第五章 分组交换与帧中继技术
第五章 帧中继与ATM网络技术
第五章帧中继与ATM网络技术在第一部分“数据通信基础”一章及第二部分“数字数据网”一章我们都讨论过快速分组交换——帧中继，本章将更为详细地讲述帧中继的基本概念和技术。
在本章后面的章节还要讨论另外一种快速分组技术——ATM及其应用。
第一节帧中继基本概念1．什么是帧中继帧中继（Frame Relay,FR）技术是在分组交换技术充分发展，数字与光纤传输线路逐渐取代已有的模拟线路，用户终端日益智能化的条件下诞生并发展起来的。
它在OSI第二层上用简化的方法传送和交换数据单元。
由于链路层的数据单元一般称为帧，所以叫做帧中继。
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有效的进行传送。
2．帧中继的特点与X.25相比，帧中继具有如下技术特点：帧中继是简化的X.25分组技术。
它完成OSI物理层和链路层核心层的功能，删除分组层功能，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的协议。
与X.25相类似，帧中继使用统计时分复用技术向终端用户提供共享的网络资源，通过永久虚电路实现线路资源的按需分配。
帧中继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操作。
省去了帧编号、流量控制、应答和监视等机制，把原X25分组在每个网络节点必须处理的27种控制信息减少到7种，从而大大节省了交换机的开销，提高了网络的吞吐能力，降低了通信时延，使节点机时延由20ms～30ms降到2～3ms。
一般帧中继的接入速率在64kbps～2Mbps之间，近期帧中继的速率已提高到8 Mbps～10Mbps，今后将达到45Mbps。
提供一套合理的带宽管理和防止阻塞的机制，允许用户有效地利用预先约定的带宽（CIR），还允许用户的突发数据占用未预定的带宽，以提高整个网络资源的利用率。
与分组交换网一样，帧中继采用面向连接的交换技术，可以提供SVC和PVC业务，但目前已应用的帧中继网络中，只采用PVC业务。
第五章 广域网技术及协议介绍
典型的广域网技术
DSU/CSU的功能主要有两个： 1. 把用户数据转换成适合在E1电 数字数据网（DDN） 路上传输的信号和帧结构。 2. 从E1电路信号中提取同步时钟， 用户设备：数据终端设备、计算机、网桥、路由器等 送给路由器作为发送和接收时 网络接入单元： 钟。 • 可以是调制解调器、基带传输设备（DSU/CSU）以及时分复用、语音/数字复用设备等。
典型的广域网技术
综合业务数字网（ISDN）
ISDN的两种主要信道类型：
• D信道：16kb/s数字信道 用于传输信令（带外信令） 通过D信道的呼叫控 • B信道：64kb/s数字信道 制协议，在B信道建 用于传输用户的数据信息 立相应的连接 在B信道上可以建立4种类型的连接： » 电路交换，通过拨号建立点到点连接 » 半永久电路（租用专线），无需拨号，始终处于连接状 态 » 分组交换，通过ISDN连接到X.25分组交换网 » 帧中继，通过ISDN连接到帧中继网络
广域网概述
广域网的组成
广域网概述
广域网的组成
与局域网类似，广域网也由通信子网和资源子网组成。 通信子网由通信线路和一些交换设备组成，而资源子网则由 主机和终端组成。 广域网的通信子网一般由公用网络系统充当，如：公用 电话交换网（PSTN）、数字数据网(DDN)、分组交换数据网 （X.25）、帧中继（Frame Relay）、综合业务数据网 （ISDN）和交换多兆位数据服务（SMDS）等。
DDN节点：复用及数字交叉连接系统（DCS） NMC：网管中心
• 对网络结构和业务进行配置，实时地监视网络运行情况，进行网络信息、网络节点告警、 线路利用情况等收集、统计和报告。
现代交换原理与通信网技术部分课后习题答案
第一章1.在通信网中为什么要引入交换功能?为实现多个终端之间的通信，引入交换节点。
各个用户终端不在是两两互连 , 而是分别精油一条通信线路连接到交换节点上,在通信网中，交换就是通信的源和目的终端之间建立通信信道,实现通信信息传送的过程引入交换节点后, 用户终端只需要一对线与交换机相连，接生线路投资，组网灵活.2.构成通信网的三要素是:交换设备. 传输设备 , 用户终端.3.目前通信网中存在的交换方式有哪几种?分别属于哪种传送模式？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.软交换。
