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6.1 快速分組交換與異步轉移模式
6.1.1 快速分組交換
傳統分組交換是20世紀60年代末至70年代初設計的。當時所用的傳輸媒質主要是銅線（包括同軸電纜和雙絞線電纜），傳輸速率低（幾十kbit/s)，傳輸誤碼率髙（10.4-10.6),因而網絡性能的瓶頸是傳輸鏈路，而不是交換機。這就導致在鏈路層采用復雜的差錯控制（ARQ)和流量控制協議，因為分組的差錯和丟失在鏈路上解決比端到端解決要節省網絡帶寬資源的開銷。除了鏈路速率低這一因素之外，當時的數據終端也不能實現數據的高速發送和接收處理。因此，對交換機的容量和處理能力要求不高，而采用基于軟件實現的分組交換機是當時的設計趨勢。在這種基于軟件的^組交換機中，各個分組在交換機內的共享存儲器中排隊，并由單個CPU對分組逐個地進行串行處理，包括完成鏈路層的差錯控制、流量控制功能和網絡層的路由選擇功能。由于用軟件實現分組的存儲轉發，就能夠對分組進行靈活的處理，也允許使用可變的分組長度。
經過幾十年的發展，鏈路的主要傳輸媒質已變成光纖，其傳輸速率高達幾Gbit/s,傳輸誤碼率低到10負9以下。網絡性能的瓶頸不再是傳輸鏈路，而是節點的交換機。這就驅使人們去研究快速的分組交換技術。
快速分組交換的基本設計思想是簡化分組交換機的協議處理，將復雜性推向網絡邊緣，也就是推向端系統。具體的實現快速分組交換的技術措施有如下幾種。
(1)簡化協議，取消鏈路層的差錯控制和流量控制。由于光纖傳輸的誤碼率很低，逐條鏈路的差錯控制已不再必要，極少發生的差錯可以通過端到端的差錯控制來解決。另外,流量控制也可以由端系統去實現。
（2）采用硬件實現分組轉發和并行處理技術。在簡化協議的基礎上，分組交換的處理負荷相應減輕。隨著CPU處理速度的提髙和并行處理方法的使用，用硬件實現分組轉發成為可能，而這又進一步提高交換機的處理速度。
（3）采用固定長度的小分組（Mini-packet)。縮短分組長度有利于減小分組轉發時延，盡管會引起單位時間內到達的分組數的增加，但優點還是主要的。采用固定長度的分組有利于分組交換機的硬件設計，便于安排從不同端口輸人的分組，并實行并行交換。
（4）采用面向連接的分組交換方式。為了提髙交換速度，每個分組的處理必須盡量簡單。在分組交換中比較費時的一個關鍵功能是路由選擇。在無連接分組交換過程中，每個分組都要有完整的目的地址，分組到達交換節點時，交換機要根據分組的目的地址計算或查找路由表，獲得下一節點的地址，從而將分組轉發到相應的輸出端口。當路由表的規模比較大時，每個分組的選路功能是相當費時的，對交換速度有重要的影響。采用面向連接的方式，在用戶信息傳送之前，先建立端到端的虛通路連接，在建立連接階段實現復雜的路由計算功能。這樣，在用戶信息傳送階段，各分組不需攜帶目的地址，只需攜帶虛通路標識，更重要的是不需要完成選路功能，因為路由在建立連接階段已經確定了。在建立連接階段，還可以實現帶寬等資源的分配，通過連接接納控制可限制進網的業務量，因而可提供QoS保證。對于話音、視頻和批數據的傳送，面向連接的交換方式是很適合的，因為在連接建立以后用戶信息的傳送將持續相當長的時間，有限的連接建立時延只占很小的比例。面向連接的方式也有缺點。首先在傳送單個短分組的場合，其效率是很低的，而且在承載多個獨立短分組的情況下，會引起連接的頻繁建立和釋放，消耗過多的網絡資源；其次，對每批次數據傳送而言，存在連接建立時延，除非提前建立連接或使用預先建立的一直性虛通路。

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