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1、1 第第5 5章章 分组交换与分组交换网分组交换与分组交换网 o 基本概念、网络形式、网 络体系结构、路由选择、 流量和拥塞控制、设备结 构 分组交换的产生背景分组交换的产生背景 分组交换是为数据通信而设计的交换方式，在出现分 组交换之前，采用电路交换和报文交换传输数据，但这两 种交换方式不能完全适应数据通信的要求，因此后来出现 了针对数据通信特点而设计的分组交换方式。 数据通信的特点 (1)完全是机器与机器之间的通信。 (2)业务突发性。 (3)误码率要求高。 (4)时延要求不高。 分组交换的产生背景分组交换的产生背景 分组交换方式是一种存储-转发的交换方式，它结合 电路交换和报文交换的特点
2、，克服了电路交换线路利用率 低、不能动态利用线路资源等缺点，同时又不像报文交换 那样时延非常大。因此，分组交换技术自从产生后便在数 据通信领域得到了迅速的发展。且随着数据业务量的不断 增大，现在更有用分组交换方式IP交换。 3 分组交换的基本原理分组交换的基本原理 资源分配 1. 固定分配资源法 固定分配资源法也称为预分配资源方法，它是根据用 户要求预先把线路传输容量的某一部分固定地分配给 某个用户。它采取的方式是把线路传输时间轮流分配 给每个用户，每个用户只在分配的时间里向线路发送 信息和接收信息 缺点： 当在分配的时间内用户没有信息要传输时，这段时间 也不能由其他用户使用，而保持空闲状态，
3、所以线路 的利用率较低。 分组交换的基本原理分组交换的基本原理 固定分配资源法又分“时分复用”（TDM，Time Division Multiplexing）和“频分复用”（FDM， Frequency Division Multiplexing）两种。时分复用 就是将线路传输的时间轮流分配给每个用户，每个用 户只在分配的时间里使用线路发送和接收信息。而且 ，当在分配的时间里用户没有信息要传输时，也不能 给其他用户使用，即这段时间只由它来独享。 分组交换的基本原理分组交换的基本原理 位置化信道 在固定分配资源的方式下，每个用户的数据都在固定的子信 道中传输，具体的实现方法是，在电路上按时间分割
4、成 等长的时间单元（称为帧），在每帧里又按时间分成等 长的时隙，并按照时间顺序编号。每帧中相同时间位置 的时隙用来传输同一信源的信息，接收很容易根据时间 位置区分不同的用户信息 分组交换的基本原理分组交换的基本原理 2. 动态资源分配技术 为了克服固定分配资源方式的缺点，采取用户有 数据传输时才给他分配资源的方法，称为动态分 配或按需分配。当用户暂停发送数据时，不给他 分配线路资源，线路的传输能力可用于为其他用 户传输数据。因为在许多情况下，各单路信号并 非连续不断，而是断断续续的，传送单路信号的 线路上有很多时间空闲，因此可将此空闲时间分 配给其他用户使用。这种根据用户实际需要分配 线路资源
5、的方法也称为统计时分复用（STDM） 。 分组交换的基本原理分组交换的基本原理 每个用户的数据传输速率可以高于平均速率，最高可以 达到线路总的传输能力。例如，对32路的E1线路，传输速率 为2Mb/s，32个用户的平均速率为64Kb/s，当用固定分配复用 方式时，每个用户最高传输速率为64kb/s，而在统计时分复 用方式下，每个用户的最高速率可以达到2Mb/s（包含用户信 息的分组头在内）。统计时分复用原理如图所示。 分组交换的基本原理分组交换的基本原理 统计时分复用 分组交换的基本原理分组交换的基本原理 o 标志化信道 在统计时分复用方式下，各个用户数据在通信线路上互相 交织传输，没有固定的
