中級(jí)通信工程師交換技術(shù)考試分組交換

  1.2.4 分組交換
  分組交換（PS，Packet Switching)將用戶要傳送的信息分割為若干個(gè)分組（Pack-et），每個(gè)分組中有一個(gè)分組頭，含有可供選路的信息和其他控制信息。分組交換的本質(zhì)就是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)（Storeand Forward），它將所接收的分組暫時(shí)存儲(chǔ)下來，在目的方向路由上排隊(duì)，當(dāng)它可以發(fā)送信息時(shí)，再將信息發(fā)送到相應(yīng)的路由上，完成轉(zhuǎn)發(fā)。其存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的過程就是分組交換的過程，圖1.14所示為分組交換的基本過程。
  分組交換的思想來源于報(bào)文交換(Message Switching)，報(bào)文交換也稱為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換，它們交換過程的本質(zhì)都是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，所不同的是分組交換的最小信息單位是分組，而報(bào)文交換則是一個(gè)個(gè)報(bào)文。由于以較小的分組為單位進(jìn)行傳輸和交換，所以分組交換比報(bào)文交換快。報(bào)文交換主要應(yīng)用于公用電報(bào)網(wǎng)中。

  分組交換有兩種方式：一種是虛電路（VC，Virtual Circuit)方式；另一種是數(shù)據(jù)報(bào)（DG,Datagram)方式。
  虛電路采用面向連接的工作方式（OC，Oiemed Connection)，其通信過程與電路交換相似，具有連接建立、數(shù)據(jù)傳送和連接拆除三個(gè)階段。在用戶數(shù)據(jù)傳送前先建立端到端的虛連接；一旦虛連接建立后，屬于同一呼叫的數(shù)據(jù)分組均沿著這一虛連接傳送；通信結(jié)束時(shí)拆除該虛連接。虛連接也稱為虛電路，即邏輯連接，它不同于電路交換中實(shí)際的物理連接，而是通過通信連接h的所有交換節(jié)點(diǎn)保存選路結(jié)果和路由連接關(guān)系來實(shí)現(xiàn)連接，因此是邏輯的連接。虛電路方式的特點(diǎn)如圖1.15所示。

  數(shù)據(jù)報(bào)采用無連接工作方式(CL ComiectionLess)，在呼叫前不需要事先建立連接，而是邊傳送信息邊選路，并且各個(gè)分組依據(jù)分組頭中的目的地址獨(dú)立地進(jìn)行選路。數(shù)據(jù)報(bào)方式的特點(diǎn)如圖1.16所示。
  由此可總結(jié)出面向連接工作方式和無連接工作方式的特點(diǎn)。
  （1）面向連接工作方式的特點(diǎn)
  ①不管是面向物理的連接還是面向邏輯的連接，其通信過程可分為三個(gè)階段:連接建立、傳送信息和連接拆除。
  ②一旦連接建立,該通信的所有信息均沿著這個(gè)連接路徑傳送，且保證信息的有序性（發(fā)送信息順序與接收信息順序一致）。
  ③信息傳送的時(shí)延比無連接工作方式的時(shí)延小。
  ④一旦建立的連接出現(xiàn)故障，信息傳送就要中斷，必須重新建立連接，因此對(duì)故障敏感。
  （2）無連接工作方式的特點(diǎn)
  ①?zèng)]有連接建立過程，一邊選路、一邊傳送信息。
  ②厲于同一個(gè)通信的信息沿不同路徑到達(dá)目的地，該路徑事先無法預(yù)知，無法保證信息的有序性(發(fā)送信息順序與接收信息順序不一致）。
  ③信息傳送的時(shí)延比面向連接工作方式的時(shí)延大。
  ④對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障不敏感。
  分組交換具有以下六個(gè)特點(diǎn)：
  （3）信息傳送的最小單位是分組
  分組由分組頭和用戶信息組成，分組頭含有選路和控制信息。
  具有面向連接(邏輯連接)和無連接兩種工作方式
  虛電路采用面向連接的工作方式，數(shù)據(jù)報(bào)是無連接工作方式。
  （4）統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用（動(dòng)態(tài)分配帶寬）
  統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的基本原理是把時(shí)間劃分為不等長(zhǎng)的時(shí)間片，長(zhǎng)短不同的時(shí)間片就是傳送不同長(zhǎng)度分組所需的時(shí)間，對(duì)每路通信沒有固定分配時(shí)間片，而是按需使用。當(dāng)某路通信需要傳送的分組多時(shí)，所占用的時(shí)間片的個(gè)數(shù)就多;傳送的分組少時(shí)，所占用的時(shí)間片的個(gè)數(shù)就少。這就意味著使用這條復(fù)用線傳送分組時(shí)間的長(zhǎng)短，由此可見統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用是動(dòng)態(tài)分配帶寬的。在統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用中，識(shí)別每路通信的分組不能像同步時(shí)分復(fù)用那樣靠時(shí)間位置來識(shí)別，而必須依據(jù)分組頭中的標(biāo)志來區(qū)分是哪路通信的分組。具有相同標(biāo)志的分組屬于同一個(gè)通信，也就構(gòu)成了一個(gè)子信道，識(shí)別這個(gè)子信道的標(biāo)志也叫做信道標(biāo)志，該子信道被稱為標(biāo)志化信道。統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用分組分組分紐分的基本原理如圖1.17所示，其中，X、Y、Z為標(biāo)志。

  （5）信息傳送有差錯(cuò)控制
  分組交換是專門為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)設(shè)計(jì)的交換方式，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是可靠性要求高對(duì)實(shí)時(shí)性要求沒有電話通信高，因而在分組交換中為保證數(shù)據(jù)信息的可靠性，設(shè)有CRC校驗(yàn)、重發(fā)等差錯(cuò)控制機(jī)制，以滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特性的需求。分組交換基于X.25協(xié)議，其協(xié)議棧有三層，分別對(duì)應(yīng)OSI參考模型的一三層,在X.25的二層LAPB協(xié)議和三層分組層協(xié)議中，都設(shè)有差錯(cuò)控制機(jī)制。
  信息傳送不具有透明性分組交換對(duì)所傳送的數(shù)據(jù)信息要進(jìn)行處理，如拆分、重組信息等。
  基于呼叫延遲制的流量控制在分組交換中，當(dāng)數(shù)據(jù)流量較大時(shí)，分組排隊(duì)等待處理，而不像電路交換那樣立即呼損掉，因此其流量控制基于呼叫延遲。
  分組交換的技術(shù)特點(diǎn)決定了它不適合對(duì)實(shí)時(shí)性要求較卨的話音業(yè)務(wù)，而適合突發(fā)（burst）和對(duì)差錯(cuò)敏感的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。分組交換在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中被廣泛采用。

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