現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)8現(xiàn)代數(shù)字交換與組網(wǎng)技術(shù)

1、6/25/20138.1 概述概述 8.2 程控交換技術(shù)程控交換技術(shù)8.3 分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)8.4 ATM交換技術(shù)交換技術(shù) 交換技術(shù)是以人工交換為開端的,從1878年在美國康涅狄格州紐好恩（NewhavenConnecticut）建成第一個(gè)人工電話交換局至今的120余年間,交換技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)重要階段。第一個(gè)階段是人工交換階段。 第二個(gè)階段是機(jī)電式自動(dòng)交換階段。第三個(gè)階段是電子式自動(dòng)交換階段。第四個(gè)階段是信息包交換發(fā)展階段。 8.2.1 數(shù)字程控交換原理 1. 數(shù)字交換和數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) 時(shí)隙交換的概念可用圖8.1示意說明,當(dāng)PCM入端某個(gè)時(shí)隙（對(duì)應(yīng)一用戶）信息需要交換（傳送）到PCM

2、出端的另一時(shí)隙（另一用戶）中去時(shí),相當(dāng)于通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)將時(shí)隙的內(nèi)容“搬家”。即PCM入端TSi時(shí)隙中的話音信息A經(jīng)過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)后,在PCM出端的TSj時(shí)隙中出現(xiàn)。 圖8.1 時(shí)隙交換的概念 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) PCM入 PCM出 A A TSi TSj 圖8.2 多復(fù)用線時(shí)隙交換示意圖 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) A B B A 1 2 3 4 TSj 1 2 3 4 TSj TSi TSi 圖8.3 雙向通信示意圖 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) 終端 終端 1）T接線器 T接線器實(shí)現(xiàn)時(shí)隙交換的原理是利用存儲(chǔ)器寫入與讀出時(shí)間（隙）的不同,即在輸入時(shí)隙寫入,而在其他時(shí)隙（通話另一用戶占用時(shí)隙）讀出來完成時(shí)隙交換的。 T接線器原

3、理如圖8.4所示,主要由話音存儲(chǔ)器（SM）和控制存儲(chǔ)器（CM）組成。SM用來暫存話音信息,其容量取決于復(fù)用線的復(fù)用度（圖中以32為例）。SM的存取方式有兩種:一種為“順序?qū)懭?控制讀出”;另一種為“控制寫入,順序讀出”。從而形成兩類T接線器:輸出控制型和輸入控制型,分別如圖8.4(a）和(b）所示。 圖8.4 T接線器原理示意(a)輸出控制型；(b)輸入控制型 0 1 2 29 30 31 W R 30 2 0 1 2 29 30 31 TS2 TS30 TS2 W R 控制信號(hào) 時(shí)鐘 時(shí)鐘 話音存儲(chǔ)器 控制存儲(chǔ)器 30 2 0 1 2 29 30 31 0 1 2 29 30 31 TS2

4、TS30 W R 時(shí)鐘 時(shí)鐘 R W 控制信號(hào) 話音存儲(chǔ)器 控制存儲(chǔ)器 TS2 a) 輸出控制 b) 輸入控制 W：寫入 R：讀出 2）S接線器 S接線器的作用是完成不同復(fù)用線間的時(shí)隙交換,主要由電子交叉點(diǎn)矩陣和控制存儲(chǔ)器（CM）組成,其原理示意圖如圖所示。 TS1TS3）,接線器的交叉接點(diǎn)控制過程如下: CPU根據(jù)交換機(jī)路由選擇結(jié)果在控制存儲(chǔ)器上寫入如圖所示內(nèi)容。 控制存儲(chǔ)器按順序讀出,控制交叉接點(diǎn)矩陣動(dòng)作。 在TS2時(shí)隙則按控制存儲(chǔ)器2號(hào)單元讀出內(nèi)容控制交叉點(diǎn)的接通,交換TS2的話音信號(hào)。圖8.5 S接線器結(jié)構(gòu)示意 2 1 n 1 2 n 2 n 1 1 2 3 n 控制存儲(chǔ)器 CM1 C

5、M 2 CMn TS3 TS2 TS1 TS1 TS2 TS3 A1 B1 C1 A2,C2 B2 An,Bn Cn HW1 HW2 HWn HW1 HW2 HWn 輸入 輸出 1入 2入 1出 2出 n出 n入 3）TST交換網(wǎng)絡(luò) 在大型程控交換機(jī)中,數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的容量要求較大,只靠T接線器或S接線器是不能實(shí)現(xiàn)的,必須將它們組合起來,才能達(dá)到要求。 各級(jí)的分工如下: TA接線器負(fù)責(zé)輸入復(fù)用線的時(shí)隙交換; S接線器負(fù)責(zé)復(fù)用線之間的空間交換; TB接線器負(fù)責(zé)輸出復(fù)用線的時(shí)隙交換。圖88.6 TST網(wǎng)絡(luò) 0 7 3 23 1 31 1 2 3 B A 2 31 2 B 31 A TA（輸出控制）

6、TB（輸入控制） S（輸入控制） SMA SMA SMA CMA CMA CMB SMB SMB SMB CMB A TS2 A TS7 0 2 31 7 A TS7 7 31 A TS31 B TS31 23 31 B TS23 TS23 B 23 2 B TS2 HW1 HW2 HW3 HW1 HW2 HW3 CMC A B A B 1 2 3 1 2 3 圖中,各接線器的工作方式為TA接線器為輸出控制;TB接線器為輸入控制;S接線器為輸入控制。 2.呼叫處理基本過程 電話交換的基本任務(wù)是完成電話的接續(xù),進(jìn)行呼叫處理,程控?cái)?shù)字交換機(jī)的呼叫處理任務(wù)是在呼叫處理（又稱交換處理）程序控制下完成的

7、,下面介紹一個(gè)呼叫處理的基本過程。 (1）主叫用戶A摘機(jī)呼叫。 交換機(jī)檢測(cè)到用戶A摘機(jī)的狀態(tài); 交換機(jī)調(diào)查用戶A的類別,以區(qū)分一般電話、投幣電話、小交換機(jī)等等; 調(diào)查話機(jī)類別,弄清是按鍵話機(jī)還是號(hào)盤話機(jī),以便接上相應(yīng)的收號(hào)器。(2）送撥號(hào)音,準(zhǔn)備收號(hào)。 交換機(jī)找尋一個(gè)空閑收號(hào)器以及它和主叫用戶間的空閑路由;找尋一個(gè)空閑的主叫用戶和信號(hào)音源間的路由,向主叫用戶送撥號(hào)音;監(jiān)視收號(hào)器的輸入信號(hào),準(zhǔn)備收號(hào)。(3）收號(hào)。由收號(hào)器接收主叫用戶所撥號(hào)碼;收到第一位號(hào)后,停送撥號(hào)音;對(duì)收到的號(hào)碼按位存儲(chǔ);對(duì)“應(yīng)收位”和“已收位”進(jìn)行計(jì)數(shù);將號(hào)首送給分析程序進(jìn)行分析（叫做預(yù)譯處理）。 (4）號(hào)碼分析。在預(yù)譯處理

8、中分析號(hào)首,以決定呼叫類別（本局、出局、長(zhǎng)途、特服等）,并決定該收幾位號(hào);檢查這個(gè)呼叫是否允許接通（是否限制用戶等）;檢查被叫用戶是否空閑,若空閑,則予以示忙。(5）接至被叫用戶B。 測(cè)試并預(yù)占空閑路由,包括:向主叫用戶送回鈴音路由;向被叫用戶送鈴流回路（可能直接控制用戶電路振鈴,而不用另找路由）;主、被叫用戶通話路由（預(yù)占）。 (6）向被叫用戶振鈴。向用戶B送鈴流;向用戶A送回鈴音;監(jiān)視主、被叫用戶狀態(tài)。(7）被叫應(yīng)答和通話。被叫摘機(jī)應(yīng)答,交換機(jī)檢測(cè)到以后,停振鈴和停送回鈴音;建立A、B用戶間的通話路由,開始通話;啟動(dòng)計(jì)費(fèi)設(shè)備,開始計(jì)費(fèi);監(jiān)視主、被叫用戶狀態(tài)。(8）話終。主叫先掛機(jī):交換機(jī)檢

