通信网数据交换技术
探讨计算机网络数据通信的交换技术
中 网络 节点 对 目的进 行 分 析 。再将 报 文 准确 发 送 至 搜 索到 的
目的地 ． 从 而 完 成信 息传 递 与 交 换 。
随 着 全 球 经济 持 续 快速 增 长 。现 代 社 会 对 于信 息 的 需 求
量 不 断增 大 ．计 算 机 网络 数 据 通 信 的 交换 技 术是 计 算机 网络
代ｆ ｌ １ 。其 采 用 的 Ｐ Ｃ Ｍ 数 字传 输 与数 字 交换 ， 十 分 适 合 信 息 数 字
分组 交换技 术还 具备 以下几个特点： ① 分组 多路通信。分
组 型 终 端 能 够 与 多个 用 户终 端 同 时进 行 通信 ．向 多个 用 户 发
化应用 ． 在 计 算 机 网络 数 据 交换 技 术 中得 到 广泛 运 用 ， 大 大 提
２ 传统 的交换 技术
２ ． １ 电路交换技术
较 高 。 因此 。 无 法 满足 实 时通 信技 术 的要 求 。
电路 交换 技 术 实质 上 是 一种 脉 冲 编码 调 制技 术 ， 随 着 电
子技 术 的 日趋 成 熟 ，人 们将 其 引入 交换 机 内 ，成 为 电 子 交 换
２ ． ３ 分组交 换 技术
之 间 实现 信 息 传 递 的 关 键 技 术 ．在 近 几年 得 到 了 突 飞猛 进 的
发 展 。本 文就 交换 技 术 的 发 展 进 行 了分 析研 究 ， 详 细 阐述 了 电
路 交换 技 术 、报 文 交换 技 术 以及 分 组 交换 技 术 三种 传 统 交换
报 文 数 据 的 交换 不 需 要 事 先 通 过 呼 叫 的 方式 建 立 彼 此 的
２ ０ １ ３年 ３月 下
计算机网络典型的交换技术
计算机网络典型的交换技术换:在网络中两个相距很远的设备间必须通过中间节点来开展通信的技术。
典型的交换技术：1、电路交换（Circuit Switching）原理：通过呼叫（拨号）在通信的双方之间建立起一条传输信息的实际的物理通路，并且在整个通信过程中，这条通路被通信双方独占而不能被其它站使用，直到数据传输结束。
包括建立电路、传输数据和电路拆掉三个阶段。
特点：通信双方形成一条专用物理通路。
单击此处显示信息传递过程优点：数据传输可靠、速度快，且按序传送。
缺点：线路利用率低；电路建立和拆掉的时间较长，通信量较小时，为建立和拆掉电路所花费的时间得不偿失。
适用：实时通信、语音通信或系统间要求高质量、大数据量的数据传输。
2、报文交换原理：以报文为数据传输单位，将报文连同目的地址等辅助信息采用“存储——转发”交换技术向前转发。
特点：无需建立专用通道。
优点：一、无需建立专用通道，传送的报文可分时共享通路，从而提高线路利用率；二、可以开展不同速率、不同码型的交换，从而实现不同种类的终端间的数据传送；三、可实现把一个报文送到多个目的站点。
缺点:一、报文不按顺序到达；二、延迟时间较长,为“报文接收时间＋排队等待时间＋报文转发时间”；三、中间节点须具备很大的存储空间，且大报文从外存调入内存增加了延迟时间；四、大报文长时间占用线路开展传输，增加了其他小报文在网络中的延迟时间；五、大报文出错率较高而引起频繁的重发，影响传输效率。
适用：电报、电子邮件等非实时系统。
3、分组交换分组：将较长的报文分割成若干个一定长度（等长）的段，每段加上交换时所需的地址信息、差错校验信息，按规定格式构成的数据单元。
基本思想：限制信息的长度，以分组为单位开展存储转发，在接收端再将各分组重新组装成一个完整的报文。
优点：缩短报文整体传播时间，出错重发率降低，提高了传输效率。
缺点：实现复杂。
适合：计算机间联网通信，是目前数据网络中最广泛使用的一种交换技术。
