信息交换技术.ppt
数据通信基础,1.4 信息交换技术,1.4.1 线路交换1.4.2 报文交换1.4.3 分组交换1.4.4 三种数据交换技术的比较1.4.5 其他数据交换技术,下一页,返回,数据通信基础,1.4.1 线路交换,使用线路（电路）交换（Circuit Switching）方式，就是通过网络中的节点在两个站之间建立一条专用的通信线路。最普通的线路交换例子是电话系统。通过线路交换进行通信，指的是在两个站之间有一个实际的物理连接。这种连接是节点之间的连接序列。在每条线路上，通道专用于连接。,数据通信基础,1.4.1 线路交换,线路交换方式的通信包括三种状态：（1）线路建立：在传输任何数据之前，都必须建立端到端（站到站）的线路。（2）数据传送：所传输的数据可以是数字的也可以是模拟的。（3）线路拆除：在某个数据传送周期结束以后，就要结束连接，通常由两个站中的一个来完成这个动作。,数据通信基础,1.4.1 线路交换,这种方式使用的设备及操作简单，特别适合于交互式通信以及远距离成批处理，建立一次连接就可以传送大量数据。因为在数据传输开始以前必须建立连接通路，因此通路中的每对节点之间的通道容量必须是可用的，而且每个节点必须有内部交换能力来处理连接。交换节点必须具有智能以进行分配和求出通过网络的路径。,数据通信基础,1.4.1 线路交换,线路交换可能效率很低，因为通道容量在连接期间是专用的，即使没有数据传送，别人也不能用。就性能而言，在数据传送以前，为了呼叫建立，有一个延迟，然而一旦建立了线路，网络对于用户实际上是透明的，用户可以用固定的数据传输速率来传输数据，除了通过传输链路时的传输延迟外，不再有别的延迟。在每个节点上的延迟是很小的。,下一页,数据通信基础,1.4.2 报文交换,另一种网络通信的方法是报文交换（Message Switching）。在报文交换中不需要在两个站之间建立一条专用通路。如果一个站想要发送一个报文（信息的一个逻辑单位），只需要把一个目的地址附加在报文上，然后把报文通过网络从节点到节点地进行传送。在每个节点中，接收整个报文，暂存这个报文，然后发送到下一个节点。,数据通信基础,1.4.2 报文交换,在线路交换的网络中，每个节点是一个电子的或机电结合的交换设备。这种设备发送二进制位同接收二进制位一样快。报文交换节点通常是一台通用的小型计算机。它具有足够的存储容量来缓存进入的报文。一个报文在每个节点的延迟时间等于接收报文的所有位所需的时间加上等待时间和重传到下一个节点所需的排队延迟时间。,数据通信基础,1.4.2 报文交换,这种方法与线路交换相比有以下优点：（1）线路效率较高，因为许多报文可以分时共享一条节点到节点的通道。（2）不需要同时使用发送器和接收器来传输数据，网络可以在接收器可用之前，暂时存储这个报文。（3）在线路交换网上，当通信量变得很大时，就不能接收某些呼叫。而在报文交换网上，却仍然可以接收报文，这时报文被缓冲导致传送延迟增加，但不会引起阻塞。,数据通信基础,1.4.2 报文交换,（4）报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地。（5）根据报文的长短或其他特征能够建立报文的优先权，使得一些短的、重要的报文优先传递。（6）报文交换网可以进行速度和代码的转换。因为每个站都可以用它特有的数据传输率连接到其他节点，所以两个不同传输率的站也可以连接。,下一页,数据通信基础,1.4.3 分组交换,分组交换试图兼有报文交换和线路交换的优点，而使两者的缺点最少。分组交换与报文交换的工作方式基本相同，形式上的主要差别在于，分组交换网中要限制所传输的数据单位的长度。典型的最大长度是1千位至几千位，称为包（Packets）。报文交换系统却适应更长的报文。,数据通信基础,1.4.3 分组交换,从一个站的观点来看，把超过最大长度的报文的数据块按限定的大小分割成一个个小段，为每个小段加上有关的地址信息以及段的分割信息并组成一个数据包，然后依次发送。为了区分这两种技术，分组交换系统中的数据单位通常称为分组。与报文交换的区别是，分组通常不归档，分组拷贝暂存起来的目的是为了纠正错误。,数据通信基础,1.4.3 分组交换,从表面看，分组交换与报文交换相比没有什么特殊优点。