9、測(cè)到主叫掛機(jī)后,釋放復(fù)原路由;停止計(jì)費(fèi);向被叫用戶送忙音。被叫先掛機(jī):交換機(jī)檢測(cè)到被叫掛機(jī)后,經(jīng)過一定時(shí)限后,切斷通路,釋放復(fù)原路由;停止計(jì)費(fèi);向主叫用戶送忙音。 3. 程控交換系統(tǒng)的控制方式和結(jié)構(gòu) 1）集中控制 設(shè)一臺(tái)交換機(jī)的控制部分由n臺(tái)處理機(jī)組成,它實(shí)現(xiàn)f項(xiàng)功能,每一項(xiàng)功能由一個(gè)程序來提供,系統(tǒng)有r個(gè)資源。 2）分散控制 在上述系統(tǒng)中,如果每臺(tái)處理機(jī)只能利用資源的一部分,只能執(zhí)行一部分功能,就稱為分散控制。 3）多處理機(jī)結(jié)構(gòu) 現(xiàn)在的交換機(jī)除了個(gè)別容量較小、較為簡(jiǎn)單的用戶交換機(jī)外,絕大多數(shù)交換機(jī)都采用多處理機(jī)結(jié)構(gòu)。 (1）按功能分工。在這種方式下,不同處理機(jī)完成不同功能。例如有:控制用戶模

10、塊（用戶級(jí)）工作的用戶處理機(jī)和控制交換網(wǎng)絡(luò)（選組級(jí)）的中央處理機(jī);直接控制硬件工作的前臺(tái)區(qū)域處理機(jī)和后臺(tái)的中央處理機(jī);專門負(fù)責(zé)管理、調(diào)度或維護(hù)的處理機(jī);各個(gè)具體部件,如各種中繼器、信號(hào)設(shè)備,甚至用戶等都可能有專門處理機(jī)控制工作。 (2)按話務(wù)分工。 在這種方式下,每一臺(tái)處理機(jī)完成一部分話務(wù)處理功能。例如上述各種處理機(jī)可能每一種不止一臺(tái),它們之中的每一臺(tái)可完成一部分話務(wù)處理功能。 (3)備用工作。 為提高控制部件的可靠性,有時(shí)對(duì)每臺(tái)處理機(jī)配備有備用處理機(jī)（有時(shí)也采用n+1冗余）,這樣就形成了主/備用工作方式。 圖8.7 集中控制系統(tǒng) 資源 1 資源 2 資源 r 處理機(jī) 1 處理機(jī) 2 處理機(jī)

11、n 功能 1 功能 2 功能 f 8.2.2 數(shù)字程控交換系統(tǒng) 1.程控交換機(jī)的構(gòu)成 程控交換機(jī)由硬件和軟件兩大部分組成,其中,硬件主要分為話路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。其典型結(jié)構(gòu)如圖所示。由圖可見,程控交換機(jī)可分成選組級(jí)（由數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的控制系統(tǒng)）和用戶級(jí)（用戶模塊和遠(yuǎn)端模塊）兩部分。每一部分都由自己的處理機(jī)進(jìn)行控制,處理機(jī)之間通過通信信息進(jìn)行聯(lián)系。 圖8.8 數(shù)字交換機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 用戶電路 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) 用戶處理機(jī) 用戶電路 數(shù)字中繼 數(shù)字中繼 信號(hào)音收/發(fā) 數(shù)字中繼線 模擬中繼線 用戶處理機(jī) 遠(yuǎn)端模塊 用戶模塊 中央處理機(jī) 選組級(jí) 模擬中繼 數(shù)字中繼 PCM 用戶級(jí) 1）用戶模塊 用戶模塊和遠(yuǎn)

12、端模塊除了實(shí)現(xiàn)用戶功能外,還包含有交換網(wǎng)絡(luò)（用戶交換網(wǎng)絡(luò)）以進(jìn)行話務(wù)量的集中（或分散）。 圖8.9 用戶模塊結(jié)構(gòu) 用戶電路 串并變換 用戶電路 用戶級(jí)交換網(wǎng)絡(luò) 并串變換 信號(hào)提取插入 網(wǎng)絡(luò)接口 收號(hào)器 串并變換 掃描存儲(chǔ)器 分配存儲(chǔ)器 微處理器 HW HW 至數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) 采用用戶模塊或遠(yuǎn)端模塊會(huì)帶來以下好處:節(jié)省了線路投資,擴(kuò)大了交換局的服務(wù)范圍;提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性,用戶模塊可容易地?cái)U(kuò)展成新局，現(xiàn)存局可采用集線器擴(kuò)展;改善了用戶線傳輸質(zhì)量,用戶級(jí)至選組級(jí)這段采用高質(zhì)量的PCM線路傳輸,縮短了用戶線的模擬部分,提高了傳輸質(zhì)量;用戶可以較容易地實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通路連接;提高了系統(tǒng)可靠性,系統(tǒng)采用分級(jí)

13、控制,使整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性提高;模塊與選組級(jí)間可以采用公共信道信號(hào)。 2）用戶電路 數(shù)字程控交換機(jī)中用戶電路的功能可歸納為BORSCHT7項(xiàng)功能,它們具體是: B（Batteryfeeding,饋電） O（Overvoltageprotection,過壓保護(hù)) R（Ringingcontrol,振鈴控制) S（Supervision,監(jiān)視 C（CODEC&Filters,編/譯碼和濾波) H（Hybridcircuit,混合電路) T（Test,測(cè)試) 用戶電路功能框圖振鈴控制R測(cè)試T極性倒換過壓保護(hù)O饋電B混合電路H帶通低通平衡網(wǎng)絡(luò)編/譯碼器C監(jiān)視S測(cè)試總線 振鈴控制信號(hào)極性倒換控

14、制信號(hào)監(jiān)視信號(hào)ab 3）模擬中繼和數(shù)字中繼 模擬中繼器是數(shù)字交換機(jī)和模擬局間中繼線的接口電路,它用于和模擬交換機(jī)的連接。模擬中繼器和用戶電路都是和模擬線路相連接的,因此它們?cè)诠δ苌嫌泻芏嘞嗨浦?。模擬中繼器的基本功能框圖如圖所示。 模擬中繼器功能框圖 過壓保護(hù)線路信號(hào)監(jiān)視忙/閑指示混合電路帶通低通平衡網(wǎng)絡(luò)編/譯碼器模擬中繼線信號(hào)PCM信 號(hào)測(cè)試 數(shù)字中繼器的主要功能有: 碼型變換和反變換,主要是進(jìn)行PCM傳輸線上的HDB3碼和局內(nèi)的單極性不歸零碼之間的變換; 時(shí)鐘提取和幀同步; 提取和插入隨路信令信號(hào)。數(shù)字中繼器功能框圖 碼型變換時(shí)鐘提取幀同步幀定位信號(hào)控制時(shí)鐘提取幀定位信號(hào)插入復(fù)幀定位信號(hào)插

15、入PCM傳輸發(fā)收 4）信號(hào)音的發(fā)送與接收 交換機(jī)需要向用戶發(fā)送各種信號(hào)音,如撥號(hào)音、忙音和回鈴音等,也需要向其他交換機(jī)發(fā)送和接收各種局間信令,如多頻信號(hào)。這些信號(hào)都是音頻模擬信號(hào),從圖可見,信號(hào)音收/發(fā)設(shè)備是接在數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)上的,它通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)所提供的路由來傳送。 數(shù)字雙音頻信號(hào)接收器結(jié)構(gòu) f2數(shù)字濾波f1數(shù)字濾波f6數(shù)字濾波數(shù)字邏輯識(shí)別輸入輸出 2. 數(shù)字程控交換軟件系統(tǒng) 1）運(yùn)行軟件系統(tǒng) 運(yùn)行軟件是交換機(jī)運(yùn)行中直接使用的程序,它又分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。運(yùn)行軟件系統(tǒng)的組成和分類如圖所示。 運(yùn)行軟件系統(tǒng)的組成 交 換 機(jī) 話 路 部 分輸入/輸出設(shè)備執(zhí)行管理程序系統(tǒng)監(jiān)視和故障處理程序故障