6、时间位置，为了识别来自不同 终端的用户数据，在发送到线路之前先给这些数据打 上与终端或子信道有关的“标记”，通常是在用户数 据的开头加上终端号或子信道号，这样在接收端就可 以通过识别用户数据的“标记”把它们区分开来。因 为统计时分复用对每个单路信号使用一个独有的标志 码，通过该标志码来区分不同用户的数据 分组交换的基本原理分组交换的基本原理 o统计时分复用的优点是可以获得较高的信道利用率。 由于在分组交换方式中，每个终端的数据使用一个自 己独有的“标记”，可以把传送的信道按照需要动态 地提供给每个终端用户，从而提高了传送信道的利用 率。 o统计复用的缺点是会产生附加的随机时延和丢失数据 的可能
7、。这是由于用户传送数据的时间和间隔都是随 机的，若多个用户同时发送数据，则必然会有一部分 用户数据需要等待一段时间才能占用信道进行传输。 若这种情况持续下去，由于缓冲器容量的限制，就有 可能发生部分数据被丢失的情况。 2008.4 两种资源分配方式对应两种时分复用方式和两种信道类型两种资源分配方式对应两种时分复用方式和两种信道类型 。 分组交换的基本原理分组交换的基本原理 分组交换的基本思想分组交换的基本思想 把用户要传送的信息分成若干个小的数据块，即分组 ，这些分组长度较短，并具有统一的格式，每个分组有一 个分组头，包含用于控制和选路的有关信息。这些分组以 “存储-转发”的方式在网内传输，即
8、每个交换节点首先 对收到的分组进行暂时存储，分析该分组头中有关选路的 信息，进行路由选择，并在选择的路由上进行排队，等到 有空闲信道时转发给下一个交换节点或用户终端。 分组交换的特点分组交换的特点 分组交换可以实现资源共享，并为用户提供可靠、有 效的数据传输服务。它克服了电路交换中独占线路、线路 利用率低的缺点。同时，由于分组的长度短、格式统一， 便于交换机进行处理，因此它又比传统的“报文交换”有 较小的时延。 逻辑信道逻辑信道 在统计时分复用方式下，虽然没有为各个终端分配固定的 物理上的子信道，但是通过对数据分组的编号，仍然可以把各 个终端的数据在线路上严格地区分开来，就好像线路也分成了 许
9、多子信道一样，每个子信道用相应的号码表示，因此把这种 子信道称为逻辑信道。 逻辑信道为终端提供独立的数据传输通路，线路的逻辑信 道号可以独立于终端的编号，逻辑信道号作为线路的一种资源 可以在终端要求通信时由STDM分配给它。对同一个终端，每次 呼叫可以分配不同的逻辑信道号，用线路的逻辑信道号给终端 的数据分组作“标记”比用终端号更加灵活方便，这样一个终 端可以同时通过网络建立多个数据通路，STDM可以为每个通路 分配一个逻辑信道号，并在STDM中建立终端号和逻辑信道号对 照表，网络通过逻辑信道号识别出是哪个终端发来的数据， 逻辑信道逻辑信道 图7-4 逻辑信道的概念 逻辑信道的特点逻辑信道的特
10、点 (1)由于分组交换采用动态统计时分复用方法，因此是在终端每次 呼叫时，根据当时的实际情况分配“逻辑信道号”的。 说明：同一个终端可以同时通过网络建立多个数据通路，它们 之间通过LCN来进行区分 在同一次呼叫连接中，来自某一个终端的数据的逻辑信道号应 该是相同的。 (2)逻辑信道号是在用户至交换机或交换机之间的网内中继线上可 以被分配的、代表了信道的一种编号资源。 逻辑信道号并不在全网中有效，而是在每段链路上局部有效 ，或者说，它只具有局部意义。网内的节点设备要负责出/入线上 逻辑信道号的转换。 (3)逻辑信道号是一种客观的存在。逻辑信道总是处于下列状态中 的某一种：“准备好”状态、“呼叫建
11、立”状态、“数据传输” 状态、“呼叫清除”状态。 分组的形成分组的形成 形成分组后，为了区分分组的类型，每个分组都有 一个分组头，它由3个字节构成，其格式如图7-6所示。 分组头包含三个部分：通用格识别符GFI、逻辑信道组号 LCGN和逻辑信道号LCN、分组类型识别符。 分组的形成分组的形成 通用格式识别符由分组头第1个字节的85位组成， 如图所示。其中，Q比特第8比特)称为限定符比特，用 来区分传输的分组是用户数据还是控制信息，Q比特是任 选的，如不需要，则Q比特总是置0。D比特(第7比特)为传 送确认比特，D0表示数据分组由本地(DTE与DCE之间)确 认，Dl表示数据分组进行端到端(DT
