第九章 宽带交换技术

PTI(Payload Type Identifier)：信息类型指示段，也叫 净荷类型指示段，占3 bit，用来标识信息字段中的内容是用 户信息还是控制信息。 CLP(Cell Loss Priority)：信元丢失优先级，占1 bit， 用于表示信元的相对优先等级。在ATM网中，接续采用统计多 路复用方式，所以当发生超限过载和拥塞而必须扔掉某些信 元时，首先丢弃的是低优先级信元。CLP的意义就是确保重要 的信元不丢失。当CLP = 0时，信元具有高优先级，应保留； 当CLP = 1 时，信元为低优先级，应丢弃。 HEC(Header Error Control)：信元头差错控制，占8 bit， 用于错误信头的监测、纠正。HEC还被用于信元定界，这种无 需任何帧结构就能对信元进行定界的能力是ATM特有的。
NNI信头
信元
ATM信头各部分的功能解释如下所述：
GFC(General Flow Control)：一般流量控制，占4 bit，只 用 于UNI接口。在B-ISDN中， 为了控制共享传输媒体的多个终端的接入而定义了GFC。由GFC 控制可产生用户终端方向的信息流量，从而减小用户侧出现的 短期过载。 VPI (Virtual Path Identifier)：虚通路标识符，对VP进 行识别。在UNI信元中，VPI为8 bit，表示一条ATM链路最多可 以包括28 = 256条虚通路。在NNI信元中，VPI为12 bit，表示 一条ATM链路最多可以包括212 = 4096条虚通路。 VCI(Virtual Channel Identifier)：虚信道标识符，用于 虚信道路由选择。在UNI和NNI信元中，VCI字段都为16 bit， 故对每个VP定义了216 = 65 536条虚信道。 • VCI和VPI结合，可在UNI信元中标识 16 777 216(256×65 536)条连接，在NNI信元中标识 268 435 456(4096×65 536)条连接。


2. 报文交换
1) 报文交换的定义 信息以报文(逻辑上完整的信息段)为单 位进行存储转发的方式叫报文交换。 2) 报文交换的通信过程 报文交换的通信过程分为四个阶段：接 收和存储报文→处理机加工处理(给报文加 上报头符号和报尾符号)→将报文送到输出 队列上排队→输出线空闲时发送报文。例 如，A用户向B用户发送信息，A用户不需要 叫通与B用户之间的电路，而只需要与交换 机接通，由交换机暂时把A用户要发送的报 文接收并存储起来，交换机根据报文中提 供的B用户的地址在交换网中确定路由，并 将报文送到下一个交换机，最后送到终端 用户B。

交换技术的演变
1. 电路交换 1) 电路交换的定义 电路交换是以电路连接为目的的交 换方式。 2) 电路交换的通信过程 电路交换的通信过程分为三个阶段： 电路建立→消息传输→电路拆除。
3) 电路交换的特点 (1) 电路交换是面向物理连接的交换。在 发送消息前，必须建立起点到点的物理通路。 (2)业务以300~3400Hz语音为主，数字化 后为64kb/s，采用PCM同步时分复用，以时隙 为基础实现电路交换连接。 (3) 电路交换采用静态复用、预分配带宽 并独享通信资源的方式，实时响应好，能保证 传送时延要求，但不适应变比特业务应用，慢 速业务浪费资源，快速业务难以实现。

4) 电路交换的优点和缺点 (1) 消息传送延迟较短。对于每个用户来说，其信道是按 时隙周期性分配的，故消息的传输时延小(最大时延为125 ms)， 对一次接续而言，消息的传输时延固定不变。 (2) 控制简单。在用户消息传送期间，交换节点对消息不 存储、不分析、不处理，不进行任何干预，也没有差错控制措 施，即所谓的“透明”传输。 (3) 建立物理通路的时间较长(以秒为单位)。 (4) 电路资源被通信双方独占，话路接通后，即使无消息 传送，也需要占用电路，因此电路利用率低。 (5) 不同类型和特性的用户终端之间不能互通，这是因为 电路交换要求通信双方在消息传输、编码格式、同步方式、通 信协议等方面完全兼容。 (6) 呼损严重，即由于对方终端忙或交换网络负载过重而 接续失败。 综上所述，电路交换适用于话音等实时性业务。
第9章
宽带交换技术
9.1 交换方式的技术特征 9.2 交换技术的演变 9.3 ATM交换技术 9.4 基于ATM的B-ISDN协议模型 9.5 ATM交换机 9.6 ATM通信网接口 9.7 ATM通信网信令
9.1

交换方式的技术特征
1. 面向连接和无连接 面向连接是指两个用户之间的通信 信息沿着预先建立的通路传输；面向无 连接是指依靠路由来完成选路工作。 2. 物理连接和逻辑连 物理连接是建立专用的物理链路； 逻辑连接不独占线路，是在一条物理链 路上建立多条虚链路。
3. 分组交换 1) 分组交换的定义 信息以分组为单位进行存储转发的方式叫 分组交换。

