現(xiàn)代交換技術(shù)教材課件

1、第第1章章緒緒 論論 由由“通信通信”到到“電信電信”，僅僅一字之差，僅僅一字之差，卻引發(fā)了一場革命，拉開了信息通信技術(shù)發(fā)卻引發(fā)了一場革命，拉開了信息通信技術(shù)發(fā)展的帷幕。展的帷幕。 今天我們所說的通信，通常是指電通信，今天我們所說的通信，通常是指電通信，即電信。即電信。 隨著通信網(wǎng)向數(shù)字化、智能化、綜合化、隨著通信網(wǎng)向數(shù)字化、智能化、綜合化、寬帶化、個人化方向的快速發(fā)展，各種交換寬帶化、個人化方向的快速發(fā)展，各種交換技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并將按下一代網(wǎng)絡(luò)（技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并將按下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）框架在控制、業(yè)務(wù)等層面進(jìn)行融合?？蚣茉诳刂?、業(yè)務(wù)等層面進(jìn)行融合。交換與通信網(wǎng)交換與通信網(wǎng)1.11.1通信網(wǎng)分

2、層模型通信網(wǎng)分層模型1.21.2交換技術(shù)的分類交換技術(shù)的分類1.31.3交換技術(shù)的發(fā)展交換技術(shù)的發(fā)展1.41.4 1.1.1 交換機(jī)的引入交換機(jī)的引入 在通信系統(tǒng)中，信息是以電信號或光信在通信系統(tǒng)中，信息是以電信號或光信號的形式傳輸?shù)?。號的形式傳輸?shù)摹?如圖如圖1-1所示，一個通信系統(tǒng)至少應(yīng)包括所示，一個通信系統(tǒng)至少應(yīng)包括終端和傳輸介質(zhì)。終端和傳輸介質(zhì)。圖圖1-1 點到點通信點到點通信 當(dāng)存在多個終端且希望它們中的任何兩當(dāng)存在多個終端且希望它們中的任何兩個都能進(jìn)行點到點通信時，最簡單、最直個都能進(jìn)行點到點通信時，最簡單、最直接的方法就是把所有終端兩兩相連，如圖接的方法就是把所有終端兩兩相連，如

3、圖1-2所示。所示。 圖圖1-2 多用戶全互連通信多用戶全互連通信 這種連接方式稱為全互連。這種連接方式稱為全互連。 全互連組網(wǎng)可以實現(xiàn)任何兩個終端之間全互連組網(wǎng)可以實現(xiàn)任何兩個終端之間的通信需要，但存在下列不足。的通信需要，但存在下列不足。（1）連接線對的數(shù)量隨終端數(shù)的平）連接線對的數(shù)量隨終端數(shù)的平方增加，當(dāng)存在方增加，當(dāng)存在N個終端時，需要的個終端時，需要的連接線對數(shù)為連接線對數(shù)為N (N 1)/2。（2）當(dāng)終端相距較遠(yuǎn)時，需要大量）當(dāng)終端相距較遠(yuǎn)時，需要大量的長途線路。的長途線路。（3）每個終端都有）每個終端都有N-l對線與其他終對線與其他終端相接，因而每個終端需要端相接，因而每個終端需

4、要N-1個線路個線路接口。接口。（4）增加第）增加第N+1個終端時，必須增設(shè)個終端時，必須增設(shè)N對線路。當(dāng)對線路。當(dāng)N較大時，無法實用化。較大時，無法實用化。 圖圖1-3 引入交換節(jié)點引入交換節(jié)點 如圖如圖1-4所示，最簡單的通信網(wǎng)可以僅由所示，最簡單的通信網(wǎng)可以僅由一臺交換機(jī)組成，每個用戶（電話機(jī)或終一臺交換機(jī)組成，每個用戶（電話機(jī)或終端）通過一條專用的用戶環(huán)線（簡稱用戶端）通過一條專用的用戶環(huán)線（簡稱用戶線）與交換機(jī)中的相應(yīng)接口相連接。線）與交換機(jī)中的相應(yīng)接口相連接。 圖圖1-4 由一臺交換機(jī)組成的通信網(wǎng)由一臺交換機(jī)組成的通信網(wǎng) 由交換機(jī)組成的通信網(wǎng)稱為交換式通信網(wǎng)。由交換機(jī)組成的通信網(wǎng)稱

