現(xiàn)代通信網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)[1]課件

1、現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)第三章第三章 分組交換與幀中繼技術(shù)分組交換與幀中繼技術(shù)n1. 分組交換的優(yōu)點分組交換的優(yōu)點n 分組交換的設(shè)計初衷是為了進行計算機之間的資源共享，其設(shè)計思路截然不同于電路交換。與電路交換相比，分組交換的優(yōu)點可以歸納如下：n (1) 線路利用率較高。分組交換在線路上采用動態(tài)統(tǒng)計時分復(fù)用的技術(shù)傳送各個分組，因此提高了傳輸介質(zhì)(包括用戶線和中繼線)的利用率。每個分組都有控制信息，使終端和交換機之間的用戶線上或者交換機之間的中繼線上，均可同時有多個不同用戶終端按需進行資源共享。現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng) (2) 異種終端通信。由于采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，不需要建立端到端的物理

2、連接，因此不必像電路交換中那樣，通信雙方的終端必須具有同樣的速率和控制規(guī)程。分組交換中可以實現(xiàn)不同類型的數(shù)據(jù)終端設(shè)備(不同的傳輸速率、不同的代碼、不同的通信控制規(guī)程等)之間的通信?，F(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng) (3) 數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量好、可靠性高。每個分組在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的中繼線和用戶線上傳輸時，可以逐段獨立地進行差錯控制和流量控制，因而網(wǎng)內(nèi)全程的誤碼率在10-11以下，提高了傳送質(zhì)量且可靠性較高。分組交換網(wǎng)內(nèi)還具有路由選擇、擁塞控制等功能，當(dāng)網(wǎng)內(nèi)線路或設(shè)備產(chǎn)生故障后，分組交換網(wǎng)可自動為分組選擇一條迂回路由，避開故障點，不會引起通信中斷。 現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)(4) 負荷控制。分組交換網(wǎng)中進行

3、了逐段的流量控制，因此可以及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有無過負荷。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的通信量非常大時，網(wǎng)絡(luò)將拒絕接受更多的連接請求，以使網(wǎng)絡(luò)負荷逐漸減輕。現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng) (5) 經(jīng)濟性好。分組交換網(wǎng)是以分組為單元在交換機內(nèi)進行存儲和處理的，因而有利于降低網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的費用，提高交換機的處理能力。此外，分組交換方式可準(zhǔn)確地計算用戶的通信量，因此通信費用可按通信量和時長相結(jié)合的方法計算，而與通信距離無關(guān)。 由于分組交換技術(shù)在降低通信成本，提高通信可靠性等方面取得了巨大成功，因此20世紀(jì)70年代中期以后的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)幾乎都采用了這一技術(shù)。30多年來，分組交換技術(shù)得到了較大的發(fā)展。現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng) 2分

4、組交換的缺點分組交換的缺點 上面介紹了分組交換的諸多優(yōu)點，但任何技術(shù)在具有優(yōu)點的同時都不可避免地具有一些缺點，分組交換也不例外。它的這些優(yōu)點都是有代價的。 (1) 信息傳送時延大。由于采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式處理分組，分組在每個節(jié)點機內(nèi)都要經(jīng)歷存儲、排隊、轉(zhuǎn)發(fā)的過程，因此分組穿過網(wǎng)絡(luò)的平均時延可達幾百毫秒。目前各公用分組交換網(wǎng)的平均時延一般都在數(shù)百毫秒，而且各個分組的時延具有離散性。現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng) (2) 用戶的信息被分成了多個分組，每個分組附加的分組頭都需要交換機進行分析處理，從而增加了開銷，因此，分組交換適宜于計算機通信等突發(fā)性或斷續(xù)性業(yè)務(wù)的需求，而不適合于在實時性要求高、信息量大

5、的環(huán)境中應(yīng)用。 現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n(3) 分組交換技術(shù)的協(xié)議和控制比較復(fù)雜，如我們前面提到的逐段鏈路的流量控制，差錯控制，還有代碼、速率的變換方法和接口，網(wǎng)絡(luò)的管理和控制的智能化等。這些復(fù)雜的協(xié)議使得分組交換具有很高的可靠性，但是它同時也加重了分組交換機處理的負擔(dān)，使分組交換機的分組吞吐能力和中繼線速率的進一步提高受到了限制。現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)是由分組交換機、分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)是由分組交換機、 網(wǎng)路管理中心、網(wǎng)路管理中心、 遠程集中器、遠程集中器、 分組裝拆設(shè)備、分組裝拆設(shè)備、 傳輸設(shè)備傳輸設(shè)備 組成。組成。 3.1 分組交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分組交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)現(xiàn)代通

