第5章 分组交换原理与技术

2020年1月29日现代交换原理与技术1第5章分组交换原理与技术5.1概述5.2分组交换原理5.2.1统计时分复用5.2.2逻辑信道5.2.3虚电路与数据报5.2.4路由选择5.2.5流量控制与拥塞控制2020年1月29日现代交换原理与技术2第5章分组交换原理与技术5.3通信系统的分层体系结构5.3.1协议的基本概念5.3.2OSI协议参考模型5.3.3协议的相关问题5.4X.25与帧中继5.4.1X.25建议5.4.2帧中继的提出及其技术特点5.4.3帧中继的协议栈结构与帧格式5.4.4帧中继的交换操作5.4.5带宽管理和拥塞控制2020年1月29日现代交换原理与技术3第5章分组交换原理与技术5.1概述分组交换是针对数据通信的特点而研发的一种信息交换技术。电路交换是固定信道，信道利用率低；报文方式交换延时大，不适合实时交换；在实际中语音数据可以部分丢失，但数据是不能丢失。分组交换主要是针对上面的情况而产生。目前代表协议:X.25帧中继和ATM协议2020年1月29日现代交换原理与技术4第5章分组交换原理与技术5.2分组交换原理分组交换方式具有如下特点：①分组交换采用统计复用方法，可以将信道按照需要动态地分配给各个用户，信道利用率较高。②在分组交换中普遍采用逐段反馈重发的措施，以保证数据传输是无差错的。③分组数据在通信网中传送的时延是随机的，这主要是因为数据分组在交换节点有可能要排队等待，另外，逐段反馈也可能引入附加的时延。④由于要进行逐段差错控制，交换节点的处理负担较重。2020年1月29日现代交换原理与技术5第5章分组交换原理与技术5.2分组交换原理统计时分复用：时分复用分为同步时分复用和统计时分复用,我们的PCM语音时隙是属于同步时分系统,分组交换采用统计时分复用,在给用户分配资源时,不象同步时分一样分配固定的带宽,而是按照需动态分配,这样线路的利用效率很高.2020年1月29日现代交换原理与技术6第5章分组交换原理与技术5.2分组交换原理逻辑信道：由于采用按需分配资源,在通信时,按照需求分配信道,这样对于一个用户在每次呼叫时可以分配不同的逻辑信道.2020年1月29日现代交换原理与技术7第5章分组交换原理与技术5.2分组交换原理分组交换（packetswitching）是报文交换的一种改进，它采用了较短的格式化的信息单位，称为报文分组（packet），将报文分成若干个分组，每个分组的长度有一个上限，有限长度的分组使得每个节点所需的存储能力降低了，分组可以存储到内存中，提高了交换速度。分组交换有虚电路分组交换和数据报分组交换两种。2020年1月29日现代交换原理与技术8第5章分组交换原理与技术5.2分组交换原理（1）虚电路方式网络的源节点和目的节点之间要先建一条逻辑通路。每个分组除了包含数据之外还包含一个虚电路标识符。在预先建好的路径上的每个节点都知道把这些分组引导到哪里去，不再需要路由选择判定。最后，由某一个站用清除请求分组来结束这次连接。虚电路分组交换的主要特点是：在数据传送之前必须通过虚呼叫设置一条虚电路。但并不像电路交换那样有一条专用通路，分组在每个节点上仍然需要缓冲，并在线路上进行排队等待输出。2020年1月29日现代交换原理与技术9第5章分组交换原理与技术5.2分组交换原理（2）数据报方式在数据报分组交换中，每个分组的传送是被单独处理的。每个分组称为一个数据报，每个数据报自身携带足够的地址信息。一个节点收到一个数据报后，根据数据报中的地址信息和节点所储存的路由信息，找出一个合适的出路，把数据报原样地发送到下一节点。由于各数据报所走的路径不一定相同，因此不能保证各个数据报按顺序到达目的地，有的数据报甚至会中途丢失。整个过程中，没有虚电路建立，但要为每个数据报做路由选择。2020年1月29日现代交换原理与技术10第5章分组交换原理与技术5.2分组交换原理路由选择：路由选择主要包含3个内容:路由选择规则、路由选择协议、路由选择算法。路由选择算法将是核心部分。一般有固定型算法、自适应算法、最短路径算法。2020年1月29日现代交换原理与技术11第5章分组交换原理与技术5.2分组交换原理流量控制与拥塞控制：他是分组交换必须具有的功能。流量控制：防止拥塞情况发生；拥塞控制：一旦发生拥塞必须有解决的办法。一般发生时就通知原发点降低传送速率。2020年1月29日现代交换原理与技术12第5章分组交换原理与技术5.2分组交换原理在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。1101000110101010110101011100010011010010报文假定这个报文较长不便于传输2020年1月29日现代交换原理与技术13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”2020年1月29日现代交换原理与技术14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32020年1月29日现代交换原理与技术15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。分组交换网中的结点交换机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结点交换机。用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。2020年1月29日现代交换原理与技术16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收到的数据2020年1月29日现代交换原理与技术17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11010001101010101101010111000100110100102020年1月29日现代交换原理与技术18第5章分组交换原理与技术5.3通信系统的分层体系结构随着通讯协议越来越复杂，分组协议整体是一个叫复杂的系统，为了产品的研发现在都采用分层体系结构。采用分层结构可以降低网络设计复杂程度、方便网络的互联互通、增加了网络的可升级性、促进了技术分工。分层结构每层功能技术相对独立，层与层之间的信息交换采用最小化。2020年1月29日现代交换原理与技术19第5章分组交换原理与技术5.3通信系统的分层体系结构OSI协议参考模型：分7层：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、链路层、物理层；说明不是每一个通信协议都要分7层，可以是7层以下。2020年1月29日现代交换原理与技术20第5章分组交换原理与技术5.4X.25与帧中继5.4.1X.25建议5.4.2帧中继的提出及其技术特点5.4.3帧中继的协议栈结构与帧格式5.4.4帧中继的交换操作5.4.5带宽管理和拥塞控制2020年1月29日现代交换原理与技术21第5章分组交换原理与技术5.4X.25与帧中继X.25是国际电联的标准协议;指数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备(DCE)之间的通信接口。分3层结构：物理层、链路层、分组层；物理层：规定了DTE和DCE之间的建立、维持、释放物理链路的过程，以及机械、电气、功能和规程等；数据链路层：规定了DTE和DCE的线路上交换帧的过程；分组层：他对应的OSI是网络层，利用链路层提供的服务，实现DTE和DCE接口上的分组。2020年1月29日现代交换原理与技术22第5章分组交换原理与技术5.4帧中继的提出及其技术特点特点：1、传送协议大为简化；2、用户平面和控制平面的分离；2020年1月29日现代交换原理与技术23第5章分组交换原理与技术5.4X.25与帧中继