16、診斷程序輸入/輸出和人機(jī)通信程序系統(tǒng)軟件呼叫處理程序維護(hù)和運(yùn)行程序應(yīng)用軟件 (1) 執(zhí)行管理程序（或稱操作系統(tǒng)）。 和其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣,操作系統(tǒng)用來管理計(jì)算機(jī)資源和控制程序的執(zhí)行。 (2)呼叫處理程序。 呼叫處理程序?qū)嶋H上是直接負(fù)責(zé)電話交換的軟件,它完成以下功能: 交換狀態(tài)管理 交換資源管理 交換業(yè)務(wù)管理 交換負(fù)荷控制 (3)系統(tǒng)監(jiān)視和故障處理程序。 系統(tǒng)監(jiān)視和故障識(shí)別 故障分析與處理 系統(tǒng)重新組織 恢復(fù)與再啟動(dòng)處理 4)故障診斷程序。 故障診斷程序?qū)Πl(fā)生故障的設(shè)備進(jìn)行故障診斷,確定故障的部位,打印出診斷結(jié)果,維護(hù)人員可根據(jù)診斷結(jié)果更換插件板。 (5)維護(hù)和運(yùn)行程序。 話務(wù)量的觀察、統(tǒng)計(jì)和分

17、析，其結(jié)果可以送入外存,也可打印輸出 對(duì)用戶線和中繼線定期進(jìn)行例行維護(hù)、測(cè)試; 業(yè)務(wù)質(zhì)量的監(jiān)察:監(jiān)察用戶通話業(yè)務(wù)的狀況和質(zhì)量,如監(jiān)視呼叫信號(hào)、通話接續(xù)是否完成或異常情況等。 業(yè)務(wù)變更處理 計(jì)費(fèi)及打印用戶計(jì)費(fèi)賬單 負(fù)荷控制,對(duì)話務(wù)量過載進(jìn)行處理 進(jìn)行人機(jī)通信,對(duì)操作員鍵入的控制命令進(jìn)行編輯和執(zhí)行。 2）支援軟件系統(tǒng) 程控交換機(jī)的軟件系統(tǒng)極為龐大復(fù)雜,需要有一套“支援系統(tǒng)”在整個(gè)軟件壽命期內(nèi)來完成各項(xiàng)大量的設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)和管理交換機(jī)軟件等的復(fù)雜任務(wù)。支援系統(tǒng)大體上包括以下方面的軟件: (1)軟件開發(fā)支援系統(tǒng)。 (2)應(yīng)用工程支援系統(tǒng) (3)軟件加工支援系統(tǒng)。軟件加工支援系統(tǒng) (4)交換局管

18、理支援系統(tǒng) 3）程序設(shè)計(jì)語言 程控交換機(jī)的程序可以采用各種語言編寫,不同的交換機(jī)采用不同的語言。 CHILL語言（CCITTHighLevelLanguage）是CCITT高級(jí)語言的縮寫,主要用來進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)、程序編制、軟件檢驗(yàn)等。 SDL語言（Specificationand Description Language）是功能說明與描述語言,是一種圖像語言,用來描述程控交換機(jī)的功能和邏輯過程。在軟件設(shè)計(jì)的初期,往往先用SDL語言確定對(duì)軟件系統(tǒng)的功能要求后,再進(jìn)行編制程序的詳細(xì)設(shè)計(jì)。 MML語言（Man-Machine Language）是用于人機(jī)對(duì)話的一種交互式人機(jī)操作和維護(hù)命令語言。 3.信

19、令方式簡(jiǎn)介 信令是通信網(wǎng)中各交換局在完成各種呼叫連接時(shí)所采用的一種通信語言。在程控交換網(wǎng)中的主要信令方式有以下6種。 (1)用戶信令和局間信令。 (2)隨路信令和公共信道信令。 (3)模擬信令和數(shù)字信令。 (4)線路信令和記發(fā)器信令。 (5)前向信令和后向信令。 (6)逐段轉(zhuǎn)發(fā)和端到端傳送方式。隨路信令方式示意交換設(shè)備出局線路設(shè)備交換設(shè)備記發(fā)器記發(fā)器線路入局線路設(shè)備公共信道信令方式示意信令設(shè)備交換設(shè)備交換設(shè)備出 局線路設(shè)備控制設(shè)備信令設(shè)備控制設(shè)備話路信令鏈路入 局線路設(shè)備8.3.1概述 分組交換的主要優(yōu)點(diǎn)有以下6點(diǎn)。 (1)對(duì)用戶終端的適應(yīng)性強(qiáng)。 (2)信息傳輸時(shí)延減小。 (3)線路利用率高。

20、 (4)可實(shí)現(xiàn)分組多路通信。 (5)可靠性高。 (6)經(jīng)濟(jì)性好。 分組交換的主要缺點(diǎn)有以下兩點(diǎn)。(1)信息傳輸效率較低。(2)實(shí)現(xiàn)技術(shù)復(fù)雜。 8.3.2 分組交換的基本原理 在本節(jié)中,將對(duì)分組交換的基本原理、基本方法和基本技術(shù)作概要的介紹,這其中主要有分組交換方式的復(fù)用傳輸方式、分組的形成和傳輸以及分組交換的過程等。 1.復(fù)用傳輸方式 1)固定分配資源法 2)動(dòng)態(tài)分配資源法 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用原理綬沖區(qū)綬沖區(qū)綬沖區(qū)終端1終端2終端 NSTDM用戶識(shí)別“標(biāo)記”用戶數(shù)據(jù)G 1 B 3 Y 2 X 3 F 5 A 13) 傳輸方法采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用時(shí),用戶數(shù)據(jù)交織傳輸?shù)姆椒ㄓ腥N:(1)比特交織。(2)字節(jié)

21、或字符交織。(3)分組(或塊、幀)交織。下圖為三個(gè)終端的數(shù)據(jù)交織傳輸示意。圖8.18 交織傳輸示意 1THOSE3IT IS1FOUR3TODAY2TELL3 MONDAY1ARE2PLEASEDOGSMR LIWE ARE(d)(b)發(fā)送隊(duì)列(c)STDM設(shè)備終端(a)123 線路的邏輯信道號(hào)可以獨(dú)立于終端的編號(hào),邏輯信道號(hào)作為線路的一種資源可以在終端要求通信時(shí)由STDM設(shè)備分配給它。對(duì)同一個(gè)終端,每次呼叫可以分配給不同的邏輯信道號(hào),但在同一次呼叫連接中,來自某一個(gè)終端的數(shù)據(jù)組的邏輯信道號(hào)應(yīng)該相同。用線路的邏輯信道號(hào)給終端的數(shù)據(jù)組作“標(biāo)記”比用終端號(hào)更加靈活方便,這樣,一個(gè)終端可以同時(shí)通過網(wǎng)

22、絡(luò)建立起多個(gè)數(shù)據(jù)通路(如圖8.19中終端4同時(shí)建立了三個(gè)通路)。 圖8.19 用邏輯信道號(hào)作“標(biāo)記”進(jìn)行交織傳輸示意255254253255254253進(jìn)程進(jìn)程進(jìn)程132終 端STDM邏 輯 信 道 號(hào)線 路計(jì) 算 機(jī)4終 端 號(hào)終 端 號(hào) 2. 分組的形成和傳輸 在分組傳輸時(shí),需將分組裝配成傳輸幀進(jìn)行傳輸,由X.25協(xié)議規(guī)定分組傳輸幀采用HDLC幀結(jié)構(gòu)。X.25分組傳輸幀格式如圖8.21所示。其中,F、A、C分別為幀標(biāo)志、傳輸?shù)刂泛涂刂谱侄?，F(xiàn)CS為幀校驗(yàn)字段。在HDLC幀結(jié)構(gòu)中的信息段放的是數(shù)據(jù)分組,其長(zhǎng)度通常為128+3(分組頭)字節(jié),當(dāng)然也可以是其他商定的長(zhǎng)度。圖8.20 分組的形成分

