第四章分组交换网４.1分组交换原理１、数据交换方式数据网是由互相连接的节点和传输链路构成的。数据从始节点经由网络传输到终节点，在其中的路由器上，各节点需要对数据进行交换。数据交换的方式，可以分为：电路交换、报文交换、分组交换。(1)电路交换利用电路交换方式进行数据通信时，需经过呼叫后在两个数据站之间建立一条专用的电路，这是一条把源节点和目的地经由交换节点连接起来的物理电路。在物理电路建立之后再开始传送数据。整个的电路交换方式通信过程可以划分为三个阶段：电路建立阶段、数据传送阶段和电路拆除阶段。电路交换方式在电话通信中经常被采用，它也可以用于数据通信。通过电路交换网传送数据以及通过呼叫建立数据站之间的连接将产生一定的时间延迟，一旦电路建立后，信号经过每个交换节点的延迟可以忽略。故这种交换通信方式，仅需要考虑信息通过链路的传播延迟。但是，对于短报文、低密度的数据通信来讲，采用电路交换时线路利用率较低。(2)报文交换报文交换方式不需要在数据源和目的地之间建立一条专用的路径。而是将数据打包成报文，在报文上附加目的地址，当到达某一节点时，该节点接收下整个报文，经短暂存储，然后传送到下一个节点，如此一个一个地传送，直至到达目的地。即采用存储转发方式工作。性能方面，报文从源节点传送到目的地需要经历比较长的时间延迟，这一时间延迟主要包括两部分，一部分是每个交换节点接收全部比特的时间，另一个部分是报文在交换节点排队等待并重新传送至下一个节点所花费的时间。报文交换方式主要特点：(1)链路利用率高(共享链路)(2)不存在阻塞现象(仅会增加传送时间延迟)(3)存储转发方式在每一个节点都可以对数据传输速率和码型进行变换，有利于不同速率的数据站之间进行通信(4)可以建立报文优先级别，区分对待重要报文(5)传送延迟大，而且变化大，适用于低速、不要求进行“对话”方式通信的场合。(3)分组交换在该方式中，用户数据以分组的形式从源传送到目的地。分组和报文是两个不同长度的数据单位，报文是任意长度的，而分组的长度是受限制的。通常分组的长度是1000bit到几千bit。分组交换的第一步是将报文划分为长度一定的分组(长度的选取有一个最佳值)，每一个分组都附加有地址信息和差错检验信息等，然后再采用存储转发的方式发送至目的地。这样综合了电路交换和分组交换的优点。２、数据报和虚电路数据网在处理分组流时有两种方法，即数据报和虚电路(图4.3)。在数据报方法中，交换节点独立地处理每一个分组。当一个分组到达交换节点之后，节点根据各链路的业务量状况，选择一条链路把此分组传送出去。这里，每一个独立处理的分组称为一个数据报。在虚电路(VC)方法中，数据的通信需要经历电路建立、数据传送、电路拆除三个阶段，这时和电路交换不同之处在于经呼叫后在两个数据站之间建立的是一条虚电路。分组在虚电路上传输时，在每一个节点上同样要经历存储转发的过程。在虚电路中，路由的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，也可以减少每一分组的额外开销。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。此外，在虚电路上还可以进行差错控制和信息流控制。＊虚电路最大的优点就是延迟可以很小。而数据报方式与之相比，有灵活性好和可靠性高(虚电路会因电路中某个节点的故障而使整条电路失效)等优点。虚电路和数据报可以分别应用于通信子网的内部和外部。内部指网络内部交换节点之间的连接，外部指用户到网络的接口。３、三种交换方式的比较＊传播时间：指信号经过链路传输所用的时间。电信号在电缆中的传播速度通常取：2x105km/s＊发送时间：指交换节点发送一组数据所需的时间，与数据分组的长度和传输速率有关。＊处理时间：指在节点中等待和进行必要才处理所需的时间。电路交换４.2统计时分复用技术提高信道利用率的方法是采用统计时分复用，也称为异步时分复用或智能时分复用。在统计时分复用中，把时隙动态地分配给各个终端，即当终端有数据要传送时，才会分配到时隙，在统计时分复用器中，一侧有若干输入／输出(I/O)线，而在另一侧是复用链路。每一I/O线与缓冲器相连。复用器对缓冲器进行扫描，分配时隙，一帧添满后再继续下一帧。在输出端则是相反的过程。(图4.6)统计时分复用器虽然输入总量的平均值要比复用链路的容量小，但是存在着输入两超过复用链路容量的高峰时期，因此，必须设置缓冲器。统计时分复用器中输出链路的容量可表示为：C=aNR/p式中，a是每个信号传输的平均时间比值，N是输入信号源数，R是每个源的数据率，p是输出链路的利用率(工作实例表4.2)。４.3物理层协议物理层协议(典型的有RS232C、V24等)规定了DTE与DCE通信过程中四个方面的重要特