6數(shù)據(jù)傳輸主要指標參數(shù)

1、數(shù)據(jù)傳輸主要指標參數(shù)6.1概述一、數(shù)據(jù)交換的必要性對于點到點的通信，只要在通信雙方之間建立一個連接即可。而對于點到多點或多點到 多點的通信，最直接的方法就是讓所有的通信方兩兩相連，這種連接方法成本高，連接復雜， 僅適合于終端數(shù)目較少、地理位置相對集中且可靠性要求很高的場合。對于終端用戶數(shù)量較多，分布范圍較廣的情況，最好的連接方法是在用戶分布密集中心 處安裝一個設備，把每個用戶終端設備分別用專用的線路連接到這個設備上，當任意兩個用 戶之間要進行通信時，該設備就把連接這兩個用戶的開關接點合上，將這兩個用戶的通信線 路接通。當兩個用戶通信完畢，再把相應的開關斷開，兩個用戶間的連線也隨之切斷。這種 能

2、夠完成任意兩個用戶之間通信線路連接與斷開作用的設備稱為交換設備或交換機。一個用戶終端要想與網(wǎng)絡中的另一個用戶終端通信，要通過交換網(wǎng)的一個或幾個交換中 心。顯然，與網(wǎng)內用戶線路直接連接相比，這種方式提高了線路利用率，但交換需要時間， 故增加了用戶通信過程中的時延。如果有多個用戶同時進行通信，還可能出現(xiàn)由于爭用線路 而引起的“阻塞”和“擁擠”現(xiàn)象。二、數(shù)據(jù)交換方式利用交換網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，主要有兩種：1、公用電話網(wǎng)（PSTN）充分利用現(xiàn)有公用電話網(wǎng)的資源，只需在PSTN上增加少量設備，進行一些必要的測試 之后，即可開放數(shù)據(jù)通信業(yè)務。CCITT在公用電話網(wǎng)上開放了數(shù)據(jù)通信的V系列建議。由圖可看出，只要

3、在公用電話網(wǎng)上附加一些呼叫和應答裝置，就可實現(xiàn)用戶終端和計算 中電設備的數(shù)據(jù)交換。（a）圖是人工呼叫和人工應答方式，工作過程是利用電話撥號接通對方用戶，雙方通過 人工認可后，轉換電話/數(shù)據(jù)開關，進行數(shù)據(jù)通信，通信結束后，中止電路。（b）圖是采用 具有網(wǎng)絡控制器（NEC）的調制解調器和自動呼叫器（ACE），可構成自動呼叫和自動應答的 方式，就像許多用戶接入Internet那樣。優(yōu)點：投資少，實現(xiàn)簡易、使用方便缺點：傳輸速率低。2001200bit/s傳輸差錯率高。10-310-5線路接續(xù)時間長。不適合高速數(shù)據(jù)傳輸傳輸距離受限制。信道惡化接通率低、不易增加新功能等。2、公用數(shù)據(jù)網(wǎng)為滿足高速數(shù)據(jù)傳輸

4、、高可靠性和短接續(xù)時間的要求，建立一個經(jīng)濟上有效的、可用于 開放數(shù)據(jù)業(yè)務的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)。兩種交換方式：電路交換方式和存儲轉發(fā)交換方式電路交換方式分為空分交換方式和時分交換方式存儲轉發(fā)交換方式分為報文交換方式、分組交換方式和幀方式6.2電路交換方式電路交換（Circuit Switching）是指數(shù)據(jù)傳輸期間，在源站點與目的站點之間建立專用 電路鏈接，數(shù)據(jù)傳輸結束之前，電路一直被占用，而不能被其他節(jié)點所使用。用電路交換技 術完成的數(shù)據(jù)傳輸要經(jīng)歷以下三個階段：電路建立、數(shù)據(jù)傳輸、電路拆除。1、電路建立下圖為一個交換網(wǎng)絡的拓撲結構，圖中“口”表示要求通信的設備，稱為網(wǎng)站或端系統(tǒng)， 一般是計算機或終端。

