现代交换技术发展与趋势

现代交换技术的发展趋势

摘要

随着信息技术的发展，信息交流的日益频繁，移动通信网络和各种通信技术在社会生产和生活中扮演着越来越重要的角色。这种情况下，交换技术作为一种可以实现数据的瞬间储存和转发的重要通信技术，也取得了很大的发展成就，但同时，为了适应这种日益暴增的信息传输，交换技术的未来发展方向又在何方？这是一个值得我们深思的问题。

一、交换技术的发展历史

电话交换技术发展大致可以分为三个阶段：

1.1）人工交换发展阶段：第一部磁石式人工电话交换机。

1.2）自动交换机发展阶段：机电式交换机。

1.3）电子式自动交换阶段：现如今的数字程控式交换机。

二、历史使用的典型交换技术

每段历史的发展，都伴随着不断的探索和研究，一次次的改进，一次次的失败，才换来了如今先进的科学技术。所以，我认为，当前的交换技术，也需要经历我们艰苦不懈的探究，才能得到发展。

2.1）电路交换技术

电路交换技术是电信网络交换技术发展的最初形式和第一阶段。该阶段的典型移动网络代表为GSM和CDMA，其原理是通过一条具备一定宽度的线路保证双方的通信。通信的过程中，该线路的资源将无法再做他用，直到此次通信完成才能释放。这种电路交换技术的最主要的应用特点是在稳定的有一定宽度的线路的基础上能够有效的保证双方的通信质量，并且操作简单，支撑成本低。但同时也存在一定的缺陷，即每一次通信线路只能为当时的信双方提供服务，不利于网络资源的有效利用。

2.2）分组交换技术

随着科学技术的发展，人们通信需求量的增加，原有的电路交换技术已经不能满足人们的通信需求了。同时，传统电路交换技术所提供的单一语音业务也无法适应移动数据业务的变化，于是分组交换技术应运而生。分组交换技术的主要原理是，在数据传输前，先根据情况对其进行分割，并在新的分段的始端添加不同的字段。在这个过程中，不仅能完成数据的校验工作，还能实现有效的数据分组。同以往的电路交换技术相比较，新的分组交换技术的应用优势是通过识别数据开头的字段完成发送任务，不仅免去了连接环节，还在发送中实现了对带宽的合理分配。所以，分组交换技术，可以比电路交换技术更加合理高效的利用带宽资源，但是其仍然存在一定的技术局限，即整个的技术操作要经过一个数据和信息的储存环节，导致了不必要的延时。

2.3）报文技术

在分组交换技术发展的同时，另一种与分组交换技术的工作原理相类似的报文交换技术也被人们开发出来。报文交换技术也是一种先储存再转发的交换形式，二者的最主要区别是报文交换技术在信息和数据的传输中以报文为基本单位。通常情况下，每个报文的单位长度是不固定的，有的甚至存在很大差异，这

给信息传输过程中的缓冲区的分配带来了很大的困难，尤其是对于特别长的报文，分配不当极易导致数据发送延迟。所以，该技术的最重要的操作关键点就是要处理好缓冲区的分配，要结合实际情况对其进行调整，不能仅根据报文长度和数量确定。基于这个使用特点，报文交换技术的应用范围被限制在了数据量较少的通信业务中。

2.4）ATM技术

这种技术是综合分析了前三种技术中的分组和连接方法后，将两种方法有机的结合起来进行应用的。其工作基本形式是在用户提出通信的要求后，建立一定的系统连接，完成数据的传输。值得注意的是，该技术中的连接过程并没有单独占用数据通道，所以在用户进行通信的同时，带宽也可以从事其他业务，这样也就大大的提高了带宽的利用效率，避免了资源的浪费。该技术也采用了分组传输的方法，其主要应用表现是在传输的过程中，根据长度对数据和语音进行分段。而这也就很大程度上确保了Qos相关机制的完整性。另外，ATM技术的传输通道由光纤构成，可以一定程度上减少误码率，提高信息传输的准确性，并避免因数据糊导致的各类延时。综上，ATM技术的应用特点决定了它可以应用于各种数据的传输活动中，尤其适合对速度要求比较高的数据传输。但是该技术也不是十分完善的，主要的缺点就是成本较高，不便于大范围的推广。

三、当代交换技术的发展以及未来方向

有些技术的核心，我们一直沿用至今。当然，如果光靠这些传统交换技术，已经远远满足不了我们的通信业务。现在我们对移动通信的要求日益提高，也促使移动交换技术发展越来越快。移动交换技术有三个需要实现的目标：目标终端移动性、个人移动性和业务移动性。我们要研究的，就是开发出能够完美满足这三个目标的交换技术。

