网络交换技术的发展

摘　要　本文介绍了关于网络交换技术的发展，从最基本的电路交换到宽带交换技术，对于宽带交换技术作了详细的介绍，最后为下一步的网络转型提供了一些建议和思路。

关键词　网络交换技术电路变换分组交换宽带交换

自从1876年bell发明电话，人们就意识到了用中心点结合电话线，诞生最早的电话交换技术以来，经历了电路交换技术、分组交换技术和宽带交换技术的发展。

1　电路交换技术

公众电话网(PSTN网)和移动网(包括GSM网和CDMA网)采用的都是电路交换技术，它的基本特点是采用面向连接的方式，在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路，通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束，并且在电路的建立和释放过程中都需要利用相关的信令协议。这种方式的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性强，时延小，交换设备成本较低，但同时带来的缺点是网络的带宽利用率不高，一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态，分配的电路都一直被占用。

2　分组交换技术

电路交换技术主要适用于传送和话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。数据通信具有很强的突发性，需要进行无差错的传输。分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式，它的基本特点是面向无连接而采用存储转发的方式，将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据，并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元即分组。采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，每个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点，这样在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。分组交换比电路交换的电路利用率高，但时延较大。

3　宽带交换技术的发展

1)ATM技术

在20世纪80年代末由原CclTr提出了宽带综合业务数字网的概念，并提出了一种全新的技术——异步传输模式(ATM)。ArM技术将面向连接机制和分组机制相结合，在通信开始之前需要根据用户的要求建立一定带宽的连接，但是该连接并不独占某个物理通道，而是和其他连接统计复用某个物理通道，同时所有的媒体信息，包括语音、数据和图像信息都被分割并封装成固定长度的分组在网络中传送和交换。ATM另一个突出的特点就是提出了保证QoS的完备机制，同时由于光纤通信提供了低误码率的传输通道，所以可以将流量控制和差错控制移到用户终端，网络只负责信息的交换和传送，从而使传输时延减少，非常适合传送高速数据业务。从技术角度来讲，ATM几乎无懈可击，但ATM技术的复杂性导致了ATM交换机造价极为昂贵，并且在ATM技术上没有推出新的业务来驱动ATM市场，从而制约了ATM技术的发展。目前ATM交换机主要用在骨干网络中，主要利用ATM交换的高速和对Ous的保证机制，并且主要是提供半永久的连接。

2)综合交换机技术

ATM技术没有让人们实现综合业务的梦想，但人们一直试图在一个网络上提供各种业务。电信运营商也希望能够充分利用现网资源，尽量为用户提供丰富的业务。首先提出的技术就是综合交换机技术，通过对现有的电路交换网络进行改造，来达到同时支持电路交换和宽带交换(包括ATM交换和IP交换)的目的。

3)IP电话技术

基于Web应用的出现，使Internet网络以惊人的速度发展起来，并最终发展成为一个全球性的网络，人们使用Intemet网络来得到各种服务。伴随着Intemet的巨大成功，已使IP技术成为未来信息网络的支柱技术，基于TCP3P的网络技术不仅成为传送数据业务的主导技术，而且传统的电信运营商开始尝试使用IP技术来传送话音业务。现在传统的电信运营商一般都组建了自己的IP网络，除了在IP网络上提供目前利润相对较低的数据业务之外，运营商希望能够充分利用现有资源向用户提供丰富的业务。最主要的是话音业务，目前话音业务仍然属于运营上最主要的收入来源，最早出现的在分组网上传送语音业务的应用就是lP电话技术。

4)软交换技术

随着IP电话技术的发展，通信业内基本上达成了未来电信网络的核心将采用分组交换技术的共识，并且在这种共识之下，针对目前IP电话技术所存在的缺点从技术角度进行了改进，首先是将网关呼叫控制和媒体交换的功能相分离，并最终提出了软交换的概念。软交换技术虽然仍然采用分组网络作为承载网络，但是从技术角度来讲，软交换技术仍然可以看作是交换技术发展的又一个里程碑。

网络通信业务量的爆炸式增长已成为世界瞩目的焦点和推动全球信息业发展的动力。作为下一代网络(NGN)的核心技术——软交换(softSwitch)技术，近年来得到了广泛关注。其目的是以分组为基础，建设下一代公众网络，实现从PSTN网到IP网的平滑过渡。

软交换技术的应用是固网转型的标志之一。中国通信标准协会(cCSA)网络与交换技术工作委员会完成的软交换技术系列行业标准是目前国内第一个全面覆盖软交换技术领域重点技术的标准体系。软交换系列标准主要参考ITU-T、IETF等国际标准化组织的最新技术标准和我国运营商的实践，对软交换技术中的重点领域，如软交换设备、媒体网关控制器设备、媒体网关设备、信令网关设备以及接口协议和业务等技术要求和测试方法进行了全面、科学的深入研究，并结合国内网络实际情况以及国内电信设备制造商的研发经验制定。2005年，网络与交换技术工作委员会重点完善了基于软交换设备的网络组网总体技术要求，并启动了网络融合的研究，完成了基于软交换的综合接入设备管理系统(IADMS)测试方法、媒体网关(支持多媒体的媒体网关)设备测试方法、软交换业务接人控制设备技术要求、基于软交换的应用服务器测试方法、开放业务接人应用程序接口(PARLAY)网关设备技术规范、基于互联网服务(Web Service)的开放业务接入应用程序接口(PmtayX)技术要求和相关SIP标准的进一步完善。在IPl网络研究方面，CCSA网络与变换技术工作委员会完成了电信级IPQos体系架构和IPQ0s控制协议技术的要求。

软交换网是基于分组交换的网络，在原有电路交换机的基础上，将业务功能(业务提供)、控制功能(呼叫和信令控制)和接人功能(中继和用户接人)相分离，形成软交换网的应用服务器、控制设备、信令网关和各种接人媒体网关。由于功能的分离，各种接入媒体网关的设置可以更加灵活，软交换机的控制能力和管理范围可以很大，业务的提供可以更加丰富、快捷，因此，软交换网的网络建设也将不同于传统电路交换网。由于软交换网络是基于分组的网络，其网络带宽是共享的，因此，语音和控制媒体流的承载可以是端到端的。

5)光交换技术

密集波分复用技术的进步使得一根光纤上能够承载上百个波长信道，传输带宽最高记录已经达到了T比特级。同时，现有的大部分情况是光纤在传输部分带宽几乎无限——200Tb／s，窗口200nm。相反，在交换部分，仅仅只有几个Girls，这是因为电子的本征特性制约了它在交换部分的处理能力和交换速度。所以，许多研究机构致力于研究和开发光交换／光路由技术，试图在光子层面上完成网络交换工作，消除电子瓶颈的影响。当全光交换系统成为现实，就足够可以满足飞速增长的带宽和处理速度需求，同时能减少多达75％的网络成本，具有诱人的市场前景。

网络交换技术日新月异，传统的电路交换网无论从业务量设计、容量、组网方式还是从交换方式来讲，都已无法适应可以同时提供语音、数据、视频于一体的全开放的网络发展趋势的要求，传统的交换网向下一代网络的演进已势不可挡，交换技术仍在不断完善、发展中，目前，网络正在向以IP为构架的NGN方向演变。在网络转型的过程中，软交换技术、智能化技术、提供差异化服务的接入控制技术和实施多样化的宽带接入等都是网络交换技术发展的重点。

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