第三章 分组交换.ppt

《第三章 分组交换.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章 分组交换.ppt（50页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第三章第三章 分组交换分组交换本章重点：分组交换定义和特点；统计时分复用、本章重点：分组交换定义和特点；统计时分复用、逻辑信道、虚电路基本概念和特点；逻辑信道、虚电路基本概念和特点；X.25X.25分组交分组交换的基本概念；帧中继的基本概念。换的基本概念；帧中继的基本概念。本章难点：本章难点：X.25X.25本章课时：本章课时：4 4学时学时学习本章达到的目的和要求：学习本章达到的目的和要求：1 1了解分组交换定义和特点，理解分组交换系统指了解分组交换定义和特点，理解分组交换系统指标体系衡量参数的意义。标体系衡量参数的意义。2 2掌握分组交换的关键技术，包括统计时分复用、掌握分组交换的关键技术

2、，包括统计时分复用、逻辑信道、虚电路、路由选择和流量控制的基本逻辑信道、虚电路、路由选择和流量控制的基本概念和特点。概念和特点。3 3了解了解X.25X.25分组交换的基本概念，掌握分组交换的基本概念，掌握X.25X.25分组格分组格式。式。4 4了解帧中继技术的基本概念，掌握帧中继的帧格了解帧中继技术的基本概念，掌握帧中继的帧格式。式。2 23.1 概述概述3.1.1 分组交换基本概念分组交换基本概念 分组交换技术产生在通信网以模拟通信为主分组交换技术产生在通信网以模拟通信为主的的20世纪世纪70年代，最初是为了满足计算机之年代，最初是为了满足计算机之间互相进行通信，实现资源共享要求而出现的

3、间互相进行通信，实现资源共享要求而出现的一种数据交换技术。一种数据交换技术。3 3一、定义分组交换PS也称包交换。分组是把线路上传输的数据按一定长度分成若干个数据块，每一个数据块附加一个数据头，这种带有数据头的数据块就叫做分组(packet)。发送端把这些“分组”分别发送出去；到达目的地后，目的交换机将一个个“分组”按顺序装好，还原成原文件发送给收端用户，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。4 4二、特点优点优点线路利用率高。数据传输可靠性高。提供灵活通信环境。降低通信成本，经济性好。5 5缺点缺点信息传送时延大，时延抖动大。额外开销大。协议和控制复杂。6 63.1.2

4、分组交换提供的业务分组交换提供的业务一、基本业务一、基本业务一、基本业务一、基本业务SVCSVC交换虚电路交换虚电路PVCPVC永久虚电路永久虚电路二、可选业务二、可选业务二、可选业务二、可选业务CUG(CUG(闭合用户群闭合用户群)限于特定用户之间进行通信，避限于特定用户之间进行通信，避免外人干扰；免外人干扰；NUI(NUI(网路用户标志网路用户标志)提供严密的安全保障，并可实现提供严密的安全保障，并可实现全国漫游；全国漫游；广播服务广播服务单向的点对多点信息传送；单向的点对多点信息传送；反向计费反向计费由被叫方付费；由被叫方付费；其他服务其他服务包括呼叫转移、直接呼叫、快速选择等。包括呼叫

5、转移、直接呼叫、快速选择等。7 73.1.3 3.1.3 分组交换系统指标体系分组交换系统指标体系 一、数据通信系统性能指标一、数据通信系统性能指标1.信信息息传传输输速速率率(Rb):简称传信率，又称信息速率、比特率，单位为“比特秒”，记为bit/s或bps。2.码码元元传传输输速速率率(RB)：简简称称传传码码率率，又又称称符符号号速速率率、码码元元速速率率、波波特特率率、调调制制速速率率，单单位位是是波波特特(Baud)3.频带利用率频带利用率4.差错率差错率 8 8二、分组交换机的指标体系二、分组交换机的指标体系1.端口数 2.分组吞吐量分组吞吐量3.链路速度链路速度4.并发虚呼叫数并

