2.3.3 分組交換技術

1.分組交換的基本概念

所謂分組，就是按一定規則，把一整份數據報文分割成若干定長的數據段，并給每一數據段加上收、發終端地址及其他控制信息。所謂分組交換，就是采用存儲一轉發方式，以“分組”為單位在網內傳輸。分組交換的概念示意圖如圖2-4所示。

　　圖2-4分組交換概念示意圖

由某數據終端設備發出的數據信息“ABC”,通過用戶線送到交換機（a）暫時存儲，在交換機（a）內分成具有一定長度的分組“A”、“B”、“C”,并在每一分組前邊加上指明該分組發端地址、收端地址及分組序號的分組標題。

交換機（a）為了把這分組轉發給接收局交換機（丫），就需要選擇空閑路由。可以根據交換網的狀態給每個分組選擇不同路由，一般不會出現僅僅因為某一路由過忙而不能轉發的情況。

分組數據到達終點局的交換機（Y）后，再按照接收地址來分發。由于各分組數據是經過各自路由傳送來的，所以它們未必能按照“A”、“B”、“C”的先后顒序到達。因此，交換機（Y）應按分組的序號重新棑列，最后，通過用戶線將數據送至數據終端設備。

“C”分組經發端交換機后，分別送到交換機（Y）和交換機（P），其中交換機P收到分組“A”后，再轉發到終端交換機（丫），由終端交換機（Y）重新排序后送到分組式終端設備。同樣，發端用戶送出數據“12”也經分組后，送向不同路由，并最終送到終端交換機完成順序重排后再送到終端設備。

從圖24中可以看出，在兩個用戶之間存在多個路由的情況下，一份報文的多個分組可各在不同的路由上傳輸。所以，分組交換網可以并行傳輸報文，而電路交換和報文交換網只能串行傳輸報文。

分組交換方式的分組長度短，具有統一的格式，因而便于交換機存儲和處理。所以，與報文交換方式相比，其信息傳輸延遲時間大大縮短。

分組交換方式的主要特點有以下幾個方面。

（1）傳輸質量高

分組交換方式具有差錯控制功能，能夠分段對交換機之間傳送的分組分段進行差錯控制，并且能夠用重發方法糾正檢測出的差錯。這種有效的檢錯和糾錯功能，使分組在網內傳送中的出錯率大大降低。并由于分組式終端能夠檢驗用戶線中的傳輸差錯，因此可以使整個網絡的平均誤碼率一般達到以下。由此可見，分組交換網的傳輸質量比原先公用網有大幅度的提高。

（2）可靠性高

在電路交換網中，當沿途的某一段中繼電路或交換機發生故障時，通信將產生中斷。而在分組交換網中，當一段中繼電路或交換機發生故障時，分組可經過其他路由到達終點，不致引起通信中繼。分組網中所有分組交換機都至少與兩個交換機相連接，使分組能夠自動地避開故障點，選擇迂回路由傳送。

（3）實現不同種類型終端間的通信

分組交換網采用存儲一轉發的方式進行交換，并且以X.25向用戶提供統一的接口，從而能夠實現不同通信速度、同步方式和傳輸控制規程的終端間的通信。這是電話網、電報網以及數據網中的電路交換所不能實現的。所以，分組交換網為不同種類計算機以及不同種類終端互通提供了方便。

（4）分組多路通信

由于分組是將接收地址信息和電文信息在一起的整體結構，因此，分組式終端只用一條用戶線與分組交換機接續，就能同時和多個終端進行電文傳送，即在用戶和網絡之間只用一條用戶線就能同時和多個用戶通信。

（5）按信息量比例計費

分組交換方式中，用戶數據是在交換機的存儲器內進行存儲和傳送的，信息量的大小能夠確切地掌擁，因此，能夠采用與信息量成比例的計費方式。

采用分組多路通信，能夠有效地利用中繼傳輸線路，減少了傳輸線路費用的影響，極大地降低距離的費用級差。因此，在極端的情況下，可以采用與距離無關而僅與信息量為主的計費方式。

（6）與公用電話網和電報及低速數據網連接

如圖2-5所示，分組交換網能與公用電話交換網和用戶電報及低速數據W相連接，實現三網之間的數據終端互通。

圖2-5分組交換網與電話網和用戶電報及低速數據網互連示意圖

2.分組交換網中虛電路方式

在分組交換網中還有另一種方式，即虛電路方式^所謂虛電路就是兩個用戶終端設備在開始互相發送和接收數據之前，需要通過網路建立邏輯上的連接，一旦這種連接建立之后，就在網絡中操持已建立的數據通路，用戶發送的數據（以分組為單位）將順序通過網路到達終點。當用戶不需要發送和接收數據時，可以清除這種連接。

我們可以通過圖24說明虛電路的概念。在分組網中，從源終端到目的終端中間經過若干交換節點，各節點間在一條物理信道上有多條邏輯信道，它們是按統計復用實現復用的，如圖2-6中1,2,3和4邏輯信道。所謂邏輯信道，是指在兩個節點之間，在通信協議中對等層之間的一種連接。在一條邏輯信道兩端節點的交換機中，都對應分記一定的存儲空間，在每個分組中都標明了所走的邏輯信道號。如當呼叫用戶A要與B通信時，A與B通過節點1、2、3、4建立虛電路連接，而各節點之間的邏輯信道是不一樣的，如圖中所示，節點1與節點2之間利用邏輯信道1,節點2與節點3之間利用邏輯信道1,節點3與節點4之間利用邏輯信道4.讀者還可從圖中的用戶C和D之間看出不同的虛電路連接。

虛電路可以是臨時連接，也可以是一直連接。臨時連接稱為交換虛電路，用戶終端在通信之前必須建立虛電路，通信結束后就拆除虛電路。一直連接稱為一直虛電路（PVC），用戶如果預約了該項服務后，就在兩個用戶之間建立一直的虛連接，用戶之間的通信直接進入數據傳輸階段，就好像具有一條專線一樣，可隨時傳送數據。數據報與虛電路業務之間的區別就像電話與電報之間的區別。電話允許雙向對話，發話者可通過受話者的聲音證實其是否聽懂，這就是虛鏈路的情況。電報則不同，所有情況必須由發方考慮，一旦發送出了錯，發送者不知道，那發送的內容，接受方可能不理解，這就類似于數據報業務。

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