电路交换。
多速率电路交换 .快速电路交换. 属于电路传送模式, 分组交换 .帧交换. 帧中继/属于分组传送模式 ATM交换属于异步传送模式4.电路传送模式.分组传送模式，和异步传送模式的特点是什么?(1)信息传送的最小单元是时隙（2)面向连接的工作方式（3)同步时分复用（4）信息传送无差错控制(5)信息具有透明性（6)基于呼叫损失的流量控制分组特点：（1)面向连接的工作方式的特点(2)无连接的工作方式特点（3)统计时分复用（4）信息传送有差错控制(5）信息传送不具有透明性（6)基于呼叫延迟的流量控制异步传送特点: （1)固定长度单元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5。
电路交换。
分组交换的虚电路方式以及ATM交换都采用面向连接的工作方式，它们有何异同?相同点：都具有连接建立数据传送和链路拆除三个阶段。
不同；电路交换的面向连接的工作方式是一条物理连接通路。
而虚电路方式以及ATM交换方式都属于逻辑连接。
6。
同步时分复用和异步时分复用的特点是什么?同步时分复用的基本原理是把时间划分为等长的基本单位,一般称为帧,没帧再划分为更小单位叫时隙.对每一条同步时分复用的告诉数字信道，采用这种时间分割的方法。
依据数字信号在每一帧的时间位置来确定它是第几路子信道.这些子信道又可以称为位置化信道.通过时间位置来识别每路信道异步时分复用是采用动态分配带宽的,各路通信按需使用。
软考网络工程师笔记(中级1-3章)
2011软考网络工程师学习笔记―第一章第1章交换技术主要内容：1、线路交换2、分组交换3、帧中继交换4、信元交换一、线路交换1、线路交换进行通信：是指在两个站之间有一个实际的物理连接，这种连接是结点之间线路的连接序列。
2、线路通信三种状态：线路建立、数据传送、线路拆除3、线路交换缺点：典型的用户/主机数据连接状态，在大部分的时间内线路是空闲的，因而用线路交换方法实现数据连接效率低下；为连接提供的数据速率是固定的，因而连接起来的两个设备必须用相同的数据率发送和接收数据，这就限制了网络上各种主机以及终端的互连通信。
二、分组交换技术1、分组交换的优点：线路利用率提高；分组交换网可以进行数据率的转换；在线路交换网络中，若通信量较大可能造成呼叫堵塞的情况，即网络拒绝接收更多的连接要求直到网络负载减轻为止；优先权的使用。
2、分组交换和报文交换主要差别：在分组交换网络中，要限制所传输的数据单位的长度。
报文交换系统却适应于更大的报文。
3、虚电路的技术特点：在数据传送以前建立站与站之间的一条路径。
4、数据报的优点：避免了呼叫建立状态，如果发送少量的报文，数据报是较快的；由于其较原始，因而较灵活；数据报传递特别可靠。
5、几点说明：路线交换基本上是一种透明服务，一旦连接建立起来，提供给站点的是固定的数据率，无论是模拟或者是数字数据，都可以通过这个连接从源传输到目的。
而分组交换中，必须把模拟数据转换成数字数据才能传输。
6、外部和内部的操作外部虚电路，内部虚电路。
当用户请求虚电路时，通过网络建立一条专用的路由，所有的分组都用这个路由。
外部虚电路，内部数据报。
网络分别处理每个分组。
于是从同一外部虚电路送来的分组可以用不同的路由。
在目的结点，如有需要可以先缓冲分组，并把它们按顺序传送给目的站点。
外部数据报，内部数据报。
从用户和网络角度看，每个分组都是被单独处理的。
外部数据报，内部虚电路。
外部的用户没有用连接，它只是往网络发送分组。
现代交换技术重点整理
第1章：绪论交换的基本概念，通信网的三要素：终端设备传输系统交换系统数据通信和话音通信的区别：1，通信对象不同，数据通信实现的是计算机和计算机之间，以及人与计算机之间的通信，而话音通信实现的是人与人之间的通信。
2，传输可靠性不同，数据通信要求更高，话音相对较小3，通信的平均持续时间和通信建立响应不同，数据通信持续时间要短，建立连接的时间也短。
话音通信过程相反。
4，通信过程中信息业务量特性不同电路交换和分组交换的优缺点电路交换的主要优点：1，信息传输时延小，对一次连续而言，传输时延固定不变。
