分组交换

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       最初,在计算机之间传递文件和其他形式的数字信息时,使用的是直接的点到点的电路。但是,鉴于前面讲述的原因,这种使用“一直占用所有带宽”的方法实在是太浪费了。
分组交换
       为了满足传输数据的需要,分组交换网应运而生,它有以下特点:具有可变的比特速率以适应突发量,不太注重时延的变化,但更关注于实现无差错的信息传输。分组交换的突破之处就是使用了“分组”这个概念。
       分组的定义是:从源站点出发,完整地通过网络到达目的站点的数据单元。分组中含有一些“网络地址”信息,以使网络节点可以正确地为分组指定到达目的站点的路径。
       突发式的数据分组要求使用一种新的复用方式。这种新的复用方式有几种叫法:统计时分复用或是异步时分复用。因为数据总是突发性的,所以如果采用在PSTN中的作法:把一条链路的容量分成几条固定比特速率的信道,将是毫无意义的。不在链路中区分信道的方法则更有意义一些,这样可以允许每个分组有可能去使用所有的链路容量,但又不会一直占用。所以“一直占用所有带宽”的电路交换复用变成了“有时占用所有带宽”的分组交换复用。这个概念如图4-2中所示。
交换复用
       在使用统计时分复用时,复用器之间的链路是不区分信道的。计算机不会被限制在64kbit/s的速率下,它可以使用全部的128kbit/s的速率,只要双方不同时使用这条链路。一旦这样的事发生,双方同时向网络发出“冲突”信息,复用器别无选择,只能把一方的分组放在缓冲区中,而发送另一方的信息。当得到发送权的那一方发送完信息之后,复用器才可以发送缓冲区中的信息。
       采用统计时分复用的网络可以提供应用程序“所需要的带宽”。使用“灵活的带宽分配”这一专业的术语可能更恰当一些,因为用户总有这样的印象:使用术语“应用程序需要的带宽”时,好像是指带宽可以任意地,产生(比如,“我只有1.5Mbit/s的发送速率,但是如果我要求2Mbit/s,那么我仍能得到它。”),实际上并不是任意的,只要满足实际需要即可。缓冲技术使得在整条链路上的带宽可以动态地分配给某一应用程序。另外,一个空闲的应用程序在分组网络上不会占用任何带宽。
       “缓冲区”是指保留给网络用的一块内存区。因为在网络设备中,内存是固定的资源,所以缓冲区在网络设备中也是固定资源。当没有可用的缓冲区时,那么以后到来的分组就会被抛弁。一个设备可以提供的分组队列长度完全取决于设备的缓冲区空间大小。过去,内存还很昂贵,缓冲区因为经济的缘故总是设置得很小。现在,缓冲区已经可以非常大了,但是随着使用的缓冲区越来越大,它在分组交换网中引起的问题也越来越明显,这就是“不固定的可变时延”问题。
语音质量
       语音质量在很大程度上依靠于稳定的小时延。通常,分组交换网不适合语音传输,因为在统计时分复用的环境下,用于处理突发量的缓冲区引起了更高的、更不稳定的时延。假设一个分组,它含有对时延敏感的信息,不一定是语音信息,可以是比普通电子邮件更重要的金融信息。这个分组到达了某网络节点,但是,如果输出缓冲区已经有了6个分组在等待了,那么这个分组至少要等待6个分组发送完之后才能被发送。下一个网络节点也许有10个分组或者4个、17个。网络负载不同,时延也就不同。
在电路交换网中,根本没有缓冲区这一概念,分组无须进行缓冲就可被立刻发送。这就是要在电路交换和分组交换间进行权衡的地方。尽管分组交换的传输效率较高且传输的费用较低,但分组交换的传输时延较大且,网络管理较为复杂。
       

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