，即入VPI/VCI變換為出VPI/VCI。VPI/VCI的變換體現(xiàn)了信元交換的重要概念，意味著入線上某邏輯信道中的信息被傳送到出線上的另一邏輯信道中去。為了實(shí)現(xiàn)信頭變換，應(yīng)建立翻譯表。

(2)路由選擇路由選擇表示任一入線的信息可被交換到任一出線，具有空間交換的特征。信頭變換加上選路功能，才能實(shí)現(xiàn)ATM交換結(jié)構(gòu)的交換功能。這也就是說，在翻譯表中從入線的VPI/VCI應(yīng)能查到出線號碼以及新的VPI/VCI值。這些是在連接建立階段寫入的。(3)排隊由于是統(tǒng)計復(fù)用的異步時分交換，在連接建立后的傳送信息階段，經(jīng)常會發(fā)生在同一時刻有多個信元爭搶公用資源的情況，例如爭搶出線或交換結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部鏈路。因此，ATM交換系統(tǒng)需要有排隊功能，以免在發(fā)生資源爭搶時丟失信元。

2．舉例說明

ATM交換的基本原理

通信前利用呼叫建立信令為每個呼叫分配邏輯信道，指定信頭值為x、y、z等，以及用戶所在鏈路號存入路由表，同時將輸出鏈路和分配的信頭值存入對應(yīng)表項。通信中，每個信元頭部完全抵達(dá)后，檢查無誤則依據(jù)鏈路號和信頭值通過硬件檢索路由表，獲得輸出鏈路及新的信頭值，控制交換機(jī)構(gòu)將信元轉(zhuǎn)交對應(yīng)鏈路排隊，插入新信頭值后傳送給下一站。3．信元排隊ATM交換結(jié)構(gòu)的基本排隊機(jī)制有內(nèi)部排隊、輸入排隊、輸出排隊和環(huán)回排隊。如圖所示。

基本排隊方式

(1)內(nèi)部排隊在交換機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置緩存器隊列，效率很高，但對存儲器速率要求也很高，且存儲器管理復(fù)雜。(2)輸出排隊輸出排隊是在每條出線上設(shè)置緩沖器，效率較高，同樣對存儲器速率也有較高要求很高。(3)輸入排隊輸入排隊是在交換結(jié)構(gòu)的每條入線上設(shè)置緩沖器，通常遵循FIFO排隊規(guī)則。實(shí)現(xiàn)簡單，會有信元延遲，交換機(jī)負(fù)荷能力較低。(4)環(huán)回排隊綜合改進(jìn)結(jié)構(gòu)，附加獨(dú)立的環(huán)回隊列緩存區(qū)，輸出沖突的信元環(huán)回等下一信元周期再輸出，吞吐率高，較低丟失率，但延時較大，交換結(jié)構(gòu)復(fù)雜。IP交換隨著Internet的飛速發(fā)展，IP技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，ATM最為B-ISDN的核心技術(shù)具有很高帶寬、快速交換和可靠服務(wù)質(zhì)量保證的優(yōu)點(diǎn)，因此將最先進(jìn)的ATM交換技術(shù)和應(yīng)用最普及的IP技術(shù)融合起來，成為寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。

1．IP交換中的流流是IP交換的基本概念，流是從ATM交換機(jī)輸入端口輸入的一系列有先后關(guān)系的IP包，它將由IP交換機(jī)控制器的路由軟件處理。IP交換的核心是把輸入的數(shù)據(jù)分為兩種類型。(1)持續(xù)期長、業(yè)務(wù)量大的用戶數(shù)據(jù)流，包括文件傳輸協(xié)議(FTP)、遠(yuǎn)程登陸(Telnet)、超文本傳輸協(xié)議（HTTP）數(shù)據(jù)、多媒體音頻、視頻等數(shù)據(jù)。這些用戶數(shù)據(jù)流，是在ATM交換機(jī)硬件中直接交換(即快速通道)；可以在ATM交換機(jī)中交換時利用ATM交換機(jī)硬件的廣播和組播能力。(2)持續(xù)期短、業(yè)務(wù)量小、呈突發(fā)分布的用戶數(shù)據(jù)流，包括域名服務(wù)器(DNS)查詢、簡單郵件傳輸協(xié)議(SMTP)數(shù)據(jù)、簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)查詢等。這些用戶數(shù)據(jù)流，可通過IP交換機(jī)控制器中的IP路由軟件傳輸，采用逐跳(Hop-by-hop)和存儲轉(zhuǎn)發(fā)方法，省去了建立ATMVCC的開銷。這種傳輸方式也稱為慢速通信。

2．IP交換機(jī)的構(gòu)成IP交換機(jī)是IP交換的核心。它由IP交換控制器和ATM交換機(jī)組成。如圖所示。

IP交換機(jī)的結(jié)構(gòu)

(1)IP交換控制器IP交換控制器是系統(tǒng)的控制處理器。交換控制器既實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)路由器的IP選路和轉(zhuǎn)發(fā)功能，也運(yùn)行流分類識別、GSMP和IFMP協(xié)議。通過流分類識別軟件判定數(shù)據(jù)流的特性，以決定是采用ATM交換方式，還是采用傳統(tǒng)的IP傳輸方式。IP交換控制器通過GSMP協(xié)議對ATM交換機(jī)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)連接管理、端口管理、統(tǒng)計管理、配置管理和事件管理等功能。當(dāng)IP交換機(jī)之間進(jìn)行通信時，采用IFMP協(xié)議，用以標(biāo)記IP交換機(jī)之間的數(shù)據(jù)流，即傳遞分配標(biāo)記信息和將標(biāo)記與特定IP流相關(guān)聯(lián)的信息，從而實(shí)現(xiàn)基于流的第二層交換。(2)ATM交換機(jī)ATM交換機(jī)硬件保持原狀，去掉ATM高層信令和控制軟件，用一個標(biāo)準(zhǔn)的IP路由軟件來取代，同時支持GSMP協(xié)議，用于接受IP交換控制器的控制。

3．IP交換的工作原理IP交換機(jī)通過傳統(tǒng)的IP方式和通過ATM交換機(jī)的直接交換方式來實(shí)現(xiàn)IP分組的傳輸。其工作過程可分為4個階段，如圖所示。

(1)默認(rèn)操作與數(shù)據(jù)流的判別在系統(tǒng)開始運(yùn)行時，輸入端口輸入的業(yè)務(wù)流是封裝在信元中的傳統(tǒng)IP數(shù)據(jù)包，該信元通過默認(rèn)通道傳送到IP