值得注意的是，把数据单位的最大长度限制在较小的范围内，这种简单的方法会在性能上有一个引人注目的结果。一个站要发送一个报文，若其长度比最大分组长度还长，它先把该报文分成组，再把这些组发送到节点上。这种交换方式必须解决的问题是根据网络当前的状况为各个数据包选择不同的传输路径，以便网络中各信道的流量趋于平衡。问题是网络将如何管理这些分组流呢?目前有两种方法：数据报和虚电路。,数据通信基础,1.4.3 分组交换,在数据报中，每个数据包被独立处理，就像在报文交换中每个报文被独立处理那样，每个节点根据一个路由选择算法，为每个数据包选择一条路径，使它们的目的地相同。一个节点在发送多个发往同一地址的数据包时，可以根据线路的拥挤情况为各个包选择不同的转发节点，所以一个大数据段的各个数据包可能是从不同的路径到达目的地的，并且到达的先后顺序也不一定是分割时的顺序，这要根据网络中当时的具体流量等情况而定。每个数据包都有相应的分割信息，接收端可以根据这些信息把它们重新组合起来，恢复原来的数据块。,数据通信基础,1.4.3 分组交换,在虚电路中，数据在传送以前，发送和接收双方在网络中建立起一条逻辑上的连接，但它并不是像电路交换中那样有一条专用的物理通路，该路径上各个节点都有缓冲装置，服从于这条逻辑线路的安排，也就是按照逻辑连接的方向和接收的次序进行输出排队和转发，这样每个节点就不需要为每个数据包作路径选择判断，就好像收发双方有一条专用信道一样。发送方依次发出的每个数据包经过若干次存储转发，按顺序到达接收方。双方完成数据交换后，拆除掉这条虚电路。,下一页,数据通信基础,1.4.4 三种数据交换技术的比较,三种数据交换技术总结如下：（1）线路交换：在数据传送之前需建立一条物理通路，在线路被释放之前，该通路将一直被一对用户完全占有。（2）报文交换：报文从发送方传送到接收方采用存储转发的方式。在传送报文时，只占用一段通路；在交换节点中需要缓冲存储，报文需要排队。因此，这种方式不满足实时通信的要求。（3）分组交换：此方式与报文交换类似，但报文被分成组传送，并规定了分组的最大长度，到达目的地后需重新将分组组装成报文。这是网络中最广泛采用的一种交换技术。,数据通信基础,1.4.4 三种数据交换技术的比较,数据通信基础,1.4.4 三种数据交换技术的比较,三种数据交换方式各有其特点，对于实时性强的交互式传输，电路交换最合适，不宜采用报文方式；对于网络中较轻的或间歇式负载，报文交换方式较合算；对于中等或稍重的负载，分组交换方式有较好的效果。,下一页,数据通信基础,1.4.5 其他数据交换技术,随着通信和网络应用的发展，传统的交换技术已经不能满足需要。例如，交互式的会话通信对实时性要求很高，延时要小；高清晰度（HDTV）图像及高速数据的传送要求高速宽带的通信网。目前提高数据交换速度的方案有很多，主要有DSI，Frame Relay和ATM等。,数据通信基础,1.4.5 其他数据交换技术,（1）利用数字语音插空技术DSI（Digital Speech Interpolation）能提高线路交换的传输能力。传统的线路交换技术在接通到通路后，该通路被一对用户完全占用。但是在传输语音信号时，通路并不始终处于忙的状态，而是有很多空闲的状态。DSI技术的原理是仅当传输语音信号时，才向通话用户分配通道，其余时刻可把通道分配给数据通信。,数据通信基础,1.4.5 其他数据交换技术,（2）帧中继（Frame Relay）是对目前广泛使用的X.25分组交换通信协议的简化和改进，它在链路上无差错控制功能和流量控制功能，并且帧中继采用面向连接的模式，是一种简化的面向连接的分组交换。因为光纤通信具有低误码率的特性，无需在链路层进行差错控制，可采用端对端检错重发控制方式，采用固定长度的分组。这种简化了的协议，可以方便地用VLSI技术实现。这种高速分组交换技术有很多优点：可灵活设置信号的传输速率；充分利用网络资源，提高传输效率；可对分组呼叫进行带宽的动态分配。因此可获得低延时、高吞吐率的网络特性。,数据通信基础,1.4.5 其他数据交换技术,（3）异步传输模式ATM（Asynchronous Transfer Mode）是线路交换与分组交换技术的结合，能最大限度地发挥线路交换与分组交换技术的优点，具有从实时的语音信号到高清晰度电视图像等各种高速综合业务的传输能力。,下一页,
