数据通讯与计算机网络讲义08章资料教程.ppt

第 8章 交换 通信系统和计算机网络的基本目的是在多个端设备间传送信息连接端设备有不同的方式： 各端设备之间的直接互连可提供专用通道，但建设成本高，线路利用率低 采用共享介质的多点连接方式，如总线拓扑结构，适于端设备数目不多、距离较近的场合 对于跨度大、端设备数目多的网络，通常采用由交换设备构成的交换网 交换网的分类FDMTDM方式的电路交换(使用同步TDM)FDM方式的电路交换Delay in a circuit-switched network8.2 数据报网络数据报网络中，无“资源预约”，资源被动态分配messagepacket数据报网络中的路由表D:41504150D:4150数据报网络的时延8.8.3 3 虚电路网络虚电路网络l Establish connection (Setup, teardown) （建立连接，撤除连接）l Resources allocated， but no dedicate channel （资源分配，但不独占信道）l Local scope address (virtual circuit identifier) （局部地址） l Packets follow the same path （同“源宿”的分组相同路径）Virtual-circuit identifier and Switch tablesdata transferSetup request(A,B)(A,B)(A,B)(A)Requset 帧含(A,B)地址Setup acknowledgment(A,B)(A,B)(A,B)(A)(B)ACK 帧含(A,B)地址a. 连接请求过程 虚电路交换 1建立连接123314522673A to BA to BA to BA to BA B: 89b. 连接响应过程 123314522673 89A B: 8989 6767 4545 23AB:232数据传送12331452672673894523456789AB:23A B: 89l 数据以被分割的帧（或分组）结构进行传送（此项同于数据报交换）。

l 在两端设备之间通过网络中的交换机建立一条暂时的连接（此项同于电路交换）l 帧中需有局部的用户标识（此项相近又区别于数据报交换）l 帧在中间节点存在随机的排队时延（此项同于数据报交换）l 在连接存在期间，用户数据传送途经相同的路径，但用户不独占信道（此项相近又区别于电路交换）虚电路的特点：虚电路网络的时延8.8.4 4 交换机的结构交换机的结构电路交换机的结构q 纵横式交换机（Crossbar switch）u空分交换机（Space division switch）优点：无阻塞；无迟滞缺点：开关利用率低；端数受限q 多级纵横式交换机（Multistage switch）3-stage switch: crosspoints is 2kN + k(N/n)2 = 2n 1 （无阻塞条件）（第二级交换机的个数） 求出 n = (N/2)1/2 （最小值）（第一级每个交换机的输入线数） 代入得到， Crosspoints 4N (2N)1/2 13-stage switch: crosspoints 2kN + k(N/n)2 For N=200, design a 3-stage switch, using the Clos criteria.let n = (200/2)1/2 = 10. So k = 2n 1 = 19. In the first stage, there are N/n = 200/10 = 20 crossbars, each with nk = 1019 crosspoints. In the second stage, there are k =19 crossbars, each with N/n N/n =2020 crosspoints. In the third stage, there are 20 crossbars each with kN =1910 crosspoints. The total number of crosspoints is 20 (1019) + 19 (2020) + 20(1910) = 15200. (= 4N (2N)1/2 1 )Example 8.4Solution n = (N/2)1/2 k = 2n 1 Crosspoints = 4N (2N)1/2 1u 时分交换机（Time division switch）q 时隙交换（Time-slot interchange）顺序写入/控制读出：（输出控制方式）.01286255ab.862时隙ab.862时隙ba数据存储器 256 x 8 bit286255862.地址存储器 256 x 8 bit. 顺序写入地址控制读出 地址DiDoA选通控制写入/顺序读出：（输入控制方式）.01286255ba.862时隙ab.862时隙ba数据存储器 256 x 8 bit286255862.地址存储器 256 x 8 bit. 顺序读出地址控制写入 地址DiDoA选通8端PCM时隙交换机选通.DoAADiDoDiR/W写入地址(顺序)读出地址(控制) 地址(顺序)串/并串/并串/并并/串并/串并/串 8线并 /串 8线串 /并8888数据存储器256 x 8 bitPCM1PCM2PCM8PCM1PCM2PCM8地址存储器256 x 8 bit顺序写入控制读出8R/W(每个PCM 幀含32个8 bit)(略)TST (Time-space-time) switch大容量数字交换机 （ TST 结构）DA1DA3216路PCM512 个单元16路PCM。

512 个单元CA1CA32CB32CB1DB1DB322a2 7b 115115 2632 263115 7.1321322b115a322631 7. (输出控制 的时隙S 交换机)132.顺序写入/控制读出控制写入/顺序读出输入线号16路PCM16路PCMu假设处理机分配给A在交换机内部占用的时隙为第7个时隙，则分配给B的内部时隙为 512/2 +7 = 263时隙(对偶)u用户A占用第1个T接线器的第2时隙(a)，用户B占用第32个T接线器的第115时隙(b)，A与B通话分组交换机的结构交换阵列Banyan交换机每个开关为“2入2出”；n个输入，每级n/2个开关，log2n 级；每路寻址比特数为log2n ExamplesExamples内部冲突：如若第7路的寻址地址为011，则在第二级冲突输出端冲突：如两路的寻址地址相同，则在输出端冲突Batcher-banyan switch解决内部冲突解决输出端冲突榕树交换机（Banyan）信元头中的3 bit 用于决定3级的路由(0上/1下)012345671010001100101110111000010000010100111001011101110123456711001234567001路由选择 内部冲突 001000001010011100101110111无内部冲突(输入按升序排列)基本结构白切尔 -榕树交换机（Batcher - Banyan） 白切尔交换机用于按地址对信元排序： 比较两个输入信元的输出地址大小；地址大的送到箭头所指端口， 地址小的送到另一端口；仅一个输入信元，送到箭头反向的端口。

对 n 输入端/ n 输出端的白切尔交换机，当有 k 个(kn) 信元输入时，这 k 个信元将按地址大小顺序排列在前 k 条输出线上 不足：不能处理输出端冲突(多个信元同输出端)和广播(单信元多输出端) 改进措施：在白切尔交换机和榕树交换机之间加入Trap处理模块白切尔交换机榕树交换机例画出传输路径地址大：箭头所指端口； 地址小：箭头反向端口；仅一个输入信元，送到箭头反向的端口。