为什么需要数据交换？
交换：动态转接与动态分配传输资源
电路交换
特点：独占资源
阶段：
- 建立连接
- 通信
- 释放连接
例题
电路交换网络中，每条电路独占其经过的物理链路。（×）
解释：“在电路交换网络中，每条电路在其经过的链路上独占一定的带宽资源（如一个时隙或频段），但不一定独占整条物理链路。”
这也就引出了接下来的多路复用：
多路复用（Multiplexing）
多路复用，简称复用，指多路通信共用一路共享信道的技术。
多路复用：将链路/网络资源划分为资源片，将资源片分配给各路呼叫（calls），每路呼叫独占分配到的资源片进行通信。由于独占，资源片可能闲置（idle），在释放前，其他通信不能使用。
典型多路复用方法：
- 频分多路复用（FDM）
- 时分多路复用（TDM）
- 波分多路复用（WDM）
- 码分多路复用（CDM）
频分多路复用（FDM）
将信道资源在频率上进行划分，分为一个个频带的子信道，让每路信号只使用其中一个频带的子信道。每个用户占用不同的带宽资源（这里的带宽指的是频率带宽，单位是Hz），用户分配到一定的频带之后始终占用这个频带。
原理：频率之间互不干扰。
代表：有线电视网络（换台）
时分多路复用（TDM）
将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧），每个用户在一帧中占用固定序号的时隙。每用户占用的时隙是周期性出现的。在不同的时间占用相同的频带宽度。
波分多路复用（WDM）
波分复用就是光的频分复用。WDM的实质是FDM。
码分多路复用（CDM）
给每个用户分配一个唯一的m bit码片序列（chipping sequence），其中“0”用-1表示，“1”用+1表示。
各用户使用相同频率载波，利用各自码片序列编码数据。（原始数据也使用-1和+1编码）
- 发送1（+1），则发送自己的m bit码片序列；
- 发送0（-1），则发送自己的m bit码片序列的反码。
要求：各用户的码片序列必须相互正交！
设为原始数据序列，各用户的叠加向量为
解码：码片序列与编码信号的内积
报文交换
报文：“源”发送的信息整体。
代表性应用：电报（烽火台）
分组交换
分组：报文拆分出来的一系列相对较小的数据包。
分组交换需要报文的拆分与重组，会产生额外开销。
过程
例题
由于分组交换会产生拆分和重组的额外开销，所以利用分组交换方式实现一个报文的端到端的传输比报文交换方式慢。（×）
分组交换是一种统计多路复用
实际上，电路交换的fdm和tdm也是统计多路复用。
统计多路复用特点：按需共享链路。利于共享链路。
存储-转发
报文交换和分组交换都是存储-转发交换方式
区别：
- 报文交换：以完整报文进行
- 分组交换：以较小的分组进行
传输延迟
传输延迟：源主机将报文（信息）拆分发送两个分组，L bits/分组，通过一个R bps的链路进行传输。从发送第一个比特开始计时，到最后一个比特到达结束，这段时间叫做传输延迟/传输时延/发送延迟/发送时延。
对比报文交换和分组交换
有n个路由器（这里n=2），h个跳步（这里h=3）
报文交换
- 报文长度为M bits
- 链路带宽为R bps
- 每次传输报文需要M/R秒
缺点：路由器需要相当于整个报文的缓存（M）；用时更长（h个M/R）
分组交换
- 报文被拆分为多个分组（U=M/L个）
- 分组长度为L bits
- 每个分组传输时延为L/R秒
优点：缓存一个分组（L）；用时更短
并行的力量！
用时的理解：整个报文的时间+最后一个分组由所有路由器转发的时间。
把报文从主机到第一个路由器，再把一个分组从第一个到第二个、第三个……目的主机。
结论
分组交换优于报文交换。
例题
注意“其中”
网络资源共享
对比分组交换和电路交换
电路交换的特点独占资源，这也是它相比分组交换的缺点。
分组交换允许更多用户同时使用网络！——网络资源充分共享
分组交换的不足
例题
由于分组交换能够充分共享资源，因此分组交换技术适用于任何类型网络。（×）
分组交换适用于突发数据传输网络——资源充分共享、简单无需建立呼叫。
分组交换可能产生拥塞（congestion）：分组延迟和丢失——需要协议处理可靠数据传输和拥塞控制。
问题：如何提供电路级性能保障？