数字通信基础 ch6_数据交换技术
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1、第6章 数据交换技术 1.1.定义定义 直接进入目录直接进入目录 数据交换技术是实现远距离多节点数据通数据交换技术是实现远距离多节点数据通信必须依靠的技术。信必须依靠的技术。 在通信网中，当有多个用户之间进行通信在通信网中，当有多个用户之间进行通信时，就要考虑如何把它们连接起来，使一时，就要考虑如何把它们连接起来，使一对一的通信成为可能。这种技术可把数据对一的通信成为可能。这种技术可把数据信号从一个节点传向另一个节点，直至到信号从一个节点传向另一个节点，直至到达目的地。达目的地。 2.解决方案 方案一方案一 在每对设备之间安装一条点到点的链在每对设备之间安装一条点到点的链路路( (网状拓扑结构
2、网状拓扑结构) )，或者在一个中心设备，或者在一个中心设备和每个其他设备之间设置一条点到点的链和每个其他设备之间设置一条点到点的链路路( (星型拓扑结构星型拓扑结构) )。( (成本高，线路利用率成本高，线路利用率低低 ) ) 方案二方案二 将各个用户终端通过一个具有交换功将各个用户终端通过一个具有交换功能的网络连接起来，使得接入该网络的两能的网络连接起来，使得接入该网络的两个用户终端由网络来实现必需的交换操作。个用户终端由网络来实现必需的交换操作。 原理图 优缺点优缺点 线路利用率高线路利用率高 有时延有时延 如果有多个用户同时进行通信，还可能出如果有多个用户同时进行通信，还可能出现由于争用
3、线路而引起的现由于争用线路而引起的“阻塞阻塞”和和“拥拥挤挤”现象。现象。 常用交换方法 电路交换电路交换 报文交换报文交换 数据报数据报 分组交换分组交换 虚电路虚电路 帧中继帧中继 高速分组交换高速分组交换 ATMATM第6章 数据交换技术 6.1 6.1 电路交换方式电路交换方式 6.2 6.2 报文交换方式报文交换方式 6.3 6.3 分组交换方式分组交换方式 6.4 6.4 帧中继帧中继 6.5 6.5 ATMATM技术技术 6.1 6.1 电路交换方式电路交换方式 电路交换（电路交换（Circuit SwitchingCircuit Switching）也称为）也称为线路交换，是一
4、种直接的交换方式。线路交换，是一种直接的交换方式。 建立一条专用的传输通道，建立一条专用的传输通道，( (物理通道又可物理通道又可以是逻辑通道以是逻辑通道) )（使用时分或频分复用技（使用时分或频分复用技术）。术）。 进行数据通信。进行数据通信。 6.1 6.1 电路交换方式电路交换方式 6.1.1 6.1.1 电路交换原理电路交换原理 6.1.2 6.1.2 电路交换机电路交换机 6.1.3 6.1.3 电路交换机特性分析电路交换机特性分析 6.1.1 6.1.1 电路交换原理电路交换原理 1. 1. 电路建立阶段电路建立阶段 2. 2. 数据传送阶段数据传送阶段 3. 3. 电路拆除阶段电
5、路拆除阶段 图6.2所示为电路交换网络的例子。 6.1.2 6.1.2 电路交换机电路交换机 电路交换机是实现电路交换的主要设备，电路交换机是实现电路交换的主要设备，它由交换电路和控制电路两部分组成。它由交换电路和控制电路两部分组成。 交换电路的作用是完成相应电路的连接，交换电路的作用是完成相应电路的连接，在主叫用户和被叫用户之间建立一条传输在主叫用户和被叫用户之间建立一条传输通路；通路； 控制部分的主要功用是根据主叫用户的选控制部分的主要功用是根据主叫用户的选线信号来控制交换电路完成接续。线信号来控制交换电路完成接续。 电路交换机按照电路接续方式的不同，有电路交换机按照电路接续方式的不同，有