5、“?！北硎緸樘峁┩ㄐ沤粨Q功能的節(jié)點設備。在傳輸數(shù)據(jù)之前，源端先經(jīng)過呼叫過程以建立一條端到端（站到站）的電路。例如在圖中，信 源H1站發(fā)送一個連接請求（信令）到節(jié)點A，請求與H5站建立一個連接。通常的做法是從H1 站到節(jié)點A的電路是一條專用線路，這部分的物理連接已經(jīng)存在。節(jié)點A必須在通向節(jié)點E 的路徑中找到下一個路由。根據(jù)路徑選擇規(guī)程，節(jié)點A選擇到節(jié)點B的電路，在此電路上分 配一個未用的通道（可使用復用技術），并告訴B它要連接E節(jié)點；B再呼叫E，并建立電路 BE；節(jié)點E完成到H5站的連接。這樣在A與E之間就有了 一條專用電路ABE，用于H1站 與H5站之間的數(shù)據(jù)傳輸。2、數(shù)據(jù)傳輸電路ABE建立以

6、后，數(shù)據(jù)就可以從A送到B，再由B傳送到E，也可以從E發(fā)送數(shù)據(jù)通 過B到A。這種數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)過每個中間節(jié)點時幾乎沒有延遲，并且沒有阻塞的問題（因為是 專用線路），在整個數(shù)據(jù)傳輸過程中，所建立的電路必須始終保持連接狀態(tài)，除非有意外的 線路或節(jié)點故障而使電路中斷。3、電路拆除數(shù)據(jù)傳輸結束后，由通信的某一方發(fā)出拆除電路請求（信令），對方作出響應并釋放鏈路。 被拆除的信道空閑后，可被其他連接請求所使用。電路交換的特點：（1）優(yōu)點信息的傳輸時延小，且對一次接續(xù)而言，傳輸時延固定不變。交換機對用戶的數(shù)據(jù)信息不存儲、分析和處理傳用戶數(shù)據(jù)信息時不必附加許多控制 信息，交換機在處理方面的開銷比較小信息傳輸效率比較高

7、。信息的編碼方法和信息格式由通信雙方協(xié)調，不受網(wǎng)絡的限制。（2）缺點電路接續(xù)時間較長。電路資源被通信雙方獨占，電路利用率低。不同類型的終端（終端的數(shù)據(jù)速率、代碼格式、通信協(xié)議等不同）不能相互通信。有呼損。傳輸質量較差。電路交換的應用：數(shù)據(jù)傳輸要求質量高且批量大的情況。在數(shù)據(jù)傳送開始之前必須先建 立一條專用的電路，在線路釋放之前，該通路由一對用戶完全占用。對于猝發(fā)式的通信，電 路交換效率不高，電路交換的典型例子是電話通信網(wǎng)絡。6.3報文交換方式一、報文交換原理1、什么是報文交換報文交換方式的基本思想是“存儲一轉發(fā)”，即將用戶的報文存儲在交換機的存儲器（內 存或外存）中，當所需的輸出電路空閑時，再

8、將報文發(fā)向接收交換機或用戶終端。與電路交 換比較，報文交換無須在用戶之間先建立呼叫，也不存在直接物理信道，交換結束后也不需 要拆線過程。2、報文格式發(fā)端用戶發(fā)送數(shù)據(jù)不管長度如何，都把它作為一個邏輯單元。為了實現(xiàn)轉發(fā)報文，在發(fā) 送數(shù)據(jù)上加上目的、源地址、控制信息，按一定格式打包組成一個報文 所謂“報文”就是站點一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長度不限并且可變。一份報文應包括3 個部分：（1）報頭或標題。包括源站地址、目的站地址和其他輔助控制信息。（2）報文正文。傳輸用戶信息。（3）報尾。表示報文結束標志，若報文長度有規(guī)定，則可不用結束標志。報文格式:報文V目的地址源地址數(shù)據(jù)校驗3、報文交換原理原理一一將