6、发虚呼叫数5.平均分组处理时延平均分组处理时延6.可靠性可靠性7.可利用度可利用度8.为用户提供补充业务和增值业务的能力为用户提供补充业务和增值业务的能力9 93.2 分组交换关键技术分组交换关键技术 3.2.1 统计时分复用统计时分复用 一、概念一、概念一、概念一、概念 统统统统计计计计时时时时分分分分复复复复用用用用STDMSTDM也也也也称称称称异异异异步步步步时时时时分分分分复复复复用用用用或或或或标标标标记记记记复用，适用于突发性业务。复用，适用于突发性业务。复用，适用于突发性业务。复用，适用于突发性业务。1010同步复用同步复用统计时分复用统计时分复用1111二、统计时分复用特点二

7、、统计时分复用特点动态分配或按需分配资源，线路利用率高。适用于突发性业务。12123.2.2 逻辑信道逻辑信道一、概念一、概念 在统计时分复用方式下，虽然每个用户的信在统计时分复用方式下，虽然每个用户的信息不在固定信道中传送，但是通过对数据分组进息不在固定信道中传送，但是通过对数据分组进行编号，可以区分各个用户的数据，就好像线路行编号，可以区分各个用户的数据，就好像线路被分成许多信道，每个信道用相应的号码表示，被分成许多信道，每个信道用相应的号码表示，这种信道就被称为逻辑信道。每个分组中含有区这种信道就被称为逻辑信道。每个分组中含有区分不同起点、终点的编号，称为逻辑信道号分不同起点、终点的编号

8、，称为逻辑信道号LCNLCN。逻辑信道用逻辑信道号来标识。逻辑信道用逻辑信道号来标识。1313二、特点1.逻辑信道是一种客观存在。2.逻辑信道是相邻两点间点到点的局部实体。3.相邻两点间的一条物理链路可以支持多条逻辑信道，为多对用户服务，多条逻辑信道异步时分复用一条物理链路。4.逻辑信道分为两大类：专用信道和公共信道。14143.2.3 虚电路虚电路一、概念 虚电路是在用户双方开始通信之前建立的一种端到端的逻辑连接。一条虚电路由多条逻辑信道链接而成。虚电路不同于电路交换中的物理连接，它是逻辑连接。虚电路有两种方式，交换虚电路SVC和永久虚电路PVC。1515二、特点虚电路服务的思路来源于传统电

9、信网，即可靠通信应虚电路服务的思路来源于传统电信网，即可靠通信应该由网络来保证。该由网络来保证。虚电路是一种面向连接的方式虚电路是一种面向连接的方式OCOC，即在呼叫前要事先，即在呼叫前要事先建立虚连接。建立虚连接。虚电路方式的一次通信具有三个阶段：呼叫建立、数虚电路方式的一次通信具有三个阶段：呼叫建立、数据传输和呼叫清除。据传输和呼叫清除。虚电路方式下数据分组中不含目的地址，优点是对通虚电路方式下数据分组中不含目的地址，优点是对通信量较大的通信传输效率高。信量较大的通信传输效率高。虚电路方式下数据分组顺序通过网络，在数据接收端虚电路方式下数据分组顺序通过网络，在数据接收端不需要对分组进行重新

10、排队。不需要对分组进行重新排队。虚电路方式下对用一条虚电路发送的所有分组只作一虚电路方式下对用一条虚电路发送的所有分组只作一次路由选择，如果某个节点出现故障，会使虚电路中次路由选择，如果某个节点出现故障，会使虚电路中断，可能造成分组丢失，这是虚电路的缺点。断，可能造成分组丢失，这是虚电路的缺点。16163.2.4 数据报一、概念 数据报不需要预先建立逻辑连接，而是按照每个分组头中的目的地址对各个分组独立进行选路。1717二、特点数据报服务的思路来源于计算机网络，即网络尽力而为提供服数据报服务的思路来源于计算机网络，即网络尽力而为提供服务，可靠通信由终端来提供。务，可靠通信由终端来提供。数据报是

11、一种无连接方式，呼叫前不需要事先建立连接，而是数据报是一种无连接方式，呼叫前不需要事先建立连接，而是边传送信息边寻路。边传送信息边寻路。数据报方式下不需要呼叫建立和呼叫清除过程，直接进行数据数据报方式下不需要呼叫建立和呼叫清除过程，直接进行数据传输。传输。数据报方式下每个分组都有源地址和目的地址，优点是对于短数据报方式下每个分组都有源地址和目的地址，优点是对于短报文的通信传输效率高。报文的通信传输效率高。数据报方式下每一个数据分组都包含有详细的目的地址信息，数据报方式下每一个数据分组都包含有详细的目的地址信息，同一报文的不同分组可以选择不同的路由到达目的地，因此需同一报文的不同分组可以选择不同

