[2017年整理]通信交换技术第4章.ppt

普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术第4章 分组交换与帧中继技术 u4.1 分组交换概述u4.2 分组交换原理u4.3 分组交换协议u4.4 帧中继普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.1 分组交换概述随着计算机技术的飞速发展，交换技术得到了空前的发展从 交换一直到当今数据交换、综合业务数字交换，交换技术经历了人工交 换到自动交换的过程人们对可视、可视图文、图象通信和多媒体 等宽带业务的需求，也将大大地推动异步传输技术(ATM)和同步数字系 列技术(SDH)及宽带用户接入网技术的不断进步和广泛应用 分组交换技术是在计算机技术发展到一定程度，人们除了打直 接沟通，还通过计算机或终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输 线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下，应运而生的一种交换 技术 分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成一定的长度， 每个部分叫做一个分组在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明 该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转 发至目的地，这一过程称为分组交换进行分组交换的通信网称为分组 交换网。

普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.1 分组交换概述u从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、 报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程Ø电路交换就是在两个终端之间通信时，一方发起呼 叫，独占一条物理线路当交换机完成接续，对方收到发起 端的信号，双方即可进行通信在整个通信过程中双方一直 占用该电路 Ø报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中 当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机 或终端，它以“存储——转发”方式在网内传输数据 Ø分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起 来的它兼有电路交换和报文交换的优点分组交换路 上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据 ——分组 Ø综合业务数字网是集语音、数据、图文、可视 等各种业务为一体的网络，适用于不同的带宽要求和多 样的业务要求异步传输模式ATM(Asynchronous Transfer Mode)就是用于宽带综合业务数字网的一种交换技 术 普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.1 分组交换概述u分组交换的特点Ø线路利用率高 Ø不同种类的终端可以相互通信 Ø信息传输可靠性高。

Ø分组可多路通信 Ø计费与传输距离无关 普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.2 分组交换原理分组交换网一般由分组交换机、网络管理中心、远程集中器、分组装拆设备 、分组终端/非分组终端和传输线路等基本设备组成u分组交换机功能是提供网络的基本业务：交换虚电路和永久虚电路，及其他 补充业务，如网路用户识别等 u网络管理中心(NMC)主要功能是对网络配置管理与用户管理，日常运行数据 的收集与统计；路由选择管理，网路监测，故障告警与网路状态显示 u远程集中器(RCU)主要功能是完成分组终端和非分组终端的接入，有规程变 换功能，可以把每个终端集中起来接入至分组交换机的中、高速线路上交织复用 u分组装拆设备(PAD)主要功能是将来自异步终端(非分组终端)的字符信息去 掉起止比特后组装成分组，送入分组交换网在接受端再还原分组信息为字符， 发送给用户终端 u分组终端/非分组终端(PT/NPT)的主要功能：分组终端是具有X.25协议接口 ，能直接接入分组交换数据网的数据通信终端设备 u传输线路是构成分组数据交换网的主要组成部分之一目前，中继传输线路 有PCM数字信道，数字数据传输，也有利用ATM连接及其卫星通道。

普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.2 分组交换原理u1．虚电路操作方式Ø为了进行数据传输，网络的源节点和目的节点之间 先要建立一条逻辑通路，因为这条逻辑通路不是专用的，所 以称之为“虚”电路每个节点到其它任一节点之间可能有若 干条虚电路支持特定的两个端系统之间的数据传输，两个端 系统之间也可以有多条虚电路为不同的进程服务，这些虚电 路的实际路径可能相同也可能不同 Ø节点间的物理信道在逻辑上均可看做由多条逻辑信 道组成，这些逻辑信道实际上由节点内部的分组缓冲器来实 现所谓占用某条逻辑信道，实质上是指占用了该段物理信 道上节点分配的分组缓冲器不同的逻辑信道在节点内部通 过逻辑信道号加以区分，各条逻辑信道异步分时复用同一条 物理信道 Ø一条虚电路可能要经过多个中间节点，在节点间的 各段物理信道上都要占用一条逻辑信道用以传送分组由于 各节点均独立地为通过的虚电路分配逻辑信道，也即同一条 虚电路通过各段信道所获取的逻辑信道号可能是不相同的， 所以各节点内部必须建立一张虚电路表，用以记录经过该点 的各条虚电路所占用的各个逻辑信道号普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.2 分组交换原理u1．虚电路操作方式Ø为使节点能区分一个分组属于哪条虚电路，每个分组必须 携带一个逻辑信道号：同样，同一条虚电路的分组在各段逻辑信道 上的逻辑信道号可能也不相同。

传输中，当一个分组到达节点时， 节点根据其携带的逻辑信道号查找虚电路表，以确定该分组应发往 的下一个节点及其下一段信道上所占用的逻辑信道号，用该逻辑信 道号替换分组中原先的逻辑信道号后，再将该分组发往下一个节点 Ø各节点的虚电路表是在虚电路建立过程中建立的比如， 与A节点相连的源端系统要经中间节点B、C跟与D节点相连的目的 端系统建立一条虚电路，源端系统可发出一个呼叫请求分组，该分 组除了包含目的地址外，还包含源端系统所选取的不用的最小逻辑 信道号N，A节点收到请求分组后在A节点与下一节点B间所有已使 用的逻辑信道号之外选取一个最小编号NA，并将请求分组中的逻辑 信道号N替换成该逻辑信道号NA，再将分组发送给节点B.此后的各 节点依次逐个根据自身实际情况选取新的逻辑信道号(如NB、NC、 ND等)来替换收到的分组中的逻辑信道号最后，目的节点D将请求 分组传送给连接它的端系统在此过程中，每个节点的虚电路表中 要记录两个逻辑信道号：前一个节点所选取的逻辑信道号和本节点 所选取的逻辑信道号这样便使得虚电路所跨越的每一段连接上的 逻辑信道号都是唯一的普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.2 分组交换原理普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.2 分组交换原理u图4-1给出了一个虚电路表建立的示例，这里假设建立了6条虚电路 。

