光交换技术及其应用 摘要：现代通信网中，先进的光纤通信技术以其高速、带宽的明显特征而为世人瞩目。实现透明的、具有高度生存性的全光通信网是宽带通信网未来发展目标。从系统角度来看，支撑全光网络的关键技术又基本上可分为光监控技术、光交换技术、光放大技术和光处理技术几大类。光交换技术作为全光网络系统中的一个重要支撑技术，它在全光通信系统中发挥着重要的作用。本文主要阐述了光交换的类型，光交换技术的优点，以及光交换技术发展的趋势。 关键词：光交换类型趋势 随着通信网传输容量的增加，光纤通信技术也发展到了一个新的高度。发展迅速的各种新业务对通信网的带宽和容量提出了更高的要求。光纤的巨大频带资源和优异的传输性能，使它成为高速大容量传输地理想媒质。随着WDM技术地成熟，单根光纤的传输容量甚至可以达到Tb/s的速度。由此也对交换系统的发展提供了压力和动力，光交换技术的发展在某种程度上也决定了全光通信的发展。 一、光交换与光交换技术 光交换(photonic switching)技术是一种光纤通信技术，它是在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。光交换技术是用光纤来进行网络数据、信号传输的网络交换传输技术。与电子数字程控交换相比，光交换无须在光纤传输线路和交换机之间设置光端机进行光/电（O/E）和电/光（E/O）交换，而且在交换过程中，还能充分发挥光信号的高速、宽带和无电磁感应的优点。光纤传输技术与光交换技术融合在一起，可以起到相得益彰的作用，从而使光交换技术成为通信网交换技术的一个发展方向。 光交换技术可以分成光路交换技术和分组交换技术。光路光交换可利用ＯＡＤＭ、ＯＸＣ等设备来实现，而分组光交换对光部件的性能要求更高，由于目前光逻辑器件的功能还较简单，不能完成控制部分复杂的逻辑处理功能，因此国
第五章广域网 5-1 试从多个方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。 答：从占用通信子网资源方面看:虚电路服务将占用结点交换机的存储空间，而数据报服务对每个其完整的目标地址独立选径，如果传送大量短的分组，数据头部分远大于数据部分，则会浪费带宽。从时间开销方面看:虚电路服务有创建连接的时间开销，对传送小量的短分组，显得很浪费；而数据报服务决定分组的去向过程很复杂，对每个分组都有分析时间的开销。从拥塞避免方面看:虚电路服务因连接起来的资源可以预留下来，一旦分组到达，所需的带宽和结点交换机的容量便已具有，因此有一些避免拥塞的优势。而数据报服务则很困难。从健壮性方面看:通信线路的故障对虚电路服务是致命的因素，但对数据报服务则容易通过调整路由得到补偿。因此虚电路服务更脆弱。 5-4 广域网中的主机为什么采用层次结构方式进行编址？ 答：层次结构方式进行编址就是把一个用二进制数表示的主机地址分为前后两部分。前一部分的二进制数表示该主机所连接的分组交换机的编号，而后一部分的二进制数表示所连接的分组交换机的端口号，或主机的编号。采用两个层次的编址方案可使转发分组时只根据分组和第一部分的地址（交换机号），即在进行分组转发时，只根据收到的分组的主机地址中的交换机号。只有当分组到达与目的主机相连的结点交换机时，交换机才检查第二部分地址（主机号），并通过合适的低速端口将分组交给目的主机。采用这种方案可以减小转发表的长度，从而减少了查找转发表的时间。 5-5一个数据报分组交换网允许各结点在必要时将收到的分组丢弃。设结点丢弃一个分组的概率为p。现有一个主机经过两个网络结点与另一个主机以数据报方式通信，因此两个主机之间要经过3段链路。当传送数据报时，只要任何一个结点丢弃分组，则源点主机最终将重传此分组。试问： （1）每一个分组在一次传输过程中平均经过几段链路？ （2）每一个分组平均要传送几次？ （3）目的主机每收到一个分组，连同该分组在传输时被丢弃的传输，平均需要经过几段链路？ 答：（1）从源主机发送的每个分组可能走1段链路（主机-结点）、2段链路（主机-结点-结点）或3段链路（主机-结点-结点-主机）。 走1段链路的概率是p，走2段链路的概率是p（1-p），走3段链路的概率（1-p）2 则，一个分组平均通路长度的期望值是这3个概率的加权和，即等于 L=1×p＋2×p（1-p）＋3×（1-p）2= p2-3 p+3 注意，当p=0时，平均经过3段链路，当p=1时，平均经过1段链路，当0 从传输技术来说，电话网是采用电路交换方式，即电话通信的电路一旦接通后，电话用户就占用了一个信道，无论用户是否在讲话，只要用户不挂断，信道就一直被占用着。一般情况下，通话双方总是一方在讲话、另一方在听，听的一方没有讲话也占用着信道，而且讲话过程中也总会有停顿的时间。因此用电路交换方式时线路利用率很低，至少有50%以上的时间被浪费掉。而因特网的信息传送是采用分组交换方式，所谓分组交换，是把数字化的信息，按一定的长度“分组”、打“包”，每个“包”加上地址标识和控制信息，在网络中以“存储—转发“的方式传送，即遇到电路有空就传送，并不占用固定的电路或信道，因此被称为是“无连接”的方式。这种方式可以在一个信道上提供多条信息通路；此外在因特网上传送信息通常还采用数据压缩技术，被压缩的语音信息分组在到达目的地后再复原、合成为原来的语音信号送到接收端用户。因此，利用因特网传送语音信息要比电话网传送语音的线路利用率提高许多倍，这也是电话费用大大降低的重要原因。 