6数据传输主要指标参数

1、数据传输主要指标参数6.1概述一、数据交换的必要性对于点到点的通信，只要在通信双方之间建立一个连接即可。而对于点到多点或多点到 多点的通信，最直接的方法就是让所有的通信方两两相连，这种连接方法成本高，连接复杂， 仅适合于终端数目较少、地理位置相对集中且可靠性要求很高的场合。对于终端用户数量较多，分布范围较广的情况，最好的连接方法是在用户分布密集中心 处安装一个设备，把每个用户终端设备分别用专用的线路连接到这个设备上，当任意两个用 户之间要进行通信时，该设备就把连接这两个用户的开关接点合上，将这两个用户的通信线 路接通。当两个用户通信完毕，再把相应的开关断开，两个用户间的连线也随之切断。这种 能

2、够完成任意两个用户之间通信线路连接与断开作用的设备称为交换设备或交换机。一个用户终端要想与网络中的另一个用户终端通信，要通过交换网的一个或几个交换中 心。显然，与网内用户线路直接连接相比，这种方式提高了线路利用率，但交换需要时间， 故增加了用户通信过程中的时延。如果有多个用户同时进行通信，还可能出现由于争用线路 而引起的“阻塞”和“拥挤”现象。二、数据交换方式利用交换网实现数据通信，主要有两种：1、公用电话网（PSTN）充分利用现有公用电话网的资源，只需在PSTN上增加少量设备，进行一些必要的测试 之后，即可开放数据通信业务。CCITT在公用电话网上开放了数据通信的V系列建议。由图可看出，只要

3、在公用电话网上附加一些呼叫和应答装置，就可实现用户终端和计算 中电设备的数据交换。（a）图是人工呼叫和人工应答方式，工作过程是利用电话拨号接通对方用户，双方通过 人工认可后，转换电话/数据开关，进行数据通信，通信结束后，中止电路。（b）图是采用 具有网络控制器（NEC）的调制解调器和自动呼叫器（ACE），可构成自动呼叫和自动应答的 方式，就像许多用户接入Internet那样。优点：投资少，实现简易、使用方便缺点：传输速率低。2001200bit/s传输差错率高。10-310-5线路接续时间长。不适合高速数据传输传输距离受限制。信道恶化接通率低、不易增加新功能等。2、公用数据网为满足高速数据传输

4、、高可靠性和短接续时间的要求，建立一个经济上有效的、可用于 开放数据业务的公用数据网。两种交换方式：电路交换方式和存储转发交换方式电路交换方式分为空分交换方式和时分交换方式存储转发交换方式分为报文交换方式、分组交换方式和帧方式6.2电路交换方式电路交换（Circuit Switching）是指数据传输期间，在源站点与目的站点之间建立专用 电路链接，数据传输结束之前，电路一直被占用，而不能被其他节点所使用。用电路交换技 术完成的数据传输要经历以下三个阶段：电路建立、数据传输、电路拆除。1、电路建立下图为一个交换网络的拓扑结构，图中“口”表示要求通信的设备，称为网站或端系统， 一般是计算机或终端。

5、“。”表示为提供通信交换功能的节点设备。在传输数据之前，源端先经过呼叫过程以建立一条端到端（站到站）的电路。例如在图中，信 源H1站发送一个连接请求（信令）到节点A，请求与H5站建立一个连接。通常的做法是从H1 站到节点A的电路是一条专用线路，这部分的物理连接已经存在。节点A必须在通向节点E 的路径中找到下一个路由。根据路径选择规程，节点A选择到节点B的电路，在此电路上分 配一个未用的通道（可使用复用技术），并告诉B它要连接E节点；B再呼叫E，并建立电路 BE；节点E完成到H5站的连接。这样在A与E之间就有了 一条专用电路ABE，用于H1站 与H5站之间的数据传输。2、数据传输电路ABE建立以

6、后，数据就可以从A送到B，再由B传送到E，也可以从E发送数据通 过B到A。这种数据传输经过每个中间节点时几乎没有延迟，并且没有阻塞的问题（因为是 专用线路），在整个数据传输过程中，所建立的电路必须始终保持连接状态，除非有意外的 线路或节点故障而使电路中断。3、电路拆除数据传输结束后，由通信的某一方发出拆除电路请求（信令），对方作出响应并释放链路。 被拆除的信道空闲后，可被其他连接请求所使用。电路交换的特点：（1）优点信息的传输时延小，且对一次接续而言，传输时延固定不变。交换机对用户的数据信息不存储、分析和处理传用户数据信息时不必附加许多控制 信息，交换机在处理方面的开销比较小信息传输效率比较高

