浅谈现代通信网交换技术

浅谈现代通信网交换技术
摘要
现代通信网交换技术作为通信网的核心技术，经历了漫长的演进与发展过程，已经适应通信技术的发展和不同通信业务需求。

但是，随着通信网络技术的飞速发展，人们对于宽带及业务的要求也在迅速增长；要实现通信技术的进步，就离不开现代通信交换技术快速发展。

现代交换技术是在交换通信网中实现数据传输必不可少环节，现代通信技术的发展，不仅受限于终端设备技术和传输技术的发展，也要依赖于现代交换技术的发展。

交换技术是决定了网络的性能以及能够向用户提供何种服务。

目前，通信技术不断的发展，人们要求网络能够提供更多种类的业务，而传统的交换技术已经满足不了用户对于各种新业务的要求，因此各种交换技术应运而生，以满足人们对不同的业务的要求。

在未来，多个方向的可扩展特性将成为新一代互联网的重要特征，交换技术则将会作为关键技术来承载这种可扩展特性。

在规模、功能、性能、安全和服务等多方面都有较好的可扩展特性会成为将来新一代互联网体系结构的一种显著特征，这样才能使互联网速度和应用快速发展。

但是现有的体系仍有不足，无法满足人们对网络日益增长的需求。

现代交换技术和通信网络技术的高速发展的今天，各种交换技术不断的被引入通信网中，现代交换原理日新月异，交换技术的更新将是下一代通信网络技术的关键性技术。

关键词：通信网络；交换技术
Abstract
Modern communication network switching technology is the core technology of communication network, the evolution and the long process of development, have to adapt to the development of communication technology and the different needs of communication service. However, with the rapid development of network technology, people for broadband and business requirements are also growing rapidly; to achieve the progress of communication technology, we cannot do without modern communication technology rapid development. Modern switching technology is to exchange the communication network to realize the data transmission is essential link, the development of modern communication technology, development is not only limited to the terminal equipment technology and transmission technology, development also depend on the modern switching technology. Exchange technology determines the performance of the network and can provide the service to the user. At present, the development of communication technology, people demand the network to provide more kinds of service, but the traditional switching technology has been unable to meet the user requirements for a variety of new business, so various switching technology emerge as the times require, to meet the requirements of different business. In the future, be extended multi direction
will become an important feature of the new generation of Internet technology, the exchange will be as the key technology to carrying the scalable characteristics. Have a good scalability of the future will become a significant feature of the new generation Internet architecture in the scale, function, performance, security and service and other aspects, so as to make the Internet speed and application of rapid development. But the existing system is still inadequate, unable to meet the growing demand on network. Modern switching technology and network communication technology rapid development today, various switching technology have been used in communication networks change rapidly, modern switching principle, exchange technology updates will be the key technology of next generation communication network.
Keywords: communication networks; exchange technique
1.通信网交换技术的发展历史
简单的电话通信技术出现不久，人们便认识到，在所有用户之问架设直达的线路对通信线路的资源是极大的浪费，必须依靠交换机实现用户之问的互连．交换即转接，是在交换通信网中实现数据传输必不可少的技术．从通信资源的分配角度看，交换就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源．交换技术的发展经过了电路交换(线路交换)、报文交换、分组交换(包交换)、快速分组交换、宽带IP网络技术等．现代的数据通信随着通信网络的迅速发展，传统通信业务提供的业务种类和业务量不断受到新兴业务的挑战．人们要求所有的通信网络服务商能够提供具有多感觉信息源、交互式和同步性等特点的多媒体业务．目前，在宽带数据通信网技术选择上出现了两种不同的技术，即ATM和IP技术，采用这两种技术构建宽带数据网络分别为ATM网络和IP网络。

（1）ATM网络技术
20世纪70年代，ITU—T提出建立ISDN，是由电话IDN(综合数字网)发展起来的一个网络，ATM交换技术是针对后来的宽带综合业务数字网B—ISDN的需求而提出的．异步传输模式ATM(ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE)建立在电路交换和分组交换的基础上．在ATM 中，每个时隙没有确定的占有者，各信道根据通信量的大小和排队规则来占有时隙，每个时隙就相当于一个分组，即信元．ATM是一种独立于终端和业务，而向连接的通用信息传输和交换体制。