3.1）综合交换机技术的应用

当前我们可以考虑并且已经应用的技术就是综合交换机技术。综合交换机技术在很大程度上可以通过现有网络，将现有的交换网络进行升级，使其既能够进行宽带交换也能够进行电路交换，这样就可以提供多种不同的业务，从而使现存的网络资源能够在最大限度上得到利用。

立交换矩阵，即电路交换矩阵、ATM和IP分组交换模块，传统的PSTN呼叫还主要由电路交换模块进行处理，和宽带相关的业务则交由宽带分组处理模块进行处理，当两个模块之间需要交互时需要进行协议转换。另一种是采用融合交换节点的方式，综合交换机内部基本上只有一个单一的ATM或IP交换矩阵，例如上海贝尔的宽带交换机S12P3S即直接采用ATM技术作为核心交换技术，所有的媒体信息都转换成ATM信元在交换机内部进行处理，对外则同时支持电路交换网、ATM网和IP网。

这是应用于交换技术的融合而产生的新的功能更完善的技术。在发展综合交换机技术的同时，我们也可以考虑移动交换和智能网的结合。

3.2) 移动交换和智能网的结合

传统的智能网一般都是作为有线通信而存在的，由于具有高速度以及大容量的特点，因此其建设十分的完善，但是由于线路的限制，不能够满足移动通信的需求。而移动网则具有很好的移动性，能够有效的摆脱线路的束缚。因此将智能网和移动网络联合起来，实现无缝切换，就能够将二者的优点同时结合起来。

通信新技术的出现、通信新业务的需求和通信网络的变革，都对移动交换提

出了新的挑战，也为其向综合交换发展提供了可能性。这一综合交换发展的平台应包括四个方面。

1）接入综合。应能与现有的或未来的任意接人方式接口，应定义一组与接入方式无关的互通过程。

2）业务综合。应能提供与业务和应用无关的呼叫处理件。

3）信令综合。应能提供统一灵活的信令方式。

4）网络综合。将多种重叠的网络综合为互通的单一网络，即个人通信网。也许，将这四种综合发展到了一定的程度，又将成为现代通信交换技术的一大历史性的阶段。

3.3) 软交换技术的提出

现在，随着通信技术，网络技术的不断发展，电话语音，数据传输等业务的数据量指数型递增，各大电信商又开始提出了下一代通信网络的概念。其核心技术或者思想就是软交换技术。

软交换的概念最早起源于美国。当时在企业网络环境下，用户采用基于以太网的电话，通过一套基于ＰＣ服务器的呼叫控制软件（CallManager、Call Server），实现PBX功能（IP PBX）。对于这样一套设备，系统不需单独铺设网络，而只通过与局域网共享就可实现管理与维护的统一，综合成本远低于传统的PBX。由于企业网环境对设备的可靠性、计费和管理要求不高，主要用于满足通信需求，设备门槛低，许多设备商都可提供此类解决方案，因此IP PBX 应用获得了巨大成功。受到IP PBX成功的启发，为了提高网络综合运营效益，网络的发展更加趋于合理、开放，更好的服务于用户。业界提出了这样一种思想：将传统的交换设备部件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准协议（MGCP、H248）且主要使用纯软件进行处理，于是，SoftSwitch（软交换）技术应运而生。

软交换概念一经提出，很快便得到了业界的广泛认同和重视，ISC （Inrerntional SoftSwich Consortium）的成立更加快了软交换技术的发展步伐，软交换相关标准和协议得到了IEIF、ITU-T等国际标准化组织的重视。根据国际SoftSwich论坛ISC的定义，SoftSwich是基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的设备和系统。因此，软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等功能。与此同时，软交换还将网络资源、网络能力封装起来，通过标准开放的业务接口和业务应用层相连，可方便地在网络上快速提供新的业务。

3.4软交换技术的主要特点和功能

1、软交换技术的主要特点表现在以下几个方面：

1）支持各种不同的PSTN、ATM和IP协议等各种网络的可编程呼叫处理系统。

2）可方便地运行在各种商用计算机和操作系统上。

3）高效灵活性。

4）开放性通过一个开放的和灵活的号码簿接口便可以再利用IN（智能网）业务。例如，它提供一个具有接入到关系数据库管理系统、轻量级号码簿访问协议和事务能力应用部分号簿的号码簿嵌入机制。

5）为第三方开发者创建下一代业务提供开放的应用编程接口（API）。