5、為交換式通信網(wǎng)。 交換式通信網(wǎng)的一個突出優(yōu)點是很容易組交換式通信網(wǎng)的一個突出優(yōu)點是很容易組成大型網(wǎng)絡(luò)，以電話通信為例，當(dāng)終端數(shù)目成大型網(wǎng)絡(luò)，以電話通信為例，當(dāng)終端數(shù)目較多，且分散在相距很遠(yuǎn)的不同地區(qū)時，可較多，且分散在相距很遠(yuǎn)的不同地區(qū)時，可以用交換機(jī)組成如圖以用交換機(jī)組成如圖1-5所示的電話通信網(wǎng)。所示的電話通信網(wǎng)。 圖圖1-5 由多臺交換機(jī)組成的通信網(wǎng)由多臺交換機(jī)組成的通信網(wǎng) 定義：通信網(wǎng)是由一定數(shù)量的節(jié)點（包括定義：通信網(wǎng)是由一定數(shù)量的節(jié)點（包括端系統(tǒng)、交換機(jī)）和連接這些節(jié)點的傳輸端系統(tǒng)、交換機(jī)）和連接這些節(jié)點的傳輸系統(tǒng)有機(jī)地組織在一起的，按照約定的規(guī)系統(tǒng)有機(jī)地組織在一起的，按照約定的規(guī)

6、則或協(xié)議完成任意用戶間信息交換的通信則或協(xié)議完成任意用戶間信息交換的通信體系。體系。 圖圖1-6 面向連接網(wǎng)絡(luò)的工作原理面向連接網(wǎng)絡(luò)的工作原理 圖圖1-7 無連接網(wǎng)絡(luò)的工作原理無連接網(wǎng)絡(luò)的工作原理 面向連接和無連接的主要區(qū)別如下：面向連接和無連接的主要區(qū)別如下：（1）面向連接網(wǎng)絡(luò)對每次通信總要）面向連接網(wǎng)絡(luò)對每次通信總要經(jīng)過建立連接、傳送信息、釋放連接經(jīng)過建立連接、傳送信息、釋放連接三個階段，而無連接網(wǎng)絡(luò)并不為每次三個階段，而無連接網(wǎng)絡(luò)并不為每次通信過程建立和拆除連接。通信過程建立和拆除連接。（2）面向連接網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點）面向連接網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點必須為每一個呼叫選路，一旦路由確必須為每一

7、個呼叫選路，一旦路由確定連接即建立，路由中各節(jié)點需要為定連接即建立，路由中各節(jié)點需要為接下來進(jìn)行的通信維持連接的狀態(tài)；接下來進(jìn)行的通信維持連接的狀態(tài)；無連接網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點必須為每個無連接網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點必須為每個傳送的分組獨(dú)立選路，但節(jié)點中不需傳送的分組獨(dú)立選路，但節(jié)點中不需要維持連接的狀態(tài)。要維持連接的狀態(tài)。（3）用戶信息較長時，面向連接方）用戶信息較長時，面向連接方式通信效率較高；反之，使用無連接式通信效率較高；反之，使用無連接方式要好一些。方式要好一些。 在通信網(wǎng)中，信息傳遞過程涉及諸多操在通信網(wǎng)中，信息傳遞過程涉及諸多操作，如比特流傳送、同步、流量控制、差作，如比特流傳送、同步、流量

8、控制、差錯控制、擁塞控制、路由選擇、會話過程錯控制、擁塞控制、路由選擇、會話過程管理和數(shù)據(jù)加密等。管理和數(shù)據(jù)加密等。 因此，寄希望由單一通信實體完成所有的因此，寄希望由單一通信實體完成所有的操作和功能是不切實際的，同時也不利于定操作和功能是不切實際的，同時也不利于定義具體的操作功能。義具體的操作功能。 現(xiàn)代通信網(wǎng)采用分層結(jié)構(gòu)，主要原因如下。現(xiàn)代通信網(wǎng)采用分層結(jié)構(gòu)，主要原因如下。（1）分層可以降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的復(fù)雜度。）分層可以降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的復(fù)雜度。 （2）方便異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的互連互通。）方便異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的互連互通。 （3）增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的可升級性。）增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的可升級性。 （4）促進(jìn)競爭和設(shè)備制造商的分