2，信息的传输效率比较高3，信息的编码方法和信息格式有通信双方协调，不受网络的限制缺点：1，电路的连续时间较长，当传输较短信息时，通信通道建立的时间可能大于通信时间，网络利用率低2，电路利用低3，通信双方在信息传输，编码格式，同步方式，通信协议等方面要完全兼容，限制了各种不同速率，不同代码格式，不同通信协议的用户终端的互通4，有呼损，可能出现由于对方用户终端设备忙或交换网负载过重而呼叫不通第2章：交换单元与交换网络1）连接的三种表示形式（函数表示形式，排列表示形式，图像表示形式）及它们间的相互转换2）T、S接线器及TST网络的工作原理3）Clos无阻塞网络基本结构和条件Clos网络结构：两边各有r个对称的m*n矩形交换单元，中间是m个r*r 的正方型交换单元。
每个交换单元都与下一级的各个交换单元有连接且仅有一条连接。
m,n,r是整数决定了交换单元的容量，称为网络参数记作C（m,n,r）三级clos网络无阻塞的条件：m>=2n-1.4）Banyan网的构成方法、自由选路的概念以及阻塞情况判断第3章：电路交换技术及接口电路电路交换呼叫接续过程：三个阶段：1，呼叫建立2，消息传输3，话终释放电路交换系统的基本功能：连接、信令、终端接口、控制功能。
模拟用户接口的七大功能：能对7个基本功能做简单解释。
1、馈电：所有连接在交换机上的电话分机用户，都由交换机向其馈电。
帧中继原理
帧中继原理在计算机网络中，帧中继是一种数据链路层协议，用于在广域网中传输数据帧。
它的原理是将数据帧从一个网络节点传输到另一个网络节点，同时保持数据的完整性和顺序性。
帧中继技术可以提高网络的传输效率和可靠性，是现代网络通信中常用的一种技术。
帧中继原理的核心是将数据帧划分为固定长度的帧，然后通过网络传输。
在传输过程中，每个帧都会被分配一个唯一的标识符，以确保数据的顺序性和完整性。
当数据帧到达目的地时，接收端会根据标识符将数据帧重新组装成完整的数据包，然后交付给上层协议进行处理。
帧中继技术使用了虚拟电路的概念，通过在网络节点之间建立虚拟连接来传输数据。
这种虚拟连接可以在不同的物理链路上传输数据，从而实现数据的快速传输和路由选择。
帧中继还可以对数据进行压缩和封装，以提高网络的传输效率和带宽利用率。
帧中继技术还具有灵活性和可扩展性。
它可以根据网络的需求动态调整帧的长度和传输速率，以适应不同的网络环境和负载情况。
同时，帧中继还支持多种不同的数据链路协议，可以在不同的网络环境中进行部署和应用。
在实际应用中，帧中继技术通常用于连接不同的局域网和广域网，实现数据的快速传输和路由选择。
它可以有效地解决网络拥塞和带宽不足的问题，提高网络的传输效率和可靠性。
同时，帧中继还可以支持多种不同的数据业务，包括语音、视频和数据传输等。
总的来说，帧中继技术是一种高效、灵活和可靠的数据传输技术，可以在不同的网络环境中发挥重要作用。
它的原理和特点使其成为现代网络通信中不可或缺的一部分，为网络的快速发展和应用提供了重要的技术支持。
帧中继技术的不断创新和发展将进一步推动网络通信技术的进步，为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。
第五章分组交换和分组交换网要点
几种常见的路由选择策略：
1. 固定路由选择 2. 泛法路由选择 3. 随机路由选择 4. 自适应路由选择
固定路由选择举例
各节点的路由表
洪泛式路由选择示例
扩散式路由
虚电路路由表
虚电路重连接过程
5.2.5 流量控制
分组交换网中各个节点交换机的处理能力和各条线路 的传输容量是一定的，但是用户终端发送分组的时间和数 量具有随机性。如果不对数据流进行控制，有可能造成网 内数据流分布不均匀，部分节点和线路上的数据流超过其 处理能力或传输容量，造成网络的阻塞。严重时，分组在 网络中无法传送，不断被丢弃，源节点无法发送新的数据， 目的节点也收不到分组，造成死锁。
物理层完成的主要功能如下： 在DTE和DCE接口处提供数据传输； 在设备之间提供控制信号； 提供时钟信号，用以同步数据流和规定比特速率； 提供电气地； 提供机械的连接器（如针、插头和插座）。
5.3.3 X.25的数据链路层——LAPB
X.25数据链路层规程是要在物理层提供的双向的信 息输送管道上实施信息传输的控制。一般情况下，X.25 的数据链路层采用的是HDLC（高级数据链路控制规程） 的一个子集LAPB（平衡型链路访问规程）。
（3）在数据报方式下，由于每个数据分组都要独立的寻找路径， 所以单个数据分组传输的时延较大。而虚电路一旦建立，单个 数据分组的传输时延则会小得多。
帧中继
3、帧中继业务的应用
帧中继
1、什么是帧中继？ 什么是帧中继？
帧中继是一种快速分组交换方式，它将 是一种快速分组交换方式， X.25分组网中分组交换机之间的流量控制， X.25分组网中 的流量控制， 纠错等的处理过程进行了简化，交由用户 纠错等的处理过程进行了简化， 终端设备来完成。 终端设备来完成。