2) 分组交换的通信过程 分组交换的通信过程分为四个阶段：信息打 包→数据分组→排队处理→信息转发。 分组交换机也叫数据包交换，处理机将要传 送的数据裁剪并封装成若干较短的、长度不等的 数据块，并在每个数据块中加上必需的控制信息 (如初始分组标志、源地址、目的地址、控制信 息、逻辑信道编号、分组编号、最末分组标志 等)，然后按规定的格式进行排列组成一个个数 据分组。交换机根据每个分组的地址信息，为分 组寻找输出的通路并将它们发送(或转发)至目的 地。到达目的地后由分组交换机拆包，然后根据 分组头的附加控制信息重新按顺序装配成一个个 完整的信息。
ATM信元由信头和信息段两部分构成。
87654321 信头 (5B) 信息段 (48B) 8 7 6 5 GFC VPI VCI VCI PTI CLP HEC UNI信头 VCI 4 3 2 1 VPI VCI VPI VCI PTI CLP 8 7 6 5 VPI VCI 4 3 2 1
HEC
3. 同步时分交换和异步时分交换 同步时分是指每个连接属于不同 的呼叫，它们在信道中各自占用不同的 时间，但属于同一呼叫的连接位臵是固 定的，交换时按照时间位臵来区分每个 连接；异步时分是指每个连接所占用的 时间、位臵都不固定，属于某个呼叫的 连接是根据该连接所需的带宽大小来灵 活分配的。

9.2

3) 报文交换的特点 在报文交换中，通信的信息以“报文” 为基本单位在电路中传输。一份报文包括 三部分。 报头：包含发信站地址、终点收信站 地址等。 正文：用户所发出的信息(报文内容)。 报尾：报文的结束标志。




4) 报文交换的优点和缺点 (1) 在报文交换方式中，两个终端间的线路 和交换机不必同时空闲。 (2) 允许各种不同类型的终端相互通信。因 为报文交换机有对信息进行存储、处理的功能， 所以交换机可以对各种不同速率、不同代码、不 同通信协议的终端进行转换。 (3) 信息传输的时延长(特别是当报文很长 时)，不利于交互式的业务通信。 (4) 对处理机要求高。要求处理机具有较大 的存储容量和高速的处理能力。 因此，报文交换技术主要用于非交互式通信 中，如电报业务和数据通信中的信箱通信业务等。
9.3
9.3.1
ATM交换技术
ATM信元与复用
ATM本质上是一种寻址型特殊分组转移模式，它使 用异步时分复用技术将不同速率的数字业务 ( 如话音、 数据、视频 ) 的混合信息流分割成固定字节长度的信元， 在B-ISDN中进行快速分组传输和交换，也就是说，进入 B-ISDN的信息流是一串串的信元流。

图9-1 电路交换、报文交换和分组交换的区别


4. ATM交换
在B-ISDN(Broadband Integrated Services Digital Network)环境下的交换采用异步传送模 式(ATM，Asynchronous Transfer Mode)，这是 一种新型的交换方式，这种方式具有以下优点： (1) 可以把不同种类(如话音、数据、图像)、不 同速率(固定、可变)、不同性质(突发性、连续 性)以及不同性能要求(时延要求、误码率要求) 的信息在网内实现透明传输； (2) 能对通信网中各种各样的信息(包括话音、 数据、图像)进行综合交换和传输； (3) 能按需要提供不同的带宽和不同的业务等级， 使网络的资源得到充分利用； (4) 能够比较容易地增加新业务。

表9.1
交换技术
电路交换、分组交换和ATM交换比较
特 点 优 点 缺 点 (1) 信息交换的时延小； (2) 对话音信息控制简单， 当电路接通之后， 交换机的控 制电路不再干预消息的传输 (1) 可向不同速率的数据终 端提供通信环境； (2) 带宽统计复用，信道利 用率高； (3) 采用逐段链路的差错控 制和流量控制， 出现差错可以 重发，可靠性高； (4) 线路动态分配，当网中 线路或设备发生故障时， “分 组”可以自动地避开故障点 (1) 带宽可变，支持综合业 务的接入； (2) 以固定长度的短信元为 传输单位，响应时间短，网速 快； (3) 信元中不含数据校验， 简化了交换机的功能 (1) 对 实 时 性 业 务 支 持 不好； (2) 附 加 的 控 制 信 息 较 多，传输效率较低； (3) 协议和控制复杂 (1) 通路的建立时间长； (2) 带宽利用率低； (3) 不 同 类 型 和 特 性 的 用户终端不能互通
(1) 呼叫建立时刻进行网 络资源分配； 电路交换 (2) 通信过程中执行端到 端协议，数据透明传输； (3) 采用同步时分复用技 术，带宽固定分配 (1) 呼叫建立时刻不进行 网络资源分配， 电路资源被 多个用户所共享； (2) 带宽可变，用可变比 分组交换 特率传送信息； (3) 采用面向无连接的传 输方式； (4) 网络交换节点之间需 进行流量、差错控制 (1) 采用时隙划分的方法 进行统计时分复用； ATM 交换 (2) 采用面向连接并预约 传输资源的工作方式， 在传 输用户数据之前先建立端 到端的虚连接