互联网络中的数据通信交换技术
互联网络中的数据通信交换技术摘要：在新时代的背景下，人类的生活水平得到了提高，计算机在实践中得到了广泛的应用。
在提高信息利用率方面，数据交换技术的发展可以有效满足社会对信息的各种需求。
同时，数据交换技术的应用也促进了互联网技术的可持续发展，使得网络数据和信息的容量和传输速度全面提升。
对于常见的互联网，物理设置可以有效地交换数据信息，完成信息单元的传输，方便数据信息的检查。
关键词：无线通信；数据交换；交换方式；经过长期不断的发展，我国科技水平得到了很大的提高，尤其在数据通信领域更是取得了巨大成就。
就数据通信技术来看，其主要是集通信技术与计算机技术为一体的通信交换技术。
在实际应用中，这种技术也叫作转接技术，其能够利用交换中心来实现对数据的集中与传送，有着非常重要的作用。
在现阶段的数据通信网内，电路交换、报文交换以及分组交换是最为常见的交换形式。
一、数据通信的工作原理简单的数据通信实际上就是两台计算机间的链路通信，这样的通信过程没有中间节点，实现起来没有太大的难度。
但在全球网络或局域网等当中就不能够以这样简单的方式来传递信息，通常要于源、宿站点间对众多节点进行设置，以确保网络内有链路发生故障或被破坏的情况下，能够在节点间自动发现符合要求的路径，保证通信不会被影响。
因此，数据通信交换技术的主要原理实际上是利用一定的交换方式，将信息自源站点向外发出，在经过了多个节点或网络设备的作用以后，顺利发送到对应的宿站点。
电话交换应用在数据通信网络发展初期，随着技术水平的不断提高，在其原理的基础上出现了新的电路交换方式。
用户将要发送的信息通过源交换机，结合需求信息要送到的目标及对象，将通信电路安排到对应目标交换机的节点，以此来实现通信。
这一数据通信过程叫做为线路链接，倘若一条端对端的信息通路，那么就反映了数据通路。
在接通了线路以后，此通路中的双方用户就能够顺利通信。
通信过程中的某方用户对处在己方的交换机发送拆除线路命令，在接收到信号后，交换机就会拆除线路，让其他用户能够呼叫，此时通信结束。
交换技术概述
消息
电信号
电信号
终端
传输媒介
终端
制作：邵黎
消息
16
第1章 交换技术概述
话音
数据
制作：邵黎
17
第1章 交换技术概述
当存在多个终端时，人们希望其中任 意两个终端之间都可以进行点对点通信。
以最基本的一种交换——电话交换为例， 为了让任意两个用户在需要时都可以进行 通话，在用户数很少时，可以采用个个相 连的方法。
制作：邵黎
21
第1章 交换技术概述
线对数=6
每个通信终端通过一 对专门的用户环线连 到交换机的线路接口
交换机
用户接口 用户环线
用户终端与交换机之 间的连接线路
交 需换要机时图负在1责两.3监用用测户户各之通个 间过交用 建换户 立机状 和互态 释连，组成通信不（性网足急1）：剧用上户升多；时连接管理复杂
制作：邵黎
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第1章 交换技术概述
解决办法： 将电话网进行分区，并采用汇接制。 把电话网划分为若干个“汇接区”， 在汇接区内设置汇接局，下设若干个端局。 汇接局是端局的交换中心，在端局之 间接续中继呼叫，负责汇接本汇接区的本 地和长途业务。
制作：邵黎
27
第1章 交换技术概述
利用汇接交换机互连多个 端局交换机，疏导本交换 区各交换机之间的互通业 务。
1.3.1 光交换技术 1.3.2 软交换技术
制作：邵黎
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第1章 交换技术概述