2、帧中继的优点
1、局域网互联 适用于大企业、银行、 适用于大企业、银行、政府部门总部和各 地分支机构的局域网之间的互连。 地分支机构的局域网之间的互连。
2、图像传送 医疗、金融机构之间图像、图表的传送。 医疗、金融机构之间图像、图表的传送。
3、虚拟专用网
分组交换与帧中继比较
分组交换与帧中继比较一．摘要分组交换是以分组为单位进行传输和交换的，它是一种存储-转发交换方式，即将到达交换机的分组先送到存储器暂时存储和处理，等到相应的输出电路有空闲时再送出。
帧中继是一种用于连接计算机系统的面向分组的通信方法。
它主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。
大多数公共电信局都提供帧中继服务，把它作为建立高性能的虚拟广域连接的一种途径。
二．综述1.分组交换技术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，其长度为3--10B，用户数据部分长度是固定的，平均为128B，最长不超过256B。
同一分组网内分组长度是固定的，而不同分组网分组长度可以不同。
路由选择确定了输出端口和下一个节点后，必须使用交换技术将分组从输入端口传送到输出端口，实现输送比特通过网络节点。
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多个更小的等长部分，每个部分叫做一个数据段。
在每个数据段的前面加上一些必要的控制信息组成的首部，就构成了一个分组。
首部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。
在分组交换方式中，由于能够以分组方式进行数据的暂存交换，经交换机处理后，很容易地实现不同速率、不同规程的终端间通信。
2.分组传送过程a.分组交换网以“分组”作为数据传输单元，每一个分组的首部都含有地址等控制信息。
b.分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。
用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。
帧中继技术
帧中继－标准、技术和网络 第一部分： 帧中继标准综述
帧中继技术的概述
• 帧中继本质上是一种分组交换技术。
－采用帧的形式来封装用户的数据以进行跨网的传输。
• 帧中继网中所包含的基本成分有：
－PVC、Trunk、UNI、NNI、LMI协议
•虚电路业务
－PVC方式和SVC方式 －各PVC利用所设的DLCI值进行寻址 －DLCI代表了PVC的终止点 －DLCI能够具有本地及全网的含义
Network Data Link Physical Data Link Physical Data Link Physical Data Link Physical Network Data Link
Application Presenation
Session
Transport Network Data Link Physical
Transport
Network Data Link Physical
Physical
• IP点到点跨过广域网的方式：
－每个路由器上的第3层操作都要大量消耗CPU的资源，从而使得端到端的延时增大。 －此为当前Internet/Intranet网中传统路由器的方式。因此尽量减少第3层的开销(路由器 的跳数)将会大大简化网络并降低端到端的延时。
Transport
Network Data Link Physical
Physical
• 每个X.25交换机和路由器上的第3层功能增加了用于每个分组的处理时间。 • 而分组交换技术中在第1、2和3层中采用的繁杂的检错和纠错机制增大了端到端 延时。
帧中继－标准、技术和网络 第一部分： 帧中继标准综述
帧中继－标准、技术和网络 第一部分： 帧中继标准综述
第五章 分组交换与帧中继技术讲解
DTEA 交换机A 交换机B
DTEB
释放请求 释放
释放指示
释放确认 确认
释放确认
分组交换技术的产生及原理
交换虚电路的特点：
一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放三个阶 段（面向连接工作方式）。数据分组中不需要包含终 点地址，对于数据量较大的通信传输效率高。
