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3.4.3 电路交换和分组交换的比较

《无线通信网络与系统》第3章通信网络,本章对通信网络的各种方法进行了一个概述。本章首先基于地理覆盖范围对不同类型的网络进行了讨论。然后,分别对电路交换和分组交换网络进行了研究。本节为大家介绍电路交换和分组交换的比较。

作者:朱磊/许魁 译来源:机械工业出版社|2017-11-16 16:10

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3.4.3 电路交换和分组交换的比较

我们现在开始比较分组交换与电路交换。我们先看看重要的性能,然后再来研究其他特点。

性能 图3-10显示了电路交换与两种形式分组交换的简单比较。图中描述了经过4个节点的消息传输,从源台站连接到节点1到节点4,最后连接到目的台站。在该图中,我们关注3种类型的延迟:

●传播延迟(propagation delay):一个信号从一个节点传输到下一个节点所需要的时间。该时间一般可以忽略不计。例如,通过导线介质的电磁信号的速度,通常是2×108m/s。

●传输时间(transmission time):发送一个数据块所需要的时间。例如,在10kbps的线路上发送一个10000比特的数据块需要1s。

●节点延迟(node delay):一个节点进行必要处理时所需的时间,如它交换数据的时间。

对于电路交换,在信息传输之前会有一些延迟。首先,通过网络发送呼叫请求(Call Request)信号,以建立与目的站点之间的连接。如果目的站点不忙,则返回一个接收呼叫(Call Accepted)信号。请注意,在呼叫请求期间,每个节点都产生一个处理延迟。每个节点把这个时间花费在建立连接的路由上。在返回时,这个处理是不需要的,因为连接已经建立。建立连接后,消息作为一个数据块来发送,在交换节点没有明显的延迟。

虚电路分组交换类似于电路交换。虚电路使用呼叫请求(Call Request)数据包请求一个虚电路,这会导致在每个节点上引入一个延迟。虚电路响应一个接受呼叫(Call Accept)数据包。与电路交换相反,呼叫接受也将经历节点延迟,即使虚电路路由已经建立。原因是,数据包需要在每个节点上排队,并且必须按照顺序等待传输。一旦建立了虚电路,消息以数据包发送。应该明确的是,这个操作阶段不可能比电路交换网络快。这是因为电路交换基本上是一个透明的过程,可以在网络上提供一个恒定的数据速率。分组交换在路径中的每个节点上都存在一些延迟。更糟糕的是,这个延迟是可变的,并且将随着负载的增加而增加。

数据报分组交换不需要呼叫建立。因此,对于短消息,它将比虚电路分组交换和电路交换更快。然而,因为每个数据报是独立路由的,所以在每个节点处都对每个数据报进行处理可能比虚电路分组交换长。因此,对于长消息,虚电路技术可能是更优越的。

图3-10的目的是表明该技术的相对性能可能是什么。实际性能取决于主机的因素,包括网络的大小、网络拓扑结构、负载模式和典型交换的特点。

其他特性 除了性能之外,在我们对已讨论的技术进行比较时,还有许多其他特性可以考虑。表3-1总结了其中最重要的特性。大多数特性已经讨论过。下面是一些额外的评论。正如所提到的,电路交换基本上是一种透明的服务。一旦建立了连接,将为连接的台站提供一个固定数据速率的连接。分组交换不是这样的,它通常会引入可变延迟,使数据以震荡的方式到达。事实上,使用数据报分组交换,数据包可以按照不同于其发送顺序的顺序到达。

表3-1 通信交换技术的对比

透明传输带来的一个额外的结果是,电路交换不需要提供额外的开销。一旦建立了连接,就可以从源端向目的端传输模拟或数字数据。对于分组交换,传输前必须将模拟数据转换为数字数据。此外,每个数据包都需要包括附加比特,如目的地址。


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