9、工。）促進(jìn)競爭和設(shè)備制造商的分工。 圖圖1-8 OSI-RM的分層結(jié)構(gòu)的分層結(jié)構(gòu)（1）物理層）物理層 （2）數(shù)據(jù)鏈路層）數(shù)據(jù)鏈路層 （3）網(wǎng)絡(luò)層）網(wǎng)絡(luò)層 （4）傳輸層（運(yùn)輸層）傳輸層（運(yùn)輸層） （5）會話層）會話層 （6）表示層）表示層 （7）應(yīng)用層）應(yīng)用層 1對等層間通信對等層間通信 在分層模型中，將位于不同系統(tǒng)（包括在分層模型中，將位于不同系統(tǒng)（包括端系統(tǒng)和中間系統(tǒng)）的相同層稱為對等層。端系統(tǒng)和中間系統(tǒng)）的相同層稱為對等層。 在對等層之間進(jìn)行通信的進(jìn)程稱為對等在對等層之間進(jìn)行通信的進(jìn)程稱為對等進(jìn)程。進(jìn)程。 如圖如圖1-9所示，對等層間通信產(chǎn)生和處理的所示，對等層間通信產(chǎn)生和處理的對象稱為協(xié)

10、議數(shù)據(jù)單元（對象稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU，Protocol Data Unit）。）。圖圖1-9 對等層間通信對等層間通信 通常，把傳輸層數(shù)據(jù)單元稱為段通常，把傳輸層數(shù)據(jù)單元稱為段（Segment），網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)單元稱為分組），網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)單元稱為分組或包（或包（Packet），數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)單元稱），數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)單元稱為幀（為幀（Frame），物理層數(shù)據(jù)稱為比特流），物理層數(shù)據(jù)稱為比特流（Bit）。）。 因此，相應(yīng)地有應(yīng)用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元因此，相應(yīng)地有應(yīng)用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（APDU，Application Protocol Data Unit）、表示層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（）、表示層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PPDU

11、，Presentation Protocol Data Unit）、會話）、會話層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（SPDU，Session Protocol Data Unit）等。）等。圖圖1-10 對等層數(shù)據(jù)封裝和解封過程示例對等層數(shù)據(jù)封裝和解封過程示例實體實體 所謂實體（所謂實體（Entity），是指任何可發(fā)送或），是指任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。 第第N層實體通常由兩部分組成：相鄰層間層實體通常由兩部分組成：相鄰層間的接口和第的接口和第N層通信協(xié)議。層通信協(xié)議。 OSI定義了如下定義了如下4種用于層間信息交換的種用于層間信息交換的原語：原語： 請求原語

12、（請求原語（Request）；）； 指示原語（指示原語（Indication）；）； 響應(yīng)原語（響應(yīng)原語（Response）；）； 證實原語（證實原語（Confirm）。）。 語音、數(shù)據(jù)等不同的通信業(yè)務(wù)具有不同語音、數(shù)據(jù)等不同的通信業(yè)務(wù)具有不同的特點，如有的對實時性要求很高，有的的特點，如有的對實時性要求很高，有的對差錯敏感；有的傳輸速率恒定，有的具對差錯敏感；有的傳輸速率恒定，有的具有突發(fā)性。有突發(fā)性。 因而要求網(wǎng)絡(luò)采用不同的交換方式。因而要求網(wǎng)絡(luò)采用不同的交換方式。 目前已經(jīng)出現(xiàn)和使用的交換技術(shù)如圖目前已經(jīng)出現(xiàn)和使用的交換技術(shù)如圖1-12所示。所示。圖圖1-12 主要交換技術(shù)分類主要交換技

13、術(shù)分類 電路交換（電路交換（CS，Circuit Switching）是最）是最早出現(xiàn)的一種交換技術(shù)，主要用于電話通信。早出現(xiàn)的一種交換技術(shù)，主要用于電話通信。 電話通信對時延和時延抖動十分敏感，電電話通信對時延和時延抖動十分敏感，電路交換是一種實時的交換技術(shù)。路交換是一種實時的交換技術(shù)。 電路交換的基本過程包括呼叫建立、信電路交換的基本過程包括呼叫建立、信息傳送（通話）和連接釋放三個階段，如息傳送（通話）和連接釋放三個階段，如圖圖1-13所示。所示。圖圖1-13 電路交換的基本過程電路交換的基本過程 電路交換的主要優(yōu)點如下：電路交換的主要優(yōu)點如下：（1）信息的傳輸時延小，且連接建）信息的傳輸

