各种交换方式的比较

各种交换方式的比较

摘要：通信网中，交换功能是由交换设备来完成的。不同的通信网络由于所支持的业务特性不同，其交换设备所采用的交换方式也各不相同。本文根据所学内容，对各种交换方式的特点做出详细的总结。

关键词：交换方式；特点；总结

Comparison of various kinds of exchange ways

ZHANG shi-dong

（School of Information science and technology, Northwest University, xi’an 710127, China）

Abstract：In Communication network,the switching function is performed by switching equipment. Different communication networks support different business characteristics,exchange ways adopted by Switching equipment are in different ways too.According to the content, I make a detailed summary of the characteristics of various kinds of exchange ways.

Key words:exchange ways;characteristics;summary

1. 引言

目前在通信网中所采用的交换方式主要有以下几种：电路交换、多速率电路交换、快速电路交换、分组交换、帧交换、帧中继、ATM交换、IP交换、光交换和软交换。

按照信息传送模式分类的话，电路交换、多速率电路交换、快速电路交换都属于电路传送模式；分组交换、帧交换、帧中继都属于分组传送模式；ATM交换、IP交换、光交换和软交换都属于异步传送模式。

为了方便比较各种交换方式的特点，根据书本所学以及最新的交换技术，对以上交换方式做以下总结。

2. 电路传送模式

2.1 电路交换

电路交换需要为进行通信的终端之间提供一条专用的信息传输通道，通道可以传送用户信息。该传输通道既可以是物理路径也可以是逻辑路径；既可以是永久连接也可以是临时连接。它是一种直接的交换方式。

电路交换技术的优点有：

1.面向连接，在通信前要通过呼叫在主叫和被叫用户之间建立一条物理连接。交换中心根据信令建立连接，连接一旦建立，不论通信的双方是否有信息传递，通信链路及有关的系统资源都一直被通信双方占用，不会出现拥塞。

2.实时交换，时延和时延抖动都较小。因为在通信前先建立了连接，在通信过程中独占一个信道，所以这种交换方式的信息传送时延非常小，对一次接续而言，传输时延固定不变。

3.交换处理简单，交换速度较高。因为交换机对用户数据不处理，不需要添加额外控制信息，即为“透明”传输，因此交换效率较高。

电路交换有以下缺点：

1.线路利用率低。由于电路交换采用静态复用、预分配带宽并独享通信资源的方式，交换机根据用户的呼叫请求为用户分位置、恒定带宽的电路，通信双方独占固定资源，话路接通后，即使某一时刻无信息传输，也不能给其它用户使用，因此信道利用率很低。

2. 传输速率单一。由于电路交换要求交换时隙具有周期性，所以规定信道速率只能取某些特定的值，如64kbit/s、2048kbit/s等，不能适应多种速率业务的接入要求，也不适于突发业务。

3.存在呼叫损失。在通信之前建立连接时，如果没有空闲的电路，呼叫就不能建立而遭受损失，因此交换机应配备足够的连接电路，使呼叫损失率(简称呼损率)不超过规定值。

4.无差错控制。在传送信息期间，网络不对用户信息进行误码校正等处理，没有任何差错控制措施，不利于可靠性要求高的数据业务。

综上所述，电路交换的要点是面向连接，在通信时需要先建立连接，在通信过程中独占一个信道。优点是实时性高，时延和时延抖动都较小；缺点是信道利用率低，且传输速率单一。电路交换主要适用于语音和视频这类实时性强的业务。

2.2 多速率电路交换

多速率电路交换具有电路交换的主要特点，可以看作是采用电路交换方式为用户提供多种速率的交换方式。

多速率电路交换的优点：

适应多种业务需要，为不同业务提供不同带宽，包括基本速率（如8kbit/s或64kbit/s）及其整数倍。

多速率电路交换的缺点：

基本速率较难确定，速率类型不能太多，不适应突发业务、控制较复杂。

2.3 快速电路交换

快速电路交换是在多速率电路交换的基础上发展起来的适应性更强的一种电路交换。快速电路交换优点：

克服固定分配带宽的缺点，只在信息要传送时才分配带宽和有关资源。不为每个呼叫专门分配和保留所需带宽，提高了带宽利用率。

快速电路交换缺点：

时延大，控制复杂。

3. 分组传送模式

3.1分组交换

将用户信息分割为若干分组，每个分组按照选路信息分别转发。有差错控制，可靠性高，协议和控制复杂，时延大，用于非实时的数据业务。分组交换可以有两种工作方式：虚电路和数据报。

3.1.1 虚电路方式

虚电路方式是指通信终端在开始通信之前，必须通过网络在通信的源和目的终端之间建

立连接。这种连接建立以后，用户发送的数据(以分组为单位)将通过该路径顺序经网络传送到达终点。当通信结束时，用户发出拆除链接的请求，网络清除连接。

虚电路方式特点：

1.面向连接的工作方式。虚电路方式的通信具有严格的三个过程，即连接建立(呼叫建立)、数据传输和连接拆除(呼叫清除)。因此说它是面向连接的，当然这个连接是一个逻辑的连接，即虚连接。面向连接的工作方式对于长报文(大数据量)传输效率较高。

2.分组按序传送。分组在传送过程中不会出现失序现象，分组发送的顺序与接收的顺序一致。因而虚电路方式适于传送连续的数据流。

3.分组头简单。由于在传送信息之前已建立好连接，所以数据分组的分组头较简单，不需要包含目的终端的地址，只需要包含能够识别虚连接的标志即可完成寻址功能。信息传输的效率较高。

4.对故障敏感。在虚电路方式中，一旦出现故障或虚连接中断，则通信中断，这有可能丢失数据，所以这种方式对故障比较敏感。

3.1.2 数据报方式

数据报方式类似于报文传输方式，将每个分组作为一份报文来对待，信息传输之前无需建立连接，每个数据分组中都包含终点地址信息，分组交换机为每一个数据分组独立地寻找路径，属于同一份报文的不同分组可能沿着不同的路径到达终点，因而会出现分组失序现象，进而需要在网络终点重新排序。

数据报特点：

1.无连接的工作方式。数据报方式在信息传输之前无需建立连接，这种无连接工作方式对于短报文(小数据量)的传输效率较高。

2.存在分组失序现象。由于每个数据分组都是独立选路，所以属于同一个通信的不同分组有可能会沿着不同的路径到达终点，先传送的分组后到，后发送的分组先到。

3.分组头复杂。数据报方式的分组头比虚电路方式的分组头复杂，它包含目的终端地址，每个分组交换节点需要依此进行选路。

4.对网络故障的适应能力较强。由于对每个数据分组是独立选路，所以当网络出现故障时，只要到目的终端还存在一条路由，通信就不会中断。