8-通信概论-数据交换技术与接入网的接入技术

通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术本章内容简介8.1交换8.2常用的数据交换技术8.3接入网及接口技术8.4接入技术通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术8.1交换通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术交换的概念交换机能够将多个输入和多个输出随意（一般是两两连通或切断）连通或切断的设备就叫交换机。通信网示意图通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术交换的基本功能交换的基本功能在连接到交换设备上的任意的入线和出线之间建立连接，或者说是将入线上的信息分发到出线上去。交换节点应具备的功能能正确接收和分析来自UNI或NNI的呼叫信令；能正确接收和分析来自UNI或NNI的地址信令；能按照目的地址正确地进行路由选择并通过NNI转发信号；能控制连接的建立；能按照要求拆除连接。信令指通信系统中的控制指令，遵循的规则就是信令协议和信令方式。通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术8.2常用的数据交换技术——电路交换概念在信息（数据）的发送端和接收端之间，直接建立一条临时通路，供通信双方专用，其它用户不能再占用，直到双方通信完毕才能拆除。特点直接由物理链路连通，没有其它用户干扰、没有非传输时延缺点通路建立时间较长，线路利用率不高适用范围大数据量的信息传输通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术常用的数据交换技术——电路交换电路交换过程线路建立阶段该阶段的任务是在欲进行通信的双方之间，各节点（电话局）通过线路交换设备，建立一条仅供通信双方使用的临时专用物理通路。数据传输阶段通信双方的具体通信过程（数据交换）在这个阶段进行。线路拆除阶段通信完毕后，必须拆除这个临时通道，以释放线路资源供其它通信方使用。通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术电路交换过程示意图通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术电路交换特点通信前要建立连接电路利用率低对交换机的处理要求比较简单传输时延基本恒定通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术电路交换原理时分交换——采用数字式交换机利用存储器控制存取的原理，对PCM各话路时隙间数字信息进行交换。空分交换——采用模拟式交换器各次连接采用不同的物理线路，从交换开始到结束，物理连接实际存在；交换结束后，线路被拆除释放。通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术常用的数据交换技术——报文交换报文交换不像线路交换那样需要建立专用通道。它的原理是，信源将欲传输的信息组成一个数据包，我们称作报文。该报文上写有信宿的地址。这样的数据包送上网络后，每个接收到的节点都先将它存在该节点处，然后按信宿的地址，根据网络的具体传输情况，寻找合适的通路将报文转发到下一个节点。经过这样的多次存储—转发，直至信宿，完成一次数据传输，这种节点存储—转发数据的方式称为报文交换。通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术报文交换过程通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术报文交换特点电路利用率高传输可靠性高可以一对多发送报文可进行速度和代码转换可截获发往未运行终端的报文可以发现信息丢失并重发能够建立报文优先权通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术分组交换的产生20世纪60年代美苏冷战传统的电路交换(circuitswitching)的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。60年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)提出要研制一种生存性(survivability)很强的网络。通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术常用的数据交换技术——分组交换分组交换是数据量有限的报文交换。在报文交换中，对一个数据包的大小没有限制；在分组交换中，要限制一个数据包的大小。把小数据包（即分组交换中的数据传输单位）称为分组（Packet）。通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术报文分组交换的原理（一）在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术数据数据数据报文分组交换的原理（二）每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组1分组2分组3请注意：现在左边是“前面”通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术分组交换的原理（三）分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数据首部分组1数据首部分组2数据首部分组3通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术分组首部的重要性每一个分组的首部都含有地址等控制信息。分组交换网中的路由器根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个路由器。用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术分组交换的原理（四）接收端收到分组后剥去首部还原成报文。数据首部分组1数据首部分组2数据首部分组3通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术数据数据数据分组交换的原理（五）最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。报文1101000110101010110101011100010011010010通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术分组交换网的示意图H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1向H5发送分组H2向H6发送分组注意分组路径的变化！