分组交换技术
路由选择
路由选择原则: ①使消息通过网络的平均延迟时间较短。 ②平衡网内业务量，使全网的通过量最大。
实现路由选择的路由算法: 固定路由算法
用于小规模的专用分组网
自适应路由算法 用于大规模的公用分组网
分组交换技术
路由选择
固定路由算法：在网络拓扑结构不变的情况下，根 据网络结构、传输线路的速率、途径交换机的个数 等，预先算出某一个交换机至各目的交换机的路由 表，然后将此表装入交换机的主存储器内。 例
分组交换技术
分组头格式
87654321 通用格式识别符 逻辑信道组号
逻辑信道号 分组类型识别符
分组交换是以存储转发的方式进行工作，在某一时间段内同 一物理信道上可以传送属于多个不同通信终端的分组，即可 以承载多条逻辑信道。
逻辑信道号与逻辑信道组号就是为了在同一物理信道上 区分若干逻辑信道而设置的。
分组交换技术的产生及原理
分组交换技术的产生及原理
分组交换——数据报方式
终端A终端C：采用数据 报方式 （1）数据分组传输时延大 （2）分组时延差别大 （3）对网络故障适应性强
分组交换技术的产生及原理
分组交换——虚电路方式
终端B终端D：采用虚电 路方式 （1）逻辑上的连接 （2）分组中不需要包含终 点地址 （3）传输时延小，时延差 别小
交换技术章自测题(含答案)
第4、5章分组交换、帧中继和ATM一、填空题1.虚电路包括交换虚电路和永久虚电路两种方式。
2.交换虚电路过程包括呼叫建立、数据传输和呼叫清除。
3.X.25分组层规定一条数据链路上最多可分配4096个逻辑信道。
4.默认的分组长度是128个字节，分组头长度为3个字节。
5.帧中继的最大帧长为1600个字节。
6.X.25分组头由通用格式识别符、逻辑信道标识和分组类型识别符三部分组成。
7.帧中继技术发展的两个必要条件是：传输线路光纤化和终端智能化。
8.帧中继对应OSI模型的物理层和链路层。
9.X.25协议中，虚电路标识由LCGN和LCN组成。
10.X.25规定的是DTE和DCE的接口协议。
11.X.25涉及OSI的物理层、链路层和网络层三层。
12.AAL的中文含义是指ATM适配层。
13.ATM协议参考模型分为4层，包括物理层、 ATM层、AAL层和高层，。
14.ATM信元中包含 48 个字节的用户数据信息。
15.ATM信元中包含 5 个字节的信元头。
16.ATM一条虚通道最多可以提供 65536 条虚通路。
17.ATM采用面向连接的工作方式，在两个端点站之间传送信息之前，需要在这两个端点站之间建立端到端的连接，事先建立好的连接称作虚电路。
18.ATM协议模型包括用户面、控制面和管理面三个平面。
二、单项选择题1．分组交换采用的复用方式是（B ）A、时分复用B、统计时分复用C、频分复用D、以上都不是2．帧中继信息字段的最大网络协商长度可达到（ D ）A、128个字节B、100个字节C、262个字节D、1600个字节3．一般的帧中继的信息长度是（C ）A、53个字节B、160个字节C、256个字节D、262个字节4．分组交换的默认分组长度是（C ）A、8个字节B、100个字节C、128个字节D、260个字节5．分组交换中表示逻辑信道的标识是（A ）A、LCGN/LCNB、DLCIC、VPI/VCID、PVC/SVC6．帧中继中表示逻辑信道的标识是（B ）A、LCGN/LCNB、DLCIC、VPI/VCID、PVC/SVC7．ATM中表示逻辑信道的标识是（C ）A、LCGN/LCNB、DLCIC、VPI/VCID、PVC/SVC8．ATM网中VC交换是（ B ）A、VPI值改变，VCI值不变B、VPI值、VCI值均改变C、VPI值、VCI值均不变D、VPI值不变，VCI值改变9．ATM网中VP交换是（A ）A、VPI值改变，VCI值不变B、VPI 值、VCI值均改变C、VPI值、VCI值均不变D、VPI值不变，VCI值改变10．异步转移模式采用的复用方式是（ B ）A、时分复用B、统计时分复用C、频分复用D、以上都不是11．以下不属于分组交换的特点的是（ B ）A.统计复用B.透明传输C.差错控制D.支持不同类型终端间的通信三、名词解释1．分组交换：2．统计时分复用：3．帧中继：4．虚电路：5．永久虚电路：6．交换虚电路：四、判断题1.X.25建议包括物理层和链路层两层。
分组交换与分组交换网概要
3 、 分组交换方式
