1.3.1各种交换方式-1 - 各种交换方式-1

一．电路交换：“电路交换”（Circuit Switching）又称为“线路交换”，是一种面向连接的服务。

两台计算机通过通信子网进行数据电路交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接。

最普通的电路交换例子是电话系统。

电路交换是根据交换机结构原理实现数据交换的。

其主要任务是把要求通信的输入端与被呼叫的输出端接通，即由交换机负责在两者之间建立起一条物理通路。

在完成接续任务之后，双方通信的内容和格式等均不受交换机的制约。

电路交换方式的主要特点就是要求在通信的双方之间建立一条实际的物理通路，并且在整个通信过程中，这条通路被独占。

1．电路交换的分类电路交换又分为时分交换（Time Division Switching，TDS）和空分交换（Space Division Switching，SDS）两种方式。

时分交换是把时间划分为若干互不重叠的时隙，由不同的时隙建立不同的子信道，通过时隙交换网络完成话音的时隙搬移，从而实现入线和出线间话音交换的一种交换方式。

时分交换的关键在于时隙位置的交换，而此交换是由主叫拨号所控制的。

为了实现时隙交换，必须设置话音存储器。

在抽样周期内有n个时隙分别存入n个存储器单元中，输入按时隙顺序存入。

若输出端是按特定的次序读出的，这就可以改变时隙的次序，实现时隙交换。

空分交换是指在交换过程中的入线通过在空间的位置来选择出线，并建立接续。

通信结束后，随即拆除。

比如，人工交换机上塞绳的一端连着入线塞孔，由话务员按主叫要求把塞绳的另一端连接被叫的出线塞孔，这就是最形象的空分交换方式。

此外，机电式（电磁机械或继电器式）、步进制、纵横制、半电子、程控模拟用户交换机及宽带交换机都可以利用空分交换原理实现交换的要求。

2．电路交换的三个阶段整个电路交换的过程包括建立线路、占用线路并进行数据传输和释放线路三个阶段。

下面分别予以介绍。

（1）电路建立如同打电话先要通过拨号在通话双方间建立起一条通路一样，数据通信的电路交换方式在传输数据之前也要先经过呼叫过程建立一条端到端的电路。

现代交换原理1.3 主要的交换方式现代通信网中采用的交换方式主要有电路交换、分组交换方式。

1.3.1 电路交换电话交换一般采用电路交换方式。

电路交换方式是指两个用户在相互通信时使用一条实际的物理链路，在通信过程中自始至终使用该条链路进行信息传输，并且不允许其它计算机或终端同时共享该链路的通信方式。

电路交换属于电路资源预分配系统，即在一次接续中，电路资源预先分配给一对用户固定使用，不管电路上是否有数据传输，电路一直被占用着，直到通信双方要求拆除电路连接为止。

电路交换的特点①在通信开始时要首先建立连接，在通信结束时要释放连接；②一个连接在通信期间始终占用该电路，即使该连接在某个时刻没有信息传送，该电路也不能被其它连接使用，电路利用率低。

③交换机对传输的信息不作处理，对交换机的处理要求简单，但对传输中出现的错误不能纠正。

④一旦连接建立以后，信息在系统中的传输时延基本上是一个恒定值。

电路交换适合传输信息量较大且传输速率恒定的业务，如电话通信业务，但不适合突发性要求高和对差错敏感的数据业务。

1.3.2分组交换分组交换原来是为完成数据通信业务发展起来的一种交换方式，由于分组交换技术的迅速发展，现在利用分组交换技术不仅可以用来完成数据通信业务，也可以用来完成话音和视频通信。

分组交换利用存储——转发的方式进行交换。

在分组交换方式中，首先将需传送的信息划分为一定长度的分组，并以分组为单位进行传输和交换。

在每个分组中都有一个3-10个字节的分组头，在分组头中包含有分组的地址和控制信息，以控制分组信息的传输和交换。

分组交换采用的是统计复用方式，电路的利用率较高。

但统计复用的缺点是可能产生附加的随机时延和丢失数据的可能。

这是由于用户传送数据的时间是随机的，若多个用户同时发送分组数据，则必然有一部分分组需要在缓冲区中等待一段时间才能占用电路传送，若等待的分组超过了缓冲区的容量，就可能发生部分分组的丢失。

