現(xiàn)代交換原理與技術(shù)第6章-數(shù)據(jù)交換技術(shù)課件

第6章數(shù)據(jù)交換技術(shù)第6章數(shù)據(jù)交換技術(shù)在以上的章節(jié)中，我們先后學(xué)習(xí)了固定和移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)，這些電話網(wǎng)都是針對(duì)語音業(yè)務(wù)而建設(shè)的，并不適合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。但是，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速增長(zhǎng)，人們對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需求也日漸凸顯。本章介紹了幾種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的交換方式。雖然有的技術(shù)已經(jīng)時(shí)過境遷，但這些技術(shù)對(duì)以后出臺(tái)的技術(shù)有著深遠(yuǎn)的影響。2在以上的章節(jié)中，我們先后學(xué)習(xí)了固定和移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)，這些電話網(wǎng)數(shù)據(jù)通信：通信技術(shù)的未來之星數(shù)據(jù)通信是以“數(shù)據(jù)”為業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)是預(yù)先約定好的具有某種含義的數(shù)字、字母或符號(hào)以及它們的組合。數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)和通信相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及與計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)據(jù)通信應(yīng)運(yùn)而生，以TCP/IP為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)網(wǎng)將成為未來電信網(wǎng)的基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)。那么數(shù)據(jù)網(wǎng)中常用的交換方式有哪些？它們有什么不同？導(dǎo)入案例3數(shù)據(jù)通信：通信技術(shù)的未來之星導(dǎo)入案例36.1.1數(shù)據(jù)通信的基本概念6.1數(shù)據(jù)通信概述46.1.1數(shù)據(jù)通信的基本概念6.1數(shù)據(jù)通信概述4(DCN：DataCommunicationsNetwork)是用于在包括計(jì)算機(jī)、傳真、電報(bào)等在內(nèi)的各種數(shù)據(jù)終端之間進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)，按照一定的規(guī)約或協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)信息。人們通常用速率、頻帶利用率和差錯(cuò)率幾種指標(biāo)了衡量數(shù)據(jù)通信的性能：數(shù)據(jù)通信網(wǎng)

5(DCN：DataCommunicationsNetwo66頻帶利用率為所傳輸?shù)男畔⑺俾剩ɑ蚍?hào)速率）與系統(tǒng)帶寬之比值，其單位為bit/s/HZ（或?yàn)锽aud/Hz)3．頻帶利用率7頻帶利用率為所傳輸?shù)男畔⑺俾剩ɑ蚍?hào)速率）與系統(tǒng)帶寬之比值，可靠性可用差錯(cuò)率來表示。常用的差錯(cuò)率指標(biāo)有平均誤碼率、平均誤字率、平均誤碼組率等。4．可靠性/差錯(cuò)率8可靠性可用差錯(cuò)率來表示。常用的差錯(cuò)率指標(biāo)有平均誤碼率、平均誤與傳統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)比，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有以下4個(gè)基本特點(diǎn)：(1)計(jì)算機(jī)直接參與(2)準(zhǔn)確可靠(3)速率高(4)時(shí)間差異大6.1.2數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)9與傳統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)比，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有以下4個(gè)基本特點(diǎn)：6.1.2大數(shù)據(jù)的特征通可以用4個(gè)“V”來概括，即：

4個(gè)“V”VolumeVarietyValueVelocity10大數(shù)據(jù)的特征通可以用4個(gè)“V”來概括，即：4個(gè)“V”Vol(1)數(shù)據(jù)體量巨大(Volume)。以“平安城市項(xiàng)目視頻數(shù)據(jù)”為例，一個(gè)分辨率為1920*1080的200萬像素的高清攝像機(jī)，碼流為8Mbps，每月產(chǎn)生的視頻數(shù)據(jù)為2.47TB。對(duì)于一個(gè)擁有10萬個(gè)攝像機(jī)的中等規(guī)模的城市而言，每個(gè)月產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在250PB左右。海量的視頻數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)、并發(fā)處理的要求極高。11(1)數(shù)據(jù)體量巨大(Volume)。以“平安城市項(xiàng)目視頻數(shù)數(shù)據(jù)類型大體可以分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)兩種。其中，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以文本為主，非結(jié)構(gòu)化包括網(wǎng)絡(luò)日志、音頻、視頻、圖片、地理位置信息等。這些多類型的數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力提出了更高要求。(2)數(shù)據(jù)類型多(Variety)。12數(shù)據(jù)類型大體可以分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)兩種。其中，結(jié)構(gòu)價(jià)值密度是有價(jià)值的數(shù)據(jù)量與數(shù)據(jù)總量的比值。如何在海量的數(shù)據(jù)中提取出有價(jià)值的信息，這是對(duì)信息處理技術(shù)的一大挑戰(zhàn)。(3)價(jià)值密度低(Value)。13價(jià)值密度是有價(jià)值的數(shù)據(jù)量與數(shù)據(jù)總量的比值。如何在海量的數(shù)據(jù)中現(xiàn)在的數(shù)據(jù)流量從PB級(jí)至EB級(jí)不等，并呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。因此，不僅要求網(wǎng)絡(luò)能夠從這些海量的數(shù)據(jù)中提取數(shù)據(jù)，而且對(duì)提取速度的快慢也提出更苛刻的要求。(4)處理速度快(Velocity)。14現(xiàn)在的數(shù)據(jù)流量從PB級(jí)至EB級(jí)不等，并呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。因此，6.2.1分組交換的概念6.2分組交換技術(shù)156.2.1分組交換的概念6.2分組交換技術(shù)15也稱包交換，是以信息分發(fā)為目的，把從輸入端進(jìn)來的數(shù)據(jù)按一定長(zhǎng)度分割成若干個(gè)數(shù)據(jù)段，這些數(shù)據(jù)段叫做分組（或包），并且在每個(gè)信息分組中增加信息頭及信息尾，表示該段信息的開始及結(jié)束。分組交換16也稱包交換，是以信息分發(fā)為目的，把從輸入端進(jìn)來的數(shù)據(jù)按一定長(zhǎng)分組交換（PacketSwitching），也稱“信息包交換”。1980年出現(xiàn)了X.25建議，制定了分組交換的標(biāo)準(zhǔn)框架。6.2.2分組交換的基本原理17分組交換（PacketSwitching），也稱“信息包交在報(bào)文交換的基礎(chǔ)上，將用戶的一整份報(bào)文分，割成若干定長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊，也就是我們常說的“分組”，以這些更短的、被規(guī)格化了的分組為單位，再進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。工作原理18在報(bào)文交換的基礎(chǔ)上，將用戶的一整份報(bào)文分，割成若干定長(zhǎng)的數(shù)據(jù)(1)靈活性強(qiáng)，時(shí)延比報(bào)文交換小，能滿足實(shí)時(shí)性要求。優(yōu)點(diǎn)：19(1)靈活性強(qiáng)，時(shí)延比報(bào)文交換小，能滿足實(shí)時(shí)性要求。優(yōu)點(diǎn)：

以分組為單位，比報(bào)文效率更高，還更節(jié)省存儲(chǔ)空間，降低費(fèi)用。(2)

可靠性在差錯(cuò)控制協(xié)議的幫助下能將誤碼率降低到10-10以下。(3)20以分組為單位，比報(bào)文效率更高，還更節(jié)省存儲(chǔ)空間，降低費(fèi)用。(1)技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備要求較高。要求交換機(jī)具有大容量的存儲(chǔ)空間、高速的分析能力，且能處理各種類型的分組。但分組交換也存在一些缺點(diǎn)：21(1)但分組交換也存在一些缺點(diǎn)：21

分組越多，分組頭部的附加信息就越多，影響了效率。分組交換的應(yīng)用比較廣泛：它是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，包括大名鼎鼎的互聯(lián)網(wǎng)，所選擇的基本交換方式，也是下一代網(wǎng)絡(luò)的主要形式。分組交換方式又可分為虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)兩種交換方式，如圖6.1所示。(2)22分組越多，分組頭部的附加信息就越多，影響了效率。(2)222323(1)也有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和釋放清除三個(gè)階段。1．虛電路（VirtualCircuit）

由于路徑是預(yù)先建好的，因此傳輸過程中，不再進(jìn)行路由選擇。(2)24(1)也有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和釋放清除三個(gè)階段。1．虛電路雖然該用戶的所有分組都只經(jīng)同一條路徑傳輸，但該路徑上不止這一個(gè)用戶。因此傳輸?shù)慕Y(jié)果是“順序而不連續(xù)”的。(3)25雖然該用戶的所有分組都只經(jīng)同一條路徑傳輸，但該路徑上不止這一時(shí)延比數(shù)據(jù)報(bào)小，且不易丟失。(4)26時(shí)延比數(shù)據(jù)報(bào)小，且不易丟失。(4)26交換虛電路(SVC：SwitchedVirtualCircuit)：如同電話電路一般，需要“呼叫建立、發(fā)送、拆線”三個(gè)階段。永久虛電路(PVC：PermanentVirtualCircuit)：如同專線，兩終端在申請(qǐng)合同期間，無須呼叫建立與拆線。虛電路又可分為：27交換虛電路(SVC：SwitchedVirtualCir(1)無須呼叫和釋放階段，只有傳輸數(shù)據(jù)階段，消除了除數(shù)據(jù)通信外的其他開銷。2．?dāng)?shù)據(jù)報(bào)（Datagram）