23、 組 頭用 戶 數(shù) 據(jù)分 組 頭用 戶 數(shù) 據(jù)用 戶 電 文圖8.21 X.25分組傳輸幀格式FAC數(shù) 據(jù) 分 組FCSF字 節(jié) 數(shù) ：111商 定 長(zhǎng) 度21 3. 分組的交換 分組交換網(wǎng)是以CCITTX.25規(guī)程為基礎(chǔ)的,為了與 其 匹 配 , 在 網(wǎng) 絡(luò) 內(nèi) 大 部 分 都 采 用 虛 電 路(VirtualCircuit)連接方式,下面將重點(diǎn)討論這種交換傳輸方式。除了虛電路方式外,另外還有一種稱為數(shù)據(jù)報(bào)(Datagram)的交換傳輸方式。 圖8.22 分組的產(chǎn)生和傳送DOGSFOURARETHOSE終 端THEREPADPT分 組 交 換 機(jī)分 組 頭幀 頭 /幀 尾 1)虛電路方式

24、所謂虛電路,是指兩個(gè)用戶終端在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前,需要通過網(wǎng)絡(luò)建立起邏輯上的連接(并非存在一條物理的鏈路),一旦這種連接建立之后,通信終端間就在網(wǎng)絡(luò)中保持一個(gè)已建立的數(shù)據(jù)通路,用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)(以分組為單位)將按順序由這個(gè)邏輯上的數(shù)據(jù)通路到達(dá)終點(diǎn),如圖8.23所示。 圖8.23 虛電路示意進(jìn)程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)2節(jié)點(diǎn)3PADPAD終端12345 2) 數(shù)據(jù)報(bào)方式 數(shù)據(jù)報(bào)方式是將每一個(gè)數(shù)據(jù)分組當(dāng)作一份獨(dú)立的報(bào)文一樣看待,每一個(gè)數(shù)據(jù)分組都包含終點(diǎn)地址的信息,分組交換機(jī)為每一個(gè)數(shù)據(jù)分組獨(dú)立地尋找路徑,因此一份報(bào)文包含的不同分組可能沿著不同的路徑到達(dá)終點(diǎn),在網(wǎng)絡(luò)的終點(diǎn)需要進(jìn)行重新排序。 3)路

25、由選擇 分組交換網(wǎng)的最重要的特點(diǎn)之一是數(shù)據(jù)分組能夠在網(wǎng)絡(luò)中通過多條路徑從源點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn),而選擇什么路徑最合適就成了分組交換機(jī)必須決定，并影響其特性的問題。這個(gè)問題與城市之間的交通問題很相似。比如說,從一個(gè)城市乘車到另一個(gè)城市,假若中間還要路過一些其他城市,就可能存在許多可到達(dá)的線路,所以有必要事先選擇一條最佳線路。 (1)擴(kuò)散式路由法。 采用擴(kuò)散式方法時(shí)網(wǎng)絡(luò)預(yù)先并不確定一個(gè)固定路徑,而是采用擴(kuò)散式方法傳送分組,其傳送規(guī)則是這樣的: 分組從源點(diǎn)向其每個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送; 節(jié)點(diǎn)接收到分組后,首先檢查它是否已經(jīng)收到過該分組,如果已經(jīng)收到過,則將其拋棄;如果未收到過,則節(jié)點(diǎn)做接收到記憶,再把這個(gè)分組發(fā)往除了

26、該分組傳送來的那個(gè)節(jié)點(diǎn)之外的所有相鄰節(jié)點(diǎn)。圖8.24 擴(kuò)散式路由示例節(jié) 點(diǎn) 2節(jié) 點(diǎn) 4節(jié) 點(diǎn) 1節(jié) 點(diǎn) 6節(jié) 點(diǎn) 3節(jié) 點(diǎn) 5 (2) 查表路由法。 查表路由法在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中使用路由表確定從該節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)的任何終點(diǎn)應(yīng)當(dāng)選擇的路徑,分組到達(dá)節(jié)點(diǎn)后按照路由表規(guī)定的路徑前進(jìn)。 表8.1 最短路徑路由表示例 8.3.3 分組交換的通信協(xié)議 1.CCITTX25協(xié)議 1）X25協(xié)議及其結(jié)構(gòu) X25協(xié)議是CCITT于1976年10月通過的,它主要涉及分組交換網(wǎng)的下三層:物理層、鏈路層和分組層。 如果DTE與節(jié)點(diǎn)之間的線路是模擬的,則應(yīng)將調(diào)制解調(diào)器也包括在DCE之內(nèi),如圖8.25所示。 圖8.25 X.25接

27、口示意 信源信宿通信處理器主機(jī)前端處理機(jī)智能能端主處理器網(wǎng)絡(luò)M:調(diào)制解調(diào)器接口X.25DTEDCEMM交換或入口節(jié)點(diǎn)機(jī)線路 X25協(xié)議包含三層,它們對(duì)應(yīng)于OSI模型的下三層,亦即規(guī)范了DTE與DCE同層間交換信息的方式。它們的層次結(jié)構(gòu)和對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖8.26所示,各層之間信息流關(guān)系如圖 8.27所示。 圖8.26 DTE/DCE接口協(xié)議分層系統(tǒng)或用戶級(jí)第三層第二層第一層第一層第二層第三層MMDTEDCEX.21X.21HDLC鏈路級(jí)X.25分組級(jí)端端協(xié)議圖8.27 X.25各層信息結(jié)構(gòu)消 息數(shù) 據(jù)分 組 頭信 息HDLC頭FCS數(shù) 據(jù) 比 特標(biāo) 志標(biāo) 志系 統(tǒng) 或 用 戶 層虛 電 路邏 輯 電

28、 路分 組 層數(shù) 據(jù) 鏈路 層邏 輯 鏈 路下 一 幀物 理 接 口物 理 層X.21比 特 流 2) X25協(xié)議第一層 X25第一層（即物理層）定義了DTE與DCE之間的電氣接口和建立物理信息傳輸通路的過程。在X25物理層中采用的接口標(biāo)準(zhǔn)有:X21、X21bis和V系列協(xié)議,其中，后兩個(gè)實(shí)際上是兼容的,所以可以認(rèn)為X25采用兩類接口標(biāo)準(zhǔn)。 圖8.28 X.21主要接口線DTEDCE交換節(jié)點(diǎn)用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)接口點(diǎn)信號(hào)地發(fā)送控制接收指示信號(hào)碼元定時(shí)(T)(C)(R)(I)(S)用戶進(jìn)網(wǎng)線 X21協(xié)議主要作了如下具體規(guī)定:接口的物理特性:插接件的類型及插芯的分配;電氣特性:平衡雙流接口;同步比特串行傳輸

29、;點(diǎn)對(duì)點(diǎn)全雙工操作;建立交換電路的協(xié)議;使用租用電路的協(xié)議。 3）X25協(xié)議第二層 鏈路層也稱為幀層,它與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程相對(duì)應(yīng)。X25鏈路層采用ISO的HDSL中規(guī)定的術(shù)語和可選部分的一個(gè)子集。 (1)主要功能。 差錯(cuò)控制:采用循環(huán)冗余校驗(yàn),反饋重傳方式; 幀的包封和解封; 幀的同步; 檢查已收到的接收幀的排列順序,以免重收或漏收; 對(duì)于正確收到的數(shù)據(jù)塊要給予確認(rèn); 鏈路建立、拆除和復(fù)位控制; 流量控制。 (2)協(xié)議要點(diǎn)。 幀結(jié)構(gòu):與HDLC幀結(jié)構(gòu)兼容; 操作方式:對(duì)稱型（LAP）、平衡型（LAPB）和多鏈路型（MLP）。 圖8.29 LAP組構(gòu)信源信宿主站B次站B信宿次站A主站A信源

30、DTEDCE命令(B)命令(A)響應(yīng)(B)響應(yīng)(A)響應(yīng)(B)響應(yīng)(A) 如圖8.30所示,DTE可通過發(fā)出一個(gè)命令而將雙向傳輸?shù)逆溌菲鹗?進(jìn)行雙向傳輸,不會(huì)發(fā)生LAP規(guī)程可能發(fā)生的死鎖現(xiàn)象。圖8.30 LAPB組構(gòu) 信源信宿復(fù)合主/次站復(fù)合主/次站信源信宿D(zhuǎn)TEDCE命令(A)及響應(yīng)(A)響應(yīng)(B)命令(B)及 為了能在接收端正確地接收排序,需要在原LAPB單鏈路幀上加上多鏈路控制字段MLC,其位置如圖8.31所示。圖中,MLC段中V、S比特作控制排序用;R、C比特用作鏈路復(fù)位聯(lián)絡(luò);MNH(S)和MNL(S)作鏈路編號(hào)用,一共有12位,MNH(S)表示高4位,MNL(S)表示低8位。 圖8.

