电路交换技术完成数据传输 qq会员活动-会员特权领取

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摘要：随着通信技术的迅速发展，数字数据网（DDN），分组交换技术，帧中继（FR）和异步转移模式（ATM），IP交换，多协议标记交换（MPLS）；光交换技术等多种数据通信技术应运而生。本文主要介绍目前网络中常用的各种交换技术和数据通信中使用的关键技术原理；以及最新的软交换及 NGN技术等问题。

关键词：数据通信交换方式交换技术

中图分类号：S972.7+6 文献标识码：A 文章编号：

随着通信技术和计算机技术的不断发展，人们对于网络业务的要求越来越多，这些网络业务要求需要有相应的传输交换技术与之相适应，因此电路交换技术不能满足各种新业务的要求，基于这种状况，各种交换技术应运而生，这些交换技术可以满足不同的业务要求，光交换技术是各种交换技术中较为突出的一项新型交换技术。本文从数字数据网（DDN），分组交换技术，帧中继（FR）和异步转移模式，IP交换，多协议标记交换（MPLS）、光交换的技术特点以及光交换方式等多种数据交换技术，对交换方式和具体的数据交换技术进行分析。

数据通信是以“数据”为业务的通信系统，数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合。随着计算机技术与计算机远程信息处理应用的发展，数据通信应运而生，它实现了计算机与计算机之间、计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。

一、数据通信的交换方式

1.电路交换。电路交换，该方式是指能为任意一个入网用户提供一条临时的专用物理信道，这条物理信道是由通路中各节点内部在空间或时间上完成信道接续而构成的。在通信中自始至终使用该链路进行信息传输，不许其他计算机或终端同时共享该电路，通信结束才释放该信道。

2.报文交换。报文交换，也称为信息交换方式电路交换技术完成数据传输，在这种交换方式中，收、发用户之间不存在直接的物理信道。它是将用户的报文存储在交换机的存储器中（内存或外存），当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需要接收的交换机或终端。

3．分组交换。分组交换，也称为包交换，它是将用户发来的数据分割成若干个一定长度的数据包（称为分组或打包）。在每个包前面加一个分组头，其中的地址标志指明该分组将发往何处，然后由分组交换机根据每一组的地址标志，将它们转发到相应的目的地，这一过程称为分组交换。

二、数字数据网（DDN）

1．工作方式。数字数据网是一种高带宽、高质量的公共数字数据通信网，其传输信息的信道为数字信道。数字数据网属于同步数字传输网，不具备交换功能。采用同步转移模式的数字时分复用技术，用户数据信息根据事先约定的协议，在固定的时隙以预先设定的通信带宽和速率传输。

2．特点。数字数据网（DDN）的特点有：（1）DDN是透明传输网，采用交叉连接技术和时分复用技术，由智能化程度高的用户端设备来完成协议的转换，不受任何规程的约束，是全透明网，面向各类数据用户。（2）传输速率高。在DDN网内的数字交叉连接复用设备能提供

2Mbps或N×64Kbps（≤2M）速率的数字传输信道。（3）传输质量高。数字中继大量采用光纤传输系统，用户之间有专有固定连接，因此网络时延小。（4）连接方式灵活。不仅能和用户终端设备进行连接，也可以和用户网络连接，从而为用户提供灵活的组网环境。（5）电路可靠性高。因为采用了路由迂回和备用方式，所以电路工作可靠性高。（6）网络运行管理方便。由于DDN一般都采用光纤传输手段，可以保证较高的传输质量，因此，带来了网络运行中间环节的管理、监控等项目的简化和操作的方便。

3.提供的业务。由于DDN网是一种全透明的网络，能够提供多种业务来满足各类用户的需要。因此，它可为分组交换网和公共计算机互联网络等提供中继电路；可提供点对点和一点对多点的业务；可提供帧中继业务；可提供语音、图象、G3传真和智能用户电报等业务；可提供虚拟专用网业务。

三、分组交换技术

1．工作方式。分组交换方式是在传统的存储转发方式交换的基础上发展起来的一种新型交换方式。其工作过程是分组终端将用户要发送的数据分割成一定长度的分组，每个分组有一个分组头电路交换技术完成数据传输，用以指明该分组发往的目的地址，然后按顺序送分组交换网发送。

2.特点。分组交换动态分配线路资源，传输速率高；能为不同

种类的终端互通提供方便；分组交换技术网络能与公用电话网、用户电报、低速数据网及其他专用网互连。

3．提供的业务。分组交换网能提供永久虚电路（PVc）及交换虚电路（SVc）等多种业务。利用分组交换网的通信平台，还可以开发与提供一些增值数据业务。

四、帧中继（FR）

1．工作方式。帧中继是一种在分组交换技术基础上对原来的分组交换协议做了简化的数据传输新技术，它在OSI第2层上用简化的方法传送和交换数据，帧中继交换仅完成OSI物理层链路层核心层的功能。而将流量控制、纠错控制等留给终端去完成，大大简化了节点机之间的协议，提高了传送速率。

2.帧中继（FR）的特点有：（1）网络资源利用率高。（2）传输速率高。（3）费用低廉。（4）兼容性好。（5）组网功能强。

3．提供的业务。帧中继采用面向连接的交换技术，能提供交换虚电路（SVC）和永久虚电路（PVC），但目前仅采用交换虚电路。

五、异步转换模式（ATM）

1．工作方式。异步转移模式是建立在电路交换和分组交换基础之上的一种面向连接的宽带交换技术，它采用定长分组将数据图象、语音等信息分解成固定长度53B的信息，这种定长分组叫做信元。ATM以信元为单位进行传输、复接、交换和统计复用，复用时只要获得空信元就可以插入信息发送出去，信息插入的位置是非周期性的。