各分組可沿任意不同的路徑傳輸，每途徑一個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要選擇下一跳路由。(2)28(1)無須呼叫和釋放階段，只有傳輸數(shù)據(jù)階段，消除了除數(shù)據(jù)通靈活方便，對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障的適應(yīng)能力較強(qiáng)，特別適合于傳送少量零星的信息。(3)數(shù)據(jù)分組傳輸時(shí)延離散度大，且不能防止分組的丟失、重復(fù)或失序問題。(4)29靈活方便，對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障的適應(yīng)能力較強(qiáng)，特別適合于傳送少量零星的分組交換網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)包括7大部分：節(jié)點(diǎn)交換機(jī)；數(shù)據(jù)終端；分組拆裝設(shè)備PAD；遠(yuǎn)程集中器；網(wǎng)絡(luò)管理中心；傳輸線路；調(diào)制解調(diào)器。6.2.3分組交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)30分組交換網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)包括7大部分：6.2.3分組交換網(wǎng)絡(luò)的其中，分組裝拆設(shè)備PAD是終端與網(wǎng)絡(luò)的接口，負(fù)責(zé)整合信息，使之滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸。例如，非分組數(shù)據(jù)與分組數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，劃分分組，并在分組包上加上字頭、校驗(yàn)碼。完成分組后，在PAD至交換機(jī)的中速線路上，PAD還需完成交織復(fù)用等功能。而遠(yuǎn)程集中器PCV則可看成是PAD的擴(kuò)充。PAD31其中，分組裝拆設(shè)備PAD是終端與網(wǎng)絡(luò)的接口，負(fù)責(zé)整合信息，使分組交換網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)如圖6.2所示。32分組交換網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)如圖6.2所示。321993年，我國建成投產(chǎn)了中國公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)ChinaPAC(ChinaPublicPacketSwitchedDataNetwork)，這是中國信息產(chǎn)業(yè)部經(jīng)營管理的公用分組交換網(wǎng)，以X.25協(xié)議為基礎(chǔ)，可滿足不同速率、不同型號(hào)終端之間，終端與計(jì)算機(jī)之間，計(jì)算機(jī)之間以及局域網(wǎng)之間的通信。資費(fèi)比DDN專線便宜，適用于速率低于64K的低速應(yīng)用場(chǎng)合。例如，金卡工程中的POS機(jī)(用于商場(chǎng)刷卡消費(fèi))，由于其業(yè)務(wù)量小，但實(shí)時(shí)性要求高，就可采用X.25分組網(wǎng)方案。6.2.4分組交換的應(yīng)用331993年，我國建成投產(chǎn)了中國公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)ChinaP幀中繼(FR：FrameRelay)又名第二代X.25，或快速X.25、X.25流水線方式。幀中繼是一種用于連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的面向分組的通信方法。它主要用在公共或?qū)Ｓ镁W(wǎng)上的局域網(wǎng)互聯(lián)以及廣域網(wǎng)連接。346.3幀中繼幀中繼(FR：FrameRelay)又名第二代X.25，或快幀中繼的誕生離不開兩大背景原因：一是依賴于光纖等能夠大大降低傳輸差錯(cuò)的新型傳輸介質(zhì)；二是得益于智能化終端等可以進(jìn)行差錯(cuò)檢驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。6.3.1概述35幀中繼的誕生離不開兩大背景原因：6.3.1概述35在這兩大因素下，幀中繼在第2層省略了差錯(cuò)糾正功能、流量控制功能，因此減輕了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而把原本由第3層負(fù)責(zé)的路由功能，放到第2層，把原X.25的3層模型簡(jiǎn)化為只有2層，減少了節(jié)點(diǎn)處理時(shí)間。圖6.3給出了傳統(tǒng)X.25網(wǎng)絡(luò)和幀中繼在層次結(jié)構(gòu)是上的區(qū)別。

36在這兩大因素下，幀中繼在第2層省略了差錯(cuò)糾正功能、流量控制功分組層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳統(tǒng)X.25數(shù)據(jù)鏈路層物理層幀中繼37分組層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳統(tǒng)X.25數(shù)據(jù)鏈路層物理層幀中繼37幀中繼的幀，是長(zhǎng)度可變的，且最大長(zhǎng)度超過X.25，最高可達(dá)大1600字節(jié)/幀。因此，幀中繼可以減少分段重組的次數(shù)，更加適合于封裝突發(fā)業(yè)務(wù)。例如局域網(wǎng)數(shù)據(jù)、壓縮視頻業(yè)務(wù)、WWW業(yè)務(wù)等，都是幀中繼很好的選擇。幀中繼的幀結(jié)構(gòu)如圖6.4所示。6.3.2幀中繼的工作原理38幀中繼的幀，是長(zhǎng)度可變的，且最大長(zhǎng)度超過X.25，最高可達(dá)大3939幀中繼和X.25在幀的組建和傳輸過程中也有所不同：X.25在第2層中采用了平衡鏈路訪問規(guī)程(LAPB:LinkAccessProcedureBalanced)，而幀中繼的第2層采用：幀方式鏈路訪問規(guī)程（LAPF:LinkAccessProcedureonFrame）。它們都是HDLC的子集。40幀中繼和X.25在幀的組建和傳輸過程中也有所不同：X.25在而且，由于沒有第3層，幀中繼的幀直接通過交換機(jī)，也就是說，交換機(jī)在幀的尾部還未收到之前，就可以把幀的頭部發(fā)送給下一個(gè)交換機(jī)，因而被稱為流水線方式。一旦出錯(cuò)，網(wǎng)絡(luò)不負(fù)責(zé)糾錯(cuò)、立即丟棄，由高層協(xié)議發(fā)出重傳請(qǐng)求，然后由智能化用戶端(如計(jì)算機(jī))負(fù)責(zé)重傳。這樣一來，花費(fèi)的時(shí)間要比X.25多，因而幀中繼僅在誤碼率極低的網(wǎng)絡(luò)(如光纜)中才可行。圖6.5對(duì)比了分組交換網(wǎng)與幀中繼的確認(rèn)方式，從中可以看到：分組交換網(wǎng)每傳輸一次數(shù)據(jù)均需反饋?zhàn)C實(shí)，而幀中繼這省略了這個(gè)步驟，從而加快了傳輸速度。41而且，由于沒有第3層，幀中繼的幀直接通過交換機(jī)，也就是說，交4242幀中繼具有以下五個(gè)優(yōu)勢(shì)：6.3.3幀中繼的特點(diǎn)43幀中繼具有以下五個(gè)優(yōu)勢(shì)：6.3.3幀中繼的特點(diǎn)43幀中繼采用了統(tǒng)計(jì)復(fù)用的方式，簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)間的協(xié)議，能夠適用于突發(fā)性的大數(shù)量數(shù)據(jù)。(1)高效性：44幀中繼采用了統(tǒng)計(jì)復(fù)用的方式，簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)間的協(xié)議，能夠適用于突在幀中繼有空余帶寬時(shí)，可“偷占”其他用戶空閑的多余帶寬，而只需要繳納預(yù)定帶寬的費(fèi)用。(2)經(jīng)濟(jì)性幀中繼的傳輸線路質(zhì)量好，終端智能化程度高。(3)可靠性45在幀中繼有空余帶寬時(shí)，可“偷占”其他用戶空閑的多余帶寬，而只幀中繼的協(xié)議更加簡(jiǎn)單，因此原有X.25接口只需軟件升級(jí)，不需改硬件。(4)靈活性：幀中繼的技術(shù)已經(jīng)成熟，能夠很好的滿足64Kbit/s～2Mbit/s的速率范圍。(5)長(zhǎng)遠(yuǎn)性：46幀中繼的協(xié)議更加簡(jiǎn)單，因此原有X.25接口只需軟件升級(jí)，不需幀中繼特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)之一是它的“約定信息速率(簡(jiǎn)稱CIR)”機(jī)制。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)通信(如DDN)，用戶預(yù)定64K的電路，就只能以64Kbit/s。而幀中繼，用戶預(yù)定的是CIR，實(shí)際可高于CIR，而收費(fèi)依舊按CIR來定，并且其費(fèi)用是相同DDN專線帶寬收費(fèi)的40%。例如：某用戶預(yù)定了CIR、Bc(承諾突發(fā)量)和Be(超過的突發(fā)量)。網(wǎng)絡(luò)會(huì)監(jiān)測(cè)用戶的入網(wǎng)業(yè)務(wù)流量：CIR47幀中繼特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)之一是它的“約定信息速率(簡(jiǎn)稱CIR)”機(jī)在時(shí)間段T內(nèi)，輸入的比特?cái)?shù)之小于Bc，那么該幀就不用標(biāo)記保證傳輸。(1)48在時(shí)間段T內(nèi)，輸入的比特?cái)?shù)之小于Bc，那么該幀就不用標(biāo)記保證

在時(shí)間段T內(nèi)，輸入的比特?cái)?shù)之和大于Bc，但小于Bc+Be時(shí)，網(wǎng)絡(luò)就對(duì)幀中的DE(丟棄標(biāo)志位)字段打上標(biāo)記(DE置“l(fā)”)，被標(biāo)記的幀再送給網(wǎng)絡(luò)，如果此幀得不到資源的話，就可能丟棄。(2)49在時(shí)間段T內(nèi)，輸入的比特?cái)?shù)之和大于Bc，但小于Bc+Be時(shí)在時(shí)間段T內(nèi)，輸入的比特?cái)?shù)之和大于Bc+Be時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)限制發(fā)端用戶的速率，或丟棄數(shù)據(jù)。(3)50在時(shí)間段T內(nèi)，輸入的比特?cái)?shù)之和大于Bc+Be時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)限制發(fā)1991年美國第一個(gè)幀中繼網(wǎng)——Wilpac網(wǎng)投入運(yùn)行，覆蓋了全美91個(gè)城市。20世紀(jì)90年代初，芬蘭、丹麥、瑞典、挪威等國，聯(lián)合建立了北歐幀中繼網(wǎng)WordFRAME。1993年以后以平均每年300%的速度增長(zhǎng)，北美、歐洲及亞太地區(qū)都各有十多個(gè)幀中繼運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)。6.3.4幀中繼的應(yīng)用511991年美國第一個(gè)幀中繼網(wǎng)——Wilpac網(wǎng)投入運(yùn)行，覆蓋在我國，杭州電信于1995年借助幀中繼技術(shù)，使浙江建設(shè)銀行首次實(shí)現(xiàn)了通存通兌。1997年CHINAFRN(中國國家?guī)欣^骨干網(wǎng)，又名中國公用幀中繼網(wǎng))初步建成，覆蓋了大部分省會(huì)城市，由原郵電部頒布了試運(yùn)行期間的指導(dǎo)性的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。52在我國，杭州電信于1995年借助幀中繼技術(shù)，使浙江建設(shè)銀行首中國電信為了推廣幀中繼業(yè)務(wù)，在1997年12月，專門贊助主辦了北京、上海、東京、名古屋四城市間的網(wǎng)絡(luò)圍棋賽，以384Kbit/s的幀中繼，來傳送四地棋手的活動(dòng)畫面。1998年，各省幀中繼網(wǎng)也相繼建成，許多銀行都采用了幀中繼方案。但隨著技術(shù)的高速發(fā)展，幀中繼不再是業(yè)界的寵兒，如杭州電信就在2003年用10兆的光纖網(wǎng)代替了幀中繼技術(shù)。53中國電信為了推廣幀中繼業(yè)務(wù)，在1997年12月，專門贊助主辦圖6.6給出了一個(gè)典型的手持式幀中繼測(cè)試儀。它可以讓使用者能夠按一個(gè)鍵就完成多項(xiàng)功能，包括：檢驗(yàn)物理線路、建立到幀中繼網(wǎng)絡(luò)的連接、驗(yàn)證提供的DLCI是否正確，以及提供到遠(yuǎn)端設(shè)備的IP層的連接驗(yàn)證。54圖6.6給出了一個(gè)典型的手持式幀中繼測(cè)試儀。它可以讓使用者能

