7.1.2　分组交换网

分组交换网是继电路交换网和报文交换网之后的一种新型交换网络，它主要用于数据通信。分组交换是一种存储转发的交换方式，它将用户的报文划分成一定长度的分组，以分组为单位存储转发，因此，它比电路交换的利用率高，比报文交换的时延小，且具有实时通信的能力。分组交换利用统计时分复用原理，将一条数据链路复用成多个逻辑信道，最终构成一条主叫、被叫用户之间的信息传送通路，称为虚电路（Virtual Circuit，VC）实现数据的分组传送。

1．分组交换网的构成

分组交换网由分组交换机、网络管理中心、分组装拆设备、远程集中器及传输设备等组成。

（1）分组交换机

分组交换机实现数据终端与交换机之间的接口协议和交换机之间的信令协议，并以分组方式的存储转发、提供分组网服务的支持，与网络管理中心协同完成路由选择、监测、计费、控制等功能。根据分组交换机在网络中的地位，分为转接交换机和本地交换机两种。

（2）网络管理中心

网络管理中心（Network Management Center，NMC）与分组交换机共同协作保证网络正常运行。其主要功能有网络管理、用户管理、测量管理、计费管理、运行及维护管理、路由管理、搜集网络统计信息以及必要的控制功能等，是全网管理的核心。

（3）分组装拆设备

分组装拆设备（Packet Assembler/Disassembler，PAD）的主要功能是把普通字符终端的非分组格式转换成分组格式，并把各终端的数据流组成分组，在集合信道上以分组交织复用，对方再将收到的分组格式作相反方向的转换。

（4）远程集中器

远程集中器的功能类似于分组交换机，通常含有PAD的功能，它只与一个分组交换机相连，无路由功能使用在用户比较集中的地区，它一般装在电信部门。

分组交换网的基本结构如图7-2所示。

图7-2　分组交换网基本结构示意图

2．分组交换网的特点

分组交换网具有如下特点。

·分组交换具有多逻辑信道的能力，故中继线的电路利用率高。

·可实现分组交换网上的不同码型、速率和规程之间的终端互通。

·由于分组交换具有差错检测和纠正的能力，故电路传送的误码率极小。

·分组交换的网络管理功能强。

分组交换的基本业务有交换虚电路（Switching Virtual Circuit，SVC）和永久虚电路（Permanent Virtual Circuit，PVC）两种。交换虚电路同电话电路一样，即两个数据终端要通信时先用呼叫程序建立虚电路，然后发送数据，通信结束后用拆线程序拆除虚电路。永久虚电路如同专线一样，在分组网内两个终端之间在申请合同期间提供永久逻辑连接，无需呼叫程序与拆线程序，在数据传输阶段，与交换虚电路相同。

3．分组交换网提供的业务

分组交换可以提供如下业务。

（1）基本业务

·交换虚电路：可同时与不同用户进行通信，方便灵活。

·永久虚电路：可建立与一个或多个用户的固定连接。

（2）任选业务功能

·闭合用户群（Closed User Group，CUG）：限于特定用户之间进行通信，避免外人干扰。

·网络用户标识（Network User Identification，NUI）：提供严密的安全保障，并可实现全国漫游。

·广播业务：单向的点对多点信息传送。

·反向计费：由被叫方付费。

·快速选择：这种业务适用于银行的提款业务，但要求通信双方必须都是能接受快速选择业务的用户。

·阻止呼入/呼出业务：用户在一段时间内不接收呼叫/不可呼出，但可呼出/接收呼入。

·呼叫转移：用户忙或发生故障时，交换机自动把该用户的呼叫转换到用户预约的号码。

·搜索群（Hunt Group，HG）：当用户有多条线路连接到网络上时，为提高该客户作为被呼叫时的接通率平衡各条线路上的负载。

4．X.25协议

X.25协议是一个广泛使用的协议，它由国际电信联盟电信标准化部（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector，ITU-T）提出，是面向计算机的数据通讯网，采用虚拟电路传递各个数据分组至网络上的终点站。它由传输线路、分组交换机、远程集中器和分组终端等基本设备组成。

（1）X.25的结构

X.25协议是数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE）和数据电路端接设备（Data Communications Equipment，DCE）之间的接口规程。它最初于1976年由原国际电报电话咨询委员（International Telephone and Telegraph Consultative Committee，CCITT）在X.25建议中颁布，在1980年、1984年、1988年、1993年分别进行了修改。

X.25协议定义了帧（Frame）和分组（Packet）的结构：数据传输通路的建立和释放、数据的传输等过程；顺序控制、差错控制和流量控制等机制：分组交换提供的基本业务、可选业务等。X.25属于接口规程，没有定义路由选择算法，这属于分组交换网网络内部控制功能，由各个厂家决定。

X.25协议分为物理层、数据链路层和分组层3层，各层在功能上相互独立，层次结构如图7-3所示。

图7-3　X.25层次结构

（2）X.25的物理层

物理层完成的主要功能如下。

·在DTE和DCE接口处提供数据传输。

·在设备之间提供控制信号。

·提供时钟信号，用以同步数据流和规定比特速率。

·提供电气地。

·提供机械的连接器（如针、插头、插座等）。

（3）X.25的数据链路层

X.25数据链路接入规程是要在物理层提供的双向信息输送管道上实施信息传输的控制。一般情况下，X.25的数据链路层—平衡型链路接入规程（Link Access Procedure Balanced，LAPB）采用的是高级数据链路控制规程（High-level Data Link Control，HDLC）的一个子集LAPB。

（4）数据链路层帧类型与结构

按照帧的功能可以把帧分成信息帧（I帧）、监控帧（S帧）和无编号帧（U帧）3类。LAPB帧的基本结构如图7-4所示，所有帧均包含标志F、地址字段A、控制字段C、帧检验序列FCS，部分帧还包含信息字段I。

图7-4　LAPB层帧的基本结构

图7-4　LAPB层帧的基本结构

（5）X.25的分组层

X.25分组层是利用链路层提供的服务在DTE-DCE接口交换分组。它将一条逻辑链路按照动态时分复用的方法划分成多个子逻辑信道，允许多个用户终端或进程同时使用一条逻辑链路，以充分利用线路资源。

分组层的主要功能如下。

·在X.25接口为每个用户呼叫提供一个逻辑信道。

·通过逻辑信道群号（Logical Channel Group Number，LCGN）和逻辑信道号（Logical Channel Number，LCN）来区分与每个用户呼叫有关的分组。

·为每个用户的呼叫连接提供有效的分组传输，包括顺序编号、分组确认和流量控制过程。

·提供交换虚电路和永久虚电路的连接。

·提供建立和清除交换虚电路连接的方法。

·监测和恢复分组层的差错。