14、時延小，且連接建立，傳輸時延固定不變。立，傳輸時延固定不變。（2）信息在通路中）信息在通路中“透明透明”傳輸，傳輸，交換機(jī)對用戶的信息不存儲、不分析、交換機(jī)對用戶的信息不存儲、不分析、不處理，而是原封不動地傳送，交換不處理，而是原封不動地傳送，交換機(jī)的處理開銷比較小，信息的傳輸效機(jī)的處理開銷比較小，信息的傳輸效率比較高。率比較高。 電路交換存在下列不足：電路交換存在下列不足：（1）電路資源被通信雙方獨(dú)占，利）電路資源被通信雙方獨(dú)占，利用率較低。用率較低。 當(dāng)通信時間較短（或傳送較短信息）時，當(dāng)通信時間較短（或傳送較短信息）時，呼叫建立的時間可能大于通信時間，網(wǎng)絡(luò)的呼叫建立的時間可能大于通信時間

15、，網(wǎng)絡(luò)的利用率低。利用率低。（3）存在呼損，即可能出現(xiàn)由于被）存在呼損，即可能出現(xiàn)由于被叫方終端設(shè)備忙或通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過重叫方終端設(shè)備忙或通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過重而呼叫不通的情況。而呼叫不通的情況。（4）通信雙方在信息傳輸速率、編）通信雙方在信息傳輸速率、編碼格式、同步方式、通信協(xié)議等方面碼格式、同步方式、通信協(xié)議等方面要完全兼容，這就限制了不同速率、要完全兼容，這就限制了不同速率、不同編碼格式和不同通信協(xié)議的用戶不同編碼格式和不同通信協(xié)議的用戶終端之間的通信。終端之間的通信。 分組交換來源于報文交換，采用分組交換來源于報文交換，采用“存存儲儲轉(zhuǎn)發(fā)（轉(zhuǎn)發(fā)（Store and Forward）”方式，方式

16、，同屬于可變比特率交換范疇。同屬于可變比特率交換范疇。 為此，下面先介紹報文交換（為此，下面先介紹報文交換（Message Switching）。）。 1 1報文交換報文交換圖圖1-14 報文交換的一般過程報文交換的一般過程（1）信息以）信息以“存儲存儲轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)”方式通方式通過交換機(jī)，輸入、輸出電路的速率和過交換機(jī)，輸入、輸出電路的速率和編碼格式等可以不同，很容易實現(xiàn)不編碼格式等可以不同，很容易實現(xiàn)不同類型終端之間的通信。同類型終端之間的通信。（2）在信息傳送（報文交換）的過）在信息傳送（報文交換）的過程（從用戶程（從用戶A到用戶到用戶B）中沒有呼叫）中沒有呼叫建立和接續(xù)過程，來自不同用戶的信

17、建立和接續(xù)過程，來自不同用戶的信息可以在同一條線路上以報文為單位息可以在同一條線路上以報文為單位進(jìn)行多路復(fù)用，電路利用率較高。進(jìn)行多路復(fù)用，電路利用率較高。（3）用戶不需要叫通對方就可以發(fā)）用戶不需要叫通對方就可以發(fā)送報文；如果需要，同一報文可以由送報文；如果需要，同一報文可以由交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)至多個不同的用戶，實現(xiàn)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)至多個不同的用戶，實現(xiàn)多播通信。多播通信。 但報文交換存在如下不足：但報文交換存在如下不足：（1）由于采用）由于采用“存儲存儲轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)”方式，方式，信息通過交換機(jī)時，時延和時延變化信息通過交換機(jī)時，時延和時延變化都較大，不利于實時通信。都較大，不利于實時通信。（2）交換機(jī)要有能