12、的路由到达目的地，因此需要在接受端重新排序组装，这是数据报方式的缺点。要在接受端重新排序组装，这是数据报方式的缺点。数据报方式下每个节点可以自由选路，如果某个节点出现故障，数据报方式下每个节点可以自由选路，如果某个节点出现故障，分组可以通过其它路由传送，这是数据报的优点。分组可以通过其它路由传送，这是数据报的优点。18183.2.5 路由选择路由选择一、概念 在通信网络中，为了网络的可靠性，两个主要交换机之间一般都设置多条路由。路由选择就是交换机在多条路由中选择一条交换的路由。1919二、路由选择原则路由选择原则算法简单，易于实现，减少额外开销。算法对所有用户平等。传输路径最佳，主要衡量指标为

13、端到端的传输时延。各节点工作量均衡。具有自适应性，当网络出现故障时，能够自动选择迂回路由。2020三、路由选择方法 1 静态法（固定路由）（1）泛射法（扩散式路由法）（2）固定路由表法（查表路由法）2 动态法（自适应路由）（1）路由选择算法（2）集中式路由选择（自适应路由算法）21213.2.6 流量控制流量控制一、概念 实现数据流量的平滑均匀，提高网络的吞吐能力和可靠性。二、作用控制进入虚电路的分组数量。避免死锁公平分配网络资源 2222三、流量控制方法 分组交换网中流量控制有许多种方法，通常采用X.25窗口法。X.25协议的第三层着重于传输过程中的流量控制，通过滑动窗口算法来实现，对通过接

14、口的每一个逻辑信道使用独立的“窗口”流量控制机构；X.25协议的第二层也是通过滑动窗口来实现的，但它是对整个接口进行流量控制。23233.3 X.25分组交换分组交换3.3.1 X.25基本概念基本概念一、定义：一、定义：X.25建建议议是是ITU-T作作为为公公用用数数据据网网的的用用户户-网网络络接接口口协协议议提提出出的的，它它的的全全称称是是“公公用用数数据据网网络络中中通通过过专专用用电电路路连连接接的的分分组组式式数数据据终终端端设设备备DTE和和数数据据电电路路终终接接设备设备DCE之间的接口之间的接口”。2424二、特点可靠性高信道利用率高具有复用功能便于不同类型用户设备的接入

15、控制功能丰富X.25端口可以支持的最高速率是2Mbit/s。2525三、相关建议2626四、网络组成和功能 2727五、X.25分层结构分层结构28283.3.2 X.25物理层物理层一、物理层功能 定义了DTE和DCE之间建立、维持、释放物理链路的过程，包括机械、电气、功能和过程特性。2929二、物理层接口格式 30303.3.3 X.25数据链路层数据链路层 数据链路层规定在数据链路层规定在DTEDTE和和DCEDCE之间的线路上之间的线路上交换交换X.25X.25帧的过程。帧的过程。一、一、数据链路层功能数据链路层功能数据链路层功能数据链路层功能在在DTEDTE和和DCEDCE之间有效传

16、输数据。之间有效传输数据。帧同步，确保接收方和发送方之间的信息同步。帧同步，确保接收方和发送方之间的信息同步。差错控制，采用差错控制，采用CRCCRC循环校验，发现出错时自动循环校验，发现出错时自动请求重发。请求重发。数据链路的建立、拆除和复位控制。数据链路的建立、拆除和复位控制。识别并向高层报告规程性错误。识别并向高层报告规程性错误。向分组层通知数据链路层状态。向分组层通知数据链路层状态。流量控制。流量控制。3131二、数据链路层帧结构和类型数据链路层帧结构和类型3232信息帧I监控帧S无编号帧U U帧有5种类型：设置异步平衡模式SABM断开连接DISC断开模式DM无编号确认UA帧拒绝FRM