（2）数据报方式 在数据报方式中，信息传输之前无需建立连接，分组头 中包含终点地址信息，不同分组彼此之间相互独立的寻找 路径，同一份报文的不同分组可能沿着不同的路径到达终 点。在这种技术中，一个被独立处理的分组就称为一个数 据报。 数据报方式的特点：
6
3 、 分组交换方式
（3）数据报和虚电路方式的对比 （a）数据报省掉了呼叫的建立和清除过程，如果只传送少 量的分组，那么采用数据报方式的传输效率会比较高。 （b）对于数据报方式，由于每个分组是各自独立在网络中 传输的，所以分组不一定按照发送时的顺序到达网络终点，因 此在网络终点必须对分组重新排序。而对于虚电路的方式，分 组按已建立的路径顺序通过网络，在网络终点不需要对分组重 新排序。 （c）在数据报方式下，由于每个数据分组都要独立的寻找路 径，所以单个数据分组传输的时延较大。而虚电路一旦建立， 单个数据分组的传输时延则会小得多。 （d）数据报方式对网络的适应能力较强。
X.25协议定义了帧（Frame）和分组（Packet）的结构，以及数据 传输通路的建立、释放、数据传输等过程，顺序控制、差错控制和流量控 制等机制，以及分组交换提供的基本业务和可选业务等。X.25属于接口 规程，没有定义路由选择算法，这属于分组交换网络内部控制功能。
14
三、分组交换协议—X.25协议
成死锁。
吞 吐 量
开销
理想的
平
受控的
均
时
延
非受控的 理想的
非受控的
受控的
提供负荷
提供负荷 11
5 、 流量控制
(2)流量控制机制 (a)相邻节点之间点到点的流量控制 (b)用户终端和网络节点之间点到点的流量控制 (c)网络的源节点和终点之间点到点的流量控制 (d)用户源终端和目的终端之间点到点的流量控制
第5章 分组交换技术PPT课件
21
快速分组交换可以理解为尽量简化协议，只具有核 心的网络功能，可提供高速、高吞吐量、低时延服务的 交换方式。
帧中继作为快速分组交换FPS的一种，是在分组交换 的基础上发展起来的，它对其复杂的协议进行了简化，
分组 头
用户数据
分组
分组 头
用户数据
分组 头
用户数据
分组 头
用户数据
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一个分组数据通信系统由：终端用户、分组交换网和协议组成。 分组交换网又称为通信子网，由若干个分组交换机（常称为节 点机）和连接这些节点的通信链路组成。
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为了实现各种终端用户和不同的分组交换网之间的自由连接，
接 口规 程 必 须 在 全 世 界 范 围 内 实 现 统 一。 下表列出了 ISO 和
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2
简单
恒定比特率 实时业务
准变 比特率
控制复杂度
变比特率
快速
实时综合业务 短时延
复杂
非实时 数据业务
电路 交换
快速电 路交换
异步传送 快速分组交换 模式ATM （帧中继）
分组 交换
各种交换方式（技术）比较
3
20
为了进一步提高分组交换网的分组吞吐能力和传输速率， 一方面要提高信道的传输能力，另一方面要发展新的分组交 换技术。
光纤通信技术的发展为分组交换技术的发展开辟了新的 道路。光纤通信具有容量大(高速)、质量高(低误码率)等特 点，光纤的数字传输误码率小于10-9，光纤数字传输系统能 提供40 Gb/s的速率，通常提供2 Mb/s和34 Mb/s信道。
分组交换技术
“呼叫建立”状态、“数据传输”状态、“呼叫清
除”状态。
虚电路和数据报
1．虚电路方式
➢ 用户的通信需要经历连接建立、数据传输、连接拆 除三个阶段，也就是说，它是面向连接的方式。
➢ 分组交换网提供的虚电路交换方式有两种，一种是 交换虚电路（SVC：Switch Virtual Circuit），又称 为虚呼叫（Virtual Call），另一种 最佳路由
流量控制与拥塞控制
流量控制的作用
➢ 防止网络吞吐量下降和传输时延增加 ➢ 避免网络死锁 ➢ 网络及用户之间的速率匹配
流量控制的层次
➢ 段级: 相邻节点间信息流量的控制 ➢ 沿到沿级: 网络源节点与网络目的节点 ➢ 接入级: 从DTE到网络源节点 ➢ 端到端级: 从源DTE到目的DTE之间
分组交换技术
1 概述 2 分组交换原理 3 X.25协议 4 帧中继技术
5.1 概述
❖ 分组交换PS(Packet Switching)技术的研究是 从20世纪60年代开始的。适合于进行远距离 数据通信的技术.