31、31 多鏈路幀結(jié)構(gòu)FACMLC信 息FCSFMNH(S)VSRCMNL(S)1 456789 164）X25協(xié)議第三層(1)虛電路的建立。 (2)數(shù)據(jù)通信階段。 (3)虛電路的釋放。(4)分組格式的基本結(jié)構(gòu)。(5)重置和再啟動(dòng)。(6)待續(xù)數(shù)據(jù)指示。(7)邏輯信道與虛電路。圖8.32 虛電路的建立交 換 機(jī)A交 換 機(jī)BDTE -A至 其 他 DTE至 其 他 交 換 機(jī)至 其 他 DTEDTE -B呼 叫 請(qǐng) 求呼 叫呼 入呼 叫 連 通接 受呼 叫 接 受DA10SB50SA50DB6入 端出 端入 端 交 換 機(jī)S或 DTE邏 輯信 道 號(hào)邏 輯信 道 號(hào)出 端 交 換 機(jī) S或 DTE入

32、 端出 端(a)(b)(c)表8.2 呼叫請(qǐng)求分組格式 表8.3 呼叫接受分組格式表8.4 數(shù)據(jù)分組格式圖8.33 虛電路釋放過程釋放確認(rèn)釋放請(qǐng)求釋 放確 認(rèn)釋放確認(rèn)釋放指示DTE-A交換機(jī)A交換機(jī)BDTE-B表8.5 釋放請(qǐng)求(指示)分組格式 表8.6 釋放確認(rèn)分組格式 圖8.34 分組頭格式(a)分組頭格式；(b)GFI格式 GFILCGNLCN分組類型識(shí)別符87654321比特字節(jié)123(a)Q D S S8765Q：限定符比特D：傳送確認(rèn)比特SS：模式比特(b) 表8.7 虛電路與邏輯信道的區(qū)別 2. 分組裝/拆（PAD）協(xié)議 1）PAD及其功能 由此可見,PAD的基本功能可歸納如下:

33、 將來自非分組終端的字符流裝配成適當(dāng)?shù)姆纸M,以便通過分組交換網(wǎng)進(jìn)行交換傳輸; 將來自分組交換網(wǎng)的數(shù)據(jù)分組拆卸成字符流,以便將用戶數(shù)據(jù)字段等用戶信息傳送給非分組終端; 虛電路的建立和釋放：在一個(gè)主機(jī)供若干終端共享的分時(shí)系統(tǒng)中,通常都是終端發(fā)起與主計(jì)算機(jī)的通信,PAD將按終端的要求建立和釋放虛電路; 當(dāng)滿足一定條件時(shí),進(jìn)行分組或字符的轉(zhuǎn)發(fā)。例如,當(dāng)終端發(fā)來的用戶數(shù)據(jù)字符裝滿一個(gè)數(shù)據(jù)分組時(shí),就轉(zhuǎn)發(fā)到主計(jì)算機(jī); 對(duì)PAD命令及PAD電文進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)答; 對(duì)來自非分組終端的中斷信號(hào)進(jìn)行處理。參 數(shù) 1參 數(shù) 2參 數(shù) 18X.28X.3X.29數(shù) 據(jù) 字 符數(shù) 據(jù) 分 組分 組型 終端PAD業(yè) 務(wù) 信

34、號(hào)PAD電 文非 分 組終 端PAD命令信號(hào)按 X.29變更 參 數(shù)非 分 組終 端X.3X.25分 組終 端X.28X.29PAD分 組 交換 網(wǎng)(a)(b)按 X.28變 更 參數(shù)PAD 圖8.35 PAD轉(zhuǎn)換作用及分組網(wǎng)的協(xié)議關(guān)系(a)PAD轉(zhuǎn)換作用；(b)分組交換網(wǎng)與不同終端的協(xié)議 2）X3協(xié)議 非分組終端在通過PAD與分組交換網(wǎng)互連期間,PAD所執(zhí)行的功能是由一組內(nèi)部參數(shù)來確定的。X3協(xié)議是通過規(guī)定PAD基本功能和用戶可選功能,及控制其工作的參數(shù)來規(guī)范PAD工作的。X3協(xié)議共有22個(gè)參數(shù),可分成5類: 異步接口控制; 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送控制; 發(fā)送輸出控制; 發(fā)送輸入控制; 編輯功能。 3）X

35、28協(xié)議 分組交換網(wǎng)通過PAD向非分組終端提供通信服務(wù),X28協(xié)議定義了非分組終端與分組交換網(wǎng)之間的接口,它具體規(guī)范了下面4個(gè)過程。 (1)非分組型DTE與PAD之間通路的建立過程。 (2)非分組型DTE與PAD之間進(jìn)行字符交換和業(yè)務(wù)起始過程。 (3)非分組型DTE與PAD之間控制信息的交換過程。 (4)非分組型DTE與PAD之間用戶數(shù)據(jù)交換過程。 4）X29協(xié)議 X29協(xié)議的主要功能為 適應(yīng)于DCE和分組型DTE之間的X25接口與X25規(guī)程配合使用; 用作PAD之間的互通; 規(guī)定交換PAD控制信息和用戶數(shù)據(jù)的規(guī)程; 規(guī)定傳送用戶數(shù)據(jù)的方式; 利用PAD報(bào)文對(duì)PAD進(jìn)行控制; 規(guī)定在一次虛呼叫

36、中傳送數(shù)據(jù)字段的格式。 表8.8 X29協(xié)議PAD報(bào)文類型 3.分組交換網(wǎng)的互連協(xié)議網(wǎng)際互連通常是很復(fù)雜的,一般需要解決的主要問題有:要求相同的通信協(xié)議,不僅原則相同,而且細(xì)節(jié)應(yīng)相同;有統(tǒng)一的尋址方案、統(tǒng)一的編號(hào)體制;一致的最大分組長(zhǎng)度;進(jìn)行流量控制方法、流量控制參數(shù)的適配;考慮網(wǎng)間的時(shí)延,以保證分組在規(guī)定時(shí)限內(nèi)可靠傳送;進(jìn)行網(wǎng)間傳輸?shù)挠?jì)費(fèi)。圖8.36 通過X.75的網(wǎng)間互連示意 節(jié)點(diǎn)ASTEB節(jié)點(diǎn)B源點(diǎn)主機(jī)VC1X.25X.75VC2VC3X.25終點(diǎn)主機(jī)分組網(wǎng)1分組網(wǎng)2STEA X75協(xié)議的主要內(nèi)容有: 與X25一樣也分成物理層、鏈路層和分組層。 X25是DTE與DCE間的接口,兩端分別是