18、力存儲各用戶發(fā)）交換機(jī)要有能力存儲各用戶發(fā)送的報文，其中有的報文可能很長，送的報文，其中有的報文可能很長，要求交換機(jī)具有較高的處理能力和較要求交換機(jī)具有較高的處理能力和較大的存儲容量。大的存儲容量。 分組交換同樣采用分組交換同樣采用“存儲存儲轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)”方式，方式，但處理對象不是以報文為單位，而是把報文但處理對象不是以報文為單位，而是把報文劃分成許多較短的、格式化的劃分成許多較短的、格式化的“分組分組（Packet）”進(jìn)行傳輸和交換。進(jìn)行傳輸和交換。 分組長度較短，且具有統(tǒng)一的格式，便于分組長度較短，且具有統(tǒng)一的格式，便于在交換機(jī)中存儲和處理。在交換機(jī)中存儲和處理。 分組進(jìn)入交換機(jī)后只在主存儲器

19、中停留分組進(jìn)入交換機(jī)后只在主存儲器中停留很短的時間，進(jìn)行排隊處理，一旦確定了很短的時間，進(jìn)行排隊處理，一旦確定了新的路由，就很快輸出到下一個交換機(jī)或新的路由，就很快輸出到下一個交換機(jī)或用戶終端。用戶終端。 分組通過交換機(jī)或網(wǎng)絡(luò)的時間很短（一分組通過交換機(jī)或網(wǎng)絡(luò)的時間很短（一般為毫秒級），能滿足絕大多數(shù)數(shù)據(jù)通信般為毫秒級），能滿足絕大多數(shù)數(shù)據(jù)通信對實時性的要求。對實時性的要求。 根據(jù)交換機(jī)對分組的處理方式不同，分根據(jù)交換機(jī)對分組的處理方式不同，分組交換分為數(shù)據(jù)報（組交換分為數(shù)據(jù)報（Datagram）和虛電路）和虛電路（Virtual Circuit）兩種工作方式。）兩種工作方式。 分組交換的主要

20、優(yōu)點如下：分組交換的主要優(yōu)點如下：（1）能向用戶提供在不同速率、不）能向用戶提供在不同速率、不同編碼方式、不同通信協(xié)議的數(shù)據(jù)終同編碼方式、不同通信協(xié)議的數(shù)據(jù)終端之間相互通信的靈活的通信環(huán)境。端之間相互通信的靈活的通信環(huán)境。（2）在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較輕的情況下，信）在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較輕的情況下，信息的傳輸時延較小，而且時延的變化息的傳輸時延較小，而且時延的變化范圍不大，能夠較好地滿足計算機(jī)通范圍不大，能夠較好地滿足計算機(jī)通信的要求。信的要求。（3）便于實現(xiàn)線路上用戶信息的動）便于實現(xiàn)線路上用戶信息的動態(tài)統(tǒng)計復(fù)用，通信線路（包括中繼線態(tài)統(tǒng)計復(fù)用，通信線路（包括中繼線和用戶線）的利用率較高，在一條物和用戶線）的利

21、用率較高，在一條物理線路上可以同時提供多條信息通路。理線路上可以同時提供多條信息通路。 分組傳輸時可以在中繼線和用戶線上分分組傳輸時可以在中繼線和用戶線上分段進(jìn)行差錯校驗，使信息在分組交換網(wǎng)絡(luò)段進(jìn)行差錯校驗，使信息在分組交換網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)谋忍夭铄e率大大降低，一般可以中傳輸?shù)谋忍夭铄e率大大降低，一般可以達(dá)到達(dá)到10 10以下。以下。 由于分組傳輸?shù)穆酚墒强勺兊模?dāng)網(wǎng)絡(luò)由于分組傳輸?shù)穆酚墒强勺兊?，?dāng)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備或線路發(fā)生故障時，分組可以主中的設(shè)備或線路發(fā)生故障時，分組可以主動避開故障點，故分組交換可靠性高。動避開故障點，故分組交換可靠性高。 信息以分組為單位在交換機(jī)中存儲和處信息以分組為單位在交換機(jī)

22、中存儲和處理，不要求交換機(jī)具有很大的存儲容量，理，不要求交換機(jī)具有很大的存儲容量，降低了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的費(fèi)用；對線路的動態(tài)統(tǒng)降低了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的費(fèi)用；對線路的動態(tài)統(tǒng)計復(fù)用也大大降低了用戶的通信費(fèi)用。計復(fù)用也大大降低了用戶的通信費(fèi)用。 分組交換存在的不足如下：分組交換存在的不足如下：（1）由于網(wǎng)絡(luò)附加的開銷較多，對）由于網(wǎng)絡(luò)附加的開銷較多，對長報文通信的效率較低。長報文通信的效率較低。 （2）技術(shù)實現(xiàn)復(fù)雜。）技術(shù)實現(xiàn)復(fù)雜。 傳統(tǒng)的分組交換網(wǎng)絡(luò)是基于傳統(tǒng)的分組交換網(wǎng)絡(luò)是基于X.25建議的。建議的。 20世紀(jì)世紀(jì)80年代以后，隨著光纖通信技術(shù)的年代以后，隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，光纖逐漸成為通信網(wǎng)傳輸介質(zhì)的主體