6、信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)實現(xiàn)實現(xiàn)n數(shù)據(jù)終端與交換機之間的接口協(xié)議數(shù)據(jù)終端與交換機之間的接口協(xié)議(X25），）， 交換機交換機之間的信令協(xié)議（如之間的信令協(xié)議（如X75或內(nèi)部協(xié)議），或內(nèi)部協(xié)議），n并以分組方式的存儲轉(zhuǎn)發(fā)、并以分組方式的存儲轉(zhuǎn)發(fā)、n提供分組網(wǎng)服務(wù)的支持，提供分組網(wǎng)服務(wù)的支持，n與網(wǎng)路管理中心協(xié)同完成路由選擇、與網(wǎng)路管理中心協(xié)同完成路由選擇、n監(jiān)測、計費、控制等功能。監(jiān)測、計費、控制等功能?？煞譃檗D(zhuǎn)接交換機和本地交換機兩種；可分為轉(zhuǎn)接交換機和本地交換機兩種；(1)分組交換機分組交換機現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n網(wǎng)絡(luò)配置管理與用戶管理，日常運行數(shù)據(jù)的收網(wǎng)絡(luò)配置管理與用戶管理，日常

7、運行數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計。集與統(tǒng)計。n路由選擇管理，網(wǎng)路監(jiān)測，故障告警與網(wǎng)路狀路由選擇管理，網(wǎng)路監(jiān)測，故障告警與網(wǎng)路狀態(tài)顯示。態(tài)顯示。n根據(jù)交換機提供的計費信息完成計費管理。根據(jù)交換機提供的計費信息完成計費管理。(2)網(wǎng)絡(luò)管理中心（網(wǎng)絡(luò)管理中心（NMC）現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)(3)分組終端（分組終端（PT）n分組終端是具有分組終端是具有X.25協(xié)議接口，能直接接入分組協(xié)議接口，能直接接入分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信終端設(shè)備。交換數(shù)據(jù)網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信終端設(shè)備。n它可通過一條物理線路與網(wǎng)絡(luò)連接，并可建立多它可通過一條物理線路與網(wǎng)絡(luò)連接，并可建立多條虛電路，同時與網(wǎng)上的多個用戶進行對話。條虛電路，同時與

8、網(wǎng)上的多個用戶進行對話?，F(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n非分組終端非分組終端是執(zhí)行非是執(zhí)行非X.25協(xié)議的終端和無規(guī)程的協(xié)議的終端和無規(guī)程的終端，非分組終端需經(jīng)過分組裝拆設(shè)備終端，非分組終端需經(jīng)過分組裝拆設(shè)備PAD ，才，才能連到交換機端口。能連到交換機端口。 通過分組交換網(wǎng)絡(luò)，分組終端之間，非分組終端通過分組交換網(wǎng)絡(luò)，分組終端之間，非分組終端之間，分組終端與非分組終端之間都能互相通信。之間，分組終端與非分組終端之間都能互相通信。(4) 非分組終端非分組終端（NPT）現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)(5) 分組裝拆設(shè)備（分組裝拆設(shè)備（PAD） 主要功能是把普通字符終端的主要功能是把普通字符終端的

9、 非分組格式轉(zhuǎn)換成非分組格式轉(zhuǎn)換成分組格式，分組格式， 并把各終端的數(shù)據(jù)流組成并把各終端的數(shù)據(jù)流組成分組分組，在集合信道上以，在集合信道上以分組交織分組交織 復(fù)用，復(fù)用， 對方再將收到的分組格式作相反方向的轉(zhuǎn)換。對方再將收到的分組格式作相反方向的轉(zhuǎn)換。 現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n允許分組終端和非分組終端接入，允許分組終端和非分組終端接入，n有規(guī)程變換功能，有規(guī)程變換功能，n可以把每個終端集中起來接入至分組交換機的中、高可以把每個終端集中起來接入至分組交換機的中、高速線路上交織復(fù)用。速線路上交織復(fù)用。(5)遠程集中器（遠程集中器（RCU）現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n一個分組從發(fā)送終端傳

