现代通信技术3

用户接口中继接口交换网络信号单元控制单元用户线中继线终端传输媒介终端电信号电信号信息信息点对点通信在电信系统中，只有两个终端的通信称为点对点通信。1、电信交换的基本概念点对点通信举例话音数据无交换的多个终端要实现相互间通信，必须以全互连的方式两两相连。若终端数为n，则线对数为C2n=n(n-1)/2（当终端n=100时，线对数=100X(100-1)/2=4950）无交换的多个终端的通信(终端=5、线对数=10)用户间通过交换设备连接用户环线交换设备引入交换的终端间的通信多个交换节点组成的通信网引入交换的终端间的通信中继线所谓电信交换，就是在通信网上，负责在通信的源和目的终端之间建立通信信道传送通信信息的机制，也就是根据目的地，在源和目的终端之间传送通信信息。电信交换的概念交换节点可控制的接续类型：本局接续、出局接续、入局接续、转接接续交换节点的基本功能能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转发信号能控制连接的建立与拆除交换节点必须具备的基本功能：能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫信号、地址信号交换节点接续类型图示结点A结点B结点E结点C结点DABCDEFGHIJ结点A结点B结点E结点C结点DABCDEFGHIJ1、数据交换在数据通信时利用中间结点将通信双方连接起来。2、中间结点（交换设备）：不关心被传输的数据内容，仅执行交换的动作，起数据交换的功能，将数据从一个端口交换到另一端口，继而传输到另一台中间结点，直至目的地。整个数据传输的过程被称为数据交换过程。结点：用于数据交换的中间设备，站点：发送和接收数据的终端设备。（1）线路交换（电路交换）的过程线路交换又称为电路交换，它类似于电话系统，希望通信的计算机之间必须事先建立物理线路（或者物理连接）。整个线路交换的过程包括建立线路、占用线路并进行数据传输、释放线路三个阶段。交换机电路交换（circuitswitching）•原理–直接利用可切换的物理通信线路，连接通信双方。•三个阶段–建立电路–传输数据–拆除电路•特点–在发送数据前，必须建立起点到点的物理通路；–建立物理通路时间较长，数据传送延迟较短。电路交换与分组交换示意图段。阶段说明建立线路发起方站点向某个终端站点（响应方站点）发送一个请求，该请求通过中间结点传输至终点；如果中间结点有空闲的物理线路可以使用，接收请求，分配线路，并将请求传输给下一中间结点；整个过程持续进行，直至终点。如果中间结点没有空闲的物理线路可以使用，整个线路的“串接”将无法实现。仅当通信的两个站点之间建立起物理线路之后，才允许进入数据传输阶段。线路一旦被分配，在未释放之前，其它站点将无法使用，即使某一时刻，线路上并没有数据传输。数据传输在已经建立物理线路的基础上，站点之间进行数据传输。数据既可以从发起方站点传往响应方站点，也允许相反方向的数据传输。由于整个物理线路的资源仅用于本次通信，通信双方的信息传输延迟仅取决于电磁信号沿媒体传输的延迟。释放线路当站点之间的数据传输完毕，执行释放线路的动作。该动作可以由任一站点发起，释放线路请求通过途径的中间结点送往对方，释放线路资源。线路交换的特点：1、独占性：建立线路之后、释放线路之前，即使站点之间无任何数据可以传输，整个线路仍不允许其它站点共享，因此线路的利用率较低，并且容易引起接续时的拥塞。2、实时性好：一旦线路建立，通信双方的所有资源（包括线路资源）均用于本次通信，除了少量的传输延迟之外，不再有其它延迟，具有较好的实时性；3、线路交换设备简单，不提供任何缓存装置；4、用户数据透明传输，要求收发双方自动进行速率匹配。交换机报文交换（messageswitching）•原理–信息以报文（逻辑上完整的信息段）为单位进行存储转发。•特点–线路利用率高；–要求中间结点（网络通信设备）缓冲大；–延迟时间长。报文交换1、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。2、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。3、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。交换机分组交换（packetswitching）•原理–信息以分组为单位进行存储转发。源结点把报文分为分组，在中间结点存储转发，目的结点把分组合成报文。–分组：比报文还小的信息段，可定长，也可变长。•特点–每个分组头包括目的地址，独立进行路由选择–网络结点设备中不预先分配资源–线路利用率高；–结点存储器利用率高；–易于重传，可靠性高；–易于开始新的传输，让紧急信息优先通过；–额外信息增加。交换机•分组交换分类–数据报（datagram）和虚电路（virtualcircuit）交换机•数据报–每个分组均带有全称网络地址（源、目的），可走不同的路径。–例:IPnetworks–网络随时都可以接收主机发送的分组(数据报);–网络为每个分组独立的选择路由;–网络只是尽最大努力地将分组交付给目的主机,但对源主机没有任何承诺;–网络不保证所传送的分组不丢失,也不保证按原主机发送分组的先后顺序以及在多长的时限内必须将分组交付给目的主机.–当网络发生拥塞时,网络中的某个节点可以将一些分组丢弃.–数据报提供的服务是不可靠的,不能保证服务质量.交换机•虚电路–源主机先向目的主机发出一个特定格式的控制信息分组,要求进行通信,同时也寻找一条合适的路由;–目的主机同意通信就发回响应,然回双方就建立了虚电路并可传送数据.–由于采用了存储转发技术,这种虚电路和电路交换的连接有很大的不同.–网络向用户提供的服务就好像在两个主机之间建立了一对穿过网络的数字管道.所有发送的分组都按发送的前后顺序进入管道,然后按照先进先出的原则沿此管道传送到目的主机.–到达目的站的分组不会因网络出现拥塞而丢失,也不会乱序.–虚电路服务对通信的服务质量有较好的保证.分组交换：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。（1）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。（2）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。（3）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）。4、线路交换与分组交换的比较：（1）分配通信资源（主要是线路）的方式线路交换：静态地事先分配线路，造成线路资源的浪费，并导致接续时的困难。分组交换：动态地（按序）分配线路，提高了线路的利用率，由于使用内存来暂存分组，可能出现因为内存资源耗尽，而中间结点不得不丢弃接到的分组的现象。（2）用户的灵活性线路交换：信息传输是全透明的，用户可以自行定义传输信息的内容、速率、体积、格式等，可以同时传输语音、数据、图像等。分组交换：信息传输则是半透明的，用户必须按照分组设备的要求使用基本的参数。（3）收费线路交换：网络的收费仅限于通信的距离和使用的时间；分组交换：网络的收费则考虑传输的字节（或者分组）数和连接的时间。