23、。發(fā)展，光纖逐漸成為通信網(wǎng)傳輸介質(zhì)的主體。 光纖通信具有容量大、傳輸質(zhì)量高的特點，光纖通信具有容量大、傳輸質(zhì)量高的特點，數(shù)據(jù)傳輸誤碼率小于數(shù)據(jù)傳輸誤碼率小于10 9，系統(tǒng)能夠提供，系統(tǒng)能夠提供10100Gbit/s甚至更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。甚至更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。 另一方面，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，終另一方面，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，終端的智能化程度不斷提高，許多原來由網(wǎng)端的智能化程度不斷提高，許多原來由網(wǎng)絡(luò)完成的工作（如差錯控制）可以由端系絡(luò)完成的工作（如差錯控制）可以由端系統(tǒng)實現(xiàn)。統(tǒng)實現(xiàn)。 在這樣的環(huán)境下，分組交換顯然就沒有在這樣的環(huán)境下，分組交換顯然就沒有必要像必要像X.25那樣再做許多精巧而

24、煩瑣的工那樣再做許多精巧而煩瑣的工作了。作了。 快速分組交換（快速分組交換（FPS，F(xiàn)ast Packet Switching）就是在這樣的背景下提出的。）就是在這樣的背景下提出的。 快速分組交換可理解為盡量簡化協(xié)議，快速分組交換可理解為盡量簡化協(xié)議，甚至只保留核心的網(wǎng)絡(luò)功能，以提供高速、甚至只保留核心的網(wǎng)絡(luò)功能，以提供高速、高吞吐量、低時延服務(wù)的交換技術(shù)。高吞吐量、低時延服務(wù)的交換技術(shù)。 廣義的廣義的FPS包括幀中繼（包括幀中繼（FR，F(xiàn)rame Relay）與信元中繼（）與信元中繼（CR，Cell Relay）兩）兩種交換方式。種交換方式。 ATM交換采用的是信元中繼方式。交換采用的是信元

25、中繼方式。 與與X.25協(xié)議相比，幀中繼采用一種簡化協(xié)議相比，幀中繼采用一種簡化的協(xié)議，它只有的協(xié)議，它只有OSI-RM模型的下兩層，模型的下兩層，沒有第三層，甚至在數(shù)據(jù)鏈路層也只保留沒有第三層，甚至在數(shù)據(jù)鏈路層也只保留了核心功能，如幀的定界、同步及差錯檢了核心功能，如幀的定界、同步及差錯檢測等。測等。 與傳統(tǒng)的分組交換相比，幀中繼有兩個與傳統(tǒng)的分組交換相比，幀中繼有兩個主要特點。主要特點。 一是幀中繼以幀為單位來傳送和交換數(shù)一是幀中繼以幀為單位來傳送和交換數(shù)據(jù)，在第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）進(jìn)行復(fù)用和據(jù)，在第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）進(jìn)行復(fù)用和傳送，而不是在分組層，這就簡化了協(xié)議，傳送，而不是在分組層，這就

26、簡化了協(xié)議，加快了處理速度。加快了處理速度。 二是幀中繼將用戶面與控制面分離，而通二是幀中繼將用戶面與控制面分離，而通常常 的分組交換是不分離的：用戶面負(fù)責(zé)業(yè)的分組交換是不分離的：用戶面負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)信息的傳送；控制面負(fù)責(zé)提供呼叫和連務(wù)信息的傳送；控制面負(fù)責(zé)提供呼叫和連接的控制，主要包括信令功能。接的控制，主要包括信令功能。 ATM具有下列基本特點：具有下列基本特點：（1）采用定長信元。）采用定長信元。（2）面向連接。）面向連接。 （3）異步時分交換。）異步時分交換。 （4）支持多種業(yè)務(wù)并具有服務(wù)質(zhì)量）支持多種業(yè)務(wù)并具有服務(wù)質(zhì)量保證。保證。 圖圖1-15 傳輸通道示意傳輸通道示意 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是利用通