9、數(shù)據(jù)信息封裝成報文，報文中包含有控制信息和收端地址，各交換節(jié)點以 存儲一轉發(fā)的方式進行數(shù)據(jù)交換。4、報文交換過程（1）通信控制器探詢各條輸入用戶線路，若某條用戶線有報文輸入，則向中央處理機發(fā)出中 斷請求，并逐字把報文送入內存儲器（2）收到報文結束標志后，中央處理機對報文進行處理，如分析報頭，判別和確定路由，登 錄輸出排隊表等；（3）將報文轉移致電外部大容量存儲器，等待一條空閑輸出線路；（4）等到線路空閑，把報文從外存儲器調入內存儲器，經(jīng)通信控制器向線路發(fā)出去。為了使重要的、急需的數(shù)據(jù)先傳輸，可對不同類型的信息流設置不同的優(yōu)先等級，優(yōu)先級高的報文 排隊等待時間短。采用優(yōu)先等級方式也可在一定程度上

10、支持交互通信，在通信高峰時也可把 優(yōu)先級低的報文送入外存排隊，以減少由于過忙引起的阻塞。5、報文交換的優(yōu)、缺點報文交換的主要優(yōu)點可使不同類型的終端設備之間相互進行通信。由于存儲轉發(fā)機制，在報文交換的過程中沒有電路接續(xù)過程，且線路利用率高。只要交換節(jié)點處緩存足夠大，則不存在阻塞與“呼損”；可實現(xiàn)同報文通信，即同一報文可以由交換機轉發(fā)到不同的收信地點。報文交換方式的主要缺點信息的傳輸時延大，而且時延的變化也大。要求報文交換機有高速處理能力，且緩沖存儲器容量大交換機的設備費用高。6、報文交換的適用場合報文交換不利于實時通信，它適用于公眾電報和電子信箱業(yè)務。6.4分組交換一、分組交換的原理分組交換(P

11、acket Switching)是報文分組交換的簡稱，又稱包交換。它是報文交換的一 種改進，它將報文分成若干個分組，每個分組的長度有一個上限，有限長度的分組使得每個 節(jié)點所需的存儲能力降低了，分組可以存儲到內存中，提高了交換速度。每個分組中包括數(shù) 據(jù)和目的地址。其傳輸過程在表面上看與報文交換類似，但由于限制了每個分組的長度，因 此大大地改善了網(wǎng)絡傳輸性能。原理一一將數(shù)據(jù)信息封裝成分組以存儲一轉發(fā)的方式進行數(shù)據(jù)交分組是由分組頭和其后的用戶數(shù)據(jù)部分組成的。分組頭包含接收地址和控制信息，其長度為 310個字節(jié)；用戶數(shù)據(jù)部分長度一般是固定的，平均128字節(jié)，最大不超過256字節(jié)。下圖為分組交換工作原理

12、出戶A分偵交授機1分如交撞機zPTcHTfcl 一殷繡端4nci s 可拆成兩個 分組的報丈分組型縫端1(麗 Qi rnbi存1諾器ii 分匝 分蛆型鯉端分組交接機國存儲傻分組拆裝設備網(wǎng)、)分組交換網(wǎng)的工作過程:交換中心的交換機接到分組后首先把它存儲起來，然后根據(jù)分組中的地址信息、線路的 忙閑情況等選擇一條路由，再把分組傳給下一個交換中心的交換機。如此反復，一直把分組 傳輸?shù)浇邮辗剿诘慕粨Q機。對于一般終端來說，收到的分組要交給PAD來進行報文的合并 工作，并送交收方計算機或終端，如圖中A終端把信息傳給D終端。對于分組型終端來說， 收到的分組可直拉交給計算機或終端，如圖中B、C終端之間的通信。

13、在分組交換中，來自不同終端的不同分組可以去往分組交換機的同一出線，這就需分組在 交換機中排隊等待，一般本著先進先出的原則等到交換機相應的輸出線路空閑時，交換機對 分組進行處理并將其送出。通信中交換機進行信道的分配是根據(jù)每個用戶需傳輸?shù)男畔⒘繘Q 定的，傳輸信息量大的用戶占用信道時間長，反之則短，分組交換是一種統(tǒng)計時分多路復用 的方式，它實現(xiàn)了通信資源的共享。二、分組交換的優(yōu)缺點：1、優(yōu)點（1）傳輸質量高：分組交換機具有差錯控制、流量控制等功能，可實現(xiàn)逐段鏈路的差錯控 制（差錯校驗和重發(fā)）。分組型終端也可以進行差錯控制（2）可靠性高（3）為不同種類的終端相互通信提供方便（4）能滿足通信實時性要求（