10、送到接收終端，必須沿一定的路徑一個分組從發(fā)送終端傳送到接收終端，必須沿一定的路徑經(jīng)過分組交換網(wǎng)絡(luò)。那么分組是如何穿過網(wǎng)絡(luò)的呢？經(jīng)過分組交換網(wǎng)絡(luò)。那么分組是如何穿過網(wǎng)絡(luò)的呢？n目前有兩種方法實現(xiàn)：數(shù)據(jù)報（目前有兩種方法實現(xiàn)：數(shù)據(jù)報（Datagram）和虛電路）和虛電路（Virtual Circuit）。）。n數(shù)據(jù)報方式數(shù)據(jù)報方式 Internet 采用采用TCP/IP協(xié)議，按數(shù)據(jù)報方式工作。協(xié)議，按數(shù)據(jù)報方式工作。n虛電路方式虛電路方式 公共分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)（公共分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)（CHINAPAC）采用）采用X.25協(xié)議，按協(xié)議，按虛電路方式工作。虛電路方式工作。3.2 分組交換的基本原理分組交換的

11、基本原理現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)3.2.1. 數(shù)據(jù)報方式數(shù)據(jù)報方式n將每一個數(shù)據(jù)分組當(dāng)作一份獨立的報文一樣看待將每一個數(shù)據(jù)分組當(dāng)作一份獨立的報文一樣看待,n每一個數(shù)據(jù)分組都包含終點地址的信息每一個數(shù)據(jù)分組都包含終點地址的信息,分組交換分組交換機為每一個數(shù)據(jù)分組獨立地尋找路徑機為每一個數(shù)據(jù)分組獨立地尋找路徑,n因此一份報文包含的不同分組可能沿著不同的路徑因此一份報文包含的不同分組可能沿著不同的路徑到達終點到達終點,n在網(wǎng)絡(luò)的終點需要進行重新排序。在網(wǎng)絡(luò)的終點需要進行重新排序?，F(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n當(dāng)端系統(tǒng)要發(fā)送一個報文時，當(dāng)端系統(tǒng)要發(fā)送一個報文時，n將報文拆成若干個帶有序號和地址

12、信息的數(shù)將報文拆成若干個帶有序號和地址信息的數(shù)據(jù)報，依次發(fā)給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。據(jù)報，依次發(fā)給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。n此后，各個數(shù)據(jù)報所走的路徑就可能不同了，此后，各個數(shù)據(jù)報所走的路徑就可能不同了，n因為各個節(jié)點在隨時根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的流量、故障因為各個節(jié)點在隨時根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的流量、故障等情況選擇路由。等情況選擇路由。n由于各行其道，各數(shù)據(jù)報不能保證按順序到由于各行其道，各數(shù)據(jù)報不能保證按順序到達目的節(jié)點，有些數(shù)據(jù)報甚至還可能在途中達目的節(jié)點，有些數(shù)據(jù)報甚至還可能在途中丟失。丟失。n在整個數(shù)據(jù)報傳送過程中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點要為每在整個數(shù)據(jù)報傳送過程中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點要為每個數(shù)據(jù)報做路由選擇。個數(shù)據(jù)報做路由選擇?，F(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)

13、現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)數(shù)據(jù)報方式示意圖c b a節(jié)點機1節(jié)點機2節(jié)點機4cba節(jié)點機3c b a終端A終端B現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng) 數(shù)據(jù)報的特點是： (1) 用戶的通信不需要有建立連接和清除連接的過程，可以直接傳送每個分組，因此對于短報文通信效率比較高； (2) 每個節(jié)點可以自由地選路，可以避開網(wǎng)中的擁塞部分，因此網(wǎng)絡(luò)的健壯性較好。對于分組的傳送比虛電路更為可靠，如果一個節(jié)點出現(xiàn)故障，分組可以通過其它路由傳送。 (3) 數(shù)據(jù)報方式的缺點是：分組的到達不按順序，在終點各分組需重新排隊；并且每個分組的分組頭要包含詳細的目的地址，開銷比較大。 (4) 數(shù)據(jù)報的使用場合：數(shù)據(jù)報適用于短