12、E与DTE之间)确认。 SS比特(第6、5比特)为模式比特，SS01表示分组的顺序 编号按模8方式工作，SS10表示按模128方式工作。 分组的形成分组的形成 逻辑信道组号和逻辑信道号共12比特，用以表示在DTE 与交换机之间的时分复用信道上以分组为单位的时隙号， 在理论上可以同时支持4096个呼叫，实际上支持的逻辑信 道数取决于接口的传输速率、与应用有关的信息流的大小 和时间分布。逻辑信道号在分组头的第2字节中，当编号大 于256时，用逻辑信道组号扩充，扩充后的编号可达4096。 分组的形成分组的形成 o 分组类型识别符为8比特，区分各种不同的分 组，共分4类； 呼叫建立分组用于在两个DTE
13、之间建立交换虚电路 。这类分组包括：呼叫请求分组、入呼叫分组、呼 叫接受分组和呼叫连接分组。 数据传输分组用于两个DTE之间实现数据传输。这 类分组包括：数据分组、流量控制分组、中断分组 和在线登记分组。 恢复分组实现分组层的差错恢复，包括复位分组、 再启动分组和诊断分组。 呼叫释放分组用在两个DTE之间断开虚电路，包括 释放请求分组、释放指示分组和释放证实分组。 分组的形成分组的形成 链路层的帧格式链路层的帧格式 o 数据链路控制协议可分为两大类：面向字 符的协议和面向比特的协议。 n 面向字符的协议以字符作为传输的基本单位 ，并用10个专用字符控制传输过程。这类协 议发展较早，至今仍在使用
14、。 n 面向比特的协议以比特作为传输的基本单位 ，它的传输效率高，已广泛应用于公用数据 网 链路层的帧格式链路层的帧格式 o 分组交换中都采用高级数据链路控制 (HDLC)规程来封装，通过HDLC帧结构的 形式在链路上传输。 链路层的帧格式链路层的帧格式 在HDLC中，基本的数据传送单位是帧，每个帧中有多少个bit是任意的，不必 恰好是多少个字符。这种规程又叫做面向比特的通信规程。HDLC中F、A、C、I 、FCS称为字段，各个字段的含义如下： F：标志字段，它是一个恒定的8bit字符01111110。它的作用是作为帧的定界 。 A：地址字段，因为链路层的作用是保证相邻节点之间的可靠传输，不存
15、在地 址选择问题，这里的A字段并不是网络层的地址含义，它只是用来表示相 连节点之间的方向。 C：控制字段，用于规定该帧的具体类型，并含有某些其他参数。其他参数和 类型的具体规定涉及分组交换的过多细节，与本书的目标不一致，因此 忽略它。若需要了解请参阅其他书籍。 I：信息字段，就是需要发送的信息正文。即前面网络层形成的分组。 FCS：校验字段，校验字段用来判断接收的帧是否正确。它采用循环冗余校验 （CRC）方式，使用的多项式为X16+X12+X5+1。 27 分组交换网的主要形式分组交换网的主要形式 两种主要形式：面向连接和无连接 面向连接，通信前先要分配资源和进行通信参数协商， 然后进行数据交
16、换传送，通信结束后释放所占用资源。 无连接，随时可进行数据传送，网络总是处于准备好状 态。 28 面向连接分组交换网面向连接分组交换网 通信过程，类似电路交换网，连接发起者通过信令协议 分组请求建立连接，交换机负责按照目的地址选择下一 节点，直至目的节点建立虚通路。 源目的节点间虚通路建立后，通信双方沿已建立的逻辑 虚通路互传数据分组。 通信结束时，发送释放连接的信令分组，双向资源置闲 。 29 面向连接分组交换网面向连接分组交换网 面向连接分组交换，目的节点地址只在虚连接建立 过程中有效，用作交换机选路由和分配逻辑信道标记。 一条虚电路（源节点到目的节点）由多段通信链路 组成，每段链路由一个
17、逻辑信道标号标记，该标记只在 两节点间的直连链路上有效。 传送分组数据时，源节点将分配的局部有效的逻辑 信道标号装配在数据分组头部一起传送，历经的中间交 换机根据标号查表确定转发路径和下一段链路的逻辑信 道标号。 30 虚通路和逻辑信道的概念虚通路和逻辑信道的概念 逻辑信道，是两端点之间建立数据分组传送连接的标志 ，即对某个通信分配的标识，主要用途是在交换传送过 程中能正确识别分组所属和正确转交。 虚电路，是源端到目的端所历经的各个逻辑信道的组合 ，一条虚电路可由多段逻辑信道组成。 所谓虚电路，就是对用户传送数据而言似乎存在着一条 通路，但是虚电路没有物理上的对应，只是一种标记。 31 虚电路