请简述电路交换和分组交换(包交换)的基本原理与区别 电路交换 每部电话都连接到交换机上，而交换机使用交换的方法，让电话用户之间可以很方便地通信。一百多年来，电话交换机虽然经过了多次更新换代，但交换的方式一直都是电路交换。当电话机数量增多，就使用彼此连接起来的交换机来完成全网的交换工作。注意，是这种交换机采用了电路交换的方式，后来的分组交换也是采用了一样的电信网，只是不一样类型的交换机（当然协议也不同）。 从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。 在使用电路交换打电话之前，先拨号建立连接：当拨号的信令通过许多交换机到达被叫用户所连接的交换机时，该交换机就向用户的电话机振铃；在被叫用户摘机且摘机信号传送回到主叫用户所连接的交换机后，呼叫即完成，这时从主叫端到被叫端就建立了一条连接。通话过程。通话结束挂机后，挂机信令告诉这些交换机，使交换机释放刚才这条物理通路。这种必须经过“建立连接--通信--释放连接”三个步骤的连网方式称为面向连接的。电路交换必定是面向连接的。 用户到交换机之间的叫用户线，归电话用户专用。交换机之间、许多用户共享的叫中继线，拥有大量的话路，正在通话的用户只占用其中的一个话路，在通话的全部时间里，通话的两个用户始终占用端到端的固定传输带宽。 以电路联接为目的的交换方式是电路交换方式。电话网中就是采用电路交换方式。我们可以打一次电话来体验这种交换方式。打电话时，首先是摘下话机拨号。拨号完毕，交换机就知道了要和谁通话，并为双方建立连接，等一方挂机后，交换机就把双方的线路断开，为双方各自开始一次新的通话做好准备。因此，我们可以体会到，电路交换的动作，就是 【如何用路由器模拟帧中继交换机？】 物理连接：所有的DCE接口都接到模拟成帧中继交换的路由器上。因为在实际工程中clockrate是由局端，像电信这样的部门来确定的。 局端的终端服务器通过异步口连接到模拟成帧中继交换的路由器的console口。 配置实现： 首先在全局配置模式下打： router(config)#frame-relay switching //启动帧中继交换功能 然后进入接口配置模式 router(config-if)#en fr //接口封装帧中继，命令全称：encapsulation frame-relay。这里没有打封装类型，就是缺省的cisco类型。另外还可以是ietf的。 router(config-if)#frame lmi-type ansi //配置帧中继LMI封装类型。lmi（local management interface）本地管理接口，运用在路由器和帧中继交换机之间。是数据传输一种信令标准。它有三种封装方法：cisco，ansi，q933a，缺省封装类型，自然是cisco类型。但它是由Cisco，StrataCom，Nortel，DEC联合制定的。ansi（American National Standards Institute）美国国家标准学会，始建立于1918年，标准涉及电工、建筑、日用品、制图、材料试验等技术领域。q933a是国际电联（International Telecommunication Union）的标准。ITU-T （The ITU Telecommunication Standardization Sector ）ITU-T是国际电信联盟电信标准化部门，成立于1993年，它的前身是国际电报和电话咨询委员会（CCITT）。 router(config-if)#frame-relay intf-type dce //配置帧中继接口类型，有dce，dte，还有nni选择。虽然在物理上，它已经是DCE接口，但是用于模拟帧中继环境，还需要再配置帧中继里的接口类型。 帧中继(FRAME-RELAY）是一种广域网技术，最初是为了解决全国性或跨国性的帧中继大公司在地理上分散的局域网络实现通信而产生的。随着局域网与局域网之间进行互联的要求日益高涨，帧中继技术也迅速发展起来的。它是一种先进的包交换技术，是一种快速分组通信方式。它采用虚电路技术，能充分利用网络资源。帧中继为多区域间，全国范围内以及国际间实现通信提供了一个灵活高效的广域网解决方案。 帧中继 帧中继是八十年代初发展起来的一种数据通信技术，其英文名为FrameRelay，简称FR。它是从X.25分组通信技术演变而来的。数据通信的目的就是要完成计算机之间、计算机与各种数据终端之间的信息传递。为了实现数据通信，必须进行数据传输，即将位于一地的数据源发出的数据信息通过数据通信网络送到另一地的数据接收设备。被传递的数据信息的类型是多种多样的，其典型的应用有文件传送、电子信箱、可视图文、文件检索、远程医疗诊断等。数据通信网交换技术历经了电路方式、分组方式、帧方式、信元方式等阶段。 电路方式是从一点到另一点传送信息且固定占用电路带宽资源的方式，例如专线DDN数据通信。由于预先的固定资源分配，不管在这条电路上实际有无数据传输，电路一直被占着。分组方式是将传送的信息划分为一定长度的包，称为 帧中继 分组，以分组为单位进行存储转发。在分组交换网中，一条实际的电路上能够传输许多对用户终端间的数据而不互相混淆，因为每个分组中含有区分不同起点、终点的编号，称为逻辑信道号。分组方式对电路带宽采用了动态复用技术，效率明显提高。