分组交换机

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分组交换机(Private Branch Exchange,PBX)

目录

什么是分组交换机[1]

  分组交换机是指一台通用分组交换设备,它根据分组首部字段中的值,从输入链路接口到输出链路接口传送分组。

分组交换机的基本结构[2]

  分组交换网的交换设备多种多样,结构各不相同,但一般都包含三个基本部分:交换单元、接口单元和控制单元。分组交换机的体系结构与一般电信交换系统的体系结构是一致的,与不同类型的交换系统相比,如电路交换机,它们的体系结构基本相同,都是由交换单元、接口单元和控制单元组成的,但各个单元的具体构成、完成的功能和工作原理是有差异的。

  (1)交换单元

  分组交换机的交换单元所完成的功能也就是交换单元的基本功能,即将信息从某个输入端口送到某个输出端口,但是分组交换的特性决定了分组交换机的交换单元的处理过程与电路交换机的交换单元相比存在着明显的差异。首先,由于分组交换数据的突发性,在交换单元的输人端口和输出端口可能存在着消息队列,所以交换单元需要对信息进行缓冲存储;其次,分组交换采用的是统计时分复用的方式,由于统计时分复用是通过标志来区分所属用户的,所以分组交换机的交换单元需要对分组头中的相应标识进行分析,并以此作为选路的依据,这与电路交换机根据时隙来决定选路是不同的。

  一般来说对处理速度要求不高时,可以使用计算机来完成交换单元的功能。只有在交换单元容量太大的情况下,才会考虑使用专门的硬件交换单元。

  (2)接口单元

  接口单元包括用户侧线路的接口单元和中继侧线路的接口单元。其完成的主要功能包括:用户侧接人的监视和控制、分组的组合分解差错控制、传输控制等。

  (3)控制单元

  控制单元用于完成整个系统的控制工作,其功能包括:呼叫处理、流量控制、路由选择、系统配置与管理等。控制单元的功能一般由软件来完成。

分组交换机的分类[3]

  分组交换机一般可以分为三种类型,一种是中转交换机,一种是本地交换机,一种是中转与本地合一交换机。

  1)中转交换机:又称一级交换机,主要用于大骨干网的一级交换中心,担负着信息转发任务,其特点是通信速率高、容量大、有较强的路由选择功能,所有端口均作为中继口用。

  2)本地交换机:又称局部交换机,适用于本地网,主要完成本地交换任务,其特点是通信容量小,处理速度慢,无路由选择功能或仅有简单的路由选择功能,因此,绝大部分端口作为用户端口使用而与用户数据终端相连,只有一个或少数几个端口可与中转交换机或中转与本地合一的交换机相连,目前这类交换机已日趋少见。

  3)中转与本地合一交换机:又称二级交换机,既有转接功能,又能接用户终端,共特点是容量和速率仅低于一级交换机,有路由选择功能,能有多个中继端口分别与多个交换机和多个用户终端相连,组网方式灵活、用途广泛,常用于中小型交换网中。

分组交换机的指标体系[4]

  衡量一个分组交换机的性能指标主要有如下几种。

  (1)分组吞吐量:表示每秒通过交换机的最大数量。在绐出该指标时,必须指出分组长度,通常为128B/分组。一般小于50分组/s的为低速率交换机,50分组/s-500分组/s的为中速率交换机,大于500分组/s的为高速率交换机。

  分组吞吐量常用业务量发生器测试。业务量发生器与分组交换机的2个端口分别相连,一个用于发送,另一个用于接收。在分组交换机的处理能力达到极限之前的最大分组发送速率为分组交换机的分组吞吐量。

  (2)链路速率:指交换机能支持的链路的最高速率。一般小于19.2kb/s的为低速率链路,19.2kb/s-64kb/s的为中速率链路,大于64kb/s的为高速率链路。

  (3)并发虚呼叫数:指的是交换机可以同时处理的虚呼叫数。

  (4)平均分组处理时延:指的是将一个数据分组从输入端口传送至输出端口所需的

  平均处理时间。在给出该指标时也必须指出分组长度。

  (5)可靠性:包括硬件可靠性软件可靠性。可靠性用平均故障间隔时间(MTBF)来表示。

  (6)可利用度:指的是交换机运行的时间比例,它与硬件故障的平均修复时间及软件故障的恢复时间有关。平均故障修复时间(MTTR)是指从出现故障开始到排除故障,网络恢复正常工作为止的时间。可用性A可以用平均故障时间(MTBF)和平均故障修复时间(MTTR)来表示,即

A=\frac{MTBF}{MTBF+MTTR}

  (7)提供用户可选补充业务和增值业务的能力:指交换机给用户提供的业务除基本业务外,还能提供哪些供用户可选的补充业务和增值业务。

分组交换机的主要功能[5]

  (1)提供网路的两项基本业务:虚电路和永久虚电路,实现分组在两种虚电路上传送,完成信息交换任务;

  (2)实现X.25,X.75建议的各项功能;

  (3)如果交换机需直接接非分组型终端,或经电话网接终端,则交换机还应有X.3,X.28,X.29,X.32等建议功能;

  (4)在一、二级交换机中应有路由选择功能,以便在网中选择一条最佳路由;

  (5)能进行流量控制,防止网路阻塞,使不同速率的终端能互相通信;

  (6)完成局部的维护、运行管理、故障报告与诊断、计费与一些网路的统计等功能。

参考文献

  1. 张能福主编.计算机网络技术及实训教程.中国铁道出版社,2010.05.
  2. 卞佳丽等编著.现代交换原理与通信技术.北京邮电大学出版社,2005年05月第1版.
  3. 刘志华,郑宏云等编著.计算机网络实用教程.清华大学出版社,2001年09月第1版.
  4. 景晓军主编,周贤伟,姜美编著.现代交换原理与应用.国防工业出版社,2005年07月第1版.
  5. 倪维桢主编.数据通信原理.中国人民大学出版社,2000年3月.
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