数据通讯与计算机网络讲义08章.ppt

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1、第第 8 8章章 交换交换1 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。2交换网的分类38.1 8.1 电路交换电路交换每对用户独占各段链路上的特定信道。交换在特定用户间的各段链路上动态分配相应的独占信道。4FDMTDM方式的电路交换(使用同步TDM)FDM方式的电路交换5Delay in a circuit-switched network68.8

2、.2 2 数据报网络数据报网络7数据报网络中，无“资源预约”，资源被动态分配。messagepacket8数据报网络中的路由表D:41504150D:41509数据报网络的时延108.3 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

3、“源宿”的分组相同路径）11Virtual-circuit identifier and Switch tables12data transfer13Setup request(A,B)(A,B)(A,B)(A)Requset 帧含(A,B)地址14Setup acknowledgment(A,B)(A,B)(A,B)(A)(B)ACK 帧含(A,B)地址15a.连接请求过程 虚电路交换 1 1建立连接建立连接123314522673A to BA to BA to BA to BA B:89b.连接响应过程 123314522673 89A B:8989 6767 4545 23AB:231

4、62 2数据传送数据传送12331452672673894523456789AB:23A B:8917l 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：18虚电路网络的时延198.8.4 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

5、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20q 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 22For N=200,design a 3-stage switch,using the Clos

6、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 cr

7、osspoints is 20(1019)+19(2020)+20(1910)=15200.(=4N(2N)1/2 1 )Solution n=(N/2)1/2 k=2n 1 Crosspoints=4N(2N)1/2 123u 时分交换机（Time division switch）q 时隙交换（Time-slot interchange）24顺序写入顺序写入/控制读出：控制读出：（输出控制方式）（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

8、25控制写入控制写入/顺序读出：顺序读出：（输入控制方式）（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268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)(

9、略)27TST(Time-space-time)switch28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

10、115时隙(b)，A与B通话。29分组交换机的结构30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。31Examples32Examples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。33Batcher-banyan switch解决内部冲突解决输出端冲突34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36例例画出传输路径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。37