由于虚电路上的数据是双向传输的，为保证两节点之间正、反两个方 向的虚电路不相混淆，在一个节点选取逻辑信道号来替换其前一节点使 用的逻辑信道号时，不仅要考虑与下一节点之间的逻辑信道号不相同， 还要考虑与下一节点作为另一条反向虚电路的上一节点时所选取的逻辑 信道号相区别例如，在建立虚电路1-BAE时(这里1-BAE表示源节点为 B，建立虚电路时选取1为逻辑信道号，并经A传送到E)，在节点B中， 尽管A节点是第一次作为B节点的下一节点，但由于虚电路0-ABCD中A 到B间已使用了逻辑信道号0，因此在出路一栏应选B到A间的逻辑信道 号为1，这样当从节点A发来一个分组时，若它所携带的逻辑信道号为0 ，则说明是虚电路础CD上的正向分组；若为1，则说明是虚电路BAE上 的反向分组对于虚电路2-BFE的建立也是同样情况u各节点的虚电路表空间和逻辑信道号都是网络资源，当虚电路拆除 时必须回收这可通过某端系统发出一个拆链请求分组，告知虚电路中 各节点删除虚电路表中有关表项来实现普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.2 分组交换原理u2．数据报操作方式Ø在数据报操作方式中，每个分组被称为一个数据报 ，若干个数据报构成一次要传送的报文或数据块。

每个数据 报自身携带有足够的信息，它的传送是被单独处理的一个 节点接收到一个数据报后，根据数据报中的地址信息和节点 所存储的路由信息，找出一个合适的出路，把数据报原样地 发送到下一个节点Ø当源端系统要发送一个报文时，将报文拆成若干个 带有序号和地址信息的数据报，依次发给网络节点此后， 各个数据报所走的路径就可能不同了，因为各个节点在随时 根据网络的流量、故障等情况选择路由由于各行其道，各 数据报不能保证按顺序到达目的节点，有些数据报甚至还可 能在途中丢失在整个数据报传送过程中，不需要建立虚电 路，但网络节点要为每个数据报做路由选择普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.2 分组交换原理u3．虚电路服务Ø虚电路服务是网络层向传输层提供的一种 使所有分组按顺序到达目的端系统的可靠的数据传 送方式进行数据交换的两个端系统之间存在着一 条为它们服务的虚电路为了建立端系统之间的虚 电路，源端系统的传输层首先向网络层发出连接请 求，网络层则通过虚电路网络访问协议向网络节点 发出呼叫分组；在目的端，网络节点向端系统的网 络层传送呼叫分组，网络层再向传输层发出连接指 示；最后，接收方传输层向发起方发回连接响应， 从而使虚电路建立起来。

此后，两个端系统之间就 可以传送数据数据由网络层拆成若干个分组送给 通信子网，由通信子网将分组传送到数据接收方普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.2 分组交换原理u4．数据报服务Ø数据报服务一般仅由数据报交换网来提供 端系统的网络层同网络节点中的网络层之间，一 致地按照数据报操作方式交换数据当端系统要发 送数据时，网络层给该数据附加上地址、序号等信 息、￥然后作为数据报发送给网络节点；目的端系 统收到的数据报可能是不按序到达的，也可能有数 据报的丢失数据报服务与OSI的无连接网络服务 类似 普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.3 分组交换协议在分组交换中采用的协议有：X.25、X.28 X.29 、X.3、X.75，本节主要X.25协议 X.25描述了主机(DTE)与分组交换网(PSN)之间 的接口标准，使主机不必关心网络内部的操作，从 而能方便地实现对各种不同网络的访问普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.3 分组交换协议u1． X.25协议层次ØX.25实际上是DTE与PSN之间接口的一组 协议，X.25协议组包括三个层次，即物理层、数据 链路层和分组层，分别定义了三个级别上的接口。

ØX.25的分组层相当于OSI参考模型中的第三 层，即网络层，主要功能是向主机提供多信道的虚 电路服务普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.3 分组交换协议u2． X.25分组层的功能ØX.25分组层(也称为分组级)的主要功能是将 链路层所提供的连接DTE／DCE的一条或多条物理 链路复用成数条逻辑信道，并且对每一条逻辑信道 所建立的虚电路执行与链路层单链路协议类似的链 路建立、数据传输、流量控制、顺序和差错检测、 链路的拆除等操作 普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.3 分组交换协议u3． X.25分组格式普通高等教育“十一五”国家级规划教材通信交换技术4.3 分组交换协议u3． X.25分组格式Ø通用格式标识(GFI)由分组中第一个字节的前四位 组成，用于标志分组头中其余部分的格式第一位(b8)称作Q 位或限定位，只用于数据分组中这是为了对分组中的数据 进行特殊处理而设置的，可用于区分数据是正常数据还是控 制信息对于其它类型的分组，该位的值为“0”第二位(b7) 称D位或传送确认位，设置该位的目的是用来指出DTE是否 希望用分组接收序号P(R)来对它所接收的数据做端到端确认 。

在呼叫建立时，DTE之间可通过D位来商定虚呼叫期间是 否将使用D位规程第三、四位(b6、b5)用以指示数据分组 的序号是用3位即模8(b5置“1”)还是7位即模128(b6置“1”)， 这两位或者取“10”，或者取“01”，一旦选定，相应的分组。