（2）宽带IP网络技术
进入20世纪90年代以来，以INTERNET为代表的计算机网络得到了飞速发展．IP业务正以指数速率迅速增长．正是由于IP的不断发展，为通信提出了许多新的需求．一方面，由于INTERNET的迅速发展，IP向传统电信业务的渗透和传统电信业务与IP融合的步伐正大大地加快．传统的电路交换技术由于不是针对基本分组的业务，其复杂的时分复用方法、语音编码和64kb／s的交换速率等已不能适应未来以数据业务量为主的网络要求．另一方面，光纤传输正在快速发展并不断走向应用，光纤传输由PDH走向SDH，SDH系列设备已经大量采用；DWDN(密集波分复用)技术更进一步经济有效地增加了光纤容量，DWDN系列的开发利用为TNTERNET宽带技术的发展奠定了非常好的基础．
（3）ATM网络与IP网络技术的融合
发展适合我国21世纪网络技术的重要因素，主要从网络开销、网络信息传输的可靠性、资金的有效利用及成熟技术的进一步挖潜等几方面考虑．现有的两种较为成熟和运用广泛的
ATM网络和1P网络技术都存在各自的局限，单一发展任何一种而舍弃另一种都是不科学和不经济的．把最先进的ATM技术和最普及的IP网技术有机地结合起来，采用ATM网络承载IP业务的方法，用以实现多媒体通信网，不仅是必要的，而且从MPI。

S网络技术问世以来已经成为可能。

2.现代通信网交换技术的现状
网络技术的迅猛发展，以太网始终占据统治地位。

但是，随着网络技术应用的深入，网络的规模和速度都在超速发展。

不但局域网的速度得到了一定的提高，千兆以太网也逐渐变得普遍起来。

随着社会经济与科学技术的发展，用户们越来越注重网络的高可靠性、高性能、易维护和成本的降低，而这些因素离不开使用哪一种组网技术；设备厂商则在不损害用户网络功能实现和利益的基础上更加追求可观的利润。

关于组网，现有已经成熟的传统的第2 层交换技术，和具有路由功能的第3 层交换技术，还有具有高网络服务水平的第7 层交换技术。

第2 层交换技术比较传统，是狭义单一的，它只包含了数据链路层的转发。

第2 层交换技术大多用于小型局域网，机器数量保持在二、三十台以下才是安全的网络环境，因为此时广播包影响很小，快速交换功能和多个接入端口以及价格的低廉这三种第2 层交换技术所具有的的特性很好的解决了小型网络用户使用的问题。

3.现代通信网交换技术的重要内容
（1）具有路由功能的第3层交换技术
为了解决广播域的问题，1997 年第一次出现了具有路由功能的第3 层交换技术。

到现在已经发展成为构建多业务融合网络的主力军。

使用大型局域网，会加大广播风暴的危害，为了减小其危害，必须把大型局域网按功能或者是地域来划分，分为多个小局域网，这样就可以减小一定的广播风暴的危害。

如果这时候只使用第2 层交换技术，则不能实现子网间的大量互访。

由第3 层交换技术改进而来的3 层交换机则很好的解决了这一问题。

到今天，第3 层交换技术已经日趋成熟，同时也在不断的发展创新，在网络中也占据着越来越重要的地位。

（2）具有网络服务功能的第7层交换技术
能够逐层解开每一个数据包的每层封装，同时识别出应用层的信息，就是第7 层交换技术所具有的功能。

现在，许多服务提供商关注的焦点渐渐转移到如何充分利用宽带资源和如何管理互联网上的应用、内容。

为了管理决传输层到应用层的网络技术，具有网络服务功能的第7 层交换技术渐渐的发展壮大起来。

具有网络服务功能的第7 层交换技术能够很的处理网络应用层数据的转发，能够使网络服务水平得到提高，有一个质的飞跃，使互联网越来越智能化，也能使网络管理者有更低的成本去优化网络资源。

无论是企业到消费者的电子商务、市场销售的无人自动化、联机客户支持、人事的建设和规划、客户服务、防火墙负载均衡、宽带的管理以及智能过滤内容等方面，具有网络服务功能的第7 层交换技均可以涉猎，并且大有用处。

（3）程控交换技术。

程控交换技术是指人们用专门的计算机根据需要把预先编好的程序存入计算机后完成通信中的各种交换。

以程控交换技术发展起来的数字交换机处理速度快，体积小，容量大，
灵活性强，服务功能多，便于改变交换机功能，便于建设智能网，向用户提供更多，更方便的电话服务，还能实现传真，数据，图像通信等交换，它由程序控制，是由时分复网络进行物理上电路交换的一种电话接续交换设备。