18、和逻辑信道的概念虚电路和逻辑信道的概念 o一条虚电路具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放过 程，永久虚电路可预约并通过网络永久建立，也可 以预约清除。 o逻辑信道的几个状态： n 准备好，没有呼叫，逻辑信道号未分配； n 呼叫建立，正在建立过程中，逻辑信道已分； n 数据传输，可以通过逻辑信道收发数据； n 呼叫释放，正在断开连接，完成后返回准备好 状态。 32 面向连接分组交换网面向连接分组交换网 33 无连接分组交换网无连接分组交换网 o不必事先建立通路，没有逻辑子信道概念。通信 时源端直接将源和目的地址装配在分组中一起发 送，交换节点根据目的地址查表确定出口链路。 o网络以“无状态”方式工作
19、，转发过程只依赖路由 表、目的地址和出口链路的状态随机转发。 o链路状态或网络拓扑变化，网络会自动调整路由 ，同一用户的数据分组会经历不同路径传送，不 保证分组的端到端顺序。 o网络以尽力而为方式传送分组，不保证路由和服 务质量，但分组传送受局部网络故障的影响较低 。 34 两种网络的比较两种网络的比较 o 不同领域专家的不同理念。 n 计算机域专家提出无连接，认为计算机是主 体，网络只是辅助实现相互通信。 n 电信领域专家基于已有的数字交换网，引入 统计复用和存储转发技术，提出面向连接网 络，主要针对电报、传真等数据通信。 35 两种网络的比较两种网络的比较 对比内容面向连接网络无连接网络
20、倡导者的技术领 域电信计算机 分组头 部中的用户标 识信息 逻辑 子信道标号完整的源、目的地址 转发处 理开销低高 头部开销低高 路由选择仅在建连接时进 行对每个分组进 行 交换节 点失效时所有经过 它的虚电路 都不能工作 少数分组丢 失，此后 的通信还可进 行 一次通信任务内分组 的转发 路径 都相同可能互不相同 分组顺 序能够保证端到端顺序 不能保证 服务质 量保证支持相对容易较困难 分组交换的重要概念分组交换的重要概念 数据报与虚电路 1数据报方式 数据报：每个数据分组作为独立的信息单位在网上传输。 同一终端发出的数据分组之间在网上彼此无联系，可以从 不同的路由传送，会引起失序，要靠序号
21、字段来恢复原来 的次序。 每个分组中携带的信息称为一个数据报。 它适合发送短的可以放在一个数据分组中的消息。 数据报方式是简单的分组交换方式。 如图所示，终端A有三个分组a、b、c要送给B，在网络中 ，分组a通过节点2进行转接到达3，分组b通过节点13之间 的直达路由到达3，分组c通过节点4进行转接到达3。由于每 条路由上的业务情况(如负荷量、时延等)不尽相同，三个分 组不一定按照原来的顺序到达，因此在节点3中要将它们重新 排序，再送给终端B。 数据报的特点数据报的特点 (1)用户的通信不需要有建立连接和拆除连接的过程，可以直接 传送每个分组，因此对于短报文通信效率比较高。 (2)每个节点可以
22、自由地选路，可以避开网络中的拥塞部分，因 此网络的健壮性较好。对于分组的传送比虚电路更为可靠 ，如果一个节点出现故障，分组可以通过其他路由传送。 (3)数据报方式的缺点是：分组不能保证按原来的顺序到达，在 终点各分组需重新排队，并且每个分组的分组头要包含详 细的目的地址，开销比较大。 (4)数据报的使用场合：适用于短报文的传送。 虚电路虚电路 2虚电路方式 虚电路：通信双方进行交互传递信息时，每个方向上的数 据分组都有一定的顺序，不能颠倒，不能延时太长。 此方式下，通信双方之间好像存在一条供他们专用的 电路，称虚电路方式。 属于同一个虚电路的数据分组在同一链路上使用相同 的标志码。该标志码也称
