TSSN - 交换技术

在本章中，我们将讨论电信交换系统和网络中的交换技术。

在大型网络中，可能有不止一条路径用于将数据从发送方传输到接收方。从可用选项中选择一条数据必须走的路径，可以理解为切换。信息在各种通信通道之间传输时可能会被切换。

存在三种可用于数字流量的典型交换技术。他们是 -

现在让我们看看这些技术是如何工作的。

在电路交换中，两个节点通过专用通信路径相互通信。在此，建立了电路来传输数据。这些电路可以是永久的或临时的。使用电路交换的应用可能必须经历三个阶段。不同的阶段是 -

下图显示了电路交换的模式。

电路交换是为语音应用而设计的。电话是电路交换最合适的例子。在用户可以进行呼叫之前，被叫用户和主叫用户之间的虚拟路径通过网络建立。

电路交换的缺点是 -

一旦建立连接，在电路交换中使用用于数据传输的专用路径就形成电路模式。电话系统是电路交换技术的常见示例。

在消息交换中，整个消息被视为一个数据单元。数据在其整个电路中传输。进行消息交换的交换机首先接收整个消息并将其缓冲，直到有可用资源将其传输到下一跳。如果下一跳没有足够的资源来容纳大尺寸消息，则存储该消息并且交换机等待。

下图展示了消息切换的模式。

在该技术中，数据被存储和转发。该技术也称为存储转发技术。该技术被认为是电路交换的替代品。但是消息传输的端到端延迟之后的传输延迟增加了传播延迟并减慢了整个过程。

消息交换有以下缺点 -

即使网络繁忙也能接受数据包；这会减慢交货速度。因此，不建议将其用于语音和视频等实时应用程序。

分组交换技术源自消息交换，其中消息被分解成称为分组的更小的块。每个数据包的标头包含交换信息，然后独立传输。标头包含源、目的地和中间节点地址信息等详细信息。中间网络设备可以存储小尺寸数据包，并且不会占用承载路径上或交换机内部存储器上的大量资源。

数据包的单独路由是在不需要在同一路由中发送整个数据包集的情况下完成的。当数据被分割时，带宽就会减少。该切换用于执行数据速率转换。

下图显示了数据包交换的模式。

通过在运营商上复用来自多个应用程序的数据包，可以提高数据包交换的线路效率。使用这种分组交换的互联网使用户能够根据优先级区分数据流。根据优先级列表，这些数据包在存储后转发以提供服务质量。

分组交换技术被证明是一种有效的技术，并且广泛应用于语音和数据传输。使用不同的技术来分配传输资源，例如统计复用或动态带宽分配。

统计复用是一种通信链路共享技术，用于分组交换。共享链接在统计复用中是可变的，而在TDM或FDM中是固定的。这是最大化带宽利用率的战略应用。这也可以提高网络效率。

通过为具有有效数据包的通道分配带宽，统计复用技术组合输入流量以最大化通道效率。每个流都被分成数据包，并按照先到先服务的原则进行传送。优先级的增加允许分配更多的带宽。注意不要在统计复用中浪费时隙，而在时分复用中则浪费时隙。

网络流量

顾名思义，网络流量就是在给定时间内沿着网络移动的数据。数据传输以数据包的形式进行，单位时间内传输的数据包数量被视为负载。该网络流量的控制包括管理、优先化、控制或减少网络流量。网络上的流量数量和类型也可以借助一些技术来测量。需要监控网络流量，因为这有助于网络安全；高数据速率可能会损坏网络。

对资源或设施在一段时间内（通常是 24 小时）内完成的总工作量的度量被理解为流量，并以 Erlang 小时为单位进行测量。交通量定义为平均交通强度与交通周期的乘积

$$流量 \:\: 流量 = 流量 \: 强度 \time\: 周期$$

当网络负载大于网络容量时，就发生了网络拥塞。当节点的缓冲区大小超过接收的数据时，流量就会很高。这进一步导致拥堵。从一个节点移动到另一个节点的数据量可以称为吞吐量。

下图显示了拥塞情况。

在上图中，当数据包从发送方A、B、C到达节点时，节点无法以更快的速率将数据传输到接收方。传输出现延迟，或者可能由于严重拥塞而导致数据丢失。

当太多数据包到达数据包交换网络中的端口时，性能就会下降，这种情况称为拥塞。数据在队列中等待传输。当队列利用率超过80%时，则称队列拥堵。拥塞控制技术有助于控制拥塞。下图在吞吐量和数据包发送之间绘制，显示了拥塞控制传输和非受控传输之间的差异。

用于拥塞控制的技术有两种类型：开环和闭环。循环因它们发布的协议而异。

开环拥塞控制机制产生协议以避免拥塞。这些协议被发送到源和目的地。。

闭环拥塞控制机制产生的协议允许系统进入拥塞状态，然后检测并消除拥塞。显式和隐式反馈方法有助于机制的运行。