14、報文的傳送，如詢問/響應(yīng)型業(yè)務(wù)等。 現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng) 3.2.2 虛電路方式虛電路方式 兩終端用戶在相互傳送數(shù)據(jù)之前要通過網(wǎng)絡(luò)建立一條端到兩終端用戶在相互傳送數(shù)據(jù)之前要通過網(wǎng)絡(luò)建立一條端到端的邏輯上的虛連接，稱為虛電路。端的邏輯上的虛連接，稱為虛電路。一旦這種虛電路建立以后，屬于同一呼叫的數(shù)據(jù)均沿著這一虛一旦這種虛電路建立以后，屬于同一呼叫的數(shù)據(jù)均沿著這一虛電路傳送。當(dāng)用戶不再發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時，清除該虛電路。電路傳送。當(dāng)用戶不再發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時，清除該虛電路。在這種方式中，用戶的通信需要經(jīng)歷連接建立、數(shù)據(jù)傳輸、連在這種方式中，用戶的通信需要經(jīng)歷連接建立、數(shù)據(jù)傳輸、連接拆除三個階段

15、，也就是說，它是面向連接的方式。接拆除三個階段，也就是說，它是面向連接的方式?，F(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n虛電路方式就是指通信終端在收發(fā)數(shù)據(jù)之前，先在網(wǎng)絡(luò)虛電路方式就是指通信終端在收發(fā)數(shù)據(jù)之前，先在網(wǎng)絡(luò)中建立一條邏輯連接，在通信過程中，用戶數(shù)據(jù)按照順中建立一條邏輯連接，在通信過程中，用戶數(shù)據(jù)按照順序沿著該邏輯連接到達終點。序沿著該邏輯連接到達終點。n注意虛電路指的是一條邏輯連接，而不是指一條專門的注意虛電路指的是一條邏輯連接，而不是指一條專門的物理通路。同一條線路可能同時被多條虛電路使用。物理通路。同一條線路可能同時被多條虛電路使用。n是指兩個用戶終端在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前是指兩個用

16、戶終端在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前,n需要通過網(wǎng)絡(luò)建立起邏輯上的連接需要通過網(wǎng)絡(luò)建立起邏輯上的連接(并非存在一條物理的并非存在一條物理的鏈路鏈路),n一旦這種連接建立之后一旦這種連接建立之后,通信終端間就在網(wǎng)絡(luò)中保持一個通信終端間就在網(wǎng)絡(luò)中保持一個已建立的數(shù)據(jù)通路已建立的數(shù)據(jù)通路,n用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)(以分組為單位以分組為單位)將按順序由這個邏輯上將按順序由這個邏輯上的數(shù)據(jù)通路到達終點的數(shù)據(jù)通路到達終點.現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng) 分組交換中的虛電路和電路交換中建立的電路不同。分組交換中的虛電路和電路交換中建立的電路不同。在分組交換中，以統(tǒng)計時分復(fù)用

17、的方式在一條物理線路上可以同在分組交換中，以統(tǒng)計時分復(fù)用的方式在一條物理線路上可以同時建立多個虛電路，兩個用戶終端之間建立的是虛連接；時建立多個虛電路，兩個用戶終端之間建立的是虛連接；而電路交換中，是以同步時分方式進行復(fù)用的，兩用戶終端之間而電路交換中，是以同步時分方式進行復(fù)用的，兩用戶終端之間建立的是實連接。建立的是實連接。在電路交換中，多個用戶終端的信息在固定的時間段內(nèi)向所復(fù)用在電路交換中，多個用戶終端的信息在固定的時間段內(nèi)向所復(fù)用的物理線路上發(fā)送信息，若某個時間段某終端無信息發(fā)送，其它的物理線路上發(fā)送信息，若某個時間段某終端無信息發(fā)送，其它終端也不能在分配給該用戶終端的時間段內(nèi)向線路上發(fā)

18、送信息。終端也不能在分配給該用戶終端的時間段內(nèi)向線路上發(fā)送信息。而虛電路方式則不然，每個終端發(fā)送信息沒有固定的時間，它們而虛電路方式則不然，每個終端發(fā)送信息沒有固定的時間，它們的分組在節(jié)點機內(nèi)部的相應(yīng)端口進行排隊，當(dāng)某終端暫時無信息的分組在節(jié)點機內(nèi)部的相應(yīng)端口進行排隊，當(dāng)某終端暫時無信息發(fā)送時，線路的全部帶寬資源可以由其它用戶共享。發(fā)送時，線路的全部帶寬資源可以由其它用戶共享?，F(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)建立實連接時，不但確定了信息所走的路徑，同時還為信息的傳送預(yù)留了帶寬資源；而在建立虛電路時，僅僅是確定了信息所走的端到端的路徑，但并不一定要求預(yù)留帶寬資源。我們之所以稱這種連接為虛電路，正是