7、。信息的编码方法和信息格式由通信双方协调，不受网络的限制。（2）缺点电路接续时间较长。电路资源被通信双方独占，电路利用率低。不同类型的终端（终端的数据速率、代码格式、通信协议等不同）不能相互通信。有呼损。传输质量较差。电路交换的应用：数据传输要求质量高且批量大的情况。在数据传送开始之前必须先建 立一条专用的电路，在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用。对于猝发式的通信，电 路交换效率不高，电路交换的典型例子是电话通信网络。6.3报文交换方式一、报文交换原理1、什么是报文交换报文交换方式的基本思想是“存储一转发”，即将用户的报文存储在交换机的存储器（内 存或外存）中，当所需的输出电路空闲时，再

8、将报文发向接收交换机或用户终端。与电路交 换比较，报文交换无须在用户之间先建立呼叫，也不存在直接物理信道，交换结束后也不需 要拆线过程。2、报文格式发端用户发送数据不管长度如何，都把它作为一个逻辑单元。为了实现转发报文，在发 送数据上加上目的、源地址、控制信息，按一定格式打包组成一个报文 所谓“报文”就是站点一次性要发送的数据块，其长度不限并且可变。一份报文应包括3 个部分：（1）报头或标题。包括源站地址、目的站地址和其他辅助控制信息。（2）报文正文。传输用户信息。（3）报尾。表示报文结束标志，若报文长度有规定，则可不用结束标志。报文格式:报文V目的地址源地址数据校验3、报文交换原理原理一一将

9、数据信息封装成报文，报文中包含有控制信息和收端地址，各交换节点以 存储一转发的方式进行数据交换。4、报文交换过程（1）通信控制器探询各条输入用户线路，若某条用户线有报文输入，则向中央处理机发出中 断请求，并逐字把报文送入内存储器（2）收到报文结束标志后，中央处理机对报文进行处理，如分析报头，判别和确定路由，登 录输出排队表等；（3）将报文转移致电外部大容量存储器，等待一条空闲输出线路；（4）等到线路空闲，把报文从外存储器调入内存储器，经通信控制器向线路发出去。为了使重要的、急需的数据先传输，可对不同类型的信息流设置不同的优先等级，优先级高的报文 排队等待时间短。采用优先等级方式也可在一定程度上

10、支持交互通信，在通信高峰时也可把 优先级低的报文送入外存排队，以减少由于过忙引起的阻塞。5、报文交换的优、缺点报文交换的主要优点可使不同类型的终端设备之间相互进行通信。由于存储转发机制，在报文交换的过程中没有电路接续过程，且线路利用率高。只要交换节点处缓存足够大，则不存在阻塞与“呼损”；可实现同报文通信，即同一报文可以由交换机转发到不同的收信地点。报文交换方式的主要缺点信息的传输时延大，而且时延的变化也大。要求报文交换机有高速处理能力，且缓冲存储器容量大交换机的设备费用高。6、报文交换的适用场合报文交换不利于实时通信，它适用于公众电报和电子信箱业务。6.4分组交换一、分组交换的原理分组交换(P

11、acket Switching)是报文分组交换的简称，又称包交换。它是报文交换的一 种改进，它将报文分成若干个分组，每个分组的长度有一个上限，有限长度的分组使得每个 节点所需的存储能力降低了，分组可以存储到内存中，提高了交换速度。每个分组中包括数 据和目的地址。其传输过程在表面上看与报文交换类似，但由于限制了每个分组的长度，因 此大大地改善了网络传输性能。原理一一将数据信息封装成分组以存储一转发的方式进行数据交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 310个字节；用户数据部分长度一般是固定的，平均128字节，最大不超过256字节。下图为分组交换工作原理

