通信工程师考试交换技术快速分组交换

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1.3.3 快速分组交换
分组交换克服了电路交换信道利用率低、速率不灵活的缺点，但它的存储转发机制又带来新的问题。在每个交换节点，对于到达的每个分组都需要作比较复杂的处理，如识别分组首部的协议控制信息（包括目的地址、源点地址、业务类型等）、选择路由、排队等待、调度输出等，加上分组到达的随机性，流量难于控制，输出速率有限等因素，使得分组在节点内部的排队等待时间有很大的随机性。这就是说，分组的端到端传送时延和时延的抖动难于确保。为了解决这一问题，在1983年前后，人们提出了快速分组交换的概念。
快速分组交换（FastPacket Switching,FPS),又称高速分组交换，仍然是存储转发式交换，但从多方面采取措施减小分组的转发时延。这些措施是：
简化网络协议，尽量通过硬件进行分组的转发处理；
大大提高端口及相应链路的传输速率；
采用固定长度的小分组，以便于用硬件实现分组交换。
光纤传输为前两个措施的采用提供了可能。光纤传输的离质量（误码率小于10_9)允许人们简化链路层通信协议，取消差错控制所需要的反馈重传；采用宽带光纤传输可大大提高链路的传输速率。大规模和超大规模集成电路的发展又为分组交换的硬件实现奠定了基础。
这样，一种采用定长小分组的快速分组交换体制就应运而生了。这个定长小分组被称为信元（Cell)。1988年，ITU-T(原CCOT)第18研究组决定采用固定长度的信元作为信息传送的基本单位，并将这种基于信元的复用与交换体制命名为异步转移模式（Asynchionouo Transfer Mode,ATM)。
ATM是一种高速'低时延的信息传送方式，它采用基于信元的异步时分复用和面向连接的快速分组交换技术。1990-1993年，ITU-T制订了关于ATM的一系列建议。标准规定,信元的长度为53字节（每宇节含8比特），由5字节的标头域和48字节的载荷域组成。信元标头的主要功能是作为连接标识，使信元按选定的路由在网内流动；载荷域用于承栽用户信息与控制管理信息。
ATM继承电路交换面向连接的特点，在建立连接阶段可实现复杂的路由计算功能，实现带宽等资源的分配，通过连接接纳控制可限制进网的业务量，因而可提供QoS保证。ATM又继承分组交换的特点，采用异步时分复用，以10%左右的标头开销为代价，换取较髙的信道利用率。ATM信元长度虽然固定，但信元之间的间隔可变，因而传输速率灵活，既可支持恒定比特率业务，也可支持可变比特率业务。所以，ITU-T将ATM确定为B-ISDN的目标转移模式。但是ATM采用面向连接的方式也有缺点。为了实现连接控制，就需要一套复杂的信令系统；在传送短消息的情况下，建立连接阶段的时间开销使信道利用率低下；对于变速率收务，如何分配带宽的问题始终没有很好的解决办法。

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