23、为它的逻辑信道号。 虚电路是由多个逻辑信道链接而成。可把它看成先进 先出的队列，它保证了虚电路出端分组序号次序的一 致。 虚电路虚电路 o虚电路包含：交换虚电路和永久虚电路。 o交换虚电路：使用前需要经过呼叫来建立虚电路 ，使用完毕拆除。 o永久虚电路：使用时，不需要呼叫建立。 分组交换中的虚电路和电路交换中建立的电路不同分组交换中的虚电路和电路交换中建立的电路不同 （1）分组交换以统计时分复用的方式在一条物理线路上 可以同时建立多个虚电路，两个用户终端之间建立的 是虚连接；而电路交换以同步时分方式进行复用的， 两用户终端之间建立的是实连接。 （2）建立实连接时，不但确定了信息所走的路径，同时
24、 还为信息的传送预留了带宽资源；而在建立虚电路时 ，仅仅是确定了信息所走的端到端的路径，但并不一 定要求预留带宽资源。之所以称这种连接为虚电路， 是因为每个连接只有在发送数据时才排队竞争占用带 宽资源。 图7-10 虚电路示意图 如图7-10所示，网中已建立起两条虚电路，VC1：Al23B， VC2：C1245D。所有AB的分组均沿着VC1从A到达B， 所有CD的分组均沿着VC2从C到达D，在12之间的物理链路上， VCl、VC2共享资源。若VCl暂时无数据可送时，网络将保持这种连接， 但将所有的传送能力和交换机的处理能力交给VC2，此时VCl并不占 用带宽资源。 虚电路的特点虚电路的特点 (
25、1)虚电路的路由选择仅仅发生在虚电路建立的时候，在以后的传送过 程中，路由不再改变，这可以减少节点不必要的通信处理。 (2)由于所有分组遵循同一路由，这些分组将以原有的顺序到达目的地 ，终端不需要进行重新排序，因此分组的传输时延较小。 (3)一旦建立了虚电路，每个分组头中不再需要有详细的目的地址，而 只需有逻辑信道号就可以区分每个呼叫的信息，这可以减少每一个 分组的额外开销。 (4)虚电路是由多段逻辑信道构成的，每一个虚电路在它经过的每段物 理链路上都有一个逻辑信道号，这些逻辑信道级联构成端到端的虚 电路。 (5)虚电路的缺点是当网络中线路或者设备发生故障时，可能导致虚电 路中断，必须重新建立
26、连接。 (6)虚电路的使用场合：虚电路适用于一次建立后长时间传送数据的场 合，其持续时间应显著大于呼叫建立时间，如文件传送、传真业务 等。 虚电路虚电路 3. 交换虚电路的建立与释放 1) 虚电路用到的分组类型 呼叫请求分组、呼叫接收分组、数据分组、释放请求/指示 分组、释放确认分组 2) 2) 虚电路的连接虚电路的连接 3)3)虚电路的释放虚电路的释放 47 4)4)虚电路方式的特点虚电路方式的特点 (1)一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放三个阶段 。数据分组中不需要包含终点地址，对于数据量较大 的通信传输效率高。 (2)数据分组按建立的路径顺序地通过网络，在网络终点不 需要对数据重新
27、排序，相对数据报方式而言分组传输 时延小，而且不容易产生数据分组的丢失。 (3)当网络中由于线路或设备故障时，可能导致虚电路的中 断，需要重新呼叫，建立新的连接。 现在许多采用虚电路方式的网络，已能提供呼叫重新连接 的功能。当网络出现故障时，将由网络自动选择并建 立新的虚电路，而不需要用户重新呼叫，并且不丢失 用户数据。 49 网络服务质量网络服务质量 o服务质量，就是对网络性能指标（如带宽、延 迟、丢失率等）提供保证的情况。 o如何保证服务质量： n根据流量特性和对服务质量要求，计算并分配所需 的链路带宽、缓存空间等资源。 n能识别出提供保证的对象，常采用“流” 的概念。 流是指一次特定通信
28、在某方向上传输分组的集合， 可通过源、目的地址和传输层头信息来识别一个流 。 n传输期间，采取适当措施保证流得到为其所分配的 资源，常用 “服务策略”或“排队策略”等措施调整 。 50 流量控制与拥塞控制流量控制与拥塞控制 o设置控制的原因 n分组网络中，两个要互传分组数据的终端速率不同 时，低速终端来不及处理接收的数据会导致丢失， 必须限制高速终端的分组流入速率； n分组节点中的缓冲存储器是动态共享资源，流入节 点的业务负荷超过阈值时也会引起分组丢失。 o控制的目的，为了保证网络中各链路的数据分 组流量平滑均匀，提高网络的总吞吐能力，保 证数据通信的服务质量。 51 流量控制与拥塞控制流量控