为了保证分组的可靠传输，防止分组在传输和交换过程中的丢失、错发、漏发、出错，分组通信制定了一套严密的，较为繁琐的通信协议，例如：在分组网与用户设备间的X.25规程就起到了上述作用，因此人们又称分组网为“X.25网”。帧方式实质上也是分组通信的一种形式，只不过它将X.25分组网中分组交换机之间的恢复差错，防止拥塞的处理过程进行了简化。帧方式的典型技术就是帧中继。由于传输技术的发展，数据传输误码率大大降低，分组通信的差错恢复机制显得过于繁琐，帧中继将分组通信的三层协议简化为两层，大大缩短了处理时间，提高了效率。帧中继网内部的纠错功能很大一部分都交由用户终端设备来完成。 帧中继 帧中继是一种局域网互联的WAN协议，它工作在OSI参考模型的物理层和数据链路层。它为跨越多个交换机和路由器的用户设备间的信息传输提供了快速和有效的方法。帧中继是一种数据包交换技术，与X.25类似。它可以使终端站动态共享网络介质和可用带宽。帧中继采用以下两种数据包技术：1）可变长数据包；2）统计多元技术。它不能确保数据完整性，所以当出现网络拥塞现象时就会丢弃数据包。但在实际应用中，它仍然具有可靠的数据传输性能。 帧中继是在分组交换技术的基础上发展起来的一种电信业务，简称FR。它是对原来的分组交换协议作了简化的数据传输新技术。又称“快速分组交换”技术。“帧”在数据通信中是指一个包括开始和结束标志的一个连续的二进制比特序列，是数据通信中传输链路传送时所用的基本单位。“帧中继”就是在传输链路中以“帧”为单位进行的中继传送。 帧中继(FrameRelay)是一种网络与数据终端设备(DTE)接口标准。由于光纤网比早期的电话网误码率低得多，因此，可以减少X.25的某些差错控制过程。从而可以减少结点的处理时 龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/842882365.html, 现代分组交换技术的发展与应用 作者：赵振华肖智戈陈剑 来源：《速读·下旬》2015年第10期 摘要：分组交换技术是由数据通信发展而来的。分组交换是将用户传送的数据划分成一 定的长度，每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。 关键词：分组交换技术;发展;应用 1 分组交换技术发展史 从交换技术的发展历史看，数据交换经历了报文交换、电路交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。 报文交换就是将用户的报文存储在交换机的存储器中，当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，以“存储—转发”方式在网内传输数据。电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。 分组交换技术的产生 面向终端的计算机网络在其应用与发展的过程中，随着被连入的主机和终端数目的不断增加，网络的覆盖面积在不断扩大，结果是通信问题表现得越来越突出和重要。当时的数据通信存在的主要问题是：（1）通信资源主要来源于租用现有的电话、电报网的线路，在传输质量和速率等方面不能满足数据通信的要求；（2）传统电话网的线路交换和电报网的报文交换方式不能在通信线路的利用率和传输迟延两方面获得很好的 折中；（3）没有统一的数据通信体制和网络体系结构，各家网络的发展各行其是，而且往往在同一地区搞重复建设，但又互不兼容，网络之间无法互通。因此，在 60 年代中期面向终端网络蓬勃发展的同时，一场新的通信体制的革命也在悄然进行，最终导致分组交换网的出现。 1964 年 8 月，欧洲 RAND 公司的 Paul Baran 等人发表了一篇研究报告(P. Baran et al: “OnDistributed Communications”, Series of 11 reprots, Rand Coorp. Santa Monica, Ca..,Aug. 1964)，为北大西洋公约组织提出了一个基于话音分片打包传输与交换的空军通信网络体制，目的在于提高话音通信网的安全和可靠性。这个网络的工作原理设想是：把送话人的话音信号分割成数字化的一些“小片”，各个小片封装成“包”在网内的不同通路上独立地传输到目的节点站，最后从包中卸下“小片”装配成原来的话音信号送给受话人。这样，在除目的地之外的其他节点站所能窃听到的只是个别小片片，不可能组装成一个完整的语句。另外，由于每个话音小片可以有多条通路到达目的站，因而网络具有抗破坏和抗故障能力。可惜这一设想在当时未能引起有关当局的重视，也有当时技术上的原因。 1966 年英国国家物理实验室的 Davies 首次提出分组(packet，又译为“数据包”)的概念，与 Paul Baran 研究报告的设想一致。第一个利用分组交换(packet switching)技术的是美国国防部的高级研究计划局(Advanced Research Project Agency, 简称ARPA)。当时 ARPA决定致力于开发一个能实现资源共享的计算机网络，把分组交换技术应用于网络的数据通信。这就是于 1969 年建成的 ARPANET——世界上第一个采用分组交换技术的计算机网络——被后人称为“网络之父”，也是现今“因特网”的前身。 