19、因為每個連接只有在發(fā)送數(shù)據(jù)時才排隊競爭占用帶寬資源?，F(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)數(shù)據(jù)報和虛電路的對比數(shù)據(jù)報和虛電路的對比 n（1）數(shù)據(jù)報省掉了呼叫的建立和清除過程，如果只傳送）數(shù)據(jù)報省掉了呼叫的建立和清除過程，如果只傳送少量的分組，那么采用數(shù)據(jù)報方式的傳輸效率會比較高。少量的分組，那么采用數(shù)據(jù)報方式的傳輸效率會比較高。 n（2）對于數(shù)據(jù)報方式，由于每個分組是各自獨立在網(wǎng)絡(luò)）對于數(shù)據(jù)報方式，由于每個分組是各自獨立在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)?，所以分組不一定按照發(fā)送時的順序到達網(wǎng)絡(luò)終中傳輸?shù)模苑纸M不一定按照發(fā)送時的順序到達網(wǎng)絡(luò)終點，因此在網(wǎng)絡(luò)終點必須對分組重新排序。點，因此在網(wǎng)絡(luò)終點必須對分組重新排序。n

20、 而對于虛電路的方式，分組按已建立的路徑順序通過而對于虛電路的方式，分組按已建立的路徑順序通過網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)終點不需要對分組重新排序。網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)終點不需要對分組重新排序。n（3）在數(shù)據(jù)報方式下，由于每個數(shù)據(jù)分組都要獨立的尋）在數(shù)據(jù)報方式下，由于每個數(shù)據(jù)分組都要獨立的尋找路徑，所以單個數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)臅r延較大。找路徑，所以單個數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)臅r延較大。n 而虛電路一旦建立，單個數(shù)據(jù)分組的傳輸時延則會小而虛電路一旦建立，單個數(shù)據(jù)分組的傳輸時延則會小得多。得多。 n（4）數(shù)據(jù)報方式對網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)能力較強。）數(shù)據(jù)報方式對網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)能力較強。 現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)3.3 分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)3.

21、3.1 分組傳送方式（資源共享方式）分組傳送方式（資源共享方式） n統(tǒng)計時分復(fù)用（統(tǒng)計時分復(fù)用（STDM）分組交換中采用了統(tǒng)計時分復(fù)用的概念，它在給用戶分配資分組交換中采用了統(tǒng)計時分復(fù)用的概念，它在給用戶分配資源時，不像同步時分那樣固定分配，而是采用動態(tài)分配源時，不像同步時分那樣固定分配，而是采用動態(tài)分配(即按需分配即按需分配)，只有在用戶有數(shù)據(jù)傳送時才給它分配資源，只有在用戶有數(shù)據(jù)傳送時才給它分配資源，因此線路的利用率較高。因此線路的利用率較高。現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)3.3.2 邏輯信道邏輯信道 在統(tǒng)計時分復(fù)用中，雖然沒有為各個終端分配固定的時隙，在統(tǒng)計時分復(fù)用中，雖然沒有為各個終端

22、分配固定的時隙，但通過各個用戶的數(shù)據(jù)信息上所加的標(biāo)記，仍然可以把各個終但通過各個用戶的數(shù)據(jù)信息上所加的標(biāo)記，仍然可以把各個終端的數(shù)據(jù)在線路上嚴(yán)格地區(qū)分開來。端的數(shù)據(jù)在線路上嚴(yán)格地區(qū)分開來。這樣，在一條共享的物理線路上，實質(zhì)上形成了邏輯上的多條這樣，在一條共享的物理線路上，實質(zhì)上形成了邏輯上的多條子信道，各個子信道用相應(yīng)的號碼表示。子信道，各個子信道用相應(yīng)的號碼表示?，F(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n 節(jié)點間的物理信道在邏輯上均可看做由多條節(jié)點間的物理信道在邏輯上均可看做由多條邏輯信道組成，這些邏輯信道實際上由節(jié)點內(nèi)邏輯信道組成，這些邏輯信道實際上由節(jié)點內(nèi)部的分組緩沖器來實現(xiàn)。部的分組緩沖器來實現(xiàn)