27、信設(shè)備和傳輸線路將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是利用通信設(shè)備和傳輸線路將不同地理位置、功能獨(dú)立不同地理位置、功能獨(dú)立 的多個計算機(jī)系的多個計算機(jī)系統(tǒng)互連在一起，通過一系列的協(xié)議實現(xiàn)資統(tǒng)互連在一起，通過一系列的協(xié)議實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。 從服務(wù)范圍看，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)從服務(wù)范圍看，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)（LAN，Local Area Network）、城域網(wǎng)）、城域網(wǎng)（MAN，Metropolitan Area Network）和）和廣域網(wǎng)（廣域網(wǎng)（WAN，Wide Area Network）。）。 隨著局域網(wǎng)技術(shù)，特別是電信級以太網(wǎng)隨著局域網(wǎng)技術(shù)，特別是電信級以太網(wǎng)技術(shù)（技術(shù)（

28、CE，Carrier Ethernet）的發(fā)展，）的發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍正在向城域網(wǎng)甚至計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍正在向城域網(wǎng)甚至廣域網(wǎng)延伸。廣域網(wǎng)延伸。 本書主要介紹局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中使用的本書主要介紹局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中使用的基本交換技術(shù)。基本交換技術(shù)。 局域網(wǎng)技術(shù)包括以太網(wǎng)、令牌環(huán)、光纖局域網(wǎng)技術(shù)包括以太網(wǎng)、令牌環(huán)、光纖分布式數(shù)據(jù)接口（分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）、）、ATM等，但等，但真正得到廣泛應(yīng)用的是美國電氣和電子工真正得到廣泛應(yīng)用的是美國電氣和電子工程師學(xué)會程師學(xué)會IEEE802委員會制定的委員會制定的以太網(wǎng)以太網(wǎng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。準(zhǔn)和技術(shù)。 圖圖1-16 傳統(tǒng)以太網(wǎng)和交換式局域網(wǎng)傳統(tǒng)以太網(wǎng)

29、和交換式局域網(wǎng)圖圖1-17 廣域網(wǎng)組網(wǎng)示例廣域網(wǎng)組網(wǎng)示例 1.4.1 電路交換的發(fā)展電路交換的發(fā)展1機(jī)電式交換機(jī)機(jī)電式交換機(jī)2模擬程控交換模擬程控交換 程控交換具有下列優(yōu)越性：程控交換具有下列優(yōu)越性：（1）靈活性大，適應(yīng)性強(qiáng)。）靈活性大，適應(yīng)性強(qiáng)。 （2）能提供多種新的服務(wù)性能。）能提供多種新的服務(wù)性能。 （3）便于實現(xiàn)共路信令。）便于實現(xiàn)共路信令。 （4）便于實現(xiàn)操作維護(hù)和管理工作）便于實現(xiàn)操作維護(hù)和管理工作的自動化。的自動化。 （5）適應(yīng)現(xiàn)代電信網(wǎng)的發(fā)展。）適應(yīng)現(xiàn)代電信網(wǎng)的發(fā)展。 與模擬交換不同，數(shù)字交換在話路部分與模擬交換不同，數(shù)字交換在話路部分交換的是經(jīng)過脈沖編碼調(diào)制（交換的是經(jīng)過脈沖編碼調(diào)制（PCM，Pulse Code Modulation）的數(shù)字話音信號，交換）的數(shù)字話音信號，交換機(jī)內(nèi)部的互連網(wǎng)絡(luò)采用數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)機(jī)內(nèi)部的互連網(wǎng)絡(luò)采用數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)（DSN，Digital Switching Network）。）。 數(shù)字程控交換在技術(shù)上表現(xiàn)出以下數(shù)字程控交換在技術(shù)上表現(xiàn)出以下3個主個主要特征：要特征：（1）隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)）隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字程控交換機(jī)采用單路編譯碼展，數(shù)字程控交換機(jī)采用單路編譯碼器和數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了用戶級和器和數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了用戶級和選組級的全數(shù)字化。選組級的全數(shù)字化。（2）局間