分组交换技术 百科名片 分组交换技术也称包交换，是将用户传送的数据划分成一定的长度,每个部分叫做一个分组，经过传输分组的方式传输信息的一种技术。它是经过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下，应运而生的一种交换技术。 目录 概述 发展历史 技术特点 网络结构 网络现状 技术应用 现阶段作用 概述 发展历史 技术特点 网络结构网络现状 技术应用 现阶段作用 分组交换技术是在计算机技术发展到一定程度，人们除了打电话直接沟通，分组交换在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将她们转发至目的地，这一过程称为分组交换。 进行分组交换的通信网称为分组交换网。从交换技术的发 展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。分组交换实质上是在”存储一转 发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据一分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的 数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端 ，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分 组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小 ， 交互性好。 分组交换网是继电路交换网和报文交换网之后一种新型交 换网络，它主要用于数据通信。分组交换是一种存储转发的交 换方式，它将用户的报文划分成一定长度的分组，以分组为存 储转发，因此，它比电路交换的利用率高，比报文交换的时延要小，而具有实时通信的能力。分组交换利用统计时分复用原理,将一条数据链路复用成多个逻辑信道，最终构成一条主叫、被叫用户之间的信息传送通路，称之为虚电路(V.C)实现数据的分 组传送。 分组交换网具有如下特点：(1)分组交换具有多逻辑信道的 能力，故中继线的电路利用率高；(2)可实现分组交换网上的不 同码型、速率和规程之间的终端互通；(3)由于分组交换具有差 错检测和纠正的能力，故电路传送的误码率极小；(4)分组交换的网络管理功能强。 分组交换的基本业务有交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC)两种。交换虚电路如同电话电路一样，即两个数据终端要 通信时先用呼叫程序建立电路(即虚电路),然后发送数据，通信 结束后用拆线程序拆除虚电路。永久虚电路如同专线一样，在分组网内两个终端之间在申请合同期间提供永久逻辑连接，无 帧中继技术及其应用 帧中继是八十年代初发展起来的一种数据通信技术，其英文名为Frame Relay，简称FR。它是从X.25分组通信技术演变而来的。&127;什么是帧中继? 它有什么优点? 用帧中继来干什么?&127;本文将就这些问题作简单的介绍。 一、数据通信技术发展演变的过程 数据通信的目的就是要完成计算机之间、计算机与各种数据终端之间的信息传递。为了实现数据通信，必须进行数据传输，即将位于一地的数据源发出的数据信息通过数据通信网络送到另一地的数据接收设备。被传递的数据信息的类型是多种多样的，其典型的应用有文件传送、电子信箱、可视图文、文件检索、远程医疗诊断等。数据通信网交换技术历经了电路方式、分组方式、帧方式、信元方式等阶段。 电路方式是从一点到另一点传送信息且固定占用电路带宽资源的方式，例如专线DDN数据通信。由于预先的固定资源分配，不管在这条电路上实际有无数据传输，电路一直被占着。分组方式是将传送的信息划分为一定长度的包，称为分组，以分组为单位进行存储转发。在分组交换网中，一条实际的电路上能够传输许多对用户终端间的数据而不互相混淆，因为每个分组中含有区分不同起点、终点的编号，称为逻辑信道号。分组方式对电路带宽采用了动态复用技术，效率明显提高。为了保证分组的可靠传输，防止分组在传输和交换过程中的丢失、错发、漏发、出错，分组通信制定了一套严密的，较为繁琐的通信协议，例如：在分组网与用户设备间的X.25规程就起到了上述作用，因此人们又称分组网为“X.25网”。帧方式实质上也是分组通信的一种形式，只不过它将X.25分组网中分组交换机之间的恢复差错，防止拥塞的处理过程进行了简化。帧方式的典型技术就是帧中继。由于传输技术的发展，数据传输误码率大大降低，分组通信的差错恢复机制显得过于繁琐，帧中继将分组通信的三层协议简化为两层，大大缩短了处理时间，提高了效率。帧中继网内部的纠错功能很大一部分都交由用户终端设备来完成。 二、帧中继技术简介 我们可以将帧中继技术归纳为以下几点： 1) 帧中继技术主要用于传递数据业务，它使用一组规程将数据信息以帧的形式(简 称帧中继协议)有效地进行传送。它是广域网通信的一种方式。 2) 帧中继所使用的是逻辑连接，而不是物理连接，在一个物理连接上可复用多个 逻辑连接（即可建立多条逻辑信道），可实现带宽的复用和动态分配。 3) 帧中继协议是对X.25协议的简化，因此处理效率很高，网络吞吐量高，通信时 延低，帧中继用户的接入速率在64kbit/s至2Mbit/s，甚至可达到34Mbit/s。 