❖ 分组交换技术是一种存储—转发的交换技术， 它结合了电路交换和早期的存储—转发交换 方式——报文交换的特点，克服了电路交换 线路利用率低的缺点，同时又不像报文交换 那样时延非常大。
… …
…
终端 终端1 终端2
终端n
255 254
201
逻辑信道
255 254 201 线路
图5.2 逻辑信道的概念示意
计算机 进程 进程
进程
❖ 逻辑信道具有如下特点： ✓ 在终端每次呼叫时，根据当时的实际情况分配LCN,
每次呼叫可以分配不同的逻辑信道号.同一个终端可 以同时通过网络建立多个数据通路，它们之间通过 LCN来进行区分 ✓ 只具有局部意义
现在交换技术课程设计
现在交换技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握交换技术的概念、原理及其分类。
2. 学生能描述并分析各种交换技术（如电路交换、分组交换、帧中继等）的工作流程及其优缺点。
3. 学生能了解交换技术在现代通信网络中的应用及其发展趋势。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析实际网络中的交换技术问题，并提出合理的解决方案。
2. 学生能够通过实验和案例分析，掌握交换设备的配置与调试方法。
3. 学生能够运用网络仿真软件，模拟交换技术的工作过程，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对交换技术产生兴趣，培养主动探究网络通信领域新知识的精神。
2. 学生能够认识到交换技术在现代通信中的重要性，增强信息社会的责任感。
3. 学生通过合作学习，培养团队协作精神和沟通能力，提高人际交往能力。
课程性质分析：本课程为计算机网络技术专业课程，旨在帮助学生掌握交换技术的基本知识和实际应用，提高解决实际问题的能力。
学生特点分析：学生为高中二年级学生，已具备一定的计算机网络基础，具有较强的学习能力和动手操作能力。
教学要求：1. 理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力。
2. 采用案例分析、实验、小组讨论等多种教学方法，提高学生的参与度和积极性。
3. 注重培养学生的团队合作精神和沟通能力，提高其综合素质。
二、教学内容1. 交换技术概述- 交换技术的定义与分类- 交换技术在通信网络中的作用与地位2. 电路交换技术- 电路交换原理与工作流程- 电路交换技术的优缺点- 电路交换设备与应用案例3. 分组交换技术- 分组交换原理与工作流程- 分组交换技术的优缺点- 分组交换设备与应用案例4. 帧中继技术- 帧中继原理与工作流程- 帧中继技术的优缺点- 帧中继设备与应用案例5. 交换技术的发展趋势- 新型交换技术简介（如ATM、IP交换等）- 交换技术在5G通信中的应用- 交换技术未来发展趋势6. 实践教学- 交换设备配置与调试- 网络仿真软件操作与案例分析- 交换技术实验设计与实施教学内容安排与进度：第1周：交换技术概述第2-3周：电路交换技术第4-5周：分组交换技术第6周：帧中继技术第7周：交换技术的发展趋势第8周：实践教学与总结教材章节关联：《计算机网络技术》第5章 交换技术《计算机网络技术实验教程》第3章 交换技术实验内容三、教学方法1. 讲授法- 对于交换技术的基本概念、原理和分类，采用讲授法进行教学，使学生在短时间内掌握基础理论知识。
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分组交换技术的产生及原理
交换虚电路工作原理
1.交换虚电路的建立
DTEA
建立逻辑信 道对应表
交换机A
建立逻辑信 道对应表
交换机B
DTEB
呼叫请求 呼叫
呼入
接受 呼叫连接
呼叫接受
分组交换技术的产生及原理
交换虚电路工作原理
逻 辑 信 道 对 应 表
DTEA
入端 出端 DA 10 SB 50
入 逻出 逻 端 辑端 辑 设 信设 信 备 道备 道 号 号号 号
2、利用分组交换网组建系统内部专网。将各部门的计算机联成 网络，使数据能准确、高速、可靠地在网内传输，并达到资 源共享。
3、通过分组网接入数据通信的增值业务网，如电子信箱业务、 国际计算机互联网业务等。
第五章 分组交换与帧中继技术
分组交换技术的产生及原理
5.1.1 数据通信系统的构成 5.1.2 分组交换技术的产生 5.2.3 交换虚电路的建立和释放 5.2.4 虚电路和逻辑信道的区别
LCN10
LCN50 SA
入端 出端 SA 50 DB 6
交换机B的逻辑信道 对应表
LCN6 DTEB SB
分组交换技术的产生及原理
交换虚电路工作原理
2.数据传输
虚电路建立后，数据分组按已建立的路径顺序通过网络， 在终点不需要对数据重新排列。
每个分组头部只需指明逻辑信道号，而不需要目的地址的 信息。
数据 电路 终接
设备
通信 控制 器
中央 处理 机
DTE
DTE
DTE：有分组型和非分组型终端两类。