路由器主机通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术路由器路由器处理分组的过程是：把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；查找路由表，找出到某个目的地址的下一跳(即下一个路由器)；把分组转发到下一跳。通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术分组交换带来的问题分组在各路由器存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术分组交换原理数据报和虚电路无连接的网络服务（数据报服务）面向连接的网络服务（虚电路服务）通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术分组交换——数据报方式类似报文交换，是一种无连接型的服务每个分组在网络中的传输路径与时间完全由网络的具体情况而随机确定。数据报要求每个数据分组都包含终点地址信息以便于分组交换机为各个数据分组独立寻找路径。优缺点好处：对网络故障适应能力强；对短报文传输效率高。不足：离散度较大，时延较长；缺乏端到端的数据完整性和安全性，支持它的工业产品较少。通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术分组交换——虚电路方式类似电路交换发送分组前要建立逻辑连接“虚”表现在分组的走向确实沿着逻辑通路走，但在节点处进行缓冲。与数据报的区别是各节点不需为分组选择路径，而是沿着已经建立的虚路径走。优缺点好处：数据接收端无需对分组重新排序，时延小；一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫清除三阶段；可为用户提供永久虚电路服务，在用户间建立永久性的虚连接，用户就可以像使用专线一样方便。不足：如果发生意外中断时，需要重呼叫建立新的连接。通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术数据报服务和虚电路服务优缺点的归纳对比的方面虚电路服务数据报服务思路可靠通信应当可靠通信应当由网络来保证由用户主机来保证连接的建立必须有不要目的站地址仅在连接建立阶段每个分组都有使用，每个分组使目的站的全地址用短的虚电路号通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术数据报服务和虚电路服务优缺点的归纳对比的方面虚电路服务数据报服务分组的转发属于同一条虚电路每个分组独立选择的分组均按照同一路由进行转发路由进行转发当结点出所有通过出故障的故障结点可能丢失故障时结点的虚电路分组，一些路由均不能工作可能会发生变化通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术数据报服务和虚电路服务优缺点的归纳对比的方面虚电路服务数据报服务分组的顺序总是按发送顺序到达目的站时不一定到达目的站按发送顺序端到端的可以由分组交换网由用户主机负责差错处理和负责也可以由用户流量控制主机负责通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术分组交换特点传输质量高可对线路动态复用可在不同终端之间通信提供可靠的服务质量经济性好为用户提供补充业务通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术三种交换的比较报文报文报文ABCDABCDABCD报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文连接释放通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术异步传输模式ATM概念ATM是一种转移模式，在该模式中信息被组织成固定长度信元，来自某用户一段信息的各个信元并不需要周期性地出现。面向连接在数据传输之前，先在通信双方之间建立一条连接线路，然后再进行数据通信，通信完毕后将该链路拆除。通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术ATM的信元信元是一种对长度较小且固定的数据分组或数据帧的别称，目前只有ATM采用。一个数据分组可以是包含一个或多个数据帧。信元结构信头——控制信息，5字节信息段——静载荷/有效载荷，48字节影响信元长度的因素传输效率、时延、实现复杂性通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术ATM交换原理队列xxy输出信头kkntxysjimgxxs信元数据信头输入信元流I1I2In…输入信头信头—链路翻译表……数据O1O2On输出信元流通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术ATM交换过程根据对每个呼叫建立的控制，把输入线上虚信道标记转换成相应输出线上的虚信道标记。把具有新信头的信元存储到相应的输出线的队列中。从队列中取出该单元并把它送到输出线的时隙中。通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术交换示意图苹果彩电客户甲客户乙苹果苹果苹果彩电彩电彩电大米大米大米钢材钢材钢材去郑州来自西安大米钢材排队去北京去上海去武汉西安车站郑州车站来自其它站点去其它地方铁路苹果彩电大米钢材大米钢材苹果彩电大米钢材大米钢材苹果橡胶彩电苹果橡胶彩电石油钢材钢材石油钢材钢材煤炭大米布匹煤炭大米布匹……………………………通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术8.3接入网AN接入网（AN）是由业务节点接口（SNI）和相关用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体（例如线路设施和传输设施）组成的为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统，可经由Q3接口进行配置和管理。接入网就是介于网络侧和用户侧之间的所有机线设施的总和。用户驻地网接入网交换网传输网交换网接入网用户驻地网通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术接入网分类有线接入网铜线接入网光纤接入网无线接入网固定无线接入网移动接入网综合接入网通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术接入网的接口用户网络接口UNI业务节点接口SNI维护管理接口Q3通信概论第8章数据交换技术与接入网的接入技术8.4接入技术铜线接入技术xDSLHDSL/SDSL、ADSL、RADSL、VDSL光纤接入技术混合光纤同轴电缆接入技术无线接入技术移动方式接入——集群移动无线电话系统、蜂窝移动电话系统、卫星通信系统无线方式固定接入——微波技术、卫星通信技术、大区制技术、蜂窝技术