2特点。异步转换模式（ATM）的特点有：（1）采用面向连接的工作方式，通过建立虚电路来进行数据传输，同时也支持无连接业务。（2）采用固定长度的数据包，有利于宽带高速交换。（3）ATM采用异步时分复用技术。（4）ATM技术简化了网络功能与协议。

3．提供的业务。ATM可以提供同步数字序列传送网的全部功能，并向用户提供任意速率和能进行统计复用的变速率信道，以提高网络的经济效益；支持面向连接和无连接数据通信业务和帧中继业务；用于局域网互联，或组成虚拟局域网；用于Internet，提供更高的速度；还可以用于电视领域。

六、IP交换

1．工作方式。IP交换是一种高效的技术，即三层交换技术。在网络标准模型中的第三层实现了分组的高速转发，效率大大提高。简单地说，三层交换技术就是“二层交换技术+路由转发”。它只对数据流的第一个数据包进行路由地址处理，按路由转发，随后按已计算的路由在ATM网上建立虚电路VC。以后的数据包沿着VC以直通的方式进行传输，不再经过路由器，从而将数据包的转发速率提高到第2层交换的速率。

2特点。IP交换的特点有：（1）IP交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送信息。（2）采用存储转发的传输方式。（3）通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。

3．提供的业务。面向连接，适合多业务环境，QoS保障，用于宽带IP骨干传输。

七、多协议标记交换（MPLS）

1．工作方式。MPLS网络采用标准分组处理方式对第三层的分组进行转发，采用标签交换对第二层分组进行交换。MPLS基于标签交换，把选路和转发分开，由标签来规定一个分组通过网络的路径。其核心部件有标签交换路由器（LSR）和标记边缘路由器（LER）。LER完成选路的功能，LSR完成转发的功能。

2特点。多协议标记交换（MPLS）的特点有：（1）支持面向连接的服务质量。（2）支持流量工程，平衡网络负载。（3）有效地支持虚拟专用网VPN。

3．提供的业务。MPLS在ATM网络上提供IP服务，保证IPQoS支持和任意点到任意点的连接能力。

八、光交换技术

光交换技术能够保证网络的可靠性，提供灵活的信号路由平台。采用波长变换器，在发生竞争时可以将突发包在与指定输出线不同的波长上发送出去。这种解决方案在竞争分组的延迟方面是最佳的，适合电路交换，也适合光分组/突发交换网络，但需要快速可调谐变换器。最近研究结果表明，在分组交换光网络中波长交换是一种最有潜力的可选方案之一，它能最有效地降低光分组/突发的丢包率，特别是应用于多波长DWDM系统，因此快速可调波长变换器是目前研究的热点。

1.光交换的方式及应用。光信号的分割复用方式有三种:空分、时分和波分。相应也有空分、时分和波分三种光交换。分别完成空分信道、时分信道和波分信道的交换。这三种变换方式的特点和其实现方案各不相同。若光信号同时采用二种及以上交换方式则称复合光交换。

（1）空分光交换器。空分交换基本原理是光学开关元件阵列开

关，并适当控制阵列开关。本质上它是光信号交换空间域上完成的过程。可以以任何方式在输入和输出光纤之间形成通路。对于空分交换开关元件一般可分为机械式，光电转换型，复合波导型，全反射式激光二极管门开关。平行波导的长度和两波导之间的相位差存在着变化,因此要求选取适当参数,波导上的光束完全交错,如果在电极上施加一定的电压,可改变折射率及相位差。

（2）时分光交换器。时分复用是通信网中普遍采用的一种复用方式。光时分复用和电时分复用类似,也是把一条复用信道划分成若干个时隙,每个基带数据光脉冲流分配占用一个时隙,N个基带信道复用成高速光数据流信号进行传输。完成时间分光交换，必须有一个时隙交换实现输入信号的时隙切换插槽输出功能。完成时隙交换必须将时分多路复用信号按顺序写入到存储器，然后按顺序读出，从而完成时隙交换。利用光纤延迟线在分时开关工作原理：第一时间分复用光信号通过光分路器，使其每一个出口在同一时间只有某个时隙光信号；然后让这些信号分别通过不同的光学延迟器，得到不同的延迟时间；最后，提出这些信号通过一个光学合成器复接，完成了一个时分开关。

（3）波分光交换器。一般来说,在光波复用系统中源端和目的端，都可以采用相同的波长来传递信号,如多路复用中不采用相同波长,这就势必导致每个终端都将越来越复杂。波分光交换所需波长交换器是先用分解复用器将光波分信道空间分割开,对每个波长信道分别进行波长交换(w/c),交换后复用,经由一条光纤输出。

综上所述几种数据交换技术，其特点和用途有交叉和重叠。对于用户来讲，选择何种技术，应根据自己的需要，从经济性、发展性等角度予以取舍。未来光交换技术的必将推动通信网络的大发展，大容量、高速率时代必将到来。相信在不久的将来，我国光交换网络技术一定成为带动通信技术大发展的有效动力，通信技术必将进入高效、高质的发展阶段。

参考文献：

1．糜正琨,杨国民.交换技术[M].北京:清华大学出版社,2006.

2．桂海源.现代交换原理[M].北京:人民邮电出版社,2002.

3．穆维新,靳婷编.现代通信交换技术[M].北京:人民邮电出版社,2005.

4. 李伟丹.浅谈未来光交换网络的发展及其应用[D].吉林大学，2006.

作者简介：王珏、1979年7月出生、男、籍贯（浙江杭州）、现任浙江省邮电工程建设有限公司工程师职务、学士学位、研究方向(通信交换技术、NGN)