4) 帧中继的帧信息长度远比X.25分组长度要长，最大帧长度可达1600字节/帧， 帧中继基础知识总结 版本V1.0 密级?开放?内部?机密 类型?讨论版?测试版?正式版 1帧中继基本配置 1.1帧中继交换机 帧中继交换机在实际工程环境中一般不需要我们配置，由运营商设置完成，但在实验环境中，要求掌握帧中继交换机的基本配置。 配置示例： frame-relay switching interface s0/1 encapsulation frame-relay frame-relay intf-type dce clock rate 64000 frame-relay route 102 interface s0/2 201 // 定义PVC，该条命令是，s0/1口的DLCI 102，绑定到s0/2口的201 DLCI号 frame-relay route 103 interface s0/3 301 no shutdown 1.2环境1 主接口运行帧中继（Invers-arp） FRswitch（帧中继交换机）的配置： frame-relay switching interface s0/1// 连接到R1的接口 encapsulation frame-relay frame-relay intf-type dce clock rate 64000 frame-relay route 102 interface s0/2 201 // 定义PVC，该条命令是，s0/1口的DLCI 102，绑定到s0/2口的201 DLCI号 no shutdown interface s0/2// 连接到R2的接口 encapsulation frame-relay frame-relay intf-type dce clock rate 64000 frame-relay route 201 interface s0/1 102 no shutdown R1的配置如下： interface serial 0/0 ip address 192.168.12.1 255.255.255.252 encapsulation frame-relay // 接口封装FR，通过invers-arp发现DLCI，并建立对端IP到本地DLCI的映射（帧中继映射表）no shutdown R2的配置如下： interface serial 0/0 ip address 192.168.12.2 255.255.255.252 encapsulation frame-relay no shutdown 帧中继 帧中继协议概述 帧中继协议是一种简化的X.25广域网协议。帧中继协议是一种统计复用的协议，它 在单一物理传输线路上能够提供多条虚电路。每条虚电路用数据链路连接标识（Data Link Connection Identifier，DLCI）来标识，DLCI只在本地接口和与之直接相连的 对端接口有效，不具有全局有效性，即在帧中继网络中，不同的物理接口上相同的 DLCI并不表示是同一个虚电路。 帧中继网络提供了用户设备（如路由器和主机等）之间进行数据通信的能力，用户 设备被称作数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE）；为用户设备提供接 入的设备被称为数据电路终接设备（Data Circuit-terminating Equipment，DCE）。 帧中继网络既可以是公用网络或者是某一企业的私有网络，也可以是数据设备之间 直接连接构成的网络。 帧中继地址映射 帧中继地址映射是把对端设备的协议地址与对端设备的帧中继地址（本地的DLCI） 关联起来，使高层协议能通过对端设备的协议地址寻址到对端设备。 帧中继主要用来承载IP协议，在发送IP报文时，根据路由表只能知道报文的下一 跳地址，发送前必须由该地址确定它对应的DLCI。这个过程可以通过查找帧中继地 址映射表来完成，因为地址映射表中存放的是下一跳IP地址和下一跳对应的DLCI 的映射关系。 地址映射表可以由手工配置，也可以由Inverse ARP协议动态维护。 如下图所示，通过帧中继网络可以实现局域网互联。 图1通过帧中继网络实现局域网互联 虚电路介绍 根据虚电路建立方式的不同，虚电路分为两种类型：永久虚电路（Permanent Virtual Circuit，PVC）和交换虚电路（Switched Virtual Circuit，SVC）。手工设置产生的 虚电路称为永久虚电路。通过协议协商产生的虚电路称为交换虚电路，这种虚电路 由帧中继协议自动创建和删除。目前在帧中继中使用最多的方式是永久虚电路方式。 在永久虚电路方式下，需要检测虚电路是否可用。本地管理接口（Local Management Interface，LMI）协议就是用来检测虚电路是否可用的。LMI协议用于维护帧中继协 议的PVC表，包括：通知PVC的增加、探测PVC的删除、监控PVC状态的变更、 验证链路的完整性。系统支持三种本地管理接口协议：ITU-T的Q.933附录A、ANSI 的T1.617附录D以及非标准兼容协议。 LMI协议的基本工作方式是：DTE设备每隔一定的时间间隔发送一个状态请求报文 （Status Enquiry报文）去查询虚电路的状态，DCE设备收到状态请求报文后，立 即用状态报文（Status报文）通知DTE当前接口上所有虚电路的状态。 