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55異步轉(zhuǎn)移模式(ATM：AsynchronousTransferMode)是實(shí)現(xiàn)B-ISDN的業(yè)務(wù)的核心技術(shù)之一。6.4ATM交換56異步轉(zhuǎn)移模式(ATM：AsynchronousTransf5757ATM的產(chǎn)生背景和幀中繼一樣：源自于光纖等誤碼率低，信道容量大的傳輸介質(zhì)，和智能化終端的普及。在這樣的前提條件下ATM也把差錯(cuò)控制、流量控制等功能放到高層處理，從而把第2層協(xié)議簡(jiǎn)化得只需硬件就可實(shí)現(xiàn)，縮短了交換節(jié)點(diǎn)的時(shí)延。6.4.1ATM技術(shù)的產(chǎn)生及特點(diǎn)58ATM的產(chǎn)生背景和幀中繼一樣：源自于光纖等誤碼率低，信道容量ATM采用的是信元(cell))中繼方式。所謂信元，指的是一種特殊的傳輸單位，它的長(zhǎng)度是固定的。根據(jù)I.361建議中的規(guī)定，ATM信元長(zhǎng)度固定為53字節(jié)(5字節(jié)信頭+48字節(jié)凈負(fù)荷=53字節(jié)，即53×8bit=424bit)，其分層模型，也就是B-ISDN的層次結(jié)構(gòu)如圖6.8所示。6.4.2ATM的信元結(jié)構(gòu)59ATM采用的是信元(cell))中繼方式。所謂信元，指的是一6060在ATM的分層模型中，數(shù)據(jù)鏈路層被分為了ATM層和ATM適配層。其中，ATM層負(fù)責(zé)5字節(jié)的信頭。傳輸時(shí)，信頭先從第1字節(jié)開始順序向下發(fā)送，在同一字節(jié)中從第8bit開始發(fā)送，如圖6.9所示。每48字節(jié)的負(fù)載就需要5字節(jié)的信頭，其開銷高達(dá)10%，這同時(shí)也是ATM的一個(gè)缺陷。61在ATM的分層模型中，數(shù)據(jù)鏈路層被分為了ATM層和ATM適配6262根據(jù)所處位置的不同，ATM的信頭可分為UNI信頭和NNI信頭，如圖6.9所示；UNINNI63根據(jù)所處位置的不同，ATM的信頭可分為UNI信頭和NNI信頭(GFC：GenericFlowControl)：一般流量控制有4bit，它只用于UNI信頭，即只在本地有意義，當(dāng)信元從用戶端進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將被遇見的第一個(gè)交換機(jī)移除，不在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸。若GFC=0000則表示不接受控制的接入。ATM的信頭中各部分功能如下。

(1)一般流量控制64(GFC：GenericFlowControl)：ATM(VPI：VirtualPathidentifierIdentifier)：虛路徑標(biāo)識(shí)在NNI中為12bit，UNI中為8bit。(2)虛路徑標(biāo)識(shí)65(VPI：VirtualPathidentifierI(VCI：VirtualChannelIdentifie)：虛信道標(biāo)識(shí)有16bit。VPI和VCI的工作方式如圖6.10所示。(3)虛信道標(biāo)識(shí)66(VCI：VirtualChannelIdentifi(PTI：PayloadTypeIdentifier)：凈荷類型有3bit，它表示是用戶數(shù)據(jù)、還是操作管理數(shù)據(jù)(OAM:OperationAdministrationandMaintenance)，是端到端的、還是分段的等信息。(4)凈荷類型67(PTI：PayloadTypeIdentifier)CLP(celllosspriority)：信頭丟棄優(yōu)先級(jí)有1bit。CLP=0時(shí)為安全傳輸，表示該信息是重要的，不會(huì)被丟棄；CLP=1時(shí)為最佳效果傳輸，表示此信息不太重要但仍被傳輸了。一旦出現(xiàn)擁塞，網(wǎng)絡(luò)將會(huì)釋放資源，到時(shí)候該信息就有可能被丟失。(5)信頭丟棄優(yōu)先級(jí)68CLP(celllosspriority)：(5)信(HEC：headererrorcontrol)：信頭差錯(cuò)控制有8bit，檢測(cè)有錯(cuò)誤的信頭，可糾正信頭中1bit的信頭錯(cuò)誤，但不檢測(cè)凈負(fù)荷數(shù)據(jù)段中的錯(cuò)誤。同時(shí)，HEC還能起到信元定界的作用，利用HEC和它之前的4字節(jié)的相關(guān)性可識(shí)別信頭位置。(6)信頭差錯(cuò)控制69(HEC：headererrorcontrol)：(6)ATM沒了第3層，其第2層需要做到原由第3層負(fù)責(zé)的路由選擇功能。ATM采取的方式是通過VPI和VCI中存儲(chǔ)的信道標(biāo)志來描述了單向路由的尋址過程的，如圖6.10所示。6.4.3VP交換和VC交換70ATM沒了第3層，其第2層需要做到原由第3層負(fù)責(zé)的路由選擇功交換節(jié)點(diǎn)根據(jù)目的地，可先終止VC連接，再同時(shí)修改VCI的值。但VC交換需與VP交換同時(shí)進(jìn)行，也就是說VCI的值發(fā)生改變時(shí)，VPI值也必然會(huì)隨之改變。VC連接終止時(shí)，相應(yīng)的VP連接也就終止了。此VP上的各VC連接各奔東西，加入到各個(gè)新的VP中。(1)

VC交換71交換節(jié)點(diǎn)根據(jù)目的地，可先終止VC連接，再同時(shí)修改VCI的值。VP是由多條VC復(fù)用成的VC集束，1個(gè)VP可容納多達(dá)65356個(gè)VC。VP交換時(shí)，VCI的值可以不變，僅對(duì)VP進(jìn)行單獨(dú)交換。(2)

VP交換72VP是由多條VC復(fù)用成的VC集束，1個(gè)VP可容納多達(dá)6535737374746.4.4ATM適配層(AAL)ATM適配層(AAL：ATMAdaptationLayer)可以使上層不必顧忌下層是否采用了ATM。AAL主要負(fù)責(zé)ATM層與高層之間的信元轉(zhuǎn)發(fā)過程，它把高層信元分割成ATM信元來傳輸，收到后再重組。756.4.4ATM適配層(AAL)75它可以再次細(xì)分為以下兩個(gè)子層。(2)分段/重組/拆裝子層(1)會(huì)聚子層子層76它可以再次細(xì)分為以下兩個(gè)子層。(2)分段/重組/拆裝子層(6.4.5ATM的優(yōu)缺點(diǎn)ATM具有不少顯著突出的特點(diǎn)。(1)高效(2)利用率高(3)速率靈活(4)實(shí)時(shí)性(5)路由能力差(6)性能不突出(7)

QoS保證。776.4.5ATM的優(yōu)缺點(diǎn)ATM具有不少顯著突出的特點(diǎn)。(6.4.6ATM與IP技術(shù)的融合近年來，隨著IP網(wǎng)的發(fā)展和成本的降低，IP技術(shù)成了的大勢(shì)所趨，為了適應(yīng)IP帶來的挑戰(zhàn)，ATM也發(fā)展了一些過渡的模式：786.4.6ATM與IP技術(shù)的融合近年來，隨著IP網(wǎng)的發(fā)展在路由器之間引入ATM交換設(shè)備。把ATM層看成是第2層，AAL只是其上的附加。把ATM看成是和以太網(wǎng)、令牌環(huán)、X.25分組交換網(wǎng)等物理網(wǎng)絡(luò)一樣的一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。交換在第3層以下，由硬件實(shí)現(xiàn)，這種可以縮短時(shí)間。把ATM適配器視為一般LAN網(wǎng)絡(luò)適配器，作為IP協(xié)議棧的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，而無須修改現(xiàn)有的高層。(1)重疊/覆蓋模式。79在路由器之間引入ATM交換設(shè)備。把ATM層看成是第2層，AA①局域網(wǎng)仿真(LANE②經(jīng)典的傳統(tǒng)ATM上傳送③多協(xié)議MPOA(MultiProtocolOverATM)常見的以下幾種技術(shù)。80①局域網(wǎng)仿真(LANE②經(jīng)典的傳統(tǒng)ATM上傳送③多協(xié)議這種模式把ATM層看作IP的對(duì)等層。將第3層的路由選擇與第2層的交換功能綜合起來。(2)集成/綜合模式。①IP交換②多協(xié)議標(biāo)記交換MPLS81這種模式把ATM層看作IP的對(duì)等層。將第3層的路由選擇與第2ATM曾經(jīng)盛極一時(shí)近年來，抵不過IP技術(shù)的大勢(shì)所趨，ATM也由盛轉(zhuǎn)衰，逐漸被IP替換了。