14、信息的傳輸時延較小，而且變化范圍不大）。（5）可實現(xiàn)分組多路通信（6）經(jīng)濟性好：規(guī)范化的分組可簡化交換處理；分組長度較短交換機的存儲容量小，降低 了網(wǎng)內設備的費用;可進行分組多路通信通信電路的利用率高，降低了通信電路的使用費用。2、缺點（1）由于傳輸分組時需要交換機有一定的開銷，使網(wǎng)絡附加的傳輸信息較多，對長報文通 信的傳輸效率比較低。（2）要求交換機有較高的處理能力大型分組交換網(wǎng)的投資較大。分組交換與報文變換最大的不同點是：（1）把數(shù)據(jù)傳送單位的最大長度限制在較小的范圍內，這樣每個節(jié)點所需要的存儲量低了。（2）分組是較小的傳輸單位，只有出錯的分組才會被重發(fā)，因此大大降低了重發(fā)的比例和 開銷，

15、提高了交換速度。源節(jié)點發(fā)出一個報文的第一個分組后，可以連續(xù)發(fā)出第二個、第三 個分組，而第一個分組可能還在半路中，這些分組在各個節(jié)點中被同時接收、處理和發(fā)送， 而且可走不同的路徑。這種并行性縮短了整體傳輸時間，并隨時利用網(wǎng)絡中流量分布的變化 而確定盡可能快的路徑。分組交換適用于交互式通信，如終端與主機通信。分組交換有虛電路分組交換和數(shù)據(jù)報分組交換兩種。它是計算機網(wǎng)絡中使用最廣泛的一種 交換技術。三、分組的傳輸方式1、虛電路方式虛電路方式的特點（1）一次通信具有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和呼叫清除3個階段（2）終端之間的路由在數(shù)據(jù)傳送前已被決定。（3）虛電路方式的缺點是當網(wǎng)絡中由于線路或設備幫障可能使虛電

16、路中斷時，需要重新呼 叫建立新的連接。虛電路的重連接是以虛電路方式工作的網(wǎng)絡提供的一種功能。2、數(shù)據(jù)報方式在數(shù)據(jù)報（Datagram）方式中，每個分組的傳送是被單獨處理的，就像報文交換中的報文 一樣也是獨立處理的。每個分組被稱為一個數(shù)據(jù)報，每個數(shù)據(jù)報自身攜帶足夠的地址信息。 一個節(jié)點接收到一個數(shù)據(jù)報后，根據(jù)數(shù)據(jù)報中的地址信息和節(jié)點所存儲的路由信息，找出一 個合適的出路，把數(shù)據(jù)報發(fā)送到下一個節(jié)點。因此，當某一個站點要發(fā)送一個報文時，先把 報文拆成若干個帶有分組序號和地址信息的數(shù)據(jù)報，依次發(fā)送到網(wǎng)絡節(jié)點。各個數(shù)據(jù)報所走 的路徑可能不同，各個節(jié)點可以隨時根據(jù)網(wǎng)絡流量、故障等情況動態(tài)選擇路由，從而各個

17、數(shù) 據(jù)報的到達不保證是按順序的，甚至有的數(shù)據(jù)報會丟失。在整個過程中，沒有虛電路建立， 中間節(jié)點要為每個數(shù)據(jù)報作路由選擇。虛電路方式與數(shù)據(jù)報方式相比，其不同點在于：（1）虛電路方式是面向連接的交換方式，常用于兩端點之間數(shù)據(jù)交換量大的情況，能提供 可靠的通信功能，保證每個分組正確到達，且保持原來的順序。但虛電路方式有一個弱點，當某個節(jié)點或某條鏈路出故障而徹底失效時，則所有經(jīng)過故障點 的虛電路將立即破壞，導致本次通信失敗。（2）數(shù)據(jù)報方式是面向無連接的交換方式，適用于交互式會話中每次傳送的數(shù)據(jù)報很短的 情況。該方式省略了呼叫建立過程，因此當要傳輸?shù)姆纸M較少時，這種方式要比虛電路方式 快速、靈活。而且