对于DTE侧设备，永久虚电路的状态完全由DCE侧设备决定；对于DCE侧设备， 永久虚电路的状态由网络来决定。在两台网络设备直接连接的情况下，DCE侧设备 的虚电路状态是由设备管理员来设置的。 帧中继协议参数 帧中继协议的参数以及含义如表1所示。 表1帧中继协议参数含义 工作方式参数含义取值范围缺省值 请求PVC状态的计数器（N391）1～255 6 错误门限（N392）1～10 3 事件计数器（N393）1～10 4 DTE 用户侧轮询定时器（T391），当为0时，表示禁止LMI协议0～32767 （单位：秒） 10 （单位：秒） 错误门限（N392）1～10 3 事件计数器（N393）1～10 4 DCE 网络侧轮询定时器（T392）5～30 （单位：秒） 15 （单位：秒） 这些参数由Q.933的附录A规定，各参数的含义如下：与DTE工作方式相关的参数含义： 分组交换技术简介及未来应用 通信工程 2011117145 王彦卓 一、分组交换技术的诞生背景 随着计算机技术的发展，人们生活中遍布网络，如通信网络，英特网等，这也促使了交换技术的空前发展。从电话交换一直到当今数据交换、综合业务数字交换，交换技术经历了人工交换到自动交换的过程。 由于电路交换技术不利于实现不同类型的数据终端设备之间的相互通信，报文交换技术下的信息传输时延又太长，不满足数据通信的实时性要求，分组交换技术应运而生。 二、分组交换技术的原理 分组交换采用了报文交换的“存储-转发”方式，但是不像报文交换那样以报文单位交换，而是将报文截成许多比较短的，被规格化的“分组”进行交换和传输。可以说食堂一个窗口排一列很多人打饭类比为报文交换，那么分组交换就是把队伍分成两个或者几个人一组，可以自由选择窗口打饭，当然，任务是所有人都打好饭。由于分组长度短，又具有统一的格式，便于在交换机中进行存储和处理，“分组”进入交换机中只停留很短的时间，进行排队处理，一旦确定了新的路由，就很快的发送给下一个交换机或用户终端。由此可见，分组穿过网络的时间很短，这样，分组交换技术就能够满足绝大多数用户对信息传输的实时性要求。待分组到达目的地后，交换机将分组头 去掉，将分割的数据段按顺序装好，还原成发端的文件交给收端用户。 三、分组交换技术的工作模式 分组交换可以分成两种工作模式：数据报和虚电路。 数据报方式类似报文传输方式，将每个分组作为报文来对待，每个数据分组中都包含终点的地址信息，分组交换机为每一个数据分组独立寻址，相当于一队人前往目的地，每个人都拿着到目的地的地图，但每个人的路线都不一样。 虚电路的方式就比较个性了。它是交换机之间建立的一种逻辑链接，主叫机与被叫机任何一方在任何时候都可以用这种连接和接收数据，但是虚电路是不独占线路和交换机资源的。 一条实际物理电路可以有很多虚电路。 四、分组交换技术的优缺点 分组交换的主要优点有： （1）向用户提供了不同速率，不同代码，不同的同步方式，不同的通信控制协议的数据终端之间能够互相通信的灵活 的通信环境。 （2）网络负载轻的时候，信息传输时延小且变化范围小，能满足计算机交互业务的要求。 （3）通信线路利用率高，一条物理线路可以同时提供多条信息通路，实现了线路动态的统计复用。 （4）可靠性高，在分组交换网中，“分组”在网络中传送时的路 第1章交换概论 1.2 通信网中用户线上传输的是什么信号？中继(E1)线上是什么信号？数据传输速率？答：模拟信号。数字信号。 2.048Mbps. 1.3 说明目前常用的交换方式有哪几种？各有什么特点及应用场合？ 答：电路交换,多速率电路交换.快速电路交换,分组交换, 帧交换, 帧中继、ATM交换, IP交换, 多协议标记交换(MPLS), 光交换, 软交换.。 电路交换： ①信息传送的最小单位是时隙②同步时分复用(固定分配带宽) ③面向物理连接的工作方式④信息具有透明性⑤信息传送无差错控制⑥基于呼叫损失制的流量控制 多速率电路交换： 本质上还是电路交换，具有电路交换的主要特点。不同的是： 电路交换方式只提供64kbps的单一速率，多速率电路交换方式可以为用户提供多种速率。即多速率电路交换，有一个固定的基本信道速率，如64kbps、2Mbps等，几个这样的基本信道捆绑起来构成一个速率更高的信道，实现多速率交换。这个更高的速率一定是基本信道速率的整数倍。窄带综合业务数字网(N-ISDN)中，可视电话业务采用的就是多速率电路交换方式。 快速电路交换： 动态分配带宽和网络资源，用户不传输数据时，不建立传输通道和物理连接，当有信息传送时才快速建立通道。适应突发业务。 分组交换： 1.报文交换的特征是交换机要对用户的信息进行存储和处理，即信息是不透明传输。数据 通信——非话业务。 2分组交换： ①信息传送的最小单位是分组。②面向逻辑连接和无连接两种工作方式③统计时分复用(按需分配带宽) 基本原理是把时间划分为不等长的时间片，长短不同的时间片就是传送不同长度分组所需要的时间，每路通信按需分配时间片，当通信需要传送的分组多时，所占用时间片的个数就多，反之，所占用时间片的个数就少，不传输信息时不分配带宽。由此可见，统计时分复用是按需分配带宽(动态分配带宽)的。④标志化信道：在统计时分复用中，靠分组头中的标志来区分不同的通信分组。具有相同标志的分组属于同一个通信，也就构成了一个子信道，识别这个子信道的标志也叫做信道标志，该子信道被称为标志化信道。