6.4.7ATM的應(yīng)用82ATM曾經(jīng)盛極一時(shí)6.4.7ATM的應(yīng)用82838321世紀(jì)是信息的時(shí)代，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為一門重要的科技手段已經(jīng)深入影響到人們和社會(huì)生活發(fā)展的眾多領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能指將地理位置不同的、具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，通過通信線路連接起來。在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件、及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議(Protocol)的管理和協(xié)調(diào)下，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞。而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用的協(xié)議中，最基本的就是TCP/IP。6.5IP技術(shù)21世紀(jì)是信息的時(shí)代，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是通信雙方的約定或?qū)υ捯?guī)則，用來描述進(jìn)程間信息交換過程的術(shù)語，是網(wǎng)絡(luò)和分布系統(tǒng)中互相通信的同等層實(shí)體間，交換信息時(shí)必須遵守的規(guī)則的集合。在通信網(wǎng)絡(luò)中，有為數(shù)眾多的協(xié)議，要讓這么多協(xié)議更好地協(xié)同起來工作，這就需要對(duì)協(xié)議分層。6.5.1分層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是通信雙方的約定或?qū)υ捯?guī)則，用來描述進(jìn)程間信息交換過(1)獨(dú)立。(2)靈活(3)等級(jí)分明(4)方便(5)開放分層有一系列的好處：(1)獨(dú)立。(2)靈活(3)等級(jí)分明(4)方便(5)如今，大多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都使用的是TCP/IP體系結(jié)構(gòu)。它是一個(gè)協(xié)議族，TCP和IP是其中兩個(gè)最重要的且必不可少的協(xié)議，故用它們作為代表命名。TCP/IP結(jié)構(gòu)被形容為是“兩頭大中間小的沙漏計(jì)時(shí)器”。因?yàn)槠漤攲雍偷讓佣家S多各式各樣的協(xié)議，IP位于所有通信的中心，是唯一被所有應(yīng)用程序所共有的協(xié)議。

6.5.2TCP/IP協(xié)議如今，大多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都使用的是TCP/IP體系結(jié)構(gòu)。它是一第一層：網(wǎng)絡(luò)接口層，定義了DTE和DCE間的線路功能，完成數(shù)據(jù)幀的封裝、差錯(cuò)校驗(yàn)，和物理地址的尋址。第二層：互連層，定義了基于網(wǎng)絡(luò)層地址(如IP地址)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并進(jìn)行路徑選擇。IP協(xié)議就是屬于這一層。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)際互連設(shè)備中，路由器也是工作在這一層的。第三層：傳輸層，負(fù)責(zé)確保端到端的透明傳輸。其典型協(xié)議有TCP和UDP兩個(gè)。第四層：應(yīng)用層，是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與使用者應(yīng)用程序間的接口。應(yīng)用層的協(xié)議為數(shù)眾多，HTTP、DNS、SMTP、WWW等為用戶熟知的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)都屬于這一層。TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)由四層組成。第一層：網(wǎng)絡(luò)接口層，定義了DTE和DCE間的線路功能，完成數(shù)上圖對(duì)比了OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的不同。可以看出來，TCP/IP體系結(jié)構(gòu)比OSI模型更簡(jiǎn)便、更流行，是一個(gè)被廣泛采用的互連協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，上圖對(duì)比了OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的不同?？梢钥闯鰜恚琓(1)

OSI層次多，而TCP/IP體系結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)便。(2)

OSI把“服務(wù)”與“協(xié)議”的定義結(jié)合起來，格外復(fù)雜，軟件效率低。(3)

TCP/IP可以允許像物理網(wǎng)絡(luò)的最大幀長(zhǎng)(MaximumTransmissionUnit，MTU)等信息向上層廣播。這樣做可以減少一些不必要的開銷，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?4)

OSI對(duì)服務(wù)、協(xié)議和接口的定義清晰的，而忽略了異種網(wǎng)的存在，缺少互連與互操作。(5)

OSI只有可靠服務(wù)。而TCP/IP還有不可靠服務(wù)，靈活性更大。(6)

OSI網(wǎng)絡(luò)管理功能弱。它與OSI的區(qū)別如下。(1)

OSI層次多，而TCP/IP體系結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)便。它與O提出MPLS的初始動(dòng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)更高速的路由轉(zhuǎn)發(fā)。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的路由器網(wǎng)絡(luò)存在著兩個(gè)致命的缺陷：一是業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量難以得到保證；二是網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性差。IETF在綜合各廠家IP交換技術(shù)，尤其是Cisco的標(biāo)記交換，在此基礎(chǔ)上提出了標(biāo)準(zhǔn)的IP交換技術(shù)——多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS：MultiProtocolLabelSwitching)，從而解決了IP交換技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和各廠家IP交換設(shè)備的互操作問題。

6.5.3多協(xié)議標(biāo)記交換MPLS提出MPLS的初始動(dòng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)更高速的路由轉(zhuǎn)發(fā)。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的路由(1)改善選路的性能和成本。(2)提高傳統(tǒng)疊加模型選路的擴(kuò)展性。(3)引進(jìn)和實(shí)施新業(yè)務(wù)時(shí)更具靈活性。它有如下的優(yōu)點(diǎn)：(1)改善選路的性能和成本。它有如下的優(yōu)點(diǎn)：現(xiàn)代交換原理與技術(shù)第6章-數(shù)據(jù)交換技術(shù)課件（1）轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類（FEC）（2）標(biāo)簽（Label）（3）標(biāo)簽棧（4）標(biāo)簽交換路徑LSP（5）標(biāo)簽分配協(xié)議LDP（6）標(biāo)簽信息庫（LIB）（7）流束（Stream）1.MPLS中的常用的術(shù)語

（1）轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類（FEC）（2）標(biāo)簽（Label）（3）標(biāo)簽圖6.13標(biāo)簽封裝圖6.13標(biāo)簽封裝現(xiàn)代交換原理與技術(shù)第6章-數(shù)據(jù)交換技術(shù)課件現(xiàn)代交換原理與技術(shù)第6章-數(shù)據(jù)交換技術(shù)課件現(xiàn)代交換原理與技術(shù)第6章-數(shù)據(jù)交換技術(shù)課件2.MPLS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.MPLS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)現(xiàn)代交換原理與技術(shù)第6章-數(shù)據(jù)交換技術(shù)課件MPLS的工作流程可以分為三個(gè)方面：網(wǎng)絡(luò)的邊緣行為、網(wǎng)絡(luò)的中心行為，和建立標(biāo)記交換路徑。3.MPLS的工作過程（1）網(wǎng)絡(luò)的邊緣行為（2）網(wǎng)絡(luò)的中心行為（3）建立標(biāo)記交換路徑MPLS的工作流程可以分為三個(gè)方面：網(wǎng)絡(luò)的邊緣行為、網(wǎng)絡(luò)的中MPLS技術(shù)可以從兩個(gè)方面改善和提高IP網(wǎng)絡(luò)的QoS。MPLS可以根據(jù)數(shù)據(jù)流不同的服務(wù)等級(jí)來分配不同的標(biāo)簽，并根據(jù)標(biāo)簽選擇使用不同的標(biāo)簽交換通道，以達(dá)到數(shù)據(jù)流對(duì)傳輸質(zhì)量的要求。4.MPLS的特點(diǎn)和應(yīng)用MPLS技術(shù)可以從兩個(gè)方面改善和提高IP網(wǎng)絡(luò)的QoS。MPL由于這些突出的優(yōu)勢(shì)，MPLS技術(shù)在NGN承載網(wǎng)的骨干層中的應(yīng)用日趨突出。早在2010年，俄羅斯領(lǐng)先移動(dòng)運(yùn)營商MegaFon就組建了莫斯科、圣彼得堡等多個(gè)重點(diǎn)城市的IP/MPLS骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，并選用中國華為公司出品的核心路由器來承建。同年，華為公司還與葡萄牙電信運(yùn)營商Sonaecom成功部署了固定移動(dòng)融合(FMC)的IP/MPLS骨干網(wǎng)。

2011年10月華為在中國上海寬帶論壇期間發(fā)布并演示了業(yè)界首款標(biāo)準(zhǔn)化H-MPLS(Hybrid-MultiprotocolLabelSwitching)樣機(jī)。2012年，阿爾卡特朗訊也采用IP/MPLS技術(shù)為德國能源供應(yīng)商ENSO的全資子公司desaNet，設(shè)計(jì)和部署全新通信網(wǎng)絡(luò)。由于這些突出的優(yōu)勢(shì)，MPLS技術(shù)在NGN承載網(wǎng)的骨干層中的應(yīng)2012年11月，新加坡電信宣布成為亞太區(qū)首個(gè)面向全球部署MPLS-TP技術(shù)的電信運(yùn)營商，并選用思科公司的MPLS-TP設(shè)備。2014年初，我國河北省電力公司石家莊供電分公司井陘、藁城兩個(gè)縣農(nóng)村電網(wǎng)（簡(jiǎn)稱“農(nóng)網(wǎng)”）在電力行業(yè)首次部署了MPLS-TP環(huán)網(wǎng)保護(hù)方案。該項(xiàng)目在保證TDM業(yè)務(wù)質(zhì)量同時(shí)，采用MPLS-TP技術(shù)提高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送效率，根據(jù)不同業(yè)務(wù)模型可綜合提高30%到50%。相當(dāng)于用一張網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了SDH和PTN兩張網(wǎng)絡(luò)的功能，節(jié)省投資和運(yùn)維成本，非常符合電力農(nóng)網(wǎng)的需要，突出顯示了MPLS的商業(yè)價(jià)值。2012年11月，新加坡電信宣布成為亞太區(qū)首個(gè)面向全球部署M近年來，隨著IP技術(shù)的飛速反正，IP協(xié)議也廣泛應(yīng)用在傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)中，被統(tǒng)稱為VoIP。這同時(shí)也是everythingonIP的一種體現(xiàn)。6.6

IP電話近年來，隨著IP技術(shù)的飛速反正，IP協(xié)議也廣泛應(yīng)用在傳統(tǒng)語音狹義的IP電話是指的“IP語音通話”被稱為VoIP(VoiceoverIP)，被服務(wù)供應(yīng)商看成是在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸語音的廉價(jià)捷徑。傳統(tǒng)語音要64kbps，但I(xiàn)P電話通過壓縮編碼及統(tǒng)計(jì)復(fù)用等，只占8kbps的帶寬，然后用分組交換技術(shù)，進(jìn)行傳輸。6.6.1