常见结构有集中控制、分散控制或两者结合。

技术指标有很多，主要BHCA/呼损接通率，无故障间隔时间等。

随着电信业务从以话音为主向以数据为主转移，交换技术也相应地从传统的电路交换技术逐步转向给予分组的数据交换和宽带交换，以及向基于IP 的软交换方向发展。

（4）程控交换软件技术。

信息化是企业发展的必然趋势，拥有一个完整的、独立的、准确的软交换技术是非常重要的。

软交换技术作为下一代网络的主要设备之一，各网络运行商在组建新的网络的时候，应当虑到与其他传统网络的互通，应当形成一个较为统一的网络结构，以软交换技术为基础的网络结构。

在一些省份，软交换技术已经在网络中开始运行使用。

并且在最近几年内，已经得到了相当快速的发展，使用者都渐渐遗弃了以往的那种不完善的网络技术，开始学习现有的完善的快捷方便的应用性网络。

与传统的、老式的网络技术相比而言，软交换技术不仅可以高负荷使用，而且面对一些重大的，罕见的问题，也都能有效的快速的分析整理并得出解决的方案方法。

这就使公司企业的日常业务办理速度得到有效的加快。

当然质量也越加提升，也正是如此，使得该项技术能快速的占领市场，并且创造出了自己独特的技术领域。

（5）交换技术与宽带综合业务数字网
ATM 技术发展背景通信的目的在于传递消息，一个通信系统的建立就如同一项工程，为消息的拥有者与需求者之间建立了一座桥梁。

当今社会通信产业已经成为发展最快的产业之一，人们对通信的需求量不压对食品的需求量，所以大规模通信网络的建立是势在必行的，通过大规模的通信网实现更多互联用户进行消息的传递与资源的共享。

所谓通信网，它是集合众多的通信系统而组成的一个庞大的，覆盖面更广的通信领域。

通过通信网我们可实现更多用户在更宽地狱的信息交流。

如因特网，该网几乎覆盖了全世界，它允许大量用户对信件、文件、声音、图像等多种媒体形式进行交换。

综合业务数字网（ISDN）是在数字电话网的基础上发展起来的。

宽带综合业务数字网简称B-ISDN（broadband integratedservices digital network）。

B-ISDN 是在ISDN 的基础上发展起来的，可以支持各种不同类型、不同速率的业务，不但包括连续型业务，还应包括突发型宽带业务，其业务分布范围极为广泛，包括速率不大于64kbit/s 的窄带业务（如语音、传真），宽带分配型业务（广播电视、高清晰度电视），宽带交互型通信业务（可视电话、会议电视），宽带突发型业务（高速数据）等。

能在同一网路中支持范围广泛的声音、图象和数据的应用。

ATM 不仅能把话音、数据、图象等各种业务都综合到一个网内，它还具有实现带宽动态分配和多媒体通信的优点。

ATM 宽带交换是实现B-ISDN 的关键和核心。

通信技术将得到越来越广泛的应用，各种交换技术在数据通信的新技术、新设备不断涌现的今天，学习、了解和掌握交换与通信技术显得尤为重要。

4.现代通信网络结构及其协议
ＩＰ通信网可分为4层：第一层：通信基础网；第二层：数据网（Ｌ2数据网）；第三层：ＩＰ网（Ｌ3数据网）；第四层：应用层。

通信网协议：
（1）公用Ｘ．25分组网（ＰＳＰＤＮ）
我国早在1988年就开通了公用Ｘ．25分组交换网。

该网由一个网管中心（ＮＭＣ）、3个节点交换机（ＮＳ）和8个远程集中器（ＲＣＵ）组成。

在ＮＳ之间、ＮＳ与ＲＣＵ之间采用速率为9.6ｋｂｉｔ／ｓ的中继电路互连，使用Ｘ．25规程。

随着计算机联网业务的发
展，1995年建成了包括32个节点机的新分组交换骨干网，后几经扩容。

Ｘ．25分组网曾作为早期ＩＰ网的基础网络。

Ｘ．25分组网适用于通信线路误码率高的情况下接入低速（64Ｋｂｉｔ／ｓ以下）数据。

目前主要向对数据通信可靠性要求高的商业、银行、股票等行业提供低速联网业务和虚拟低速专网业务。

（2）公用数字数据网（ＤＤＮ）
利用传送网中的Ｅ1分支传输线路和节点ＤＸＣ1／0设备，可组成一个ＤＤＮ网。

该网提供Ｎ×64ｋｂｉｔ／ｓ～2Ｍｂｉｔ／ｓ的数据业务。

公用ＤＤＮ网属ＴＤＭ电路交换网，提供固定和半固定的中、低速数据通道。

公用ＤＤＮ网的主要应用为提供专线（包括Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的接入专线、局域网互联专线等）、专网，也可作为Ｘ．25网、帧中继网、电信支撑网等的基础网络。