DCE：当传输信道是模拟时， DCE的作用是 modem；当传输信道 是数字信道时，DCE的作用是实现信号码型与电平的变换、信道 特性的均衡、定时供给等。
分组交换技术的产生及原理
数据通信系统的构成
数据终端设备
分组交换技术
5.2.1 资源分配 5.2.2 分组的形成 5.2.5 路由选择 5.2.6 流量控制
通信协议 帧中继
分组交换技术的产生及原理
数据通信系统的构成
数据是具有某种含义的数字信号的组合。
数据通信可定义为“用通信线路（包括通信设备）将 远地的数据终端设备与主计算机连接起来进行信息处 理”。（课本P101 图5.1）
计算机系统
DCE
DCE
数据 输入 输出
设备
传输 控制 器
数据 电路 终接
设备
传输 信道
数据 电路 终接
设备
通信 控制 器
中央 处理 机
DTE
数据电路
DTE
数据链路
数据电路：指的是在线路或信道上加信号变换设备之后形成的二 进制比特流通路。
数据链路：是在数据电路已建立的基础上，传输收发双方的交换“握 手”信号。
通信结束时，某一终端发出释放请求分组，直到 它收到释放确认分组，虚电路就释放了。
DTEA 交换机A 交换机B
DTEB
释放请求 释放
释放指示
释放确认 确认
释放确认
分组交换技术的产生及原理
交换虚电路的特点：
一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放三个阶 段（面向连接工作方式）。数据分组中不需要包含终 点地址，对于数据量较大的通信传输效率高。
DTE：Data Terminal Equipment 数据终端设备
DCE：Data Circuit-terminating Equipment 数据电路终 接设备
分组交换技术的产生及原理
数据通信系统的构成
数据终端设备
计算机系统
DCE
DCE
数据 输入 输出
设备
传输 控制 器
数据 电路 终接
设备
传输 信道
分组交换技术的产生及原理
5.1.1 数据通信系统的构成 5.1.2 分组交换技术的产生 5.2.3 交换虚电路的建立和释放 5.2.4 虚电路和逻辑信道的区别
分组交换技术
5.2.1 资源分配 5.2.2 分组的形成 5.2.5 路由选择 5.2.6 流量控制
通信协议 帧中继
分组交换技术
资源分配技术
如果收发两端在通信过程中一段时间内没有数据发送，网 络仍旧保存着逻辑信道号，但并不占用网络的传输资源。
传送过程中，普遍采用逐段转发、出错重发的方式，每个 节点处进行检错，发现错误请求对方重发。
DTEA LCN10
LCN50 SA
LCN6 SB
DTEB
分组交换技术的产生及原理
交换虚电路工作原理 3.虚电路的释放
特点: ➢ 按协议进行数据终端之间的通信; ➢ 传输速率高; ➢ 可靠性要求高; ➢ 数据突发性强.
分组交换技术的产生及原理
数据通信系统的构成
数据终端设备
计算机系统
DCE
DCE
数据 输入 输出
设备
传输 控制 器
数据 电路 终接
设备
传输 信道
数据 电路 终接
设备
通信 控制 器
中央 处理 机
DTE
DTE
分组交换技术的产生及原理
分组交换技术的产生及原理
分组交换——数据报方式
终端A终端C：采用数据 报方式 （1）数据分组传输时延大 （2）分组时延差别大 （3）对网络故障适应性强
分组交换技术的产生及原理
分组交换——虚电路方式
终端B终端D：采用虚电 路方式 （1）逻辑上的连接 （2）分组中不需要包含终 点地址 （3）传输时延小，时延差 别小
数据分组按建立的路径顺序通过网路，在网路终点不 需要对数据重新排序，分组传输时延小，而且不容易 产生数据兮组的丢失。
当网路中由于线路或设备故障时，可能导致虚电路的 中断，需要重新呼叫，建立新的连接。
分组交换技虚电路是主叫DTE到被叫DTE之间建立的虚连接；
第五章 分组交换与帧中继技术
第五章 分组交换与帧中继技术
分组交换技术的应用背景
早期的计算机通信网采用的就是分组交换，之后 发展出来的快速分组交换、帧中继、ATM技术等都是在 分组交换技术的基础上产生的。
分组交换的应用：
1、利用分组交换网实现数据业务的处理，如金融系统的通存通 兑、电子汇兑、资金清算、自动取款业务等。证券公司的行 情发布、公安部门的户籍、身份证管理等。
预分配资源技术——时分复用、频分复用 线路资源的利用率较低
动态分配资源技术——统计时分复用 ➢线路资源按需求分配给各个用户。 ➢为识别来自不同终端的用户数据，在发送到线路之前 打上与终端和子信道有关的“标记”。（课本图5.4） ➢线路资源的利用率较高。
而逻辑信道是在网络上可以分配的一种信道编号资
源。
一条虚电路是由每个逻辑信道号连接而成。
一条虚电路具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放 的过程；而逻辑信道是一种客观存在，只有“占用” 和“空闲”的两种状态，不会消失。
DTEA LCN10
LCN50 SA
LCN6 DTEB SB
第五章 分组交换与帧中继技术