现代通信技术基础(蒋青主编)第4章概要.ppt

第4章 现代数字交换技术 4.1 概述 4.2 电路交换 4.3 存储／转发交换 4.4 ATM交换 4.5 IP交换 4.6 软交换 4.7 光交换 4.1概述 4.1.1 交换的概念 1、交换的引入 通信的目的是在信息的源和目的之间传送信息，这个源和目的对应的就是各种通信终端，比如两个人要想通话，最简单的就是各自拿两个话机，用一条通信线路连接起来就可实现通话，如图4-1（a）所示；同样，两个 人要想传送文件，可各自使用一台计算机，通过串口线经RS232接口连接起来，实现信息的传送。 当存在多个终端，而且希望它们中的任何两个都可以进行点对点的通信时，最直接的方法是把所有终端两两相连，这样的连接方式称为全互连式。但这样需要的连线数为 条。我们以五部电话机的连接为例，五个用户要两两都能通话，则需要总电路数为10条。 当终端数目较少，地理位置相对集中时还可以采用这种全互联式。如果用户数量增多，全互连式需要的电路数量会增多，用在线路方面的投资也随着增加。如10000个用户，则需要 万条电路。除此之外，这种方式在每次通话时还要考虑对方终端的连接情况，是否与自己的连线相连。同时，若新增一个终端，则需要与前面已有的所有终端进行连线，工程浩大，在实际操作中没有可行性。 为了解决这一问题，我们很自然地想到在用户密集的中心安装一个设备，把每个用户的电话机或其他终端设备都用各自专用的线路连接在这个设备上。此设备相当于一个开关接点，平时处于断开状态，当任意两个用户之间交换信息时，该设备就把连接这两个用户的有关节点合上，这时两用户的通信线路连通。当两用户通信完毕，才把相应的节点断开，两用户之间的连线就断开。 由于该设备的作用主要是控制用户之间连接的通断，类似于普通的开关，所以称其为交换设备（或交换节点）。在英文中就称其为“switch”，交换技术就称为“switch btechnology”。 2、交换的概念 所谓交换，就是在通信网上，负责在通信的源和目的终端之间建立通信信道传送通信信息的机制。多个交换节点组成的电话交换网见图4-3所示。 这里所说的通信网，是指由一定数量的节点（包括交换设备和终端设备）和连接节点的传输链路相互有机地组合在一起，以实现两个或多个规定点间信息传输的通信体系。 4.1.2 交换方式的分类 所谓交换方式是指对应于各种传输模式，交换机为完成其交换功能所采用的互通 (Intercommunication)技术。交换方式主要分为两类。 1、电路交换方式（或线路交换方式） 网络节点内部完成对通信线路（在空间或时间上）的连通，为数据传输提供专用的（或物理的）传输通路（即物理连接）。 物理连接是指用户通信过程中，无论用户有无信息传送，交换网络始终按照预先分配的物理带宽资源保持其专用的接续通路。 2、存储／转发交换方式（或信息交换方式） 网络节点运用程序方法先将途经的数据流按传输单元接收并存储下来；然后，选择一条合适的链路将它转发出去，在逻辑上为数据传输提供了传输通路（即逻辑连接）。 逻辑连接是指只有在用户有信息传送时，才按需分配物理带宽资源，提供接续通路，因此逻辑连接也称为虚连接。 存储／转发交换方式又分为报文交换和分组交换。 4.2 电路交换 4.2.1 电路交换的基本过程 电路交换又称为线路交换，它是以接通电路为目的的交换方式，电话网中就是采用电路交换方式。我们以打一次电话来体验这种交换方式。打电话时，首先是摘起话机，交换机送来拨号音，听到拨号音后开始拨号。拨号完毕，交换机就知道了要和谁通话， 并为双方建立一个连接，于是双方进行通话。等一方挂机后，交换机就把双方的线路断开，为双方各自开始一次新的通话做好准备。因此，我们可以体会到，电路交换的动作，就是在通信时建立(即连接)电路，通信完毕时拆除(即断开)电路。 整个电路交换的过程包括建立线路、占用线路并进行数据传输、释放线路三个阶段。 电路交换的特点： ①独占性：建立线路之后，释放线路之前，即使站点之间无任何数据可以传输，整个线路仍不允许其它站点共享，因此线路的利用率较低，并且容易引起接续时的拥塞。 ②实时性好：一旦线路建立，通信双方的所有资源（包括线路资源）均用于本次通信，除了少量的传输延迟之外，不再有其它延迟，具有较好的实时性。 ③线路交换设备简单，不提供任何缓存装置。 ④用户数据透明传输，要求收发双方自动进行速率匹配。 电路交换最大的缺点就是电路利用率低，带宽固定不灵活。通信过程中始终独占一条信道，以电话通信中的电路交换为例，电路接通后，讲话的双方总是一个在听，一个在说，电路空闲时间大约是50％。如果考虑说话过程中的停顿，那么空闲时间还要更多。 有统计数据表明，电路交换的电路利用率只有3