第4章 數據交換技術

　　本章介紹網絡中使用的各種數據傳輸技術。重點掌握線路交換及報文交換的基本原理。難點是理解X.25協議的缺陷及幀中繼和ATM技術在改進報文分組交換技術方面的發展。本章的“線路交換”、“報文分組交換”考核要求為“領會”層次。幀中繼和ATM在本章介紹了一些基礎內容，在后面有關章節中考核要求為“簡單應用”層次。

　　1、 線路交換

　　在兩個終端開始通信前，需建立一條源端到目標端的直通路徑，線路建立時間長。一旦線路建立起來，信息傳輸延遲時間短。適合于語音交流。線路交換的通信過程：a、建立連接。b、數據傳送。c、斷開連接。線路交換網絡結構：a、用戶分機。b、本地回路(用戶回路)：用戶和網絡之間的鏈路。c、交換機：網絡的交換中心。d、主干線：交換機之間的線路。線路交換技術：a、空分交換。交換機的基本構件是可由控制部件通斷的金屬交叉形觸點或半導體門電路，通過它可在各輸入線和輸出線之間構成任意物理通路。b、時分交換。是時分復用(TDM)在交換上的應用，將輸入信號按順序取樣，組織成位流段的循環幀，每幀的位流段數量等于輸入信號的數量。允許多個低速位流共享一條高速總線，以提高線路的利用率。因此，總線上的數據傳輸速率決定了可同時進行通信的線路數量。

　　2、 報文分組交換

　　把較長的報文分解成一系列報文分組， 以分組為單位 采用“存儲-轉發”交換方式進行通信。優點：a、線路利用率高。b、報文分組交換網能實行數據傳輸速率轉換。c、報文分組交換存在一定的延時，網絡中的信息流量越多，時延就越大。d、能使用優先級別。對重要的、緊急的報文分組可實行優先傳送。 數據報： 在數據報傳輸方式中，把每個報文分組都作為獨立的信息單位傳送，與前后的分組無關，數據報每經過一個中繼節點時，都要進行路由選擇。 虛擬線路： 報文分組發送前，在源主機與目標主機之間各個中繼節點建立發送路由，再進行報文分組的傳輸，所有報文分組都是按發送順序到達目標主機，路由在邏輯連接期間都是固定的。

　　線路交換和報文分組交換的比較：

　　· 信息形式：線路交換既適用于模擬信號，也適用于數字信號。報文分組交換只適用于數字信號。

　　· 連接建立 http://www.csai.cn 線路交換的平均連接建立時間較長，而報文分組交換沒有連接建立時延。

　　· 傳輸時延：在線路交換中，提供透明的服務，信息的傳輸時延非常小，數據傳輸數率恒定。對于報文分組交換在每個節點的調用請求期間都有處理延時，且這種延時隨著負載的增加而增加。

　　· 傳輸可靠性：在報文分組交換中，設置有代碼檢驗和信息重發設施，此外還具有路徑選擇功能，從而保證了信息傳輸的可靠性。

　　報文分組交換網的阻塞控制：a、將報文分組丟棄。b、采用某種流量控制手段將報文分組從其相鄰節點通過。

　　X.25協議：報文分組交換協議標準，是“在公用數據網(PDN)上以分組方式工作的數據終端設備DTE和數據電路端接設備DCE之間的接口”。分三個功能層次：物理層、鏈路層、報文分組層。分組層采用異步時分復

　　用方法，根據需要將DTE-DCE鏈路復用為多條全雙工呼叫虛電路(調用虛電路)或永久虛電路。我國公用數據網遵守X.121編號制度的建議，根據該建議，DTE與DCE之間的鏈路最多有212-1=4095條虛

　　擬線路。(每個報文分組都包括12位的虛擬線路號碼，4位邏輯組號加8位邏輯通道號。)

　　幀中繼(Frame Relay)：利用數字系統的低誤碼率和高傳輸速率的特點，為用戶提供質量更高的快速分組交換服務。快速分組交換：當一個節點還在接收一個幀是就轉發此幀的方法。幀中繼的體系結構：它沿用了分組交換把數據組成不可 分割的幀的方法，以幀為單位發送、接收和處理。為了克服分組交換開銷大，時延長的缺點，遵從ISDN用戶數據與信令分離的原則，分成與用戶信息傳輸有關的U(User)功能及與呼叫控制有關的C(Control) 功能，將網絡的去里工作減少到了最小程度。幀中繼幀的格式：幀中繼的幀格式和HDLC的幀格式非常類似，兩者最重要的區別是幀中繼的幀格式中沒有控制字段。

　　ATM異步傳輸模式：以固定長度的信元(Cell)為單位，在數據鏈路層上進行數據交換。基本概念：ATM網絡結構：是面向連接的多級交換網絡結構，由用戶網絡接口(UNI)、網絡網絡接口(NNI)構成。ATM 信元：由5字節信元+48字節信息段構成。信元的交換控制是根據信頭而進行的，信頭用于存放信元的路徑及其他控制信息。

　　信頭結構：

　　· GFC：一般流量控制：又稱多址訪問控制，當多個用戶終端連接到ATM交換機的同一鏈路，用GFC標志不同用戶，支持點到多點訪問。只用于UNI接口。

　　· VPI虛通路標志符和VCI虛通路標志符：VPI和VCI一起標志傳送ATM信元的邏輯通道，用它們可以把一條物理鏈路分為若干個邏輯通道，建立虛通路和虛通道。

　　· PTI：承載類型指示。用于指明信元中的信息域的類型。

　　· CLP：信元優先丟棄位。當網絡阻塞時，首先丟棄CLP等于1的信元。

　　· HEC：信頭差錯控制。用來檢測信頭中的錯誤，可糾一位錯，檢多位錯，在物理層實現。

　　ATM物理層：完成信元編碼和傳送的功能，分為TC和PMD兩個子層，分別和OSI參考模型的數據鏈路層和物理層相當。

　　1)、TC子層的任務是接收ATM層的信元流，根據使用的傳輸系統，轉換成比特流，送PMD子層傳輸。信元速率適配：ATM物理鏈路中比特流是連續傳送的，比特速率是一個恒定值。信元邊界確定：ATM系統中的信元定界是借助信元頭中的HEC實現的。

　　2)、PMD子層的主要功能是線路編碼和比特時鐘同步。

　　ATM層：在物理層上，為各種業務提供信元傳輸功能，提供端到端的數據服務。基本要素是虛連接。ATM層功能分為三大類：信元復用/解復用，信元傳輸、流量控制、阻塞控制。

　　ATM適配層：位于ATM層和高層應用之間，目的是為應用程序提供所需的服務。定義了四種類型的AAL：AAL1、AAL2、AAL3/4、AAL5。AAL1適配面向連接的實時性恒定比特率業務。AAL2傳輸B類業務即可變化比特率、面向連接的實時業務。AAL3/4：用于傳輸可變長度的用戶數據。AAL5：用于CPCS層以下適配開銷較低且檢錯較好的業務。

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