另外，在分组交换中普遍采用逐段反馈重发措施，以保证数据传送是无差错的。

各种交换方式的比较摘要：通信网中，交换功能是由交换设备来完成的。

不同的通信网络由于所支持的业务特性不同，其交换设备所采用的交换方式也各不相同。

本文根据所学内容，对各种交换方式的特点做出详细的总结。

关键词：交换方式；特点；总结Comparison of various kinds of exchange waysZHANG shi-dong（School of Information science and technology, Northwest University, xi’an 710127, China）Abstract：In Communication network,the switching function is performed by switching equipment. Different communication networks support different business characteristics,exchange ways adopted by Switching equipment are in different ways too.According to the content, I make a detailed summary of the characteristics of various kinds of exchange ways.Key words:exchange ways;characteristics;summary1. 引言目前在通信网中所采用的交换方式主要有以下几种：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、光交换和软交换。

按照信息传送模式分类的话，电路交换、多速率电路交换、快速电路交换都属于电路传送模式；分组交换、帧交换、帧中继都属于分组传送模式；ATM交换、IP交换、光交换和软交换都属于异步传送模式。

No.1三种交换方式的特点及概述网络核心部分起特殊作用的是路由器。

路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分的最重要的功能;1.电路交换的主要特点✧从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态的分配传输线路的资源。

✧必须经过“建立连接（开始占用通信资源）→通话（一直占用通信资源）→释放连接（归还通信资源）”这三个步骤的交换方式称为电路交换;✧电路交换的一个重要特点就是在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源;2.分组交换的主要特点✧分组交换采用存储转发技术。

✧通常我们将要发送的整块数据称为一个报文;✧因特网的核心部分是由许多网络和把它们互联起来的路由器组成;✧主机和路由器都是计算机，但它们的作用很不一样。

主机是为用户进行信息处理的，并且可以和其它主机通过网络交换信息。

路由器则是用来转发分组的，即进行分组交换的。

✧路由器收到一个分组，先暂时存储下来，再检查其首部，查找转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个路由器。

这样一步步地，以存储转发的形式，把分组交付到最终的目的主机。

✧各路由器之间必须经常的交换彼此掌握的路由信息，以便创建和维持在路由器中的转发表，使得转发表能够在整个网络拓扑发生变化时及时更新;✧路由器暂时存储的是一个个短分组，而不是整个长的报文。

短分组是暂存在路由器的存储器（内存）中，而不是存储在磁盘中。

这就保证了较高的传输速率。

✧采用存储转发的分组交换，实质上是采用了在数据通信的过程中断续（或动态）分配传输带宽的策略;✧为了提高分组交换网的可靠性，因特网核心部分常采用网状拓扑结构，使得当发生网络拥塞或少数节点、链路出现故障时，路由器可灵活的改变转发路由而不导致通信的中断或全网瘫痪。

✧分组交换网的主要优点:高效：在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。

灵活：为每一个分组独立地选择转发路由。

主讲人：吕峰（北京油气调控中心）一、SCADA系统的定义及应用1、定义SCADA系统(Supervisory Control And Data Acquisition)，即监视控制与数据采集系统，以计算机控制软件系统、通信线路、现场控制与数据采集单元为基础的生产过程控制与调度自动化系统。

它能通过现场控制与数据采集单元收集场站设施的生产操作信息，并通过通信线路将信息传送到远方的调度控制中心通过计算机软件系统进行显示和报告，控制中心的操作员监视这些信息，并能向远方的场站设施发布控制指令。

一、SCADA系统的定义及应用2、应用领域SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于石油、化工、电力、给水、交通等领域。

油气管道SCADA系统的主要任务是通过各站的站控系统（PLC）或远控截断阀室（RTU）完成管道数据采集、数据处理及存储归档、设备和流程控制、故障处理、安全保护、报警等任务，同时完成批量跟踪、顺序输送、泄漏检测、输油泵运行优化、输油泵故障诊断及分析、仪表故障诊断及分析、罐区管理等功能。

调度操作人员通过SCADA 系统操作员工作站提供/显示的管道系统工艺过程的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息，完成对管道全线的监控及运行管理。

二、油气管道SCADA系统组成油气管道SCADA系统以4C(C omputer，C ontrol，C ommunication，C RT)技术，即计算机、通讯、控制和图形显示技术为基础，网络结构主要由即中控系统(DCC)，站控系统(SCS)，以及通信系统(COMM)三部分构成,实现遥信、遥测、遥控和遥调，“四遥”功能。