6、空分交换机和时分交换机空分交换机和时分交换机。 1. 1. 空分交换机空分交换机 空分电路交换是采用所谓空间交换。在空空分电路交换是采用所谓空间交换。在空分交换机中，电路中的每条路径在空间上分交换机中，电路中的每条路径在空间上和其他路径区分开，这项技术原来是设计和其他路径区分开，这项技术原来是设计使用在模拟网络中，但是目前它被同时使使用在模拟网络中，但是目前它被同时使用在模拟和数字网络中。用在模拟和数字网络中。 这是一项古老而成熟的技术。在发展过程这是一项古老而成熟的技术。在发展过程中出现了许多设计方案，如纵横制交换机中出现了许多设计方案，如纵横制交换机和多级交换机。和多级交换机。 （1 1）
7、纵横制交换机）纵横制交换机 纵横制交换机是由矩阵开关组成，在矩阵纵横制交换机是由矩阵开关组成，在矩阵的每一个交叉点上都有一个电子开关，一的每一个交叉点上都有一个电子开关，一个个n n个输入和个输入和m m个输出的矩阵开关如图个输出的矩阵开关如图6.36.3所所示。示。 使用纵横制连接使用纵横制连接n n个输入和个输入和m m个输出需要个输出需要n n m m个纵横交叉点。个纵横交叉点。 （2 2）多级交换机）多级交换机 把多个纵横制交换机串联起来组合成若干个级联把多个纵横制交换机串联起来组合成若干个级联的多级交换机。的多级交换机。 多级交换机的结构设计多级交换机的结构设计 1 1）在多级交换中
8、，终端设备先连接到交）在多级交换中，终端设备先连接到交换机中，然后将这个交换机的输出再连接到其他换机中，然后将这个交换机的输出再连接到其他交换机的输入端，最后一级的输出端用来连接终交换机的输入端，最后一级的输出端用来连接终端。端。 2 2）多级交换机的设计取决于级联的数目）多级交换机的设计取决于级联的数目和在每个级联所需要和在每个级联所需要( (或想要或想要) )的交换机数量。通的交换机数量。通常中间级联的交换机数目比第一级和最后一级少。常中间级联的交换机数目比第一级和最后一级少。 多级交换机设计规则 输入级输入级 （1 1）交换机数）交换机数交换机输入端数交换机输入端数= =n n （2 2
9、）输入交换机输出端）输入交换机输出端= =中间交换机数中间交换机数 输出级输出级 （1 1）交换机数）交换机数交换机输出端数交换机输出端数= =m m （2 2）输出交换机输入端）输出交换机输入端= =中间交换机数中间交换机数 中间级中间级 （1 1）数量）数量 输入交换机数输入交换机数( (或输出交换机数或输出交换机数) ) （2 2）输入端数）输入端数= =输入交换机数输入交换机数 （3 3）输出端数）输出端数= =输出交换机数输出交换机数 例：设计一个例：设计一个32 32 3232的多级交换机。的多级交换机。 2. 2. 时分交换机时分交换机 时分电路交换采用的是时分多路复用原理，时分
10、电路交换采用的是时分多路复用原理，即在一条公用通信线路上，多个终端在即在一条公用通信线路上，多个终端在l l帧帧的时间内，分别占用一定的时隙，用户信的时间内，分别占用一定的时隙，用户信号的传输在时间上是不连续的，但只要满号的传输在时间上是不连续的，但只要满足取样定理要求，就可进行正常通信。足取样定理要求，就可进行正常通信。 （1 1）两种实现方法）两种实现方法 图6.5 两种时分复用技术 说明：说明： （1 1）图）图a a按顺序交换，实现容易。按顺序交换，实现容易。 （2 2）图）图b b插入一个时间片交换（插入一个时间片交换（TSITSI）设备。）设备。TSITSI根据要求，改变了传送数据
11、的顺序。如根据要求，改变了传送数据的顺序。如图所示，输入顺序是图所示，输入顺序是1 1、2 2、3 3、4 4，经过，经过TSITSI 后的输出顺序为后的输出顺序为3 3、4 4、1 1、2 2。因而，使数。因而，使数据达到了交换的目的。据达到了交换的目的。 （2 2）TSITSI的工作原理的工作原理 它由若干个随机存储器它由若干个随机存储器RAMRAM和交换开关组成。和交换开关组成。RAMRAM的大小和单个输入端每个时间片输入数的大小和单个输入端每个时间片输入数据的大小相等。而据的大小相等。而RAMRAM的数量等于交换系统的数量等于交换系统输入通道的数量。输入通道的数量。RAMRAM按照收到