23、。n 所謂占用某條邏輯信道，實質(zhì)上是指占用了所謂占用某條邏輯信道，實質(zhì)上是指占用了該段物理信道上節(jié)點分配的分組緩沖器。該段物理信道上節(jié)點分配的分組緩沖器。n 不同的邏輯信道在節(jié)點內(nèi)部通過邏輯信道號不同的邏輯信道在節(jié)點內(nèi)部通過邏輯信道號加以區(qū)分，各條邏輯信道異步時復(fù)用同一條物加以區(qū)分，各條邏輯信道異步時復(fù)用同一條物理信道。理信道。現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)邏輯信道的概念示意終端終端1終端2終端n255254201255254201進程進程進程邏輯信道線路計算機現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n圖中在高速的傳輸線上形成了分別為三個用戶傳輸信息的邏輯上的子信道。我們把這種形式的子信道稱為邏輯信道，

24、用邏輯信道號LCN(Logical Channel Number)來標(biāo)識。n邏輯信道號由邏輯信道群號及群內(nèi)邏輯信道號組成，二者統(tǒng)稱為邏輯信道號LCN。n在統(tǒng)計復(fù)用器STDM中建立了終端號和邏輯信道號的對照表，網(wǎng)絡(luò)通過LCN就可以識別出是哪個終端發(fā)來的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng) 邏輯信道具有如下特點：邏輯信道具有如下特點： (1) 由于分組交換采用動態(tài)統(tǒng)計時分復(fù)用方法，因此是在終由于分組交換采用動態(tài)統(tǒng)計時分復(fù)用方法，因此是在終端每次呼叫時，根據(jù)當(dāng)時的實際情況分配端每次呼叫時，根據(jù)當(dāng)時的實際情況分配LCN的。的。同一個終端可以同時通過網(wǎng)絡(luò)建立多個數(shù)據(jù)通路，它們之間通同一個終端可以同時通過

25、網(wǎng)絡(luò)建立多個數(shù)據(jù)通路，它們之間通過過LCN來進行區(qū)分。來進行區(qū)分。對同一個終端而言，每次呼叫可以分配不同的邏輯信道號，但對同一個終端而言，每次呼叫可以分配不同的邏輯信道號，但在同一次呼叫連接中，來自某一個終端的數(shù)據(jù)的邏輯信道號應(yīng)在同一次呼叫連接中，來自某一個終端的數(shù)據(jù)的邏輯信道號應(yīng)該是相同的。該是相同的。現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng) (2) 邏輯信道號是在用戶至交換機或交換機之間的網(wǎng)內(nèi)中繼邏輯信道號是在用戶至交換機或交換機之間的網(wǎng)內(nèi)中繼線上可以被分配的、代表子信道的一種編號資源。每一條線路線上可以被分配的、代表子信道的一種編號資源。每一條線路上，邏輯信道號的分配是獨立進行的。上，邏輯信道號的

26、分配是獨立進行的。邏輯信道號并不在全網(wǎng)中有效，而是在每段鏈路上局部有效，邏輯信道號并不在全網(wǎng)中有效，而是在每段鏈路上局部有效，或者說，它只具有局部意義。網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點機要負責(zé)出或者說，它只具有局部意義。網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點機要負責(zé)出/入線上邏入線上邏輯信道號的轉(zhuǎn)換。輯信道號的轉(zhuǎn)換。 (3) 邏輯信道號是一種客觀的存在。邏輯信道總是處于下列邏輯信道號是一種客觀的存在。邏輯信道總是處于下列狀態(tài)中的某一種：狀態(tài)中的某一種：“準(zhǔn)備好準(zhǔn)備好”狀態(tài)、狀態(tài)、“呼叫建立呼叫建立”狀態(tài)、狀態(tài)、“數(shù)數(shù)據(jù)傳輸據(jù)傳輸”狀態(tài)、狀態(tài)、“呼叫清除呼叫清除”狀態(tài)。狀態(tài)?，F(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n來自數(shù)據(jù)終端的用戶數(shù)據(jù)可能是很長的報文

27、，將該來自數(shù)據(jù)終端的用戶數(shù)據(jù)可能是很長的報文，將該報文拆分成若干段，并加上分組頭，組成一個完整報文拆分成若干段，并加上分組頭，組成一個完整的分組（的分組（packet）。）。3.4 分組的形成分組的形成現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n 交換虛電路（交換虛電路（SVC：Switch Virtual Circuit），），又稱為虛呼叫（又稱為虛呼叫（Virtual Call）n永久虛電路（永久虛電路（PVC：Permanent Virtual Circuit）。 分組交換網(wǎng)（CH