VoIP概念和發(fā)展狹義的IP電話是指的“IP語音通話”6.6.1VoIP概念是在IP網(wǎng)絡(luò)上使用VoIP技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)語音通話，還保證可靠性，以及增加數(shù)據(jù)功能和多種新應(yīng)用。IP電話在連接方式上有：電腦對(duì)電腦、電腦對(duì)電話、和電話對(duì)電話三種形式。廣義的IP電話是指的“IP語音通信”是在IP網(wǎng)絡(luò)上使用VoIP技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)語音通話，還保證可靠(1)技術(shù)突破期(1995-1996)：(2)發(fā)展期(1996-1999)：①1995年是業(yè)余家之年；②1996年是IP電話客戶端軟件年；③1997年是IP電話網(wǎng)關(guān)(Gateway)年；④1998年是IP電話網(wǎng)守(Gatekeeper)年；⑤1999年是IP電話應(yīng)用年。(3)成熟期(2001～至今)：IP電話的發(fā)展，可分為三個(gè)階段：(1)技術(shù)突破期(1995-1996)：(2)發(fā)展期(1IP電話的業(yè)務(wù)范圍包括以下幾個(gè)方面。6.6.2

IP電話的特點(diǎn)(1)賦予普通電話IP功能(2)賦予呼叫中心網(wǎng)絡(luò)能力(3)一體化的消息傳遞(4)

IP電視電話的帶寬，所有適合與IP相結(jié)合。IP電話的業(yè)務(wù)范圍包括以下幾個(gè)方面。6.6.2IP電話的特(1)延遲400毫秒的基本原則。(2)

99.9999%可靠電信原則。(3)

多媒體應(yīng)用發(fā)展原則。(4)

網(wǎng)絡(luò)的開放原則(5)后臺(tái)管理的保存障原則同時(shí)，IP電話具有5項(xiàng)基本的原則：(1)延遲400毫秒的基本原則。同時(shí)，IP電話具有5項(xiàng)基本IP網(wǎng)絡(luò)在傳輸語音時(shí)，有以下兩個(gè)完全平行的協(xié)議。6.6.3

IP電話的標(biāo)準(zhǔn)IP網(wǎng)絡(luò)在傳輸語音時(shí)，有以下兩個(gè)完全平行的協(xié)議。6.6.3（SIP：SessionInitiationProtocol）SIP協(xié)議源自一些Internet愛好者提出的，出發(fā)點(diǎn)是以現(xiàn)有的Internet為基礎(chǔ)來構(gòu)架IP電話業(yè)務(wù)網(wǎng)。它將IP電話作為Intrnet上的一個(gè)應(yīng)用，只是比其他應(yīng)用(FTP、Email等)多了信令和QoS。因此SIP與Internet緊密結(jié)合，適于開發(fā)新的、與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的語音應(yīng)用。并且，SIP協(xié)議簡(jiǎn)單靈活，采用分布式的呼叫模型和基于文本的協(xié)議，利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫的方式來尋址，沒有長(zhǎng)途和短途之分。1．會(huì)話初始協(xié)議（SIP：SessionInitiationProtocH.323協(xié)議源自國際電聯(lián)(ITU)，成立之初并不是專為IP電話提出的，而是為多媒體會(huì)議系統(tǒng)而提出標(biāo)準(zhǔn)。它把IP電話當(dāng)作傳統(tǒng)電話，只是電路交換變成了分組交換。因此，易與PSTN兼容，更適合電信級(jí)大網(wǎng)的過渡方案。采用基于ASN.1和壓縮編碼規(guī)則的二進(jìn)制方法表示其消息。它需要特殊的代碼生成器，可以集中執(zhí)行會(huì)議控制功能，并且便于計(jì)費(fèi)，對(duì)寬帶的管理也比較簡(jiǎn)單、有效。2．H.323協(xié)議H.323協(xié)議源自國際電聯(lián)(ITU)，成立之初并不是專為IP傳統(tǒng)的PBX，是利用電路交換的原理來實(shí)現(xiàn)集團(tuán)電話的功能。隨著Internet的流行和IP的成功，在以太網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)相同功能的IPPBX也應(yīng)運(yùn)而生。圖6.19列舉了兩個(gè)傳統(tǒng)的PBX與新型混合式IPPBX的產(chǎn)品。

6.6.4

IPPBX傳統(tǒng)的PBX，是利用電路交換的原理來實(shí)現(xiàn)集團(tuán)電話的功能。隨著現(xiàn)代交換原理與技術(shù)第6章-數(shù)據(jù)交換技術(shù)課件(1)

IPPBX實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)電話集成(ComputerTelephonyIntegration，CTI)。(2)

IPPBX能直接使用便宜的普通模擬電話。(3)通用性和實(shí)用性更強(qiáng)。(4)傳統(tǒng)PBX專屬于各個(gè)廠家。(5)擴(kuò)展和升級(jí)簡(jiǎn)單。(6)實(shí)現(xiàn)增值服務(wù)更加方便和容易。(7)功能更加強(qiáng)大。(8)應(yīng)用開發(fā)方便簡(jiǎn)單。IPPBX與傳統(tǒng)PBX的比較有不少的優(yōu)勢(shì)：(1)

IPPBX實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)電話集成(Computer在我國，信息產(chǎn)業(yè)部于1999年4月27日，正式批準(zhǔn)中國電信、中國聯(lián)通、吉通公司三家公司進(jìn)行IP電話業(yè)務(wù)運(yùn)營試驗(yàn)。此次IP電話業(yè)務(wù)接入號(hào)碼為：中國電信17900，中國聯(lián)通17910，吉通公司17920。后來，中國移動(dòng)也推出17951、12593等IP資費(fèi)優(yōu)惠。還有許多IP電話卡、IP電話吧，都如雨后春筍般流行起來。利用VoIP技術(shù)，在非常短的時(shí)間里6.6.5

IP電話的應(yīng)用在我國，信息產(chǎn)業(yè)部于1999年4月27日，正式批準(zhǔn)中國電信、現(xiàn)代交換原理與技術(shù)第6章-數(shù)據(jù)交換技術(shù)課件同時(shí)，IP電話的接通率、通話質(zhì)量及接入碼使用不便等問題也凸顯出來：為享受IP長(zhǎng)途優(yōu)惠，每次打長(zhǎng)途前，都需重新輸入IP接入號(hào)，再撥打被叫號(hào)碼；或從號(hào)碼本中調(diào)出已存好的“IP接入號(hào)+被叫號(hào)碼”。而若從已撥號(hào)中直接選擇“重?fù)堋惫δ?，則由于屬于二次撥號(hào)，系統(tǒng)往往不能識(shí)別，無法享受到優(yōu)惠。另外，一些手機(jī)，為省去反復(fù)撥號(hào)和號(hào)碼過長(zhǎng)的麻煩，設(shè)置了IP撥號(hào)功能鍵：只要事先把某個(gè)IP接入碼設(shè)為該手機(jī)的IP撥號(hào)功能鍵，則由手機(jī)自動(dòng)加載在所撥的被叫號(hào)碼前面。但可惜的是，手機(jī)終端的這種便民功能卻形同虛設(shè)，因?yàn)檫\(yùn)營商的計(jì)費(fèi)平臺(tái)識(shí)別不了，依舊按照直接撥打長(zhǎng)途的方式扣費(fèi)。同時(shí)，IP電話的接通率、通話質(zhì)量及接入碼使用不便等問題也凸顯相比之下，利用手機(jī)上網(wǎng)功能撥打IP電話的業(yè)務(wù)，卻在我國發(fā)展緩慢。因?yàn)楣ば挪侩姽芫?中國工業(yè)和信息化部電信管理局)在早期的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，僅允許三家運(yùn)營商經(jīng)營Phone-Phone形式的VoIP電話業(yè)務(wù)，而嚴(yán)禁手機(jī)WiFi功能。這樣一來，導(dǎo)致在手機(jī)上網(wǎng)后才能運(yùn)行的免費(fèi)IP電話軟件，也就無法使用了。一方面，禁止這些免費(fèi)IP電話業(yè)務(wù)，暫時(shí)避免了對(duì)運(yùn)營商現(xiàn)有收費(fèi)平臺(tái)和監(jiān)管效力的沖擊；另一方面，我國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的WAPI技術(shù)，在與WiFi的激烈競(jìng)爭(zhēng)中，長(zhǎng)期受到國際廠商的反對(duì)。相比之下，利用手機(jī)上網(wǎng)功能撥打IP電話的業(yè)務(wù)，卻在我國發(fā)展緩直到2009年6月，在ISO/IECJTC1/SC6(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織和國際電工委員會(huì)第一聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)第六分委員會(huì)第一工作組)會(huì)議上，WAPI首次獲準(zhǔn)以獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)形式推進(jìn)為國際標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，負(fù)責(zé)受理電信設(shè)備入網(wǎng)檢測(cè)的泰爾實(shí)驗(yàn)室對(duì)WiFi手機(jī)的態(tài)度，也從“不檢測(cè)、不認(rèn)證、不許可”，改為“只要手機(jī)內(nèi)置了WAPI模塊，不管是否內(nèi)置WiFi，都可以接受入網(wǎng)檢測(cè)”。同月，國內(nèi)首款內(nèi)置了WiFi的手機(jī)方才正式銷售。從此，各種即時(shí)通信軟件(IM：InstantMessenger)大行其道。2013年，有關(guān)微信收費(fèi)的討論剛剛偃旗息鼓，2014年，騰訊微信又推出了能撥打免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)電話的微信電話本。隨著4G網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)和成熟，網(wǎng)絡(luò)電話后成為了即時(shí)通訊工具中的領(lǐng)頭羊已經(jīng)是大勢(shì)所趨。直到2009年6月，在ISO/IECJTC1/SC6(國際標(biāo)本章介紹了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的幾種形式。首先介紹了早期的分組網(wǎng)絡(luò)、幀中繼和ATM，然后介紹了新興的IP交換和多協(xié)議標(biāo)記交換。最后對(duì)當(dāng)下流行的IP電話也進(jìn)行了介紹。同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)的過程中，也應(yīng)關(guān)注技術(shù)的更新交替，保持一定的前瞻性。

本章小結(jié)本章介紹了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的幾種形式。首先介紹了早期的分組網(wǎng)絡(luò)、幀中

1．在分組交換網(wǎng)中提供虛電路功能的是X.25的（

）功能。A．物理級(jí) B．幀級(jí)（鏈路級(jí)）C．幀級(jí)（鏈路級(jí)）和分組級(jí) D．分組級(jí)2．下面關(guān)于ATM技術(shù)說法正確的是()。A.ATM的中文名稱是同步數(shù)字體系

