通信工程師傳輸與接入考試培訓(xùn)分組交換

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1．分組交換
分組交換方式主要用于計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，它的出現(xiàn)晚于電路交換。采用分組交換而不是電路交換來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，主要基于以下原因。
(1) 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有很強(qiáng)的突發(fā)性，采用電路交換方式，信道利用率太低。
(2) 電路交換只支持固定速率的數(shù)據(jù)傳輸，要求收發(fā)嚴(yán)格同步，不適應(yīng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中終端間異步、可變速率的通信要求。
(3) 話音傳輸對(duì)時(shí)延敏感、對(duì)差錯(cuò)不敏感，而數(shù)據(jù)傳輸則恰好相反，用戶對(duì)一定的時(shí)延可以忍受，但關(guān)鍵數(shù)據(jù)細(xì)微的錯(cuò)誤都可能造成災(zāi)難性后果。
(4) 分組交換是針對(duì)數(shù)據(jù)通信而設(shè)計(jì)的，主要特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)以分組為單位進(jìn)行傳輸，分組長(zhǎng)度一般在1000～2000字節(jié)左右；每個(gè)分組由用戶信息部分和控制部分組成，控制部分包含差錯(cuò)控制信息，可以用于對(duì)差錯(cuò)的檢測(cè)和校正；交換節(jié)點(diǎn)以“存儲(chǔ)－轉(zhuǎn)發(fā)”方式工作，可以方便地支持終端間異步、可變速率的通信要求；為解決電路交換方式信道資源利用率低的缺點(diǎn)，分組交換引入了統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用技術(shù)。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)處理分組方式的不同，分組交換分為兩種類型，即數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路。
1) 數(shù)據(jù)報(bào)
數(shù)據(jù)報(bào)屬于無連接方式，主要的優(yōu)點(diǎn)是：協(xié)議簡(jiǎn)單，無需建立連接，無需為每次通信預(yù)留帶寬資源，電路交換中帶寬利用率低的問題自然也就解決了。同時(shí)由于每一分組在網(wǎng)上都獨(dú)立尋路，因而抵抗網(wǎng)絡(luò)故障的能力很強(qiáng)，特別適合于突發(fā)性強(qiáng)，數(shù)據(jù)量小的通信業(yè)務(wù)。實(shí)際上，數(shù)據(jù)報(bào)方式最先是在冷戰(zhàn)時(shí)期美國(guó)軍方的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)ARPANet上實(shí)現(xiàn)的，是現(xiàn)代Internet的前身。
數(shù)據(jù)報(bào)的主要缺點(diǎn)是：由于沒有為通信建立相應(yīng)的連接，并預(yù)留所需的帶寬資源，因此分組在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)，需要攜帶全局有效的網(wǎng)絡(luò)地址，在每一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)，都要經(jīng)歷一次存儲(chǔ)、選路、排隊(duì)等待線路空閑，再被轉(zhuǎn)發(fā)的過程，因而傳輸時(shí)延大，并存在時(shí)延抖動(dòng)問題。可見數(shù)據(jù)報(bào)不適用于大數(shù)據(jù)量、實(shí)時(shí)性要求高的業(yè)務(wù)。目前，通信網(wǎng)上該方式主要用于信令、控制管理信息和短消息等(例如SS7、SNMP、SMS等)的傳遞，Internet的IP技術(shù)也屬于此類。
2) 虛電路
虛電路是一種面向連接的分組交換方式，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是將數(shù)據(jù)報(bào)和電路交換這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，以達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)傳輸效果。
采用虛電路技術(shù)，用戶之間在通信之前，需要在源端和目的地端先建立一條連接，分組交換中把它叫做虛電路，我們隨后解釋原因。虛電路一旦建立，所有的用戶分組都將在這一虛電路上傳送。建立連接是它與電路交換的相同之處，也是它與數(shù)據(jù)報(bào)的不同之處。
虛電路的一次通信過程也分為三個(gè)階段：虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路釋放。與電路交換不同之處在于：虛電路建立階段，網(wǎng)絡(luò)完成的工作只是確定兩個(gè)終端之間用戶分組傳輸應(yīng)走的路由，并不進(jìn)行靜態(tài)的帶寬資源預(yù)留，沿途的交換節(jié)點(diǎn)只是將屬于該連接的分組應(yīng)如何進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的信息填寫到轉(zhuǎn)發(fā)表中。換句話說，虛電路建立成功后，假如源端沒有分組傳輸，虛電路不占用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，因?yàn)殚_始就沒有為虛電路預(yù)留帶寬；當(dāng)源端有分組要發(fā)送時(shí)，交換節(jié)點(diǎn)一般先對(duì)收到的分組進(jìn)行必要的協(xié)議處理，然后根據(jù)虛電路建立階段填好的轉(zhuǎn)發(fā)表將分組轉(zhuǎn)發(fā)至輸出端口排隊(duì)等待，一旦信道空閑，就將其發(fā)送出去，因而這樣一個(gè)連接被加上“虛擬”兩字。分組交換中，這種對(duì)物理線路帶寬資源的分配使用方式，稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用。相應(yīng)地，電路交換中對(duì)物理線路帶寬資源的分配使用方式叫靜態(tài)時(shí)分復(fù)用。

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