电话通信是利用声/电变换传输人类语 言的一种电信系统。从电话机输出的话音 信号是与声音一致的电信号，其频率和幅 度与声音频率和声压基本成线性关系，随 时间作连续变化。国际上确定300～ 3400Hz这个频段作为标准的传送电话的 通信频带，该频带可保证电话通信有足够 良好的清晰度，硬件上也容易实现。
数据通信交换技术在计算机网络中的应用
数据通信交换技术在计算机网络中的应用随着现阶段的计算机网络不断的发展，现如今的网络技术已经广泛被应用在各个行业中。
在光钎技术的发展中，网络科技开始通过高效、容量大的形式进行演变。
当今技术的发展中，通信技术已经成为主要的而技术发展需求。
通过针对计算机网络和数据交换的方式进行分析，就能够带动计算机网络技术和数据间的交换发展。
一、计算机网络技术和数据通信的原理计算机网络是通过每一个独立的计算机进行连接来的结构，主要是由通信子网、网络系统的操作和资源子网共同组成的。
其中通信子网和资源中主要含有两个节点和一个链路。
其中整个链路由主要分成逻辑链路和物理链路两种形式。
计算机能够在网络的结构上，全面实现资源共享和数据传输的信息交换技术。
资源共享主要能够进行硬件和软件、数据和通信上的共享模式。
数据交换需要在计算机进行工作的状态中，与每一个网络设备形成的信息交换技术。
最常见的数据通信交换就是利用计算机和计算机网络进行通信，这样的方式并没有中间的节点，是一种较为容易简单的通信方式，但是这样的方式并不能够应用在广域网和局域网之间进行交换，需要利用设置多个节点进行通信，进而能够保障数据能够进行通信。
因此根据这样的数据通信方式和原则使利用某一种交换方式，通过进行某一个节点和网络的通信设备，最终能够达成目标。
二、数据通信交换技术2.1传统数据交换传统的数据交换一般采用两种模式进行交换，电路交换和包交换是常见的两种模式。
所谓电路交换方式能够表现出在原站点和目标站点进行连接，同时不能够使其他计算机进行共享此电路，指导能够完成通信交换为止的一种交换方式。
电路在交换的时候需要经过建立链路，在呼叫的时候应该找到空闲的电路进行建立物理链路；在数据传输中，应该建立数据传输需要的链路并且不能够被其他的接收方式被占领。
在包交换的时候，需要将存储转发的方式进行交换，由数据报和虚电路两种方式进行组成，由于这样的交换方式利用率较高，能够在不同的速率中和站点内进行通信，但是由于交换的而时间较长，不能够达到要求较高的数据通信。
路由和交换技术
路由和交换技术路由和交换技术是网络通信中至关重要的两个概念。
路由技术是指一种从源网络地址到目的网络地址的转发过程，而交换技术则是一种在网络中传输数据的方式。
两者结合起来，可以实现高效的网络通信。
在网络中，路由技术的主要作用是确定数据包的最佳路径。
这个路径是通过路由器之间的交互来确定的。
路由器是一种专门用于转发数据包的设备，它可以根据目的地址来选择合适的路径。
路由器之间的交互是通过路由协议来实现的，常见的路由协议有RIP、OSPF、BGP等。
这些协议可以根据不同的网络拓扑结构和需求来选择最佳路径。
交换技术则是一种在网络中传输数据的方式。
交换技术可以分为电路交换和分组交换两种。
电路交换是指在通信开始前，建立一条专用的物理路径，数据沿着这条路径传输，传输结束后撤销这条路径。
电路交换的优点是传输速度快，但是缺点是容易出现拥塞。
分组交换则是将数据划分为一些较小的数据包，每个数据包独立传输，传输完成后再组合成完整的数据。
分组交换的优点是灵活性强，可以更好地适应网络环境的变化。
除了路由和交换技术，网络中还有一些其他的技术和协议。
其中比较重要的是TCP/IP协议。
TCP/IP协议是互联网的基础协议，它包括IP协议和TCP协议。
IP协议负责网络层的传输，而TCP协议负责传输控制。
TCP/IP协议可以实现可靠的数据传输，以及网络包的路由选择。
