通信技术的发展与换代( 二 )


交换方式:电路交换与分组交换 每一个用户的通信对象通常有很多人,假如说我们这个网上有六个人,彼此之间都要通信,那就要30对线,这样的连接肯定是不经济的,所以交换就应运而生 。加一个交换机后用户之间就不需要彼此直接联接,只要与交换机互联就可以了 。随着用户越来越多,一级交换就不够了,需要多级交换,所以交换网络就要出现了 。交换机是网络业务节点,第一代交换的是模拟信号,空分交换,有步进制、旋转制和纵横制之分,实际上是控制继电器的组合,也就是找出空间不同的出线位置 。第二代交换机是数字的,时分交换,通常说的程控交换机属于第二代交换机,所谓程控就是计算机程序控制,所谓时分是按时间来划分,很多路信号在一个帧中占据不同的时隙,根据用户拨的号码来选择将对应的该时隙交换到该帧的另一个时隙,或者交换到另外一个出线的某一帧的一个指定时隙 。交换过程不但是空间位置的变化,还有时间的变化(时延) 。它与第一代交换机的共同点都是电路交换,什么叫电路交换呢?你用线路来建立发端和收端的联系,就和打电话一样,我们讲话之前总要拨完号之后把这个连接建立,不管你讲不讲话,只要不挂机,这个连接是专为你所用的,假如没有可用的连接,用户将听到忙音 。第三代交换机它仍是数字的、时分的,但用分组交换代替电路交换,它轻易实现宽带化 。分组交换把用户的信号打成一个一个包(分组),每个包再加上一个包头,指示目的地地址,它无需事先建立端对端的连接,每个包可以逐个节点存储转发,每个节点进行流控和纠错,它适于传送非实时业务,有利于网络资源的利用,当网络资源不足时,仅表示为在节点等待延时 。分组交换就像寄信那样,包头就像写好地址的信封,用户将信寄到目的地之前,从来不需要问对方是否预备好接收,发信者只需把信放到信筒就行了,把信送到对方并不需要事先建立端对端的连接 。传送过程就像邮局的分拣和投递一样,在整个邮件传递过程中经过很多环节,每个环节自然会进行分拣,不是特快专递,邮局也不派专人专门为用户送信,而是把它打成一包一包,同别的寄往同一目的地的信再编组到一起,一段一段地传过去 。由于不是专门为某一用户送信,而是组合起来的,就像火车的集装箱,显得比较灵活,资源利用率高 。
连接模式:面向连接与无连接 所谓面向连接,就是一旦收到某一用户的呼叫,通过信令专门为该用户建立擦源点到目的地的一条电路,只要用户不挂机,该电话电路永远是为该用户服务,即便该用户不讲话,该电路也不会调剂给别的用户使用 。在无连接模式,每一个包是一个独立的实体,同一个用户发出的一串包,每一个包可能走不同路由,在目的地按分组的顺序重新还原 。以太网和互联网是无连接模式 。无连接模式由于每个包在路由的选择上各自为政,不会因为个别路由的故障而中断传送,生存性较高,实现上因为没有信令控制过程而比较简单 。IP电话 互联网诞生之初只用于传送数据,但只要网络传送时延不那么大,它也可以传送话音,这就是IP电话 。在因特网上话音一般要压缩到16kb/s(千比特每秒)甚至是8kb/s,压缩完以后仍然是电路型信号,需要把它打包切成一块一块的,再加上因特网的协议开销作为包头,就组成IP包,IP包尽管增加了很多开销,但传输时并不需要为同一用户的一串IP包保留一个专用电路,而是多用户的多串IP包共享源与目的地间可用的任意路由 。IP电话每话路压缩到8kb/s,带宽节省8倍,然后再打成包,与其他IP包共享电路资源,能传就传,不能传就等一等,资源利用率提高了很多,因此IP电话比普通电话便宜 。再有一个方向问题,A讲话时B听,B讲话时A听,即任何时候总有一个方向的电路是空闲的,每一个传输方向的利用率还可再提高一倍,所以IP电话实际上对资源的利用率比普通电话高了十多倍,付出的代价是质量上差一些,延时大一些,即用性能换价格 。为在网上提供IP电话,需要设置一个IP电话网关,把程控电话交换机送来的信号按话路从64kb/s压缩为8kb/s然后打包,即从电路型信号转为分组信号,还要将电话号码转为IP地址,然后就可以在互联网上传送,在对端进行逆操作,还原为信号再送到程控电话交换机 。我们知道普通电话一拿起来就可以打,从来不要求输入密码,因为该电话是固定位置安装的,它的用户身份由电话线所决定 。IP电话没有固定的概念,只要按照IP电话卡输入帐号和密码,在什么电话机上都可以打,从这个意义上讲它必须验证用户的身份 。验证是合法用户后,再把用户的拨号号码转成IP地址,完成认证控制工作的设备称为网守 。宽带交换设备 在网络节点有两种设备可以完成IP包的转发任务,一种是分组交换机,另一种称为路由器,前者在链路层实现包的交换,后者在网络层实现包的转发 。路由器比交换机简单,但也有缺点,它需要根据用户信号的包的地址全网络查路由,一跳一跳的转发,网络规模大了路由的查找费时,在路由器中包的排队时延难以控制 。后来发现没必要全网查,找到最近的路由器的通道就行了,到最近的路由器的通道数量总是有限的,对到达同一个目的地地址的后续IP包,就贴上标签沿着前一个IP包所走的通道到最近的这个路由器,到这里来再查到下一个路由器的通道,用同样的方法将IP包转发到下一个路由器,摸着石头过河一步一步走过去 。这种方式叫多协议标签交换(MPLS) 。传统的选路是基于最短路径优先(OSPF),而MPLS不仅考虑路径长度,而且还考虑流量状况 。

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