交换技术的发展

交换技术的发展

1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。

交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。

类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。

利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。如理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps的传输速率。这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率（6道信息流X14880bps／道信息流）。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。

一、几种交换技术

1.端口交换

端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以大主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为：·模块交换：将整个模块进行网段迁移。

·端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。

·端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，那么还可以在一定程度进行客错，但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换。

2.帧交换

帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种：

·直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。

·存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。

前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。因此，各厂商把后一种技术作为重点。

有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制功能（如美国MADGE公司的LET集线器）如优先级控制。

3.信元交换

ATM技术采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标、节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。但随着万兆以太网的出现，曾经代表网络和通讯技术发展的未来方向的ATM技术，开始逐渐失去存在的意义。

二、网络交换技术的发展

战略转型旨在简化网络结构，减少网络运营成本，加速将新业务推向用户的速度，优化运营商与用户之间的关系。世界电信业技术的发展已经进入了新的发展阶段，电信网的发展凸显融合、调整和变革的新趋势。各种电信业务从本质上来说，由语音、数据和视频3种基础业务构成。目前，传统语音业务仍是电信的主要业务收入来源。开拓更丰富的数据及增值业务，发展视频娱乐业务，并以有效的方式实现语音提供，以应对多种业务分流的替代和威胁。业务的提供应向更灵活多样的方向发展，实现多种业务的捆绑，并根据需求向融合业务的方向发展。业务的发展引导网络的发展，网络的转型不是对现有网络的简单改造或扩容，而是针对多种业务的支撑，优化网络构架并降低总投资和运营成本，实现高效网络。目前，大家清楚地看到网络正在向以IP为构架的NGN方向演变。在网络转型的过程中，软交换技术、固网智能化技术、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发展的重点。

1、软交换技术标准的进展

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、软交换业务接入控制设备技术要求、基于软交换的应用服务器测试方法、开放业务接入应用程序接口(Parlay)网关设备技术规范、基于互联网服务(WebService)的开放业务接入应用程序接口(ParlayX)技术要求和相关SIP标准的进一步完善。在IP网络研究方面，CCSA网络与交换技术工作委员会完成了电信级IPQoS体系架构和IPQoS控制协议技术的要求。

展望2006年，下一代网络(NGN)作为目前国际标准化工作的研究重点，同时结合我国运营业的业务提供和网络演进及其产业的发展，网络与交换技术委员会将对NGN的相关业务需求、网络体系架构、信令协议、服务质量、安全、网络融合等进行系统研究，对尚未成熟的项目进行预研，对已经成熟的项目制定标准。网络与交换技术工作委员会将重点开展业务需求方面的研究，包括NGN业务提供方式、各种开放接口的研究对比、开放业务接口的标准化、协议映射、NGN业务总体要求和业务的互通需求与互通方式的研究。在网络方面，将开展NGN框架、固网智能化标准研究、固定与移动网络融合的技术、NGN的QoS体系架构、NGN的安全技术和NGN演进方式的研究。在信令和协议方面，将继续进行IPQoS控制协议的研究和SIP的完善。在终端方面，将重点开展多媒体终端标准的研究。

2、软交换技术

电话网是中国电信的最大网络之一，而网络演进是一个长期的过程，因此，电路交换向NGN演进的过程中应注重网络的衔接性、业务的连续性以及网络运营管理的稳妥性。实践证明，软交换已经具备替代电路交换设备的能力，灵活提供业务的能力也已经得到验证，并且，软交换符合电路交换向分组交换转型的总体发展趋势。在语音网络中引入软交换技术，应认真研究引入的策略、组网架构和不同厂商业务平台的互通问题。在电话网向NGN 演进的过程中，软交换是一个不可逾越的阶段。软交换技术已经成为运营商实现网络演进的重要技术手段。

软交换网络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)和接入功能(中继和用户接入)相分离，形成软交换网络的应用服务器、控制设备、信令网关和各种接入媒体网关。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，软交换网络的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。

采用软交换技术实现电话网的演进，使电话网向分组化、宽带化、智能化的方面发展，将大大提升电话网的业务能力，符合通信网络的未来发展趋势。电话网发展的远期目标是：提供窄带实时会话控制功能及全部PSTN 补充业务特征的软交换网络与提供宽带多媒体会话控制和移动性管理能力的IMS网络长期并存；构建用户数据统一集中管理，实现网络对用户的可控能力。近期的软交换网络，应能够接入窄带用户，解决现有电路交换网的整体转型问题，并积极拓展宽带用户，服务好大客户。软交换系统应具有支持宽带用户未来向IMS迁移的能力。

中国电信在深圳进行了软交换网络智能化的试验，并将在长途层面和汇接层面开始商用。

3、网络智能化

在对现有网络改动最小的情况下，如何利用现有固定电话网的资源，方便、快捷地向用户提供更多的增值业