而同步时分复用靠时间位置来识别每路通信的分组，被称为位置化信道。⑤信息传送有差错控制，分组交换是专门为数据通信网设计的交换方式，为保证数据信息的可靠性，在分组交换中设有CRC校验、重发等差错控制机制。⑥信息传送不具有透明性。分组交换对所传送的数据信息要进行处理。⑦基于呼叫延迟制的流量控制。在分组交换中，当数据流量较大时，分组排队等待处理，其流量控制基于呼叫延迟分组交换的技术不适合对实时性要求较高的话音业务，而适合突发和对差错敏感的数据业务。 帧交换： 帧交换方式简化了协议，其协议栈只有物理层和数据链路层。 帧交换与分组交换、帧中继的技术特点 帧中继协议原理及配置 【复习旧课】（教学手段：课堂提问） 【引入新课】（教学手段：创设情景） 【讲授新课】（教学手段：教师讲授） 一、 帧中继概述 帧中继（Frame Relay ，简称FR ）是以X.25 分组交换技术为基础，摒弃其中复杂的检、纠错过程，改造了原有的帧结构，从而获得了良好的性能。帧中继的用户接入速率一般为64 kbps ～2 Mbps ，局间中继传输速率一般为2 Mbps 、34 Mbps ，现已可达155 Mbps 。 1. 帧中继简介 帧中继技术继承了X.25 提供的统计复用功能和采用虚电路交换的优点，但是简化了可靠传输和差错控制机制，将那些用于保证数据可靠性传输的任务（如流量控制和差错控制等）委托给用户终端或本地结点机来完成，从而在减少网络时延的同时降低了通信成本。帧中继中的虚电路是帧中继包交换网络为实现不同DTE 之间的数据传输所建立的逻辑链路，这种虚电路可以在帧中继交换网络内跨越任意多个DCE 设备或帧中继交换机。 图6-4 帧中继网络 一个典型的帧中继网络是由用户设备与网络交换设备组成，如图6-4所示。作为帧中继网络核心设备的FR 交换机其作用类似于我们前面讲到的以太网交换机，都是在数据链路层完成对帧的传输，只不过FR 交换机处理的是FR 帧而不是以太帧。帧中继网络中的用户设备负责把数据帧送到帧中继网络，用户设备分为帧中继终端和非帧中继终端两种，其中非帧中继终端必须通过帧中继装拆设备（FRAD ）接入帧中继网络。 2. 帧中继的特点 帧中继具有如下特点： ● 帧中继技术主要用于传递数据业务，将数据信息以帧的形式进行传送。 ● 帧中继传送数据使用的传输链路是逻辑连接，而不是物理连接，在一个物理连接上可以复用多个逻辑连接，可以实现带宽的复用和动态分配。 ● 帧中继协议简化了X.25的第三层功能，使网络节点的处理大大简化，提高了网络对信息的处理效率。采用物理层和链路层的两级结构，在链路层也只保留了核心子集部分。 ● 在链路层完成统计复用、帧透明传输和错误检测，但不提供发现错误后的重传。省去了帧编号、流量控制、应答和监视等机制，大大节省了交换机的开销，提高了网络吞吐量、 局域网 局域网 分组交换技术及其应用 随着微电子技术、计算机技术的飞速发展，交换技术得到了空前的发展。从电话交换一直到当今数据交换、综合业务数字交换，交换技术经历了人工交换到自动交换的过程。人们对可视电话、可视图文、图象通信和多媒体等宽带业务的需求，也将大大地推动异步传输技术（A TM）和同步数字系列技术（SDH）及宽带用户接入网技术的不断进步和广泛应用。 分组交换技术是在计算机技术发展到一定程度，人们除了打电话直接沟通，通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下，应运而生的一种交换技术。 分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。 分组交换技术介绍 分组交换与其他交换的比较 从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。 电路交换 电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。在整个通信过程中双方一直占用该电路。它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。 报文交换 将用户的报文存储在交换机的存储器中。当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”方式在网内传输数据。报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。但它的缺点也是显而易见的。以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。 分组交换 分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。 异步传输模式（A TM） 综合业务数字网是集语音、数据、图文传真、可视电话等各种业务为一体的网络，适用于不 三种交换技术的简介 1．电路交换技术 网络交换技术共经历了四个发展阶段，电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和ATM技术。公众电话网（PSTN网）和移动网（包括GSM网和CDMA网）采用的都是电路交换技术，它的基本特点是采用面向连接的方式，在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路，通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束，并且在电路的建立和释放过程中都需要利用相关的信令协议。