总的来说，路由和交换技术是网络通信中不可或缺的两个概念。
通过这些技术和协议的结合，可以实现高效的网络通信和数据传输。
在未来，随着网络的不断发展和变化，这些技术和协议也会不断地更新和改进，以适应不同的网络需求和环境。
网络通信技术第八讲 数据网与分组交换技术
第八讲数据网与分组交换技术1.数据网概述1.1 数据网的分类–网状型网与不完全网状型网(格型网)–星型网–树型网–环型网–总线网按传输技术分类–由交换节点和通信链路构成。
用户之间的通信要经过交换设备–根据采用不同的交换方式分类–每个数据站的收发信机共享同一个传输媒质–通过不同的媒体访问控制方式，产生了各种类型广播式式网传输距离分类–传输距离一般在几公里以内，速率在10Mbit/s以上–数据传输采用共享介质的访问方式–传输距离一般在50－100Km之内，能提供高速率45－150Mbit/s的速率–作用范围通常为几十到几千公里–Internet1.2 数据网的构成–在数字数据网(DDN)中是没有交换设备的，它采用数字交叉连接设备(Dxc)作为数据传输链路的转接设备–在广播式数据网中也没有交换设备，它采用多路访技术来共享传输媒体2.分组交换网及相关技术2.1 分组交换的概念2.1.1 分组交换原理•分组交换–采用“存储一转发”的方式–把报文截成若干个比较短的、规格化了的“分组”进行交换和传输–分组是由分组头和其后的用户数据部分组成的。
•分组头包含接收地址和控制信息2.1.2 分组的复用和传输方式分组的传输方式–数据报传送协议简单；–数据报传送不需建立连接；–数据报分组到达终点的顺序可能不同于发端．需重新排序：–数据报各分组的传输时延差别可能较大虚电路方式通信，传输效率高；•收发之间的路由在数据传送之前已被决定，不必为每个分组选择路由，分组只根据虚电路号就可在网中传输；•分组按次序到达接收端，终点不需对分组更新排序；•差错控制与流量控由出网络负责数据报虚电路电路设置不需要需要地址每个分组都有源和目的端的完整地址每个分组都有一个短的虚电路号状态信息子网不存储状态信息建立好的每条虚电路都要求占用子网表空间路由选择对每个分组独立进行当虚电路建好时，路由就已确定，所有分组都经过此路由路由器失败的影响除了在崩溃时丢失分组外，无其它影响所有经过失效路由器的虚电路都要被终止拥塞控制难如果有足够的缓冲区分配给已经建立的每条虚电路，则容易控制•虚电路方式，路由器需要维护虚电路的状态信息；•数据报方式，每个数据报都携带完整的目的/源地址，浪费带宽•虚电路需要在建立连接时花费时间•数据报则在每次路由时过程复杂•虚电路方式很容易保证服务质量QoS，适用于实时操作，但比较脆弱。
现代通信网与交换技术课程复习
第一章1. 通信网络三要素：交换设备、传输设备、用户终端设备。
2. 电路交换的特点：（1）信息传送的最小单位是时隙。
（2）面向连接的工作方式（物理连接）。
（3）同步时分复用（固定分配带宽）。
（4）信息传送无差错控制。
（5）信息具有透明性。
（6）基于呼叫损失制的流量控制。
3. 分组交换方式：虚电路方式、数据报方式。
4. 虚电路采用面向连接的工作方式。
5. 数据报采用无连接工作方式。
6. 面向连接工作方式的特点：（1）不管是面向物理的连接还是面向逻辑的连接，其通信过程可分为三个阶段：连接建立、传送信息、连接拆除。
（2）—旦建立连接，该通信的所有信息均沿着这个连接路径传送，且保证信息的有序性（发送信息顺序与接受信息顺序一致）。
（3）信息传送的时延比无连接工作方式的时延小。
—（4）一旦建立的连接出现故障，信息传送就要中断，必须重新建立连接，因此对故障敏感。
7. 无连接工作方式的特点：（1）没有建立连接的过程，一边选录、一边传送信息。