B.ATM技術(shù)適合低帶寬和高時(shí)延的應(yīng)用

C.ATM信元中，前兩個(gè)字節(jié)是信頭

D.ATM協(xié)議本身不提供差錯(cuò)恢復(fù)一、單項(xiàng)選擇題

1．在分組交換網(wǎng)中提供虛電路功能的是X.25的（

1.ATM網(wǎng)絡(luò)不參與任何數(shù)據(jù)鏈路層功能，將

與

工作都交給終端去做。

2.ATM的信元具有固定的長(zhǎng)度，即總是

個(gè)字節(jié)。其中

個(gè)字節(jié)是信頭，

字節(jié)是信息段。3．MPLSVPN業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采用兩層標(biāo)簽棧的封裝結(jié)構(gòu)，其中

標(biāo)簽代表了從PE到對(duì)端PE的一條LSP，

標(biāo)簽指示了PE所連接的站點(diǎn)或者CE。二、填空題

1.ATM網(wǎng)絡(luò)不參與任何數(shù)據(jù)鏈路層功能，將4．

是使用先進(jìn)的路由選擇算法將業(yè)務(wù)流量合理地映射到物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，從而充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，提高網(wǎng)絡(luò)的整體效率，滿足不同業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的要求。5．MPLS網(wǎng)絡(luò)中，

是一個(gè)具有本地意義的固定長(zhǎng)度的標(biāo)識(shí)，用于標(biāo)識(shí)一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類。6．MPLS把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備分為兩類，其中

構(gòu)成MPLS網(wǎng)的接入部分；

構(gòu)成MPLS網(wǎng)的核心部分。4．是使用先進(jìn)的路由選擇算法將業(yè)務(wù)流

1．為什么說ATM技術(shù)是融合了電路交換和分組交換的特點(diǎn)？請(qǐng)簡(jiǎn)要說明原因。2.什么是MPLS?它有哪些應(yīng)用？三、簡(jiǎn)答題

1．為什么說ATM技術(shù)是融合了電路交換和分組交換的特點(diǎn)？請(qǐng)現(xiàn)代交換原理與技術(shù)第6章-數(shù)據(jù)交換技術(shù)課件第6章數(shù)據(jù)交換技術(shù)第6章數(shù)據(jù)交換技術(shù)在以上的章節(jié)中，我們先后學(xué)習(xí)了固定和移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)，這些電話網(wǎng)都是針對(duì)語音業(yè)務(wù)而建設(shè)的，并不適合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。但是，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速增長(zhǎng)，人們對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需求也日漸凸顯。本章介紹了幾種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的交換方式。雖然有的技術(shù)已經(jīng)時(shí)過境遷，但這些技術(shù)對(duì)以后出臺(tái)的技術(shù)有著深遠(yuǎn)的影響。129在以上的章節(jié)中，我們先后學(xué)習(xí)了固定和移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)，這些電話網(wǎng)數(shù)據(jù)通信：通信技術(shù)的未來之星數(shù)據(jù)通信是以“數(shù)據(jù)”為業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)是預(yù)先約定好的具有某種含義的數(shù)字、字母或符號(hào)以及它們的組合。數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)和通信相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及與計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)據(jù)通信應(yīng)運(yùn)而生，以TCP/IP為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)網(wǎng)將成為未來電信網(wǎng)的基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)。那么數(shù)據(jù)網(wǎng)中常用的交換方式有哪些？它們有什么不同？導(dǎo)入案例130數(shù)據(jù)通信：通信技術(shù)的未來之星導(dǎo)入案例36.1.1數(shù)據(jù)通信的基本概念6.1數(shù)據(jù)通信概述1316.1.1數(shù)據(jù)通信的基本概念6.1數(shù)據(jù)通信概述4(DCN：DataCommunicationsNetwork)是用于在包括計(jì)算機(jī)、傳真、電報(bào)等在內(nèi)的各種數(shù)據(jù)終端之間進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)，按照一定的規(guī)約或協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)信息。人們通常用速率、頻帶利用率和差錯(cuò)率幾種指標(biāo)了衡量數(shù)據(jù)通信的性能：數(shù)據(jù)通信網(wǎng)

132(DCN：DataCommunicationsNetwo1336頻帶利用率為所傳輸?shù)男畔⑺俾剩ɑ蚍?hào)速率）與系統(tǒng)帶寬之比值，其單位為bit/s/HZ（或?yàn)锽aud/Hz)3．頻帶利用率134頻帶利用率為所傳輸?shù)男畔⑺俾剩ɑ蚍?hào)速率）與系統(tǒng)帶寬之比值，可靠性可用差錯(cuò)率來表示。常用的差錯(cuò)率指標(biāo)有平均誤碼率、平均誤字率、平均誤碼組率等。4．可靠性/差錯(cuò)率135可靠性可用差錯(cuò)率來表示。常用的差錯(cuò)率指標(biāo)有平均誤碼率、平均誤與傳統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)比，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有以下4個(gè)基本特點(diǎn)：(1)計(jì)算機(jī)直接參與(2)準(zhǔn)確可靠(3)速率高(4)時(shí)間差異大6.1.2數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)136與傳統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)比，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有以下4個(gè)基本特點(diǎn)：6.1.2大數(shù)據(jù)的特征通可以用4個(gè)“V”來概括，即：

4個(gè)“V”VolumeVarietyValueVelocity137大數(shù)據(jù)的特征通可以用4個(gè)“V”來概括，即：4個(gè)“V”Vol(1)數(shù)據(jù)體量巨大(Volume)。以“平安城市項(xiàng)目視頻數(shù)據(jù)”為例，一個(gè)分辨率為1920*1080的200萬像素的高清攝像機(jī)，碼流為8Mbps，每月產(chǎn)生的視頻數(shù)據(jù)為2.47TB。對(duì)于一個(gè)擁有10萬個(gè)攝像機(jī)的中等規(guī)模的城市而言，每個(gè)月產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在250PB左右。海量的視頻數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)、并發(fā)處理的要求極高。138(1)數(shù)據(jù)體量巨大(Volume)。以“平安城市項(xiàng)目視頻數(shù)數(shù)據(jù)類型大體可以分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)兩種。其中，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以文本為主，非結(jié)構(gòu)化包括網(wǎng)絡(luò)日志、音頻、視頻、圖片、地理位置信息等。這些多類型的數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力提出了更高要求。(2)數(shù)據(jù)類型多(Variety)。139數(shù)據(jù)類型大體可以分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)兩種。其中，結(jié)構(gòu)價(jià)值密度是有價(jià)值的數(shù)據(jù)量與數(shù)據(jù)總量的比值。如何在海量的數(shù)據(jù)中提取出有價(jià)值的信息，這是對(duì)信息處理技術(shù)的一大挑戰(zhàn)。(3)價(jià)值密度低(Value)。140價(jià)值密度是有價(jià)值的數(shù)據(jù)量與數(shù)據(jù)總量的比值。如何在海量的數(shù)據(jù)中現(xiàn)在的數(shù)據(jù)流量從PB級(jí)至EB級(jí)不等，并呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。因此，不僅要求網(wǎng)絡(luò)能夠從這些海量的數(shù)據(jù)中提取數(shù)據(jù)，而且對(duì)提取速度的快慢也提出更苛刻的要求。(4)處理速度快(Velocity)。141現(xiàn)在的數(shù)據(jù)流量從PB級(jí)至EB級(jí)不等，并呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。因此，6.2.1分組交換的概念6.2分組交換技術(shù)1426.2.1分組交換的概念6.2分組交換技術(shù)15也稱包交換，是以信息分發(fā)為目的，把從輸入端進(jìn)來的數(shù)據(jù)按一定長(zhǎng)度分割成若干個(gè)數(shù)據(jù)段，這些數(shù)據(jù)段叫做分組（或包），并且在每個(gè)信息分組中增加信息頭及信息尾，表示該段信息的開始及結(jié)束。分組交換143也稱包交換，是以信息分發(fā)為目的，把從輸入端進(jìn)來的數(shù)據(jù)按一定長(zhǎng)分組交換（PacketSwitching），也稱“信息包交換”。1980年出現(xiàn)了X.25建議，制定了分組交換的標(biāo)準(zhǔn)框架。6.2.2分組交換的基本原理144分組交換（PacketSwitching），也稱“信息包交在報(bào)文交換的基礎(chǔ)上，將用戶的一整份報(bào)文分，割成若干定長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊，也就是我們常說的“分組”，以這些更短的、被規(guī)格化了的分組為單位，再進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。工作原理145在報(bào)文交換的基礎(chǔ)上，將用戶的一整份報(bào)文分，割成若干定長(zhǎng)的數(shù)據(jù)(1)靈活性強(qiáng)，時(shí)延比報(bào)文交換小，能滿足實(shí)時(shí)性要求。優(yōu)點(diǎn)：146(1)靈活性強(qiáng)，時(shí)延比報(bào)文交換小，能滿足實(shí)時(shí)性要求。優(yōu)點(diǎn)：

以分組為單位，比報(bào)文效率更高，還更節(jié)省存儲(chǔ)空間，降低費(fèi)用。(2)

可靠性在差錯(cuò)控制協(xié)議的幫助下能將誤碼率降低到10-10以下。(3)147以分組為單位，比報(bào)文效率更高，還更節(jié)省存儲(chǔ)空間，降低費(fèi)用。(1)技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備要求較高。要求交換機(jī)具有大容量的存儲(chǔ)空間、高速的分析能力，且能處理各種類型的分組。但分組交換也存在一些缺點(diǎn)：148(1)但分組交換也存在一些缺點(diǎn)：21

分組越多，分組頭部的附加信息就越多，影響了效率。分組交換的應(yīng)用比較廣泛：它是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，包括大名鼎鼎的互聯(lián)網(wǎng)，所選擇的基本交換方式，也是下一代網(wǎng)絡(luò)的主要形式。分組交換方式又可分為虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)兩種交換方式，如圖6.1所示。(2)149分組越多，分組頭部的附加信息就越多，影響了效率。(2)2215023(1)也有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和釋放清除三個(gè)階段。1．虛電路（VirtualCircuit）