12、出户A分侦交授机1分如交撞机zPTcHTfcl 一殷绣端4nci s 可拆成两个 分组的报丈分组型缝端1(丽 Qi rnbi存1诺器ii 分匝 分蛆型鲤端分组交接机国存储傻分组拆装设备网、)分组交换网的工作过程:交换中心的交换机接到分组后首先把它存储起来，然后根据分组中的地址信息、线路的 忙闲情况等选择一条路由，再把分组传给下一个交换中心的交换机。如此反复，一直把分组 传输到接收方所在的交换机。对于一般终端来说，收到的分组要交给PAD来进行报文的合并 工作，并送交收方计算机或终端，如图中A终端把信息传给D终端。对于分组型终端来说， 收到的分组可直拉交给计算机或终端，如图中B、C终端之间的通信。

13、在分组交换中，来自不同终端的不同分组可以去往分组交换机的同一出线，这就需分组在 交换机中排队等待，一般本着先进先出的原则等到交换机相应的输出线路空闲时，交换机对 分组进行处理并将其送出。通信中交换机进行信道的分配是根据每个用户需传输的信息量决 定的，传输信息量大的用户占用信道时间长，反之则短，分组交换是一种统计时分多路复用 的方式，它实现了通信资源的共享。二、分组交换的优缺点：1、优点（1）传输质量高：分组交换机具有差错控制、流量控制等功能，可实现逐段链路的差错控 制（差错校验和重发）。分组型终端也可以进行差错控制（2）可靠性高（3）为不同种类的终端相互通信提供方便（4）能满足通信实时性要求（

14、信息的传输时延较小，而且变化范围不大）。（5）可实现分组多路通信（6）经济性好：规范化的分组可简化交换处理；分组长度较短交换机的存储容量小，降低 了网内设备的费用;可进行分组多路通信通信电路的利用率高，降低了通信电路的使用费用。2、缺点（1）由于传输分组时需要交换机有一定的开销，使网络附加的传输信息较多，对长报文通 信的传输效率比较低。（2）要求交换机有较高的处理能力大型分组交换网的投资较大。分组交换与报文变换最大的不同点是：（1）把数据传送单位的最大长度限制在较小的范围内，这样每个节点所需要的存储量低了。（2）分组是较小的传输单位，只有出错的分组才会被重发，因此大大降低了重发的比例和 开销，

15、提高了交换速度。源节点发出一个报文的第一个分组后，可以连续发出第二个、第三 个分组，而第一个分组可能还在半路中，这些分组在各个节点中被同时接收、处理和发送， 而且可走不同的路径。这种并行性缩短了整体传输时间，并随时利用网络中流量分布的变化 而确定尽可能快的路径。分组交换适用于交互式通信，如终端与主机通信。分组交换有虚电路分组交换和数据报分组交换两种。它是计算机网络中使用最广泛的一种 交换技术。三、分组的传输方式1、虚电路方式虚电路方式的特点（1）一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫清除3个阶段（2）终端之间的路由在数据传送前已被决定。（3）虚电路方式的缺点是当网络中由于线路或设备帮障可能使虚电

16、路中断时，需要重新呼 叫建立新的连接。虚电路的重连接是以虚电路方式工作的网络提供的一种功能。2、数据报方式在数据报（Datagram）方式中，每个分组的传送是被单独处理的，就像报文交换中的报文 一样也是独立处理的。每个分组被称为一个数据报，每个数据报自身携带足够的地址信息。 一个节点接收到一个数据报后，根据数据报中的地址信息和节点所存储的路由信息，找出一 个合适的出路，把数据报发送到下一个节点。因此，当某一个站点要发送一个报文时，先把 报文拆成若干个带有分组序号和地址信息的数据报，依次发送到网络节点。各个数据报所走 的路径可能不同，各个节点可以随时根据网络流量、故障等情况动态选择路由，从而各个

17、数 据报的到达不保证是按顺序的，甚至有的数据报会丢失。在整个过程中，没有虚电路建立， 中间节点要为每个数据报作路由选择。虚电路方式与数据报方式相比，其不同点在于：（1）虚电路方式是面向连接的交换方式，常用于两端点之间数据交换量大的情况，能提供 可靠的通信功能，保证每个分组正确到达，且保持原来的顺序。但虚电路方式有一个弱点，当某个节点或某条链路出故障而彻底失效时，则所有经过故障点 的虚电路将立即破坏，导致本次通信失败。（2）数据报方式是面向无连接的交换方式，适用于交互式会话中每次传送的数据报很短的 情况。该方式省略了呼叫建立过程，因此当要传输的分组较少时，这种方式要比虚电路方式 快速、灵活。而且