37、DTE和DCE,而X75是把被連接網(wǎng)的虛電路連接起來,它的兩端是信號(hào)終端設(shè)備（STE）,分別位于兩被連接網(wǎng)的交換機(jī)內(nèi),如圖8.36所示。 STE的主要功能是:分組信號(hào)過程和分組傳輸過程。 在呼叫建立和釋放過程中,X75的呼叫建立分組與釋放分組由一個(gè)信號(hào)終端設(shè)備透明地傳送給下一個(gè)信號(hào)終端設(shè)備,它不對(duì)源點(diǎn)主機(jī)發(fā)出的X25呼叫請(qǐng)求分組作出任何響應(yīng),如回送呼叫接受分組等。 X75的呼叫建立和釋放分組與X25在格式上的主要差別是,X75比X25多一個(gè)網(wǎng)間業(yè)務(wù)字段,用于傳送網(wǎng)間有關(guān)計(jì)費(fèi)和路由信息等。 X25是DTE與DCE之間的接口,兩端是不對(duì)稱的。而X75是DCE與DCE之間的接口,是通過DCE內(nèi)的信號(hào)

38、終端設(shè)備STE來實(shí)施的,因而兩端是對(duì)稱的。 表8.9 X.75網(wǎng)間呼叫請(qǐng)求分組格式 8.3.4 分組交換的實(shí)現(xiàn)技術(shù) 1.分組交換機(jī) 分組交換機(jī)是分組交換網(wǎng)的樞紐。根據(jù)分組交換機(jī)在分組交換網(wǎng)中所起的作用不同,分組交換機(jī)可分成中轉(zhuǎn)交換機(jī)和本地交換機(jī)兩類。 1)分組交換機(jī)的主要功能 按照分組交換機(jī)在分組交換網(wǎng)中的作用,可以認(rèn)為分組交換機(jī)主要完成如下功能: 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的基本業(yè)務(wù),即虛呼叫、永久虛電路和可選補(bǔ)充業(yè)務(wù),并對(duì)諸如閉合用戶群、快速選擇、網(wǎng)絡(luò)用戶識(shí)別等功能提供支持。 進(jìn)行路由選擇,以便根據(jù)一定的準(zhǔn)則在兩個(gè)DTE之間選擇一條較合適的傳輸路由。 進(jìn)行流量控制,以便不同速率的終端也能進(jìn)行互相通信。 實(shí)現(xiàn)

39、X.25、X.75等多種接口規(guī)程協(xié)議功能。 完成局部的維護(hù)、運(yùn)行管理、故障報(bào)告與診斷、計(jì)費(fèi)與一些網(wǎng)路的統(tǒng)計(jì)等功能。 2) 硬件結(jié)構(gòu) 一般而言,不同類型或不同公司的交換機(jī)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是不同的,但近來隨著模塊化設(shè)計(jì)和軟件工程技術(shù)的發(fā)展,多數(shù)分組交換機(jī)都趨于采用同一硬件結(jié)構(gòu),以便各種不同類型的交換機(jī)部件可以互換,減少電路板種類,便于維護(hù)。 DPN100系列是加拿大北方電信公司(NT-Northern Telecom)推出的。DPNCD*2100系列交換機(jī)采用模塊化結(jié)構(gòu),無論是中型交換機(jī)還是小型交換機(jī)都由兩種基本模塊資源模塊(RM)和訪問模塊(AM)組成,如圖8.37(a)所示。DPN100系列的大型分

40、組交換機(jī)由5種基本模塊組成,除了RM和AM模塊外,還有中繼線模塊(TM)、網(wǎng)絡(luò)鏈路模塊(NLM)和DMS總線,其連接關(guān)系如圖8.37(b)所示。 圖8.37 DPN100系列模塊示意(a)中、小型交換機(jī)模塊；(b)大型交換機(jī)模塊交換機(jī)2種基本模塊用戶線到其他交換機(jī)RMAMAMAM用戶線到其他交換機(jī)交換機(jī)5種基本模塊用戶線到其他交換機(jī)RMRMRMRMRMDMS 總線RMRMNLMRMRMAM用戶線DMS 總線，高速數(shù)據(jù)總線模塊(a)(b)到其他交換機(jī) 對(duì)于中、小型分組交換機(jī),RM與AM模塊的連接關(guān)系如圖8.38所示。一個(gè)交換機(jī)的RM之間用中繼線(Trunk)連接,AM與RM之間和AM與AM之間的

41、連接線稱為鏈路(Link),AM與用戶之間的連接線稱為用戶線(在DPN100中稱為L(zhǎng)ine)。用戶線的工作速率可達(dá)64kb/s,鏈路的工作速率可達(dá)192kb/s。 圖8.38 中、小型交換機(jī)結(jié)構(gòu)舉例RMAMAMAMAMAM到其他交換機(jī)中繼線(Trunk)鏈路(Link)鏈路(Link)接用戶接用戶接用戶接用戶接用戶用戶線(Line) RM與AM模塊具有相似的硬件結(jié)構(gòu),但它們分別執(zhí)行不同的軟件,提供不同的功能,RM和AM的硬件結(jié)構(gòu)分別如圖8.39和圖8.40所示。圖8.39 RM模塊硬件結(jié)構(gòu)CMCMPEFMPEFMServerPEFMOfficePEPIFMPIFMPI雙公共總線用戶線到AM 或

42、RMDiskDisk圖8.40 AM模塊硬件結(jié)構(gòu) CMCMX.25PESDLGPEPIPIPIPIPIPIPIPIPIPIPIPEPIOfficePE雙公共總線PI到其他交換機(jī)DiskDiskPI 3)分組交換機(jī)的主要性能 通常,分組交換機(jī)的主要性能由下列參數(shù)衡量: 端口數(shù),包括同步端口數(shù)和異步端口數(shù)。 吞吐量,表示交換機(jī)每秒能處理的分組數(shù)(DPPS)。在研究該指標(biāo)時(shí),必須明確分組長(zhǎng)度,通常為128字節(jié)/分組。 每秒能處理的呼叫次數(shù)。在一般情況下,該指標(biāo)指的是在不傳送數(shù)據(jù)分組時(shí)給出的值。 路由數(shù),表示該交換機(jī)能與其他交換機(jī)相連接并能進(jìn)行路由選擇的值。一般它等于中繼端口數(shù)。 平均分組處理遲延,是

43、指在傳送一個(gè)數(shù)據(jù)分組從輸入端口至輸出隊(duì)列所需的平均處理時(shí)間,這個(gè)指標(biāo)也與分組長(zhǎng)度有關(guān),所以應(yīng)先確定分組長(zhǎng)度。 提供給用戶可選補(bǔ)充業(yè)務(wù)的能力。 支持X.25等協(xié)議的版本時(shí)間。 提供非標(biāo)準(zhǔn)接口的能力,如SDLC、BSC等。表8.10 DPN100交換機(jī)型號(hào)和主要性能 2. 網(wǎng)路管理中心 1）網(wǎng)路管理方式 網(wǎng)路管理中心在網(wǎng)中的配置取決于網(wǎng)路管理方式。目前在分組交換網(wǎng)中主要有兩種管理方式:一種是集中管理方式,在全網(wǎng)中只設(shè)置一個(gè)網(wǎng)路管理中心,由它負(fù)責(zé)全網(wǎng)的管理工作,這種方式一般在網(wǎng)路規(guī)模較小時(shí)使用;另一種是集中與分散相結(jié)合的管理方式,這種方式一般在網(wǎng)路規(guī)模較大時(shí)使用。圖8.41給出了一個(gè)集中與分散相結(jié)合

44、的網(wǎng)路管理方式的例子。 圖8.41 集中與分散相結(jié)合的網(wǎng)路管理方 PSXPSXPSXPSXPSXPSXPSXPSXPSXPSXPSXPSXNMC-CNMC-RNMC-R骨干網(wǎng)NMC-RNMC-R：網(wǎng)路管理中心PSX：分組交換機(jī)PAD：分組裝/拆設(shè)備二級(jí)網(wǎng)PADPADPAD2)網(wǎng)路管理中心的功能(1)網(wǎng)路配置管理與用戶管理。(2)日常運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計(jì)。(3)路由選擇管理。(4)控制軟件管理。 (5)網(wǎng)路監(jiān)測(cè)、故障告警與網(wǎng)路狀態(tài)顯示。 (6)計(jì)費(fèi)管理。 3) 網(wǎng)路管理中心的構(gòu)成 網(wǎng)路管理中心又稱為網(wǎng)路控制中心(NCC),它是為保證網(wǎng)路連續(xù)工作和提高網(wǎng)路的有效性而設(shè)置的。網(wǎng)路管理中心通常由三部分