18、分組可以繞開故障區(qū)而到達目的地，因此故障的影響面要比虛電路方式小 得多。但數(shù)據(jù)報方式不保證分組按序到達。四、分組長度的選取分組長度的選取在分組交換網(wǎng)中是很重要的，它與交換過程中的延遲時間、交換機費用 （包括存儲器費用和分組處理費用）、信道傳輸質量以及正確傳輸數(shù)據(jù)信息的信道利用率等 因素有關，一般來說，分組越長，交換過程中的延遲時間越大，誤碼率越小，信道利用率越 高。當信息一定時，分組越長，存儲處理費用越大，但由于交換的分組處理費用與分組數(shù)量 成正比，因此分組越長，分組數(shù)量越少，分組處理費用越低。綜合考慮，可以找到一個合適 分組長度，使交換機費用最少CCITT規(guī)定：分組長度以16字節(jié)到4096字

19、節(jié)之間的2n字節(jié) 為標準分組長度，一般選用分組長度為128字節(jié)，不超過256字節(jié)（不包括組頭）。分組頭 長度為310字節(jié)。6.5幀方式一、概念幀方式是在開放系統(tǒng)互連（OSI）參考模型第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層上使用簡化的方式傳 送和交換數(shù)據(jù)的一種方式。由于在鏈路層的數(shù)據(jù)單元一般稱作幀，故稱為幀方式。其重要特 點之一是將X.25分組網(wǎng)中通過分組節(jié)點間的重發(fā)、流量控制來糾正差錯和防止擁塞，對處 理過程進行簡化，將網(wǎng)內的處理移到網(wǎng)外端系統(tǒng)中來實現(xiàn)，從而簡化了節(jié)點的處理過程，縮 短了處理時間，這對有效利用高速數(shù)字傳輸信道十分關鍵。實現(xiàn)幀方式進行數(shù)據(jù)通信有兩個最基本的條件，一是要保證數(shù)字傳輸系統(tǒng)的優(yōu)良的性 能

20、，二是計算機端系統(tǒng)的差錯恢復能力。這兩個條件目前早已不成為障礙?，F(xiàn)代光纖數(shù)字傳 輸系統(tǒng)的比特差錯率實質上可達到10的-9次方以下。因此，現(xiàn)代通信網(wǎng)的糾錯能力不再是 評價網(wǎng)絡性能的主要指標。昔日X.25分組交換技術的某些優(yōu)點在光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的環(huán)境 里已不再十分令人感興趣，相反地有些功能甚至是多余的了。所以簡化網(wǎng)絡功能，以提高網(wǎng) 絡效率成為幀方式的重要內容之一。高智能、高處理速度的用戶設備如局域網(wǎng)，它們本身具 有數(shù)據(jù)通信協(xié)議如TCP/IP、SNA/SDLC可以實現(xiàn)糾錯、流量控制等功能，一旦網(wǎng)絡出現(xiàn)錯誤 （概率很?。?，可以由端對端的用戶設備糾錯。幀方式是一種快速分組技術，它采用動態(tài)分配傳輸帶寬和可

21、變長的幀的技術，它適 用于處理突發(fā)性信息和可變長度幀的信息，是局域網(wǎng)互連的最佳選擇。二、類型幀交換和幀中繼兩類三、優(yōu)點1、高效性；2、經(jīng)濟性；3、可靠性；4、靈活性；5、長遠性。6.6各種數(shù)據(jù)交換技術的比較如圖所示為幾種交換技術在4個節(jié)點情況下進行通信的時序圖。傳輸過程是有延時的， 而且傳輸報文或分組的實際時間和節(jié)點數(shù)目多少、節(jié)點的處理速度、線路傳輸速率、傳輸質 量、節(jié)點的負荷等諸多因素有關。方式 項音、電路交換報文交換分組交換械中舅接續(xù)時間較長較短較短傳輸延時短長短短傳輸可能性較高較高高商過載反應拒絕接受呼 叫節(jié)點延時增 長采用流控技術果用流控技術線路利用率低高商實時性業(yè)務適用不適用適用適用