二、油气管道SCADA系统组成1、中控系统SCADA系统的控制中心部分称为主站系统或中控系统，中控系统一般采用先进的服务器、工作站、网络设备等硬件，以及通讯、图形显示、过程控制、数据库等软件构成，整个中控系统是一套集数据采集、信息展示、逻辑控制、数据存储功能的复杂的软硬件系统。

No.1三种交换方式的特点及概述网络核心部分起特殊作用的是路由器。

路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分的最重要的功能;1.电路交换的主要特点✧从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态的分配传输线路的资源。

✧必须经过“建立连接（开始占用通信资源）→通话（一直占用通信资源）→释放连接（归还通信资源）”这三个步骤的交换方式称为电路交换;✧电路交换的一个重要特点就是在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源;2.分组交换的主要特点✧分组交换采用存储转发技术。

✧通常我们将要发送的整块数据称为一个报文;✧因特网的核心部分是由许多网络和把它们互联起来的路由器组成;✧主机和路由器都是计算机，但它们的作用很不一样。

➢主机是为用户进行信息处理的，并且可以和其它主机通过网络交换信息。

➢路由器则是用来转发分组的，即进行分组交换的。

✧路由器收到一个分组，先暂时存储下来，再检查其首部，查找转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个路由器。

这样一步步地，以存储转发的形式，把分组交付到最终的目的主机。

✧各路由器之间必须经常的交换彼此掌握的路由信息，以便创建和维持在路由器中的转发表，使得转发表能够在整个网络拓扑发生变化时及时更新;✧路由器暂时存储的是一个个短分组，而不是整个长的报文。

短分组是暂存在路由器的存储器（内存）中，而不是存储在磁盘中。

这就保证了较高的传输速率。

✧采用存储转发的分组交换，实质上是采用了在数据通信的过程中断续（或动态）分配传输带宽的策略;✧为了提高分组交换网的可靠性，因特网核心部分常采用网状拓扑结构，使得当发生网络拥塞或少数节点、链路出现故障时，路由器可灵活的改变转发路由而不导致通信的中断或全网瘫痪。

✧分组交换网的主要优点:➢高效：在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。

➢灵活：为每一个分组独立地选择转发路由。

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。

现代通信网资料11.1 现代通信网基础通信的差不多形式是在信源和信宿之间建立一个传输信息的通道，实现信息的传输。

1.1.1 通信系统差不多组成信源、发送器、信道、接收器、信宿。

1.1.2 通信网络构成要素实际的通信网是由软件和硬件按特定方式构成的一个通信系统，每一次通信都需要软硬件设施的和谐配合来完成。

从硬件构成来看，通信网由终端节点、交换节点、业务节点和传输系统构成，它们完成通信网的接入、交换和传输等差不多功能。

软件部分包括信令、协议、操纵、治理、资费制度、编码方案等。

它们要紧完成通信网的操纵、治理、运营和爱护，实现通信网的智能化。

以下重点介绍通信网的硬件构成。

1) 终端节点要紧功能：(1) 用户信息的处理。

(2) 信令信息的处理。

2) 交换节点交换节点是通信网的核心设备，其要紧功能有：用户业务的集中和接入功能；交换功能；信令功能；其他操纵功能。

3) 业务节点其要紧功能是：实现独立于交换节点的业务的执行和操纵。

实现对交换节点呼叫建立的操纵。

为用户提供智能化、个性化、有差异的服务。

4) 传输系统传输系统为信息的传输提供传输信道，并将网络节点连接在一起。

通常传输系统的硬件组成应包括：线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备等。

目标：提高物理线路的使用效率。

1.1.3 通信网组网结构从功能的角度看，一个完整的现代通信网可分为相互依存的三部分：业务网、传送网、支撑网。

1.1.7 通信网的体系结构及标准化组织1.通信网的分层体系结构分层体系结构的优点：①分层的体系结构能够降低网络设计的复杂度。

②分层的体系结构方便异构网络设备间的互连互通。

③分层的体系结构增强了网络的可升级性。

④分层的体系结构促进了竞争和设备制造商的分工，屏蔽内部实现细节。

在分层体系结构中，协议是指位于一个系统上的第N 层与另一个系统上的第N 层通信时所使用的规那么和约定的集合。

通信协议要紧包含语法、语义和时序。

语法规定协议的数据格式；语义包括和谐和错误处理的操纵信息；时序包括同步和顺序操纵。