28、INAPAC）提供的兩種基本業(yè)務(wù)：提供的兩種基本業(yè)務(wù)：現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n（1）交換型虛電路（）交換型虛電路（SVC） 交換型虛電路在用戶通信時，通過呼叫建立虛電路，通交換型虛電路在用戶通信時，通過呼叫建立虛電路，通信結(jié)束后釋放開該電路。信結(jié)束后釋放開該電路。 交換型虛電路使用靈活，每次均可以與不同的用戶建立交換型虛電路使用靈活，每次均可以與不同的用戶建立通信電路，適于多點通信、數(shù)據(jù)傳輸量較少的用戶。通信電路，適于多點通信、數(shù)據(jù)傳輸量較少的用戶。n (2)永久型虛電路（永久型虛電路（PVC） 永久型虛電路類似固定專線。永久型虛電路類似固定專線。 兩個用戶終端之間的虛電路固定連接，不

29、需要建立和釋兩個用戶終端之間的虛電路固定連接，不需要建立和釋放虛電路的過程；放虛電路的過程； 適用于通信對象固定、數(shù)據(jù)傳輸量大的用戶使用。適用于通信對象固定、數(shù)據(jù)傳輸量大的用戶使用。現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)3.4 交換型虛電路的建立釋放交換型虛電路的建立釋放現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n一條虛電路可能要經(jīng)過多個中間節(jié)點，在節(jié)點間一條虛電路可能要經(jīng)過多個中間節(jié)點，在節(jié)點間的各段物理信道上都要占用一條邏輯信道用以傳的各段物理信道上都要占用一條邏輯信道用以傳送分組。送分組。n由于各節(jié)點均獨立地為通過的虛電路分配邏輯信由于各節(jié)點均獨立地為通過的虛電路分配邏輯信道，

30、也即同一條虛電路通過各段信道所獲取的邏道，也即同一條虛電路通過各段信道所獲取的邏輯信道可能是不相同的，輯信道可能是不相同的，n所以各節(jié)點內(nèi)部必須建立一張?zhí)撾娐繁?，用以記所以各?jié)點內(nèi)部必須建立一張?zhí)撾娐繁恚靡杂涗浽擖c的各條虛電路所占用的各個邏輯信號。錄該點的各條虛電路所占用的各個邏輯信號?，F(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)虛電路與邏輯信道虛電路與邏輯信道n（1）虛電路是在）虛電路是在DTE-DTE之間建立的虛連接，存在于端之間建立的虛連接，存在于端到端之間；到端之間； 邏輯信道是邏輯信道是DTE-DCE接口或中繼線上可分配的資源，存接口或中繼線上可分配的資源，存在于點

31、到點之間，一條線路上可以存在多個邏輯信道。在于點到點之間，一條線路上可以存在多個邏輯信道。 一條虛電路是由多個邏輯信道連接而成。一條虛電路是由多個邏輯信道連接而成。 每條線路的邏輯信道號是獨立分配的，同一條虛電路在每條線路的邏輯信道號是獨立分配的，同一條虛電路在不通線路上的邏輯信道號可能是不相同的。不通線路上的邏輯信道號可能是不相同的。 （2）邏輯信道是一直存在的，它分為占用和空閑兩種狀態(tài)；）邏輯信道是一直存在的，它分為占用和空閑兩種狀態(tài)； 虛電路（不包括永久虛電路）隨著通信的開始而建立，通虛電路（不包括永久虛電路）隨著通信的開始而建立，通信結(jié)束后就被清除。信結(jié)束后就被清除。 現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3

32、章 分組交換網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)圖4.3 虛電路示意圖cba3213 2 13 2 1cba節(jié)點機3節(jié)點機4終端A終端C節(jié)點機1節(jié)點機2節(jié)點機5終端B終端DVC1VC23 2 1c b a3 2 1c b a現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng) 虛電路的特點是： (1) 虛電路的路由選擇僅僅發(fā)生在虛電路建立的時候，在以后的傳送過程中，路由不再改變，這可以減少節(jié)點不必要的通信處理。 (2) 由于所有分組遵循同一路由，這些分組將以原有的順序到達目的地，終端不需要進行重新排序，因此分組的傳輸時延較小。 (3) 一旦建立了虛電路，每個分組頭中不再需要有詳細的目的地地