（2）属于同一个通信的信息沿不同路径到达目的地，该路径事先无法预知，无法保证信息的有序性。
（3）信息传送的时延比面向连接工作方式的时延大。
—（4）对网络故障不敏感。
8. 分组交换具有以下6个特点：（1）信息传送的最小单位是分组。
（2）面向连接（逻辑连接）和无连接两种工作方式。
（3）统计时分复用（动态分配带宽）。
（4）信息传送有差错控制。
（5）信息传送不具有透明性。
（6）基于呼叫延迟制的流量控制。
9. 帧中继，其协议进一步简化，不仅没有三层协议功能，还只保留了二层数据链路层的核心功能交揍晏型練中堆ib *a tt1 蹲建051 甜议》(IS] IF\ .n勞离if离10. ATM交换的3个特点：（1）固定长度的信元和简化的信头。
（2）采用了异步时分复用方式。
（3）采用了面向连接的工作方式。
11.IP交换一一IP与ATM融合的技术，主要有叠加模型和集成模型两大类。
12. （了解）软交换的特点：（1）应用层和控制层与核心网络完全分开，以利于快速方便地引进新业务。
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总线速率（背板）要 求高。例： 19 .2 kbps n 的100条全双工线路，总 线速率>1.92 Mbps。
控制单元
交换 网络
TDM总线交换机制：总线上速率决定了同时可通信数。
9
5.2 报文交换 存储-转发
用户电报机A A局
B局
C局
用户电报机B
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分组交换机缺点：
• 由于采用存储—转发方式处理分组，所以分组 在网内的平均时延可达几百毫秒。
• 每个分组附加的分组标题，都会需要交换机分 析处理，而增加开销，因此分组交换适宜于计 算机通信的突发性或断续性业务的需求，而不 适合于在实时性要求高、信息量大的环境中应 用。
• 分组交换技术比较复杂，涉及到网络的流量控 制、差错控制、代码、速率的变换方法和接口； 网络的管理和控制的智能化等 。
• 数据速率 • 数据位 • 停止位 • 校验方式（E、O、N）
7
（1）空分交换技术
1 2 3 4
ABCD Space Division Switching
1 B 2 A 3 D 4 C
8
（2）时分交换技术 Time Division Switching
时段（时隙，Time Slot)交换
时段时间的定义： 1
1）排队论 2） SITA设四级优先权（特急、紧急、普通、非紧急）
12
报文从用户电报终端到交换节点，或交换节点 间的存储转发过程包括四方面的时延：
(1) 传播时延 (Propagation Delay)
tprop= L / v 式中，tprop为传播时延，L为传输距离，v为电波 速度(3x105公里/秒) (2) 传输时延 (Transmission Delay)
A P2 P1 PSEa
链路 PSEb
B
主机 P4 P3
报文
P2
P1
P5 P6
主机
PSEc
主机 C
分组交换特点：
（1）分组多路通信功能。 （2）采用统计时分多路复用，提高了线路
利用率高。 （3）能够实现不同类型的数据终端设备
（含有不同的传输速率、不同的代码、 不同的通信控制规程等）之间的通信。 （4）数据传输质量高、可靠性高，可使用 优先级别。 （5）经济性好。
M1 M1
传播时延 传输时延 存储 / 处理时延
M1
M1 t
报文格式
起始标志 信息开始 源节点 目的节点 控制信息 报文编号
正文
信息头
报文结束 误码检测
信息尾
信息头 报文编号 肯定或否定回答 信息尾
11
国际航空电信组织的全球联机定票网络（SITA） 报文交换
