文章目录
1 数据交换—电路交换
- 网络核心
- 互联的路由器网络
- Q:如何实现数据通过网络核心从源主机到达目的主机?
A:数据交换
- 为什么需要数据交换?
- N2链路问题
- 连通性
- 网络规模
- 交换?
- 动态转接
- 动态分配传输资源
- 数据交换的类型
- 电路交换
- 报文交换
- 分组交换
- 电路交换的特点
- 最典型电路交换网络:电话网络
- 电路交换的三个阶段:(1)建立连接(呼叫/电路建立);(2)通信;(3)释放连接(拆除电路)。
- 独占资源
- 电话交换网络的链路共享?
- Q:电路交换网络如何共享中继线?
A:多路复用(Multiplexing)
2 多路复用
- 多路复用?
- 多路复用(multiplexing),简称复用,是通信技术中的基本概念。
- 多路复用(Multiplexing):链路/网络资源(如带宽)划分为“资源片”。
(1)将资源片分配给各路“呼叫”(calls);
(2)每路呼叫独占分配到的资源片进行通信;
(3)资源片可能“闲置”(idle)(无共享)。 - 典型多路复用方法:
(1)频分多路复用(frequency division multiplexing,FDM);
(2)时分多路复用(time division multiplexing,TDM);
(3)波分多路复用(Wavelength division multiplexing,WDM);
(4)码分多路复用(Code division multiplexing,CDM)。
- 频分多路复用FDM
- 频分多路复用的各用户占用不同的带宽资源(请注意,这里的“带宽”是频率带宽(单位:Hz)而不是数据的发送速率)
- 用户在分配到一定的频带后,在通信过程中自始自终都占用这个频带。
- 时分多路复用TDM
- 时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧(TDM帧),每个用户在每个TDM帧中占用固定序号的时隙。
- 每用户所占的时隙是周期性出现(其周期就是TDM帧的长度)。
- 时分复用的所有用户在不同的时间占用相同的频带宽度。
- 波分多路复用WDM
- 波分复用就是光的频分复用。
- 码分多路复用CDM
- 广泛应用于无线链路共享(如蜂窝网,卫星通信等)。
- 每个用户分配一个唯一的m bit码片序列(chipping sequence),其中“0”用“-1”表示、“1”用“+1”表示,例如:S站的码片序列:(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)
- 各用户使用相同频率载波,利用各自码片序列编码数据。
- 编码信号=(原始数据)×(码片序列)
(1)如发送比特1(+1),则发送自己的m bit码片序列
(2)如发送比特0(-1),则发送该码片序列的m bit码片序列反码 - 各用户码片序列相互正交(orthogonal)
- 令{
}为原始数据序列,各用户的叠加向量为
- 解码:码片序列与编码信号的内积
- 码分多路复用编/解码举例
3 报文交换
- 报文交换(message switching)
- 报文:源(应用)发送信息整体。
理解:就是指从源主机一次发送完整的信息给目标主机。
4 分组交换
- 分组交换(package switching)
- 分组:报文分拆出来的一系列相对较小的数据包
- 分组交换需要报文的拆分与重组,产生了额外开销。
- 一个分组包含头和数据。
-
分组交换:统计多路复用(Statistical Multiplexing)
A&B分组序列不确定,按需共享链路。 -
存储-转发(store-and-forward)
- 报文交换与分组交换均采用存储-转发交换方式
- 区别:
(1)报文交换以完整报文进行“存储-转发”。
(2)分组交换以较小分组进行“存储-转发”。
- 分组交换:传输延迟
- 发送主机
(1)接收应用报文(消息)
(2)拆分为较小长度为L bits的分组(packets)
(3)在传输速率为R的链路上传输分组
- 报文交换VS分组交换
- 报文交换:
(1)报文长度为M bits
(2)链路带宽为R bps
(3)每次传输报文需M/R秒 - 分组交换:
(1)报文被拆分为多个分组
(2)分组长度为L bits
(3)每个分组的传输延迟为L/R秒
- 分组交换的报文交付时间
- 报文:M bits
- 链路带宽(数据传输速率):R bps
- 分组长度(大小):L bits
- 跳步数:h
- 路由数:n
- 公式:T=M/R+(h-1)L/R=M/R+nL/R
- 分组交换VS电路交换
- 分组交换允许更多用户同时使用网络——网络资源充分共享。
- 适用于突发数据传输网络
(1)资源充分共享
(2)简单、无需呼叫建立 - 可能产生拥堵(congestion):分组延迟和丢失
(1)需要协议处理可靠数据传输和拥塞控制 - Q:如何提供电路级性能保障/