（3）帧中继（ＦＲ）网
光缆大规模的敷设，极大地提高了传输电路的质量，原有低速、低效、高延时的Ｘ．25分组交换技术逐步让位于帧中继技术，帧中继亦称为简化的Ｘ．25技术。

与Ｘ．25分组技术相比较，帧中继取消了各转接点的纠错、重发等环节，提高了速率，降低了电路的时延。

和ＤＤＮ网相似，帧中继一般采用固定和半固定连接方式。

由于帧中继具有动态带宽分配功能，所以比固定带宽的ＤＤＮ更适合突发性的数据业务。

目前帧中继网主要用作租用虚电路（包括局域网互联、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ高速接入等）、虚拟专网和作为ＩＰ骨干网的基础网络。

（4）ＡＴＭ网和Ｂ－ＩＳＤＮ
ＡＴＭ原是为宽带综合业务网（Ｂ－ＩＳＤＮ）而设计的。

该技术采用定长53Ｂｙｔｅ的ＡＴＭ信元作为传输、复用、交换的基本数据单元，具有流量控制、保证服务质量（ＱｏＳ）、支持多种业务等特点，可作为Ｂ－ＩＳＤＮ的基础网络。

Ｂ－ＩＳＤＮ建立在ＡＴＭ网络平台上，如图4所示，其骨干节点采用ＡＴＭ骨干交换机，接入节点采用ＡＴＭ接入交换机。

ＡＴＭ接入交换机通过ＡＴＭ适配层提供ＦＲ、电路仿真Ｅ1／Ｅ3、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、Ｘ．25等业务接口，可提供Ｉｎｔｅｒｎｅｔ高速接入、局域网互联、话音、高清晰度电视、点播电视、会议电视、远程教学等多种宽带业务应用。

5. 通信网交换技术的发展趋势
最近几年研究交换网络体系结构的发展和相关算法，主要就是为了对交换技术进行研究。

交换网络大致由单级交换结构和多级交换结构两种结构构成。

开放式的，基于标准化和数据包化的体系结构渐渐会成为下一代网络的全新的定义，这也是为了开发更多更有效的应用和业务功能，与此同时还能够快速的适应市场。

而且，因为业务环境的变化不定，所以导致运营商不敢轻易地做出决策是否进行网络升级或者进行演变，必须小心谨慎。

为了能给运营商带来利润效益，交换技术推广厂商也在不断的尝试探索。

为了实现更高的性能和更大的规模，是研究交换技术的主要目标。

为了实现这一目标，势必就要加大对此项目的研究，在将来可能有以下几种发展趋势：
（1）多级交换结构取代单级交换结构；
（2）减轻多级交换结构内部阻塞；
（3）搭建更大规模的交换网络。

新技术的应用需要大量的时间来不断来改进和完善。

据反映，下一代网络技术的发展正渐渐成熟并且走向稳定。

相信交换技术也会在不断演变的网络技术和业务开发过程中发展起来。

而且，在将来的业务运营和竞争中，差异化的运营商也会起到越来越重要的作用。

4 总结与感想
现阶段，现代通信网交换技术的发展日新月异，在公用通信网和各类专网包括电力专用通信网中都有应用前景。

高科技技术日新月异，发展越来越快。

交换技术变得更加智能化，为了实现成本的降低，以及使网络的高可靠性、高性能、易维护和易扩展得到保障，交换技术从最初的第2 层交换技术发展到第3 层交换技术，再到现在的第7 层交换技术，仍然还在不断的发展壮大中。

相信网络的智能化管理也离我们不远了。

虽然存在问题但不会阻碍交换技术的应用与发展，运营商和设备供应商反而会一起使这些问题得到很好的解决，不断积极试验，不断加以完善，最终会有一个好的结果。

传统的交换通信技术向下一代的发展已是大势所趋，交换技术将是下一代通信的关键性技术，在网络开放性和可编程方面有了很高的技术提升,为网络的演进以及经济社会的进步做出巨大贡献。

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