29、制与拥塞控制 流量控制方法，当某一链路/终端流入的业务量超过 某一阈值时，利用控制分组通知终端降低分组 发送速率。 流量控制可以在某链路上两端点之间进行，也可以 在源目的端点之间进行。 拥塞，通常是由于随机业务流经某一链路时超出了 该链路的最大负荷引起拥堵，解决办法： 通知源端减慢发送速度； 选择其他路径传送分组。 流量控制流量控制 o流量控制是分组交换网中的基本管理功能之一。它是 指通过一定的手段使得在网中各个链路上的信息流量 都保持在一定的上限之下，在分组交换方式中流量控 制特别重要，这是因为存在下面3个方面的原因。 （1）由于中继线路是统计复用的，所以必须用流量控制的 方法来防止线路过分
30、拥挤，导致数据分组排队等待时 间过长。电路交换中，一对终端在通信时得到的一条 信道是供这个通信专用的，并可以满足其最大的通信 能力要求，因此不需要排队，所以不存在这个问题。 流量控制流量控制 （2）由于网上的终端速率可能不一致，所以必须用流量控 制的方法来调整终端发送数据的速率，以防止向慢速终 端发送的数据分组太多，超出其接受能力。在电路交换 中，所有终端的通信速率都是一样的。 （3）由于终端和交换机处理数据分组的能力限制，必须使 用流量控制方法在其不能处理更多数据时抑制对方的数 据发送。 分组交换和电路交换的一个重要区别分组交换和电路交换的一个重要区别 o电路交换是立即损失制，即如果路由选择
31、时没有空闲 的中继电路可供选择，该呼叫建立就告失败，因此， 只要根据预测话务量配备足够多的中继电路，就能保 证呼叫不阻塞。电路交换的流量控制只是在交换机的 处理机过负荷时才起作用，控制功能也较简单，主要 是限制用户的发话话务量。 o分组交换则不同，它是时延损失制，只要传输链路不 全部阻断，路由选择总能选到一条链路，但是如果链 路上待传送的分组过多，就会造成传送时延的增加， 从而引起网络性能的下降，严重时甚至会使网络崩溃 。 滑动窗口法：把已经发出而未得到应答的数据分组数限制在一 常数值W之下。W称为窗口尺寸。（控制应答数，即可控制发送速度 ） W过大：流量控制不及时； W过小：终端速度慢。 流
32、量控制流量控制 路由选择路由选择 路由选择：为网中的数据分组在多个可能 的路由中选择一个路由进行传送。 路由选择功能并非是分组交换系统必须具 有的，但是，在分组交换系统中增加即使是简 单的路由选择功能，也可以在很大程度上改善 系统的性能。 路由选择的基本原则路由选择的基本原则 o 应选择性能最性的传送路径，通常最为重 要的性能就是端到端的传送时延； o 应使网内业务量分布尽可能均匀，以充分 提高网络资源的利用率； o 应具有故障恢复能力，当网络出现故障时 ，可自动选择迂回路由。 路由选择方法的路由选择方法的3 3个要素个要素 o 路由选择准则：确定准则参数和参数的测 量方法，选定的路由应使该参
33、数最小化； o 路由选择算法：由各段链路测得的准则参 数计算得出最佳路由； o 路由选择协议：链路准则参数变化信息的 传递方式，属于网络协议的一部分。 路由的分类路由的分类 o按路由选择准则划分，有最短路径法、最小时延法和最低 费用法。这里，路径的定义比较清晰；时延的测量各个网 有其不同的定义，比较复杂；费用则是由链路长度、数据 率、是否要保密、传播时延、链路差错率情况等一个或多 个因素综合确定的，定义并不统一。 o按路由选择对网络变化的适应性划分，有静态法和动态法 。前者或者不需要路由表，或者采用固定的路由表，因此 不需要考虑传递网络变化信息的协议；后者的路由表将随 着网络负荷的变化和网络拓
34、扑的变化动态调整。 o按路由表调整的方式划分，有分布式和集中式两种方式。 前者由各个交换节点根据收到的网络变化信息自行调整其 路由表；后者是各个节点将变化信息集中传送到网控中心 ，由网控中心统一调整路由表后下载到各个节点。 差错控制差错控制 o在分组交换系统中，使用反馈重发方法来完成数据传输 的差错控制。基本做法有两种： o第一种做法是：如果接收端发现接收的数据分组是有差 错的，就向发送端发出重发请求，发送端收到重发请求 后，重发数据分组，如此循环交替，直到收到正确的数 据分组为止； o第二种做法是：接收端只对接收的正确数据分组向发送 端发出确认应答，如果发送端在一定时间内收不到确认 应答，或
