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一級建造師通信與廣電考點:1L51掌握交換系統分類及特點

1L51掌握交換系統分類及特點

傳輸系統是通信網絡的神經系統，交換系統則是各個神經的中樞，它在通信網絡擔負著為信源和信宿之間信息的連接橋梁，其核心設備是交換機。

根據信源和信宿之間傳輸信息的種類，交換系統主要分為電路交換、報文交換和分組交換系統。

一、電路交換

(一)工作原理

電路交換是在通信網中任意兩個或多個用戶終端之間建立電路暫時連接的交換方式，暫時連接獨占一條電路并保持到連接釋放為止。

利用電路交換進行數據通信或電話通信必須經歷三個階段：建立電路階段、傳送數據或語音階段和拆除電路階段.

電路交換屬于電路資源預分配系統。電路交換系統有兩種交換方式：空分交換和時分交換。

1.空分交換是入線在空間位置上選擇出線并建立連接的交換。空分交換基本原理可歸納為以n條入線通過以n x m接點矩陣選擇到m條出線或某一指定出線，但接點同一時間只能為一次呼叫利用，直到通信結束才釋放。

2.時分交換是時分多路復用(TDM)在交換上的具體應用。在時分交換方式中，通過時隙交換網絡完成語音的時隙搬移，從而做到入線和出線間信號交換。

(二)電路交換的特點

電路交換的特點是可提供一次性無間斷信道。在利用電路交換進行通信時，存在著兩個限制條件：首先，在進行信息傳送時，通信雙方必須處于同時激活可用狀態;其次，兩個站之間的通信資源必須可用，而且必須專用。

1.呼叫建立時間長，并且存在呼損：在通信雙方所在的兩節點之間(中間可能有若干個節點)建立一條專用信道所花的時間稱為呼叫建立時間。在電路建立過程中，若由于交換網繁忙等原因而使建立失敗，對于交換網則要拆除已建立的部分電路，用戶需要掛斷重撥，這叫呼損。過負荷時呼損率增加，但不影響接通的用戶。

2.對傳送信息沒有差錯控制

3.對通信信息不做任何處理，原封不動地傳送(信令除外)：一旦電路建立后，數據以固定的速率傳輸。除通過傳輸通道形成的傳播延遲以外，沒有其他延遲。在每個節點上的延遲很小，因此延遲完全可以忽略。電路交換適用于實時、大批量、連續的數據傳輸。

4.線路利用率低：從電路建立到進行數據傳輸，直至通信鏈路拆除，通道都是專用的，再加上通信建立時間、拆除時間和呼損，其利用率較低。

5.通信用戶間必須建立專用的物理連接通路

6.實時性較好：每一個終端發起呼叫或出現其他動作，系統能夠及時發現并做出相應的處理。

二、報文交換

(一)報文交換的原理

報文交換又稱為存儲轉發交換，與電路交換的原理不同，不需要提供通信雙方的物理連接，而是將所接收的報文暫時存儲。報文中除了用戶要傳送的信息以外，還有目的地址和源地址。交換節點要分析目的地址和選擇路由，并在該路由上排隊，等待有空閑電路時才發送到下一交換節點。報文交換可以進行速率、碼型的變換，具有差錯控制措施，可以發送多目的地址的報文，過負荷時則導致時延的增加。

(二)報文交換的特點

報文交換是交換機對報文進行存儲一轉發，它適合于電報和電子函件業務。

1.報文交換過程中，沒有電路的接續過程，也不存在把一條電路固定分配給一對用戶使用，而一條鏈路可進行多路復用，從而大大提高了鏈路的利用率。

2.交換機以存儲一轉發方式傳輸數據信息，它不但可以起到匹配輸入輸出傳輸速率的作用，易于實現各種不同類型終端之間的互通，而且還能起到防止呼叫阻塞、平滑通信業務量峰值的作用。

3.不需要收、發兩端同時處于激活狀態。

4.傳送信息通過交換網時延較長，時延變化也大，不利于交互型實時業務。

5.對設備要求較高。交換機必須具有大容量存儲、高速處理和分析報文的能力。

三、分組交換

(一)分組交換原理

分組交換采用存儲一轉發方式，將用戶要傳送的信息分割為若干個分組，每個分組中有一個分組頭，含有可供選路的信息和其他控制信息。分組交換節點對所收到的各個分組分別處理，按其中的選路信息選擇去向，以發送到能到達目的地的、下一個交換節點。

(二)分組交換方式

為適應不同業務的要求，分組交換可提供兩種服務方式：虛電路方式與數據報方式。

1.虛電路

虛電路方式是面向連接的方式，就是在用戶數據傳送前先通過發送呼叫請求分組建立端到端的虛電路;一旦虛電路建立后，屬于同一呼叫的數據分組均沿著這一虛電路傳送，最后通過呼叫清除分組來拆除虛電路。

(1)虛電路不同于電路交換中的物理連接，而是邏輯連接。虛電路并不獨占線路，在一條物理線路上可以同時建立多個虛電路，以達到資源共享。

(2)虛電路方式的每個分組頭中含有對應于所建立的邏輯信道標識，不需進行復雜的選路;屬于同一呼叫的各分組在同一條虛電路上傳送，按原有的順序到達終點，不會產生失序現象;對故障較為敏感，當傳輸鏈路或交換節點發生故障時可能引起虛電路的中斷，需要重新建立。

(3)虛電路方式適用于較連續的數據流傳送，如文件傳送、傳真業務等。

2.數據報

(1)數據報不需要預先建立邏輯連接，稱為無連接方式。

(2)數據報方式的每個分組頭中含有詳細的目的地址，各個分組獨立地進行選路;屬于同一呼叫的各分組可從不同的路由轉送，會引起失序;由于各個分組可選擇不同的路由，對故障的防衛能力較強，從而可靠性較高。

(3)數據報方式適用于面向事物的詢問/響應型數據業務。

(三)分組交換的特點

1.分組交換的主要優點

(1)信息的傳輸時延較小，而且變化不大，能較好地滿足交互型通信的實時性要求;

(2)易于實現鏈路的統計時分多路復用，提高了鏈路的利用率。

(3)容易建立靈活的通信環境，便于在傳輸速率、信息格式、編碼類型、同步方式以及通信規程等方面都不相同的數據終端之間實現互通。

(4)可靠性高。分組作為獨立的傳輸實體，便于實現差錯控制，從而大大地降低了數據信息在分組交換網中的傳輸誤碼率，一般可達10-10以下。

(5)經濟性好。信息以分組為單位在交換機中進行存儲和處理，節省了交換機的存儲容量，提高了利用率，降低了通信的費用。

2.分組交換的主要缺點

(1)由于網絡附加的信息較多，影響了分組交換的傳輸效率。

(2)實現技術復雜。交換機要對各種類型的分組進行分析處理，這就要求交換機具有較強的處理功能。

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