33、址，而只需有邏輯信道號就可以區(qū)分每個呼叫的信息，這可以減少每一分組的額外開銷?，F(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng) (4) 虛電路是由多段邏輯信道構(gòu)成的，每一個虛電路在它經(jīng)過的每段物理鏈路上都有一個邏輯信道號，這些邏輯信道級連構(gòu)成了端到端的虛電路。 (5) 虛電路的缺點是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中線路或者設(shè)備發(fā)生故障時，可能導(dǎo)致虛電路中斷，必須重新建立連接。 (6) 虛電路的使用場合：虛電路適用于一次建立后長時間傳送數(shù)據(jù)的場合，其持續(xù)時間應(yīng)顯著大于呼叫建立時間，如文件傳送、傳真業(yè)務(wù)等?，F(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)的吞吐量吞吐量與通信子網(wǎng)負荷與通信子網(wǎng)負荷(即通信子網(wǎng)中正在傳輸?shù)募赐ㄐ抛泳W(wǎng)中正在傳輸?shù)姆纸M

34、數(shù)分組數(shù))有著密切的關(guān)系。有著密切的關(guān)系。n當(dāng)通信子網(wǎng)負荷比較小時，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量當(dāng)通信子網(wǎng)負荷比較小時，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量(分組數(shù)分組數(shù)/秒秒)隨隨網(wǎng)絡(luò)負荷網(wǎng)絡(luò)負荷(每個節(jié)點中分組的平均數(shù)每個節(jié)點中分組的平均數(shù))的增加而線性增加。的增加而線性增加。n當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負荷增加到某一值后，若網(wǎng)絡(luò)吞吐量反而下降，則當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負荷增加到某一值后，若網(wǎng)絡(luò)吞吐量反而下降，則表征網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了阻塞現(xiàn)象。表征網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了阻塞現(xiàn)象。n在一個出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象的網(wǎng)絡(luò)中，到達某個節(jié)點的分組將會在一個出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象的網(wǎng)絡(luò)中，到達某個節(jié)點的分組將會遇到無緩沖區(qū)可用的情況，從而使這些分組不得不由前一遇到無緩沖區(qū)可用的情況，從而使這些分組不得不由前一節(jié)

35、點重傳，或者需要由源節(jié)點或源端系統(tǒng)重傳，從而使通節(jié)點重傳，或者需要由源節(jié)點或源端系統(tǒng)重傳，從而使通信子網(wǎng)的有效吞吐量下降。信子網(wǎng)的有效吞吐量下降。n由此引起惡性循環(huán)，使通信子網(wǎng)的局部甚至全部處于死鎖由此引起惡性循環(huán)，使通信子網(wǎng)的局部甚至全部處于死鎖狀態(tài)，最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)有效吞吐量接近為零。狀態(tài)，最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)有效吞吐量接近為零。現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)擁塞死鎖吞吐量理想曲線輸入負載無流量控制實際流量控制現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)3.5 流量控制流量控制n分組交換網(wǎng)中各個節(jié)點交換機的處理能力和各條線路的傳分組交換網(wǎng)中各個節(jié)點交換機的處理能力和各條線路的傳輸容量是一定的，但是用戶終端發(fā)送分組的

36、時間和數(shù)量具輸容量是一定的，但是用戶終端發(fā)送分組的時間和數(shù)量具有隨機性。有隨機性。n如果不對數(shù)據(jù)流進行控制，有可能造成網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)流分布不如果不對數(shù)據(jù)流進行控制，有可能造成網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)流分布不均勻，部分節(jié)點和線路上的數(shù)據(jù)流超過其處理能力或傳輸均勻，部分節(jié)點和線路上的數(shù)據(jù)流超過其處理能力或傳輸容量，造成網(wǎng)絡(luò)的阻塞。容量，造成網(wǎng)絡(luò)的阻塞。n嚴(yán)重時，分組在網(wǎng)絡(luò)中無法傳送，不斷被丟棄，源節(jié)點無嚴(yán)重時，分組在網(wǎng)絡(luò)中無法傳送，不斷被丟棄，源節(jié)點無法發(fā)送新的數(shù)據(jù)，目的節(jié)點也收不到分組，造成死鎖。法發(fā)送新的數(shù)據(jù)，目的節(jié)點也收不到分組，造成死鎖?，F(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)擁塞的影響 現(xiàn)代通信網(wǎng) 第3章 分組交換網(wǎng)n業(yè)務(wù)量控制可分為：流量控制和阻塞控制。業(yè)務(wù)量控制可分為：流量控制和阻塞控制。n流量控制是為了預(yù)防網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞。流量控制是為了預(yù)防網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞。n阻塞控制是要緩解網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)出現(xiàn)的擁塞。阻塞控制是要