过程：以电报为单位采用存储—转发形式，排 队 ，选一合适的链路转发。后面的报文以同样的路 径传输。
18
1. 虚电路方式分组交换
计算机 DTE A
A局DCE
呼叫 建立
呼叫请求分组 呼叫连通分组
P1 P2 数据 P3 传输
B局 DCE
C局DCE
计算机 DTE B
入呼叫分组
呼叫接受分组 传播时延 传输时延 存储 / 处理时延
t
连接 释放
释放请求分组
DCE 释放证实分组
释放指示分组
DTE 释放证实分组
通信子网 网络拓扑结构
转接中心
交换节点 全连通
中继线
用户线
1
电信交换节点的基本组成
用户 接口
交换 网络
中继 接口
用户线
控制
（1）建立连接
单元
（2）维持连接
信号
（3）拆除连接
单元
中继线
电信网交换方式分类
线路交换
报文交换
X.25分组网 分组交换交换
多速率线路交换 快速线路交换
存储 - 转发
帧中继、 SMDS
(4) 在传送信息时，没有任何差错控制措施，不利于 传输要求可靠性高的突发性数据业务。
6
线路交换网的交换设备可选用程控电话交换 机（数字化）。电话网的设计对象是话音通信， 在电话网的数据传输，是电话网的增值业务。
计算机在线路交换网上通信：点到点，遵循 ITU-T的V系列建议。
要求通信双方主机的设置一致，如异步串行 通信：
tT = D / C 式中，tT为传输时延，D为报文长度，C为传输速 率。
13
(3) 处理时延 (Processing Delay) 处理时延是指交换节点内部执行程序所开销的时 间。tproc与报文长度、处理机处理能力有关。 (4) 存储时延 (Queueing Delay) 交换节点将收到的报文先在缓存单元存储，等待 转发处理。存储时延也就是在缓存单元的排队时 间tq。tq是随机的，与交换节点的交换能力、网 络负荷有关。
B
5
线路交换的主要特点归纳如下：
(1) 线路交换是一种实时交换，适用于实时要求高 的话音通信( 全程 200 ms ) 。
(2) 在通信前要通过呼叫为主、被叫用户建立一条物 理连接。如果呼叫请求数超过交换网的连接能力(过 负荷)，用户会听到忙音。衡量电话交换服务质量指 标之一：呼叫损失率。
(3) 线路交换是预分配带宽，话路接通后，即使无 信息传送也虚占电路，据统计，传送话音时电路利 用率仅为36%。
什么是虚电路？
• 虚电路是分组交换网向用户提供的一种面向连接 (Connection Oriented：CO)的网络服务方式，分 组交换在网中是采用逐段链路进行存储—转发处 理，因此每段的处理由分组型终端或分组交换机 基于线路传输能力的按需动态分配原则来确定一 逻辑信道，因此一条虚电路实际上是由多段分配 的逻辑信道链接而成的。
快速分组交换
ATM交换
信元交换
5 .1 线路交换 电路交换
主叫用户
A局
B局
C局 被叫用户
呼叫 建立
拨号音 拨号
回铃音
占用信号
占用信号
振铃
取机
通话(信息传送)
连接 释放
主叫挂机
反向拆线信号 正向拆线信号 挂机 正向证实信号
被叫挂机
长途网
本地网
C3
A
C1 省间中心
C2 省中心 C3 地市中心 C4 县中心
20
2. 数据报方式分组交换
计算机A
A局
B局
C局
计算机B
存储 / 处理时延
t
信息接口处 理机
22
虚电路
数据报
目标地址
14
报文交换特点：
(1) 交换节点采用存储 / 转发方式对每份报 文完整地加以处理；
(2) 每份报文中含有报头，必须包含收、发 双方的地址，以便交换节点进行路由选择；
(3) 报文交换可进行速率、码型的变换，具 有差错控制措施，便于一对多地址传送报文 ，过负荷时将会导致报文延迟。
15
5.3 报文分组交换（Packet Switching）