22、實現(xiàn)費用較低較高較高較小傳輸帶寬固定帶寬動態(tài)使用帶 寬動態(tài)使用帶寬動態(tài)使用帶寬根據(jù)圖中所示，多個方面比較電路交換、報文交換和分組交換的主要優(yōu)缺點：（1）電路交換：由于電路交換在通信之前要在通信雙方之間建立一條被雙方獨占的物理通 路（由通信雙方之間的交換設備和鏈路逐段連接而成），因而有以下優(yōu)缺點。優(yōu)點：由于通信線路為通信雙方用戶專用，數(shù)據(jù)直達，所以傳輸數(shù)據(jù)的時延非常小。通信雙方之間的物理通路一旦建立，雙方可以隨時通信，實時性強。雙方通信時按發(fā)送順序傳送數(shù)據(jù)，不存在失序問題。電路交換既適用于傳輸模擬信號，也適用于傳輸數(shù)字信號。電路交換的交換的交換設備（交換機等）及控制均較簡單。缺點：電路交換的平均

23、連接建立時間對計算機通信來說嫌長。電路交換連接建立后，物理通路被通信雙方獨占，即使通信線路空閑，也不能供其他用 戶使用，因而信道利用低。電路交換時，數(shù)據(jù)直達，不同類型、不同規(guī)格、不同速率的終端很難相互進行通信，也 難以在通信過程中進行差錯控制。（2）報文交換：報文交換是以報文為數(shù)據(jù)交換的單位，報文攜帶有目標地址、源地址等信 息，在交換結點采用存儲轉發(fā)的傳輸方式，因而有以下優(yōu)缺點：優(yōu)點：報文交換不需要為通信雙方預先建立一條專用的通信線路，不存在連接建立時延，用戶 可隨時發(fā)送報文。由于采用存儲轉發(fā)的傳輸方式，使之具有下列優(yōu)點：a.在報文交換中便于設置代碼檢驗 和數(shù)據(jù)重發(fā)設施，加之交換結點還具有路徑

24、選擇，就可以做到某條傳輸路徑發(fā)生故障時，重 新選擇另一條路徑傳輸數(shù)據(jù)，提高了傳輸?shù)目煽啃?；b.在存儲轉發(fā)中容易實現(xiàn)代碼轉換和速 率匹配，甚至收發(fā)雙方可以不同時處于可用狀態(tài)。這樣就便于類型、規(guī)格和速度不同的計算 機之間進行通信；c.提供多目標服務，即一個報文可以同時發(fā)送到多個目的地址，這在電路 交換中是很難實現(xiàn)的；d.允許建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級，使優(yōu)先級高的報文優(yōu)先轉換。通信雙方不是固定占有一條通信線路，而是在不同的時間一段一段地部分占有這條物理 通路，因而大大提高了通信線路的利用率。缺點：由于數(shù)據(jù)進入交換結點后要經(jīng)歷存儲、轉發(fā)這一過程，從而引起轉發(fā)時延（包括接收報 文、檢驗正確性、排隊、發(fā)送時間等），而且網(wǎng)絡的通信量愈大，造成的時延就愈大，因此 報文交換的實時性差，不適合傳送實時或交互式業(yè)務的數(shù)據(jù)。報文交換只適用于數(shù)字信號。由于報文長度沒有限制，而每個中間結點都要完整地接收傳來的整個報文，當輸出線路 不空閑時，還可能要存儲幾個完整報文等待轉發(fā)，要求網(wǎng)絡中每個結點有較大的緩沖區(qū)。為 了降低成本，減少結點的緩沖存儲器的容量，有時要把等待轉發(fā)的報文存在磁盤上，進一步 增加了傳送時延。（3）