由于路徑是預(yù)先建好的，因此傳輸過程中，不再進(jìn)行路由選擇。(2)151(1)也有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和釋放清除三個(gè)階段。1．虛電路雖然該用戶的所有分組都只經(jīng)同一條路徑傳輸，但該路徑上不止這一個(gè)用戶。因此傳輸?shù)慕Y(jié)果是“順序而不連續(xù)”的。(3)152雖然該用戶的所有分組都只經(jīng)同一條路徑傳輸，但該路徑上不止這一時(shí)延比數(shù)據(jù)報(bào)小，且不易丟失。(4)153時(shí)延比數(shù)據(jù)報(bào)小，且不易丟失。(4)26交換虛電路(SVC：SwitchedVirtualCircuit)：如同電話電路一般，需要“呼叫建立、發(fā)送、拆線”三個(gè)階段。永久虛電路(PVC：PermanentVirtualCircuit)：如同專線，兩終端在申請(qǐng)合同期間，無須呼叫建立與拆線。虛電路又可分為：154交換虛電路(SVC：SwitchedVirtualCir(1)無須呼叫和釋放階段，只有傳輸數(shù)據(jù)階段，消除了除數(shù)據(jù)通信外的其他開銷。2．?dāng)?shù)據(jù)報(bào)（Datagram）

各分組可沿任意不同的路徑傳輸，每途徑一個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要選擇下一跳路由。(2)155(1)無須呼叫和釋放階段，只有傳輸數(shù)據(jù)階段，消除了除數(shù)據(jù)通靈活方便，對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障的適應(yīng)能力較強(qiáng)，特別適合于傳送少量零星的信息。(3)數(shù)據(jù)分組傳輸時(shí)延離散度大，且不能防止分組的丟失、重復(fù)或失序問題。(4)156靈活方便，對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障的適應(yīng)能力較強(qiáng)，特別適合于傳送少量零星的分組交換網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)包括7大部分：節(jié)點(diǎn)交換機(jī)；數(shù)據(jù)終端；分組拆裝設(shè)備PAD；遠(yuǎn)程集中器；網(wǎng)絡(luò)管理中心；傳輸線路；調(diào)制解調(diào)器。6.2.3分組交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)157分組交換網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)包括7大部分：6.2.3分組交換網(wǎng)絡(luò)的其中，分組裝拆設(shè)備PAD是終端與網(wǎng)絡(luò)的接口，負(fù)責(zé)整合信息，使之滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸。例如，非分組數(shù)據(jù)與分組數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，劃分分組，并在分組包上加上字頭、校驗(yàn)碼。完成分組后，在PAD至交換機(jī)的中速線路上，PAD還需完成交織復(fù)用等功能。而遠(yuǎn)程集中器PCV則可看成是PAD的擴(kuò)充。PAD158其中，分組裝拆設(shè)備PAD是終端與網(wǎng)絡(luò)的接口，負(fù)責(zé)整合信息，使分組交換網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)如圖6.2所示。159分組交換網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)如圖6.2所示。321993年，我國建成投產(chǎn)了中國公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)ChinaPAC(ChinaPublicPacketSwitchedDataNetwork)，這是中國信息產(chǎn)業(yè)部經(jīng)營管理的公用分組交換網(wǎng)，以X.25協(xié)議為基礎(chǔ)，可滿足不同速率、不同型號(hào)終端之間，終端與計(jì)算機(jī)之間，計(jì)算機(jī)之間以及局域網(wǎng)之間的通信。資費(fèi)比DDN專線便宜，適用于速率低于64K的低速應(yīng)用場(chǎng)合。例如，金卡工程中的POS機(jī)(用于商場(chǎng)刷卡消費(fèi))，由于其業(yè)務(wù)量小，但實(shí)時(shí)性要求高，就可采用X.25分組網(wǎng)方案。6.2.4分組交換的應(yīng)用1601993年，我國建成投產(chǎn)了中國公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)ChinaP幀中繼(FR：FrameRelay)又名第二代X.25，或快速X.25、X.25流水線方式。幀中繼是一種用于連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的面向分組的通信方法。它主要用在公共或?qū)Ｓ镁W(wǎng)上的局域網(wǎng)互聯(lián)以及廣域網(wǎng)連接。1616.3幀中繼幀中繼(FR：FrameRelay)又名第二代X.25，或快幀中繼的誕生離不開兩大背景原因：一是依賴于光纖等能夠大大降低傳輸差錯(cuò)的新型傳輸介質(zhì)；二是得益于智能化終端等可以進(jìn)行差錯(cuò)檢驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。6.3.1概述162幀中繼的誕生離不開兩大背景原因：6.3.1概述35在這兩大因素下，幀中繼在第2層省略了差錯(cuò)糾正功能、流量控制功能，因此減輕了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而把原本由第3層負(fù)責(zé)的路由功能，放到第2層，把原X.25的3層模型簡(jiǎn)化為只有2層，減少了節(jié)點(diǎn)處理時(shí)間。圖6.3給出了傳統(tǒng)X.25網(wǎng)絡(luò)和幀中繼在層次結(jié)構(gòu)是上的區(qū)別。

163在這兩大因素下，幀中繼在第2層省略了差錯(cuò)糾正功能、流量控制功分組層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳統(tǒng)X.25數(shù)據(jù)鏈路層物理層幀中繼164分組層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳統(tǒng)X.25數(shù)據(jù)鏈路層物理層幀中繼37幀中繼的幀，是長(zhǎng)度可變的，且最大長(zhǎng)度超過X.25，最高可達(dá)大1600字節(jié)/幀。因此，幀中繼可以減少分段重組的次數(shù)，更加適合于封裝突發(fā)業(yè)務(wù)。例如局域網(wǎng)數(shù)據(jù)、壓縮視頻業(yè)務(wù)、WWW業(yè)務(wù)等，都是幀中繼很好的選擇。幀中繼的幀結(jié)構(gòu)如圖6.4所示。6.3.2幀中繼的工作原理165幀中繼的幀，是長(zhǎng)度可變的，且最大長(zhǎng)度超過X.25，最高可達(dá)大16639幀中繼和X.25在幀的組建和傳輸過程中也有所不同：X.25在第2層中采用了平衡鏈路訪問規(guī)程(LAPB:LinkAccessProcedureBalanced)，而幀中繼的第2層采用：幀方式鏈路訪問規(guī)程（LAPF:LinkAccessProcedureonFrame）。它們都是HDLC的子集。167幀中繼和X.25在幀的組建和傳輸過程中也有所不同：X.25在而且，由于沒有第3層，幀中繼的幀直接通過交換機(jī)，也就是說，交換機(jī)在幀的尾部還未收到之前，就可以把幀的頭部發(fā)送給下一個(gè)交換機(jī)，因而被稱為流水線方式。一旦出錯(cuò)，網(wǎng)絡(luò)不負(fù)責(zé)糾錯(cuò)、立即丟棄，由高層協(xié)議發(fā)出重傳請(qǐng)求，然后由智能化用戶端(如計(jì)算機(jī))負(fù)責(zé)重傳。這樣一來，花費(fèi)的時(shí)間要比X.25多，因而幀中繼僅在誤碼率極低的網(wǎng)絡(luò)(如光纜)中才可行。圖6.5對(duì)比了分組交換網(wǎng)與幀中繼的確認(rèn)方式，從中可以看到：分組交換網(wǎng)每傳輸一次數(shù)據(jù)均需反饋?zhàn)C實(shí)，而幀中繼這省略了這個(gè)步驟，從而加快了傳輸速度。168而且，由于沒有第3層，幀中繼的幀直接通過交換機(jī)，也就是說，交16942幀中繼具有以下五個(gè)優(yōu)勢(shì)：6.3.3幀中繼的特點(diǎn)170幀中繼具有以下五個(gè)優(yōu)勢(shì)：6.3.3幀中繼的特點(diǎn)43幀中繼采用了統(tǒng)計(jì)復(fù)用的方式，簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)間的協(xié)議，能夠適用于突發(fā)性的大數(shù)量數(shù)據(jù)。(1)高效性：171幀中繼采用了統(tǒng)計(jì)復(fù)用的方式，簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)間的協(xié)議，能夠適用于突在幀中繼有空余帶寬時(shí)，可“偷占”其他用戶空閑的多余帶寬，而只需要繳納預(yù)定帶寬的費(fèi)用。(2)經(jīng)濟(jì)性幀中繼的傳輸線路質(zhì)量好，終端智能化程度高。(3)可靠性172在幀中繼有空余帶寬時(shí)，可“偷占”其他用戶空閑的多余帶寬，而只幀中繼的協(xié)議更加簡(jiǎn)單，因此原有X.25接口只需軟件升級(jí)，不需改硬件。(4)靈活性：幀中繼的技術(shù)已經(jīng)成熟，能夠很好的滿足64Kbit/s～2Mbit/s的速率范圍。(5)長(zhǎng)遠(yuǎn)性：173幀中繼的協(xié)議更加簡(jiǎn)單，因此原有X.25接口只需軟件升級(jí)，不需幀中繼特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)之一是它的“約定信息速率(簡(jiǎn)稱CIR)”機(jī)制。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)通信(如DDN)，用戶預(yù)定64K的電路，就只能以64Kbit/s。而幀中繼，用戶預(yù)定的是CIR，實(shí)際可高于CIR，而收費(fèi)依舊按CIR來定，并且其費(fèi)用是相同DDN專線帶寬收費(fèi)的40%。例如：某用戶預(yù)定了CIR、Bc(承諾突發(fā)量)和Be(超過的突發(fā)量)。網(wǎng)絡(luò)會(huì)監(jiān)測(cè)用戶的入網(wǎng)業(yè)務(wù)流量：CIR174幀中繼特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)之一是它的“約定信息速率(簡(jiǎn)稱CIR)”機(jī)在時(shí)間段T內(nèi)，輸入的比特?cái)?shù)之小于Bc，那么該幀就不用標(biāo)記保證傳輸。(1)175在時(shí)間段T內(nèi)，輸入的比特?cái)?shù)之小于Bc，那么該幀就不用標(biāo)記保證

