现代通信网及其交换技术PPT教学课件
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3．快速分组交换（Fast Packet Switching）
（1）大大缩短分组的长度。例如异步传输模式（ATM）
（2）尽量简化或取消在低层次上对数据单元的差错控制、 流量控制和路由选择等操作，提高数据传输与交换效率。 而对数据可靠性的要求，则由端到端的较高层协议来保证。
（3）为了保留电路交换的面向连接的特点，可利用虚电 路及虚通道方式来实现端到端面向连接的数据传输。
8
3.3 分组最佳长度
设报文的总长度为M(bit)，令nh(bit)为附加到每个分组的开销，用Kmax
表示包括附加开销在内的最大分组长度。
NM M Knn 以分组方式发送一个报文所必须传送的总比特数为
b its (m a x h) h
传送一个报文所需要的总时间T为第一个分组通过前面（j－1）条链路
10000
最佳分组长度与报文长度之间的关系
2020/12/09
10
PPT精品课件
谢谢观看
Thank You For Watching
（4）充分利用超大规模集成电路以及并行处理和分布式 控制等技术，以硬件结构来实现节点交换机的交换模块和 协议控制模块。
2020/12/09
7
3.2.5 电路交换与分组交换的比较
比较特性 传输通路性质 通路的使用 数据传输单元 通路的初始建立 通路的维持 节点上的存储 节点上的时延 数据速率适应性 对过载的反应 链路利用率 链路带宽分配 额外开销 计费方式
参见下页图示
电路交换的特点
主要的优点在于：数据传输时延小，提供的电路对用户是透明的， 信息传送的吞吐量大。
两个主要的缺点，其一就是必须有一个呼叫建立过程，时延较大， 另一个更大的弱点就是电路建立后，专供通信的双方使用，即所 占用的带宽是固定的，当无信息传输时，所建立的电路未被利用， 所以网络资源的利用率较低，尤其是对于具有突发性的计算机数 据而言效率更低。
（2）提高系统的可靠性 （3）便于用户对高层信息资源的共享 （4）便于计算机处理 （5）减少信息的重传
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3.2.3 从报文交换到分组交换
1．报文交换（Message Switching）
A
B
C
D 交换节点
传输时延
传播时延 端 到 端 报 文 时 延
报文
报文
存储—转发时延
第三章 现代通信网及其交换技术
固定比特率
可变比特率
电路交换 多速率
快速 信元交换 快速
帧中继
电路交换 电路交换
分组交换
通信网可能采用的交换方式
帧交换 分组交换
2020/12/09
1
3.1 电话网与电路交换
3.1.1 电话网的分级结构
采用本地接入、长途中继和国际出入的分级结构
3.1.2 电路交换基本原理
报文
报文交换示意图
2020/12/09
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2．分组交换（Packet Switching）
A
B
C
D
交换节点
传输时延
传
输
端 总 时 延
整 个 报 文 的
端
到
传播时延
2020/12/09
分组1 分组2 分组3
分组1 分组2 分组3
分组1 分组2 分组3
分组交换示意图
存储—转发时延
分组交换的好 处是“管道化” (Pipelining)
的时间加上整个报T 文 ( 通j过 1 最) K 后m a x 一 条M 链R 路M 的K m 时a x 间 n hn h
E T j 1 K m a x E M R E M K m a x n h n h
运用求极值的常规方法，将上式对Kmax求导，并令导数等于零，于是得
到分组最佳长度为
Km opatxnh
电路交换不能适应网络发展的需求。
2020/12/09
2
A
B
C
D 交换节点
拨号及有关 处理时间
呼叫建立时 延
寻找输出 线路时间
呼叫Biblioteka Baidu理时 间
传播时延
信息传输
释放连接
电路交换示意图
2020/12/09
3
3.2 数据网与分组交换
3.2.1 电路交换不适合计算机通信 3.2.2 存储—转发机制
（1）提高链路带宽或节点中的缓冲器等网络资 源的利用率
EMnh j 1
2020/12/09
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最佳分组长度与报文平均长度的关系
最佳分组长度随着报文长度或每个分组的附加开销的增加而 增加；
若全路径上经过的链路数增加，则最佳分组长度有所减小。
200
160
最佳 分 组 长度 （字 符）
120
j=3
80
j=5
40
0 100
1000
报文 长度 均 值 （字 符）
2020/12/09
电路交换 物理的 专用的 报文 要求呼叫建立 一次通信期间维持 不要求 几乎无时延 单一速率 呼损 低 固定 传输期间无额外开销 按时间
分组交换 逻辑的 共享的 分组或报文 不要求（虚电路除外） 不维持（虚电路除外） 存储一个分组或报文 存储转发时延 多速率 存储（虚呼叫阻塞），时延增加 高 动态 分组头的开销 按分组数
3．快速分组交换（Fast Packet Switching）
（1）大大缩短分组的长度。例如异步传输模式（ATM）
（2）尽量简化或取消在低层次上对数据单元的差错控制、 流量控制和路由选择等操作，提高数据传输与交换效率。 而对数据可靠性的要求，则由端到端的较高层协议来保证。
