分组交换与电路交换时延对比分析

"谢希任第五版网络答案" 在IT领域，网络通信中常见的两种交换方式是电路交换和分组交换，这两种方式各有优劣。电路交换适用于需要稳定、连续通信的场景，如电话系统，而分组交换则适用于数据包传输，如互联网。下面将详细分析这两种交换方式在不同条件下的时延比较。 电路交换是一种预先建立连接的通信方式，它需要经历三个阶段：呼叫建立、数据传输和连接释放。在给定的问题中，电路交换的总时延包括电路建立时间s和数据传输时间s+x/C+kd，其中kd是所有链路的传播时延总和。 相比之下，分组交换则将大的数据流分割成若干小的数据块（分组）进行传输。每个分组独立路由，因此具有更高的网络资源利用率。在问题中，分组交换的时延由分组的发送时间x/C、中间结点转发时间(k-1)p/C以及所有链路的传播时延kd组成。当分组交换的总时延小于电路交换时，即满足x/C+(k-1)p/C+kd＜s+x/C+kd，可以简化得到(k-1)p/C＜s。 对于第二个问题，报文长度为x，分组长度为p+h（其中h是固定长度的控制信息），总链路数为k。为了最小化总的时延，我们需要找到分组数据部分p的最佳长度。源发送时延和中间发送时延之和构成总发送时延D，通过对D关于p求导并设导数为0，我们可以找到极值点，即最小时延对应的p值。解这个微分方程，我们得到p=√hx/(k-1)，这里h是控制信息的固定长度，k是链路数。 最后，我们计算了在不同长度的媒体中，数据以不同速率传播时，正在媒体上传播的比特数。传播时延是媒体长度除以电磁波在该媒体上的传播速度，而时延带宽积等于传播时延乘以数据率。根据给出的数值，我们可以计算出在四种不同长度的媒体上，1 Mb/s和10 Gb/s数据率下的时延带宽积，从而得出传播中的比特数。 理解电路交换和分组交换的工作原理及其在不同条件下的性能对比，是网络通信基础的重要部分。优化分组大小可以影响通信效率，而传播时延和时延带宽积则是评估网络性能的关键指标。