45、組成,即網(wǎng)路管理機(jī)、網(wǎng)路終端設(shè)備和外圍設(shè)備。 3.分組裝/拆設(shè)備和遠(yuǎn)程集中器1)分組裝/拆設(shè)備(1)規(guī)程轉(zhuǎn)換。 (2)數(shù)據(jù)集中。2)遠(yuǎn)程集中器圖8.42 RCU工作示意圖PTPTPTCTCTCTPAD300 9600 b/sRCUX.25/X.75至 分 組 交 換 機(jī)64 kb/sPT： 分 組 終 端CT： 字 符 終 端 4.分組終端 具有分組裝/拆功能的終端稱為分組終端,簡(jiǎn)稱PT。分組終端可分成以下兩類: 以X.25協(xié)議為接口規(guī)程可與分組交換網(wǎng)直通的、具有分組裝/拆功能的終端設(shè)備,稱為PT(X.25)。 終端具有分組裝/拆功能,但它不是與分組交換網(wǎng)直通,而是通過公用電話網(wǎng)(SPTN)或

46、電路交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(CSPDN)以X.32協(xié)議為接口規(guī)程與分組交換網(wǎng)相連。 5.傳輸線路 目前,分組交換網(wǎng)中中繼傳輸線路主要有以下兩種形式: PCM數(shù)字信道,其速率為64kb/s、128kb/s和2Mb/s。 利用調(diào)制解調(diào)器加上模擬信道構(gòu)成的數(shù)字信道,速率主要有9.6kb/s、48kb/s和64kb/s。 8.3.5 幀中繼技術(shù)簡(jiǎn)介 1. 幀中繼概念 幀中繼(FR-FrameRelay)技術(shù)是隨數(shù)據(jù)通信的發(fā)展,在分組交換技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 (1)要求傳輸速率高。 (2)信息傳輸?shù)耐话l(fā)性大。 (3)各類LAN通信規(guī)程的包容性好。 2. 幀結(jié)構(gòu)和傳輸方式 在FR傳送網(wǎng)中,幀的長(zhǎng)度是可變的,最大

47、長(zhǎng)度可達(dá)1000字節(jié)以上,每個(gè)幀含有“數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)符”(DLCI),從源DTE到宿D(zhuǎn)TE之間所有途經(jīng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)DLCI指明出口信道,使用DLCI標(biāo)識(shí)的幀格式如圖8.43所示。圖8.43 幀中繼幀格式1字 節(jié)FDLCI用 戶 信 息FCSF2字 節(jié)2字 節(jié)1字 節(jié)圖8.44 幀中繼幀的地址字段EAC/RDLCI (高 階 )EADEBECNFECNDLCI (低 階 ) 3. FR與PAC、DDN的性能比較 表8.11給出了分組交換(PAC)、幀中繼(FR)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信網(wǎng)(DDN)三種傳輸方式的性能比較,供大家參考。 表8.11 PAC、FR與DDN性能比較 8.4.1 ATM的基本概念和工

48、作原 1.信息交換方式與ATM概念 1）電路交換方式 在數(shù)字通信中,電路交換傳輸主要是應(yīng)用同步轉(zhuǎn)移模式(STM-SynchronousTransferMode)來實(shí)現(xiàn)的。圖8.45 同步轉(zhuǎn)移模塊(STM)示意圖信息通路時(shí)隙復(fù)用125 s幀125 s幀125 s幀125 s幀時(shí)隙周期性地出現(xiàn)以幀內(nèi)的時(shí)隙識(shí)別通路 2）分組交換方式 分組交換是將用戶的信息劃分成一些可變長(zhǎng)度的分組,在每個(gè)分組的前面加一個(gè)分組頭(標(biāo)題),用以指明該分組傳送的地址,然后由交換機(jī)將這些分組存儲(chǔ)起來,在有空閑通路時(shí),根據(jù)各個(gè)分組的地址標(biāo)志將它們轉(zhuǎn)發(fā)至目的地。 3）ATM方式概念 ATM技術(shù)是以分組交換傳送模式為基礎(chǔ),并融合了

49、電路交換傳送模式高速化的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展而成的。ATM方式克服了電路交換模式不能適應(yīng)任意速率業(yè)務(wù),難以導(dǎo)入未來新業(yè)務(wù)的缺點(diǎn);簡(jiǎn)化了分組交換模式中的協(xié)議,并用硬件對(duì)簡(jiǎn)化的協(xié)議進(jìn)行處理和實(shí)現(xiàn);交換節(jié)點(diǎn)不再對(duì)信息進(jìn)行差錯(cuò)控制,從而極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的通信信息的處理能力。圖8.46 異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)示意圖通信信息信元標(biāo)記復(fù)用信頭其他呼叫信息信元復(fù)用的信息 如圖8.47所示,若在某個(gè)時(shí)刻線路排空了隊(duì)列中所有信元,則此時(shí)線路上就出現(xiàn)未分配信元(空信元,圖中信頭用表示者)。反過來,若在某時(shí)刻線路上找不到可傳送信元的機(jī)會(huì)(線路上信元已分配完),而隊(duì)列已充滿緩沖區(qū),這時(shí)后面來的信元就可能丟失,信元丟失會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)質(zhì)量

50、降低。為了盡量減少信元丟失對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量的影響,在信元的信頭中寫有優(yōu)先度標(biāo)志,首先被丟棄的總是那些優(yōu)先度低、不太重要的信元。 圖8.47 ATM信元和復(fù)用AABAATM復(fù) 用 線ABA信 頭凈 荷tATM信 元5字 節(jié)48字 節(jié)隊(duì) 列已 分 配 信 元 ： AB未 分 配 信 元 ： 2. ATM交換原理 ATM網(wǎng)絡(luò)包括一些節(jié)點(diǎn),在這些節(jié)點(diǎn)中提供信元的交換功能,稱為交換節(jié)點(diǎn)。實(shí)際上,交換節(jié)點(diǎn)完成的只是虛電路的交換。因?yàn)橥惶撾娐飞系乃行旁歼x擇同樣的路由,經(jīng)過同樣的通路到達(dá)目的地,所以在接收端,這些信元到達(dá)的次序總是和發(fā)送端的發(fā)送次序相同。一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)包含若干條輸入復(fù)用線和輸出線(二者數(shù)量可以不

51、等)。 圖8.48 ATM交換節(jié)點(diǎn)ABE1EiEmS1SjSmATM交 換 節(jié) 點(diǎn)(Ei, A)(Sj, B) 為了更清楚地了解ATM信元交換的過程,再結(jié)合圖8.49加以說明。圖8.49描述了信元在ATM網(wǎng)內(nèi)交換傳送的過程。當(dāng)一個(gè)虛電路建立時(shí),在與其對(duì)應(yīng)的輸入復(fù)用線的“接續(xù)路由表”中就記入了選路比特RB,用它來表示哪個(gè)虛電路通過哪條交換路由接續(xù)。信元到達(dá)后,查對(duì)信頭中的標(biāo)記“i”,用它來識(shí)別虛電路。將RB和交換機(jī)內(nèi)部識(shí)別符x裝入信頭后把信元發(fā)往交換網(wǎng)。網(wǎng)內(nèi)各交換模塊具有自律選路功能,它根據(jù)RB將信元發(fā)往指定的方向。 圖8.49 ATM交換原理物理層ATM層ATM自適應(yīng)層高層高層控制面用戶面管理

52、面層管理面管理3. ATM的特點(diǎn) ATM的基本特點(diǎn)有:免除了差錯(cuò)控制和流量控制,大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)控制。面向連接的工作方式。 簡(jiǎn)化了信頭功能。 采用長(zhǎng)度較小的固定長(zhǎng)度信元。 8.4.2 ATM協(xié)議結(jié)構(gòu) 圖8.50為ATM協(xié)議的參考模型,它是一個(gè)立體分層模型,從縱向看由三個(gè)功能面:用戶面(user plane)、控制面(control plane)和管理面(management plane)組成,它們的主要功能如下: 用戶面:采用分層結(jié)構(gòu)提供用戶數(shù)據(jù)傳輸功能。 控制面:提供呼叫和連接的控制功能,涉及的主要是信令功能,它也采用分層結(jié)構(gòu)。 管理面:提供兩類管理功能: 面管理(planemanagemen