35、发现确认和数据分组序号不连续，就重发没有 确认的数据分组。 差错控制差错控制 o第一种情况是由于信道情况特别恶劣，或是其他原因，导致 数据分组总是出错，在这种情况下，反复重发也将徒劳无益 ，反而导致信道的长时间无效占用，甚至使信道进入死锁状 态，为了防止这种情况，一般在接收方或发送方都要设置一 个最大重发次数N，超过这个N后，就要停止反馈重发过程， 报告发生故障。 o第二种情况是由于线路中断或信道情况特别恶劣，请求重发 的数据分组也收不到，或任何数据分组都不能传送，导致通 信双方进入无限期的等待状态。为防止这种情况的发生，一 般在接收方和发送方都设置一个时间常数T，如果在时间T内 收不到任何数
36、据分组，就要停止反馈重发过程，报告发生故 障。 62 分组网络性能指标与服务质量分组网络性能指标与服务质量 o性能指标 带宽，指每秒可向信道中注入的比特数，也称作吞吐 量。 延迟，包括发送延迟、传播延迟和处理延迟： n发送延迟，也称传输延迟，分组“注入”信道所需时间，计算 方法是：发送延迟 = 分组长度 信道带宽。 n传播延迟，分组从信道一端传到另一端所需时间，计算方法 是：传播延迟 = 信道长度 信号传播速率。 n处理延迟，交换节点对分组进行存储转发处理所花费时间的 总和。 63 分组网络性能指标与服务质量分组网络性能指标与服务质量 o 延迟抖动，指一次通信中分组端到端延迟 的变化程度，会对
37、流媒体传送有影响。 o 分组丢失率，分组在传输过程中出错或丢 失的概率。线路误码率通常很低，分组丢 失主要由于交换节点缓存空间有限而使分 组排队溢出造成。 差错控制差错控制 o反馈重发机制也有两种实施办法。第一中办法是“端 对端”反馈重发，即反馈重发只在两个终端之间进行 。中间线路段上的交换机没有反馈重发机制，也不对 数据分组的差错进行检验。第二种办法是逐段反馈重 发，即在这若干段用户线路和中继线路中的每一段上 进行差错检验和反馈重发。 o逐段反馈重发的办法效率较高，但是逐段反馈重发的 方法也有一个缺点，就是它的控制复杂程度较高 。 时延时延 1）复用信号速率与各单路信号的速率之和大致相等 上
38、图中的终端1和终端2分别以相同的速率发送信息，他 们共同组成的多路复用信号的速率为终端1和终端2速率之和 。其中，由于附加的时延，A和B的时延都大于一个分组的 长度。 CBA cba cBAabc 时延时延 2）复用信号速率小于各单路信号的速率之和 由于信息的到来是随机的，所以有可能在复用器中产生相当长 的排队从而增加时延。同时，只要多路复用信号的速率小于各入端 信号之和，在存储器中存储的信息就可能会越来越多，以至于超出 存储器容量而发生“溢出”。考虑到这种情况，各单路信号经过一个 复用和解复用的过程后，除时延外，还有可能发生部分的丢失。 CBA cba cBAabC D de 48K 48K
39、 64K dD E 分组交换的优缺点分组交换的优缺点 1. 分组交换的忧点 （1）线路利用率较高。 （2）异种终端通信。 （3）数据传输质量好、可靠性高。 （4）负荷控制。 （5）经济性好。 分组交换的优缺点分组交换的优缺点 2. 分组交换的缺点 （1）信息效率不高。 （2）实时性不好。 （3）协议和控制比较复杂。 （4）技术实现复杂。 （5）信息传送时延大。 随堂练习随堂练习 o线路传输资源分配有哪两类技术？各采用什么方法实 现，并简要说明它们的优缺点。 o试比较数据报方式和虚电路方式的优缺点。 o逻辑信道号的含义及它的用途。 o分组头格式由哪几部分组成及各部分的意义？ o说明虚电路和逻辑信道的区别。 o公共信道信令主要优点有哪些? o试说明No.7信令三种功能结构的模块构成。 69