这种方式的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性强，时延小，交换设备成本较低，但同时带来的缺点是网络的带宽利用率不高，一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态，分配的电路都一直被占用。 2．报文交换技术 报文交换技术和分组交换技术类似，也是采用存储转发机制，但报文交换是以报文作为传送单元，由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延，并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难，为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否则就有可能造成数据传送的失败。在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务，如公用电报网。报文交换比分组交换出现的要早一些，分组交换是在报文交换的基础上，将报文分割成分组进行传输，在传输时延和传输效率上进行了平衡，从而得到广泛的应用。 3．分组交换技术 电路交换技术主要适用于传送话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。首先数据通信具有很强的突发性，峰值比特率和平均比特率相差较大，如果采用电路交换技术，若按峰值比特率分配电路带宽则会造成资源的极大浪费，如果按照平均比特率分配带宽，则会造成数据的大量丢失。其次是和语音业务比较起来，数据业务对时延没有严格的要求，但需要进行无差错的传输，而语音信号可以有一定程度的失真但实时性一定要高。分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式，它的基本特点是面向无连接而采用存储转发的方式，将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据，并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元即分组。采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，每个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点，这样在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态 4.4.1 帧中继基本原理 帧中继(Frame Relay,FR)技术是在OSI 第二层上用简化的方法传送和交换数据单元的一种技术。帧中继技术是在分组技术充分发展，数字与光纤传输线路逐渐替代已有的模拟线路，用户终端日益智能化的条件下诞生并发展起来的。帧中继仅完成OSI 物理层和链路层核心层的功能，将流量控制、纠错等留给智能终端去完成，大大简化了节点机之间协议；同时，帧中继采用虚电路技术，能充分利用网络资源，因而帧中继具有吞吐量高、时延低、适合突发性业务等特点。作为一种新的承载业务，通过RFC1490协议，把网络层的IP 数据包封装成数据链路层的帧中继帧，帧中继的用户接口速率最高为34Mbit/s ，它目前在中、低速率网络互联的应用中被广泛使用。 帧中继技术适用于以下两种情况：(1) 用户需要数据通信，其带宽要求为64kbit/s-34Mbit/s ，而参与通信的各方多于两个的时候使用帧中继是一种较好的解决方案；(2) 当数据业务量为突发性时，由于帧中继具有动态分配带宽的功能，选用帧中继可以有效地处理突发性数据。 1 帧中继业务 帧中继业务是在用户-网络接口(UNI)之间提供用户信息流的双向传送，并保持原顺序不变的一种承载业务。用户信息流以帧为单位在网络内传送，用户-网络接口之间以虚电路进行连接，对用户信息流进行统计复用。 帧中继网络提供的业务有两种：永久虚电路和交换虚电路。永久虚电路是指在帧中继终端用户之间建立固定的虚电路连接，并在其上提供数据传送业务。交换虚电路是指在数据传送前，两个帧中继终端用户之间通过呼叫建立虚电路连接，网络在建好的虚电路上提供数据信息的传送服务，终端用户通过呼叫清除操作终止虚电路。目前已建成的帧中继网络大多只提供永久虚电路业务。 帧中继永久虚电路业务模型如图2-1所示。 FR 网络 FR 网络 FR 网络 FRAD ：帧中继组装和拆分 PVC ：永久虚电路 LAN ：局域网 图2-1 永久虚电路业务模型 2 帧中继的基本功能 帧中继在OSI 第二层以简化的方式传送数据，仅完成物理层和链路层核心层的功能，智能化的终端设备把数据发送到链路层，并封装在LAPD 帧结构中，实施以帧为单位的信息传送。网络不进行纠错、重发、流量控制等。 帧不需要确认，就能够在每个交换机中直接通过，若网络检查出错误帧，直接电路交换和分组交换(包交换)的基本原理与区别
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