53、t):主要是協(xié)調(diào)各面之間的運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)與整個(gè)系統(tǒng)有關(guān)的管理功能,面管理不分層。層管理(layermanagement):實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源和相關(guān)協(xié)議參數(shù)的管理功能,它也采用分層結(jié)構(gòu)。 從橫向看,ATM協(xié)議模型按功能又可分成四層: 物理層(PL-PhysicalLayer):完成傳輸信息的功能。 ATM層(ATMlayer):它是ATM協(xié)議中最重要的一層,主要完成信元交換、信元復(fù)用/分解和選路,這些工作是通過對(duì)信元頭進(jìn)行處理而實(shí)現(xiàn)的。 ATM自適應(yīng)層(AAL-ATMAdaptationLayer):AAL介于ATM層和高層之間,主要是為它們做適配工作,以適應(yīng)高層的需要。高層(HighLayer):根據(jù)不

54、同的業(yè)務(wù)特點(diǎn)完成高層功能,如完成對(duì)信息編碼等服務(wù)性功能。圖8.50 ATM協(xié)議參考模型信息i輸入緩存器信頭交換交換模塊ixRB輸出緩存器信息jxj信息xRB信元接續(xù)路由表交換網(wǎng)信元標(biāo)志變換表信頭交換圖8.51 PL子層劃分物理媒介 (PM)傳輸會(huì)聚 (TC)比特/字節(jié)流定時(shí)信息有效信元定時(shí)信息ATM層 1) 物理層 物理層進(jìn)一步又劃分成兩個(gè)子層:物理媒介子層和傳輸會(huì)聚子層，其劃分情況如圖8.51所示。 (1）物理媒介子層(PM-PhysicalMediumsublayer)。 （2）傳輸會(huì)聚子層(TC-TransmissionConvergencesublayer)。 2) ATM層 ATM層

55、和傳輸媒介無關(guān),它給ATM信元流建立起一條傳送通路,這個(gè)通路是建立在虛信道和虛路徑概念上的。 （1）虛信道和虛路徑。 （2）信頭格式。 （3）VP交換和VC交換。 （4）ATM層主要功能。 每個(gè)VP可以用復(fù)用方式容納多達(dá)65356個(gè)VC,屬于同一VP的不同的VC擁有相同的VPI。傳輸通道、虛路徑和虛信道是ATM中的三個(gè)重要概念,它們?nèi)咧g的關(guān)系可由圖8.52說明。圖8.52 傳輸通道、VP和VC的關(guān)系 VCVCVCVPVPVPVPVPVP傳 輸 通 道VCVCVC 圖8.53是這兩種信頭的結(jié)構(gòu)圖,字段VPI和VCI為信元所選擇的虛路徑和虛信道信息,表示路由,VCI占16比特,UNI的VPI取

56、8比特,NNI的VPI為12比特;PT字段長(zhǎng)2比特,為屬性信息,標(biāo)明信元所載信息的屬性;RES為一個(gè)備用比特,供將來使用;CLP表示信元的優(yōu)先度,CLP0表示高優(yōu)先度,CLP=1表示低優(yōu)先度,其對(duì)應(yīng)的信元可能首先被網(wǎng)絡(luò)丟棄;字段HEC為8比特長(zhǎng)的CRC校驗(yàn)碼,用來提高信頭的傳輸可靠度。 圖8.53 信頭結(jié)構(gòu)(a)UNI信頭；(b)NNI信頭比特87654321字節(jié)比特87654321字節(jié)123R：RESC：CLPGFCVPIVPIVCIVCIVCIPTRCHEC45VPIVPIVCIVCIVCIPTRCHEC(a)(b)12345 VP交換時(shí),交換節(jié)點(diǎn)根據(jù)VP連接的目的地,將輸入信元的VPI值

57、改為可將信元導(dǎo)向接收端的新VPI值賦予信頭并輸出。在VP交換過程中,VCI值不變,VP交換的原理可由圖8.54解釋。VP交換可以單獨(dú)進(jìn)行,這時(shí)物理實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單,通常只是傳輸通道中某個(gè)等級(jí)數(shù)字復(fù)用線的交叉連接。圖8.54 VP交換VCI1VCI2VCI3VCI4VCI5VCI6VCI3VCI4VCI5VCI6VCI1VCI2VP交換VPI1VPI2VPI3VPI4VPI5VPI6 VC交換需要與VP交換同時(shí)進(jìn)行,在交換時(shí),交換節(jié)點(diǎn)終止VC連接和VP連接,信元中的VCI和VPI將同時(shí)被改為新值,其原理如圖8.55所示。當(dāng)一個(gè)VC連接終止時(shí),相應(yīng)的VP連接也就終止了,在這個(gè)VP連接上的VC連接可以各

58、奔東西,加入到不同方向的新的VP連接中去。 圖8.55 VC交換VC交換VCI1VPC端點(diǎn)VCI2VCI3VCI4VPI1VPI3VPI2VPI1VPI4VCI1VCI2VCI1VCI2VP交換VPI2VPI3VPI5VCI2VCI1VCI3VCI4 3) ATM自適應(yīng)層 AAL介于ATM層和高層之間,它是為了使ATM層能適應(yīng)不同類型業(yè)務(wù)的需要而設(shè)置的。AAL不僅支持用戶面的高層功能,也支持控制面和管理面的高層功能。 （1）業(yè)務(wù)分類。 （2）AAL子層。 （3）AAL規(guī)范要點(diǎn)。 表8.12 AAL業(yè)務(wù)分類 8.4.3 ATM交換實(shí)現(xiàn)技術(shù) 1.ATM交換機(jī)及其分類 ATM交換機(jī)按其在網(wǎng)絡(luò)中的位置

59、及其完成的功能可以分為圖8.56所示的幾類。由于這些交換機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合不同,完成的功能也略有差異,因此主要區(qū)別表現(xiàn)在接口種類、交換容量、處理的信令方面。圖8.56 ATM交換機(jī)類型 接入交換機(jī)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)專用網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)專用網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)UNIUNINNINNIP-UNILANATM局域網(wǎng)交換機(jī)路由器節(jié)點(diǎn)交換機(jī)NNIBICIBICIATM公用網(wǎng)ATM專用幀中繼 POTSN-ISDN LAN DXI FUNI節(jié)點(diǎn)交換機(jī)P-UNIP-UNI 2. ATM交換機(jī)的功能模塊 由于ATM交換機(jī)在不同網(wǎng)絡(luò)中的地位不同,從而它們的主要功能各異,但從基本結(jié)構(gòu)上看,都可分成圖8.57中所示的幾個(gè)功能模塊。 圖8.57

60、 ATM交換機(jī)的功能模塊管理ATM接口模塊信令流控管理業(yè)務(wù)信令處理ATMAAL業(yè)務(wù)接口處理管理維護(hù)平臺(tái)ATM接口信元總線交換模塊路由信息流控ATM接口模塊物理層ATMATM接口業(yè)務(wù)接口控制通路控制模塊業(yè)務(wù)接口模塊信元總線控制總線流控 管理 3. ATM交換機(jī)的性能參數(shù) ATM的基本目的是能很好地提供綜合業(yè)務(wù)的能力,因此,ATM必須能滿足各種業(yè)務(wù)對(duì)交換的不同要求。在信息速率方面,要能適應(yīng)從每秒幾十兆比特到每秒幾個(gè)比特的交換;在連接方面,要能提供點(diǎn)到點(diǎn)連接、點(diǎn)到多點(diǎn)連接以及廣播方式,以適應(yīng)各種類型的業(yè)務(wù)。另外,還要提供靈活有效的流量控制機(jī)制,在保證業(yè)務(wù)質(zhì)量的前提下,達(dá)到最高的資源利用率。 8.4.4 AT