通信工程师传输与接入考试培训分组交换

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1．分组交换
分组交换方式主要用于计算机间的数据通信业务，它的出现晚于电路交换。采用分组交换而不是电路交换来实现数据通信，主要基于以下原因。
(1) 数据业务有很强的突发性，采用电路交换方式，信道利用率太低。
(2) 电路交换只支持固定速率的数据传输，要求收发严格同步，不适应数据通信网中终端间异步、可变速率的通信要求。
(3) 话音传输对时延敏感、对差错不敏感，而数据传输则恰好相反，用户对一定的时延可以忍受，但关键数据细微的错误都可能造成灾难性后果。
(4) 分组交换是针对数据通信而设计的，主要特点是：数据以分组为单位进行传输，分组长度一般在1000～2000字节左右；每个分组由用户信息部分和控制部分组成，控制部分包含差错控制信息，可以用于对差错的检测和校正；交换节点以“存储－转发”方式工作，可以方便地支持终端间异步、可变速率的通信要求；为解决电路交换方式信道资源利用率低的缺点，分组交换引入了统计时分复用技术。
根据网络处理分组方式的不同，分组交换分为两种类型，即数据报和虚电路。
1) 数据报
数据报属于无连接方式，主要的优点是：协议简单，无需建立连接，无需为每次通信预留带宽资源，电路交换中带宽利用率低的问题自然也就解决了。同时由于每一分组在网上都独立寻路，因而抵抗网络故障的能力很强，特别适合于突发性强，数据量小的通信业务。实际上，数据报方式最先是在冷战时期美国军方的计算机通信网ARPANet上实现的，是现代Internet的前身。
数据报的主要缺点是：由于没有为通信建立相应的连接，并预留所需的带宽资源，因此分组在网络上传输时，需要携带全局有效的网络地址，在每一个交换节点，都要经历一次存储、选路、排队等待线路空闲，再被转发的过程，因而传输时延大，并存在时延抖动问题。可见数据报不适用于大数据量、实时性要求高的业务。目前，通信网上该方式主要用于信令、控制管理信息和短消息等(例如SS7、SNMP、SMS等)的传递，Internet的IP技术也属于此类。
2) 虚电路
虚电路是一种面向连接的分组交换方式，其设计目标是将数据报和电路交换这两种技术的优点结合起来，以达到最佳的数据传输效果。
采用虚电路技术，用户之间在通信之前，需要在源端和目的地端先建立一条连接，分组交换中把它叫做虚电路，我们随后解释原因。虚电路一旦建立，所有的用户分组都将在这一虚电路上传送。建立连接是它与电路交换的相同之处，也是它与数据报的不同之处。
虚电路的一次通信过程也分为三个阶段：虚电路建立、数据传输和虚电路释放。与电路交换不同之处在于：虚电路建立阶段，网络完成的工作只是确定两个终端之间用户分组传输应走的路由，并不进行静态的带宽资源预留，沿途的交换节点只是将属于该连接的分组应如何进行转发的信息填写到转发表中。换句话说，虚电路建立成功后，假如源端没有分组传输，虚电路不占用网络带宽资源，因为开始就没有为虚电路预留带宽；当源端有分组要发送时，交换节点一般先对收到的分组进行必要的协议处理，然后根据虚电路建立阶段填好的转发表将分组转发至输出端口排队等待，一旦信道空闲，就将其发送出去，因而这样一个连接被加上“虚拟”两字。分组交换中，这种对物理线路带宽资源的分配使用方式，称为统计时分复用。相应地，电路交换中对物理线路带宽资源的分配使用方式叫静态时分复用。

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