（3）为了保留电路交换的面向连接的特点，可利用虚电 路及虚通道方式来实现端到端面向连接的数据传输。
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3.3 分组最佳长度
设报文的总长度为M(bit)，令nh(bit)为附加到每个分组的开销，用Kmax
表示包括附加开销在内的最大分组长度。
NM M Knn 以分组方式发送一个报文所必须传送的总比特数为
b its (m a x h) h
传送一个报文所需要的总时间T为第一个分组通过前面（j－1）条链路
10000
最佳分组长度与报文长度之间的关系
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（4）充分利用超大规模集成电路以及并行处理和分布式 控制等技术，以硬件结构来实现节点交换机的交换模块和 协议控制模块。
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3.2.5 电路交换与分组交换的比较
比较特性 传输通路性质 通路的使用 数据传输单元 通路的初始建立 通路的维持 节点上的存储 节点上的时延 数据速率适应性 对过载的反应 链路利用率 链路带宽分配 额外开销 计费方式
参见下页图示
电路交换的特点
主要的优点在于：数据传输时延小，提供的电路对用户是透明的， 信息传送的吞吐量大。
两个主要的缺点，其一就是必须有一个呼叫建立过程，时延较大， 另一个更大的弱点就是电路建立后，专供通信的双方使用，即所 占用的带宽是固定的，当无信息传输时，所建立的电路未被利用， 所以网络资源的利用率较低，尤其是对于具有突发性的计算机数 据而言效率更低。
（2）提高系统的可靠性 （3）便于用户对高层信息资源的共享 （4）便于计算机处理 （5）减少信息的重传
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3.2.3 从报文交换到分组交换
1．报文交换（Message Switching）
A
B
C
D 交换节点
传输时延
传播时延 端 到 端 报 文 时 延
报文
报文
存储—转发时延
第三章 现代通信网及其交换技术
固定比特率
可变比特率
电路交换 多速率
快速 信元交换 快速
帧中继
电路交换 电路交换
分组交换
通信网可能采用的交换方式
帧交换 分组交换
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3.1 电话网与电路交换
3.1.1 电话网的分级结构
采用本地接入、长途中继和国际出入的分级结构
3.1.2 电路交换基本原理
报文
报文交换示意图
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2．分组交换（Packet Switching）
A
B
C
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交换节点
传输时延
传
输
端 总 时 延
整 个 报 文 的
端
到
传播时延
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分组1 分组2 分组3
分组1 分组2 分组3
分组1 分组2 分组3
分组交换示意图
存储—转发时延
分组交换的好 处是“管道化” (Pipelining)
的时间加上整个报T 文 ( 通j过 1 最) K 后m a x 一 条M 链R 路M 的K m 时a x 间 n hn h
E T j 1 K m a x E M R E M K m a x n h n h
运用求极值的常规方法，将上式对Kmax求导，并令导数等于零，于是得
到分组最佳长度为
Km opatxnh
电路交换不能适应网络发展的需求。
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A
B
C
D 交换节点
拨号及有关 处理时间
呼叫建立时 延
寻找输出 线路时间
呼叫Biblioteka Baidu理时 间
传播时延
信息传输
释放连接
电路交换示意图
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3.2 数据网与分组交换
3.2.1 电路交换不适合计算机通信 3.2.2 存储—转发机制
（1）提高链路带宽或节点中的缓冲器等网络资 源的利用率
EMnh j 1
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最佳分组长度与报文平均长度的关系
最佳分组长度随着报文长度或每个分组的附加开销的增加而 增加；
若全路径上经过的链路数增加，则最佳分组长度有所减小。
200
160
最佳 分 组 长度 （字 符）
120
j=3
80
j=5
40
0 100
1000
报文 长度 均 值 （字 符）
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电路交换 物理的 专用的 报文 要求呼叫建立 一次通信期间维持 不要求 几乎无时延 单一速率 呼损 低 固定 传输期间无额外开销 按时间
分组交换 逻辑的 共享的 分组或报文 不要求（虚电路除外） 不维持（虚电路除外） 存储一个分组或报文 存储转发时延 多速率 存储（虚呼叫阻塞），时延增加 高 动态 分组头的开销 按分组数