18、分组可以绕开故障区而到达目的地，因此故障的影响面要比虚电路方式小 得多。但数据报方式不保证分组按序到达。四、分组长度的选取分组长度的选取在分组交换网中是很重要的，它与交换过程中的延迟时间、交换机费用 （包括存储器费用和分组处理费用）、信道传输质量以及正确传输数据信息的信道利用率等 因素有关，一般来说，分组越长，交换过程中的延迟时间越大，误码率越小，信道利用率越 高。当信息一定时，分组越长，存储处理费用越大，但由于交换的分组处理费用与分组数量 成正比，因此分组越长，分组数量越少，分组处理费用越低。综合考虑，可以找到一个合适 分组长度，使交换机费用最少CCITT规定：分组长度以16字节到4096字

19、节之间的2n字节 为标准分组长度，一般选用分组长度为128字节，不超过256字节（不包括组头）。分组头 长度为310字节。6.5帧方式一、概念帧方式是在开放系统互连（OSI）参考模型第二层，即数据链路层上使用简化的方式传 送和交换数据的一种方式。由于在链路层的数据单元一般称作帧，故称为帧方式。其重要特 点之一是将X.25分组网中通过分组节点间的重发、流量控制来纠正差错和防止拥塞，对处 理过程进行简化，将网内的处理移到网外端系统中来实现，从而简化了节点的处理过程，缩 短了处理时间，这对有效利用高速数字传输信道十分关键。实现帧方式进行数据通信有两个最基本的条件，一是要保证数字传输系统的优良的性 能

20、，二是计算机端系统的差错恢复能力。这两个条件目前早已不成为障碍。现代光纤数字传 输系统的比特差错率实质上可达到10的-9次方以下。因此，现代通信网的纠错能力不再是 评价网络性能的主要指标。昔日X.25分组交换技术的某些优点在光纤数字传输系统的环境 里已不再十分令人感兴趣，相反地有些功能甚至是多余的了。所以简化网络功能，以提高网 络效率成为帧方式的重要内容之一。高智能、高处理速度的用户设备如局域网，它们本身具 有数据通信协议如TCP/IP、SNA/SDLC可以实现纠错、流量控制等功能，一旦网络出现错误 （概率很小），可以由端对端的用户设备纠错。帧方式是一种快速分组技术，它采用动态分配传输带宽和可

21、变长的帧的技术，它适 用于处理突发性信息和可变长度帧的信息，是局域网互连的最佳选择。二、类型帧交换和帧中继两类三、优点1、高效性；2、经济性；3、可靠性；4、灵活性；5、长远性。6.6各种数据交换技术的比较如图所示为几种交换技术在4个节点情况下进行通信的时序图。传输过程是有延时的， 而且传输报文或分组的实际时间和节点数目多少、节点的处理速度、线路传输速率、传输质 量、节点的负荷等诸多因素有关。方式 项音、电路交换报文交换分组交换械中舅接续时间较长较短较短传输延时短长短短传输可能性较高较高高商过载反应拒绝接受呼 叫节点延时增 长采用流控技术果用流控技术线路利用率低高商实时性业务适用不适用适用适用

22、实现费用较低较高较高较小传输带宽固定带宽动态使用带 宽动态使用带宽动态使用带宽根据图中所示，多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点：（1）电路交换：由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通 路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成），因而有以下优缺点。优点：由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小。通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。电路交换的交换的交换设备（交换机等）及控制均较简单。缺点：电路交换的平均

23、连接建立时间对计算机通信来说嫌长。电路交换连接建立后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用 户使用，因而信道利用低。电路交换时，数据直达，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也 难以在通信过程中进行差错控制。（2）报文交换：报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信 息，在交换结点采用存储转发的传输方式，因而有以下优缺点：优点：报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户 可随时发送报文。由于采用存储转发的传输方式，使之具有下列优点：a.在报文交换中便于设置代码检验 和数据重发设施，加之交换结点还具有路径

24、选择，就可以做到某条传输路径发生故障时，重 新选择另一条路径传输数据，提高了传输的可靠性；b.在存储转发中容易实现代码转换和速 率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算 机之间进行通信；c.提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在电路 交换中是很难实现的；d.允许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转换。通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理 通路，因而大大提高了通信线路的利用率。缺点：由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延（包括接收报 文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此 报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。报文交换只适用于数字信号。由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当输出线路 不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为 了降低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，进一步 增加了传送时延。（3）