在時(shí)間段T內(nèi)，輸入的比特?cái)?shù)之和大于Bc，但小于Bc+Be時(shí)，網(wǎng)絡(luò)就對(duì)幀中的DE(丟棄標(biāo)志位)字段打上標(biāo)記(DE置“l(fā)”)，被標(biāo)記的幀再送給網(wǎng)絡(luò)，如果此幀得不到資源的話，就可能丟棄。(2)176在時(shí)間段T內(nèi)，輸入的比特?cái)?shù)之和大于Bc，但小于Bc+Be時(shí)在時(shí)間段T內(nèi)，輸入的比特?cái)?shù)之和大于Bc+Be時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)限制發(fā)端用戶的速率，或丟棄數(shù)據(jù)。(3)177在時(shí)間段T內(nèi)，輸入的比特?cái)?shù)之和大于Bc+Be時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)限制發(fā)1991年美國第一個(gè)幀中繼網(wǎng)——Wilpac網(wǎng)投入運(yùn)行，覆蓋了全美91個(gè)城市。20世紀(jì)90年代初，芬蘭、丹麥、瑞典、挪威等國，聯(lián)合建立了北歐幀中繼網(wǎng)WordFRAME。1993年以后以平均每年300%的速度增長(zhǎng)，北美、歐洲及亞太地區(qū)都各有十多個(gè)幀中繼運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)。6.3.4幀中繼的應(yīng)用1781991年美國第一個(gè)幀中繼網(wǎng)——Wilpac網(wǎng)投入運(yùn)行，覆蓋在我國，杭州電信于1995年借助幀中繼技術(shù)，使浙江建設(shè)銀行首次實(shí)現(xiàn)了通存通兌。1997年CHINAFRN(中國國家?guī)欣^骨干網(wǎng)，又名中國公用幀中繼網(wǎng))初步建成，覆蓋了大部分省會(huì)城市，由原郵電部頒布了試運(yùn)行期間的指導(dǎo)性的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。179在我國，杭州電信于1995年借助幀中繼技術(shù)，使浙江建設(shè)銀行首中國電信為了推廣幀中繼業(yè)務(wù)，在1997年12月，專門贊助主辦了北京、上海、東京、名古屋四城市間的網(wǎng)絡(luò)圍棋賽，以384Kbit/s的幀中繼，來傳送四地棋手的活動(dòng)畫面。1998年，各省幀中繼網(wǎng)也相繼建成，許多銀行都采用了幀中繼方案。但隨著技術(shù)的高速發(fā)展，幀中繼不再是業(yè)界的寵兒，如杭州電信就在2003年用10兆的光纖網(wǎng)代替了幀中繼技術(shù)。180中國電信為了推廣幀中繼業(yè)務(wù)，在1997年12月，專門贊助主辦圖6.6給出了一個(gè)典型的手持式幀中繼測(cè)試儀。它可以讓使用者能夠按一個(gè)鍵就完成多項(xiàng)功能，包括：檢驗(yàn)物理線路、建立到幀中繼網(wǎng)絡(luò)的連接、驗(yàn)證提供的DLCI是否正確，以及提供到遠(yuǎn)端設(shè)備的IP層的連接驗(yàn)證。181圖6.6給出了一個(gè)典型的手持式幀中繼測(cè)試儀。它可以讓使用者能

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55異步轉(zhuǎn)移模式(ATM：AsynchronousTransferMode)是實(shí)現(xiàn)B-ISDN的業(yè)務(wù)的核心技術(shù)之一。6.4ATM交換183異步轉(zhuǎn)移模式(ATM：AsynchronousTransf18457ATM的產(chǎn)生背景和幀中繼一樣：源自于光纖等誤碼率低，信道容量大的傳輸介質(zhì)，和智能化終端的普及。在這樣的前提條件下ATM也把差錯(cuò)控制、流量控制等功能放到高層處理，從而把第2層協(xié)議簡(jiǎn)化得只需硬件就可實(shí)現(xiàn)，縮短了交換節(jié)點(diǎn)的時(shí)延。6.4.1ATM技術(shù)的產(chǎn)生及特點(diǎn)185ATM的產(chǎn)生背景和幀中繼一樣：源自于光纖等誤碼率低，信道容量ATM采用的是信元(cell))中繼方式。所謂信元，指的是一種特殊的傳輸單位，它的長(zhǎng)度是固定的。根據(jù)I.361建議中的規(guī)定，ATM信元長(zhǎng)度固定為53字節(jié)(5字節(jié)信頭+48字節(jié)凈負(fù)荷=53字節(jié)，即53×8bit=424bit)，其分層模型，也就是B-ISDN的層次結(jié)構(gòu)如圖6.8所示。6.4.2ATM的信元結(jié)構(gòu)186ATM采用的是信元(cell))中繼方式。所謂信元，指的是一18760在ATM的分層模型中，數(shù)據(jù)鏈路層被分為了ATM層和ATM適配層。其中，ATM層負(fù)責(zé)5字節(jié)的信頭。傳輸時(shí)，信頭先從第1字節(jié)開始順序向下發(fā)送，在同一字節(jié)中從第8bit開始發(fā)送，如圖6.9所示。每48字節(jié)的負(fù)載就需要5字節(jié)的信頭，其開銷高達(dá)10%，這同時(shí)也是ATM的一個(gè)缺陷。188在ATM的分層模型中，數(shù)據(jù)鏈路層被分為了ATM層和ATM適配18962根據(jù)所處位置的不同，ATM的信頭可分為UNI信頭和NNI信頭，如圖6.9所示；UNINNI190根據(jù)所處位置的不同，ATM的信頭可分為UNI信頭和NNI信頭(GFC：GenericFlowControl)：一般流量控制有4bit，它只用于UNI信頭，即只在本地有意義，當(dāng)信元從用戶端進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將被遇見的第一個(gè)交換機(jī)移除，不在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸。若GFC=0000則表示不接受控制的接入。ATM的信頭中各部分功能如下。

(1)一般流量控制191(GFC：GenericFlowControl)：ATM(VPI：VirtualPathidentifierIdentifier)：虛路徑標(biāo)識(shí)在NNI中為12bit，UNI中為8bit。(2)虛路徑標(biāo)識(shí)192(VPI：VirtualPathidentifierI(VCI：VirtualChannelIdentifie)：虛信道標(biāo)識(shí)有16bit。VPI和VCI的工作方式如圖6.10所示。(3)虛信道標(biāo)識(shí)193(VCI：VirtualChannelIdentifi(PTI：PayloadTypeIdentifier)：凈荷類型有3bit，它表示是用戶數(shù)據(jù)、還是操作管理數(shù)據(jù)(OAM:OperationAdministrationandMaintenance)，是端到端的、還是分段的等信息。(4)凈荷類型194(PTI：PayloadTypeIdentifier)CLP(celllosspriority)：信頭丟棄優(yōu)先級(jí)有1bit。CLP=0時(shí)為安全傳輸，表示該信息是重要的，不會(huì)被丟棄；CLP=1時(shí)為最佳效果傳輸，表示此信息不太重要但仍被傳輸了。一旦出現(xiàn)擁塞，網(wǎng)絡(luò)將會(huì)釋放資源，到時(shí)候該信息就有可能被丟失。(5)信頭丟棄優(yōu)先級(jí)195CLP(celllosspriority)：(5)信(HEC：headererrorcontrol)：信頭差錯(cuò)控制有8bit，檢測(cè)有錯(cuò)誤的信頭，可糾正信頭中1bit的信頭錯(cuò)誤，但不檢測(cè)凈負(fù)荷數(shù)據(jù)段中的錯(cuò)誤。同時(shí)，HEC還能起到信元定界的作用，利用HEC和它之前的4字節(jié)的相關(guān)性可識(shí)別信頭位置。(6)信頭差錯(cuò)控制196(HEC：headererrorcontrol)：(6)ATM沒了第3層，其第2層需要做到原由第3層負(fù)責(zé)的路由選擇功能。ATM采取的方式是通過VPI和VCI中存儲(chǔ)的信道標(biāo)志來描述了單向路由的尋址過程的，如圖6.10所示。6.4.3VP交換和VC交換197ATM沒了第3層，其第2層需要做到原由第3層負(fù)責(zé)的路由選擇功交換節(jié)點(diǎn)根據(jù)目的地，可先終止VC連接，再同時(shí)修改VCI的值。但VC交換需與VP交換同時(shí)進(jìn)行，也就是說VCI的值發(fā)生改變時(shí)，VPI值也必然會(huì)隨之改變。VC連接終止時(shí)，相應(yīng)的VP連接也就終止了。此VP上的各VC連接各奔東西，加入到各個(gè)新的VP中。(1)

VC交換198交換節(jié)點(diǎn)根據(jù)目的地，可先終止VC連接，再同時(shí)修改VCI的值。VP是由多條VC復(fù)用成的VC集束，1個(gè)VP可容納多達(dá)65356個(gè)VC。VP交換時(shí)，VCI的值可以不變，僅對(duì)VP進(jìn)行單獨(dú)交換。(2)

VP交換199VP是由多條VC復(fù)用成的VC集束，1個(gè)VP可容納多達(dá)653520073201746.4.4ATM適配層(AAL)ATM適配層(AAL：ATMAdaptationLayer)可以使上層不必顧忌下層是否采用了ATM。AAL主要負(fù)責(zé)ATM層與高層之間的信元轉(zhuǎn)發(fā)過程，它把高層信元分割成ATM信元來傳輸，收到后再重組。2026.4.4ATM適配層(AAL)75它可以再次細(xì)分為以下兩個(gè)子層。(2)分段/重組/拆裝子層(1)會(huì)聚子層子層203它可以再次細(xì)分為以下兩個(gè)子層。(2)分段/重組/拆裝子層(6.4.5ATM的優(yōu)缺點(diǎn)ATM具有不少顯著突出的特點(diǎn)。(1)高效(2)利用率高(3)速率靈活(4)實(shí)時(shí)性(5)路由能力差(6)性能不突出(7)

QoS保證。2046.4.5ATM的優(yōu)缺點(diǎn)ATM具有不少顯著突出的特點(diǎn)。(6.4.6ATM與IP技術(shù)的融合近年來，隨著IP網(wǎng)的發(fā)展和成本的降低，IP技術(shù)成了的大勢(shì)所趨，為了適應(yīng)IP帶來的挑戰(zhàn)，ATM也發(fā)展了一些過渡的模式：2056.4.6ATM與IP技術(shù)