17、R333334343.3.4 X.25分组层分组层一、一、X.25X.25分组层功能分组层功能分组层功能分组层功能为用户提供逻辑信道，并通过为用户提供逻辑信道，并通过LCNLCN（逻辑信道号）（逻辑信道号）区分每个用户的呼叫。区分每个用户的呼叫。为用户的呼叫连接提供分组传输，包括顺序编为用户的呼叫连接提供分组传输，包括顺序编号、分组确认和流量控制。号、分组确认和流量控制。提供提供PVCPVC路（永久虚电）和路（永久虚电）和SVCSVC（交换虚电路）（交换虚电路）的连接。的连接。提供建立和取消提供建立和取消SVCSVC连接。连接。对分组层进行差错控制。对分组层进行差错控制。3535二、X.25分

18、组头格式分组头格式36363737三、控制分组格式控制分组格式3838呼叫请求分组的格式 3939数据分组格式 数据分组格式（模8）数据分组格式（模128）40403.4 帧中继交换帧中继交换3.4.1 帧中继基本概念帧中继基本概念一、定义一、定义 帧中继帧中继FR是在分组交换技术的基础是在分组交换技术的基础上，在通信环境改善和用户对高速传输技上，在通信环境改善和用户对高速传输技术需求的推动下发展起来的。术需求的推动下发展起来的。FR将分组交将分组交换协议作了简化。帧中继技术主要用于传换协议作了简化。帧中继技术主要用于传递数据业务，它使用一组规程将数据信息递数据业务，它使用一组规程将数据信息以

19、帧的形式有效地进行传送。以帧的形式有效地进行传送。4141二、特点优点：可靠性强，处理能力强。吞吐量高、时延小、适合突发性业务。灵活可靠的组网方式。按需分配带宽。兼容性好。4242缺点：差错控制能力较差，不适合在误码率高的线路上传输。在提供更高速率链路上能力不足，目前最高提供T3/E3速率。对新业务支持不足，如IP语音和多媒体等应用。4343三、帧中继标准帧中继标准帧中继对应的主要标准为帧中继对应的主要标准为ITU-T Q.922ITU-T Q.922，它作为一，它作为一种选择用于端到端的数据传输。相关的协议主要种选择用于端到端的数据传输。相关的协议主要有：有：ITU I.233ITU I.2

20、33定义了由帧中继提供的业务，也定义了定义了由帧中继提供的业务，也定义了帧中继协议中的全部功能；帧中继协议中的全部功能；ITU I.370ITU I.370定义了在帧中继中用来管理网络拥塞的定义了在帧中继中用来管理网络拥塞的程序，接入信令和数据链路控制的功能在程序，接入信令和数据链路控制的功能在ITU ITU Q.922Q.922的的“核心方面核心方面”中定义；中定义；ITU Q.933ITU Q.933为在帧中继网络上建立和维护虚连接所为在帧中继网络上建立和维护虚连接所使用的信令信息定义了协议。使用的信令信息定义了协议。4444四、帧中继分层结构帧中继分层结构45453.4.2 帧中继格式帧

21、中继格式464647473.4.3 帧中继交换原理帧中继交换原理 LAPF LAPF中进行交换的帧有中进行交换的帧有I I帧、帧、S S帧和帧和U U帧。帧中帧。帧中继工作时有两种工作方式，即非确认信息传送方继工作时有两种工作方式，即非确认信息传送方式和确认信息传送方式。式和确认信息传送方式。一、非确认信息传送方式一、非确认信息传送方式 当采用非确认信息传送方式时，当采用非确认信息传送方式时，LAPFLAPF的工作的工作方程十分简单，用到的帧只有一种，即无编号信方程十分简单，用到的帧只有一种，即无编号信号帧号帧U U帧。帧。U U帧的帧的I I段包含了用户发送的数据，段包含了用户发送的数据，U U帧帧到达接收端后，到达接收端后，LAPFLAPF实体按实体按FCSFCS字段的内容检查字段的内容检查传输错误，如没有错误，则将传输错误，如没有错误，则将I I字段的内容送到第字段的内容送到第3 3层实体，如有错误，则将该帧丢弃，但不论接收层实体，如有错误，则将该帧丢弃，但不论接收是否正确，接收端都不给发送端任何回答。是否正确，接收端都不给发送端任何回答。4848二、确认信息传送方式 当采用确认信息传送方式时，LAPF的帧交换分为3个阶段：连接建立数据传送连接释放49493.4.4 帧中继FR与X.25的比较 5050