交换技术的新发展

第9期总第139期内蒙古科技与经济No.9,t he139th issue 2007年5月Inner M ong olia Science T echnology&Economy M ay.2007

交换技术的新发展X

元志,刘红月

(天津理工大学自动化学院,天津300191)

摘要:交换技术在通信技术的发展过程中扮演了重要角色,本文介绍了交换技术的演进过程,并对演进过程中的各种交换技术进行了介绍。对比较有发展前途的软交换和光交换进行了阐述,最后对交换技术的发展方向进行了探讨。

关键词:异步传输模式;软交换;全光网;光交换

中图分类号:U285.42文献标识码:A文章编号:1007)6921(2007)09)0091)02

近些年来,随着通信产业的迅速发展,交换技术的地位变得越来越重要,而交换技术本身也在不断的发展和完善。交换技术的发展过程大体有以下几个阶段,电路交换、报文交换、分组交换、帧中继、AT M、IP与AT M相结合的技术,以及近期人们研究的热点软交换和光交换。

1交换技术的发展

通信初期,主要进行点对点通信。当有N个终端都可以两两通信,最直接的办法就是所有终端两两互联,这样整个网络共需要N(N-1)/2对线,而且要求每个终端有(N-1)个线路接口。这将使网络非常复杂,实现起来不太现实,于是,人们想到了交换技术。

1.1电路交换技术

早期的交换技术主要是电路交换,是电话交换常使用的方式。其通信过程为:呼叫)))建立连接)))通话)))拆除。它主要适于传输模拟信号,特点是时延小,对交换机的要求不高,能满足人们的要求。但随着通信业务量的增加,人们对数字数据的传输有更高的要求,这时电路交换的缺点便暴露出来,其电路利用率低,对不同速率、不同传输格式、不同通信协议的用户终端的受限,以及呼损等。针对这些缺点,人们提出了报文交换及分组交换的思想。

1.2报文交换技术

报文交换的基本原理是/存储)))转发0,即A 用户和B用户进行通信时,A用户并不是直接与B 用户建立链路,而是把报文传输给交换机,交换机接受报文之后,先把它存储起来,等到有适当的输出线路时,再转发给B用户。它可以实现不同类型终端的相互通信;而且来自不同用户的报文可以在一条线路上以报文为单位进行多路复用,大大提供线路的利用率;并且,用户无需叫通对方,无呼损。不过,它有时延大的缺点,不利于实时通信。人们对其进行改进,提出了分组交换的思想。

1.3分组交换技术

分组交换也采用/存储)))转发0方式,它将报文截成较短、规格化的分组进行传输。由于分组有统一格式,它在交换机中停留时间缩短,从而满足实时性要求,而且经济。70年代中期以后采用较多,到了90年代,人们用分组网络进行实时业务,高速业务传输时,发现传统分组交换网络能力达到了极限。而且光纤通信的发展,使得数字传输误码率大大降低,这样在原来分组交换基础上的数据传输协议X.25协议就不能适应新的环境。

1.4帧中继

帧中继的设计取消了X.25协议中的差错控制,将段差错控制推到网络的边缘,由终端负责完成,降低了节点处理负担,提高了网络的响应时间。帧中继是对分组交换的改进,适用于LAN之间数据互连。但它不能够满足不同服务要求的各种媒体信息交换和传输。特别是多媒体业务的发展,人们要求新的传输方式,AT M交换技术应运而生。

1.5异步传输模式

AT M(Asynchronous T ransfer Mode),即异步传输模式。它是实现B)))ISDN的核心技术。它以分组交换模式为基础,融合了电路传送模式高速化的优点发展而成。它既具有电路交换的/处理简单0的特点,支持实时业务、数据透明传输(网络内部不对数据作复杂处理)并采用端到端的通信协议。同时也具有分组交换支持变比特率VBR业务的特点,并能对联路上传输的业务进行统计复用。可以满足各种通信业务的需求。

1.6IP与AT M相结合的技术

采用了T CP/IP协议的互联网,在当今得到了迅猛发展。互联网的数据交换主要靠路由器,随着互联网用户人数的不断增加,其交换技术也在不断改进以适应要求。人们提出了IP交换技术和标记交换技术。两种技术都是IP路由技术与AT M技术相结合的产物。IP交换技术是在AT M硬件的基础上直接实现无连接的IP选路,它希望借助AT M 技术来完全代替传统的路由器技术,而标记交换本质上并没有脱离传统路由器技术,但在一定程度上将数据的传递从路由变为交换,提高了传送效率,是一种基于传统路由器的AT M承载IP业务。

2软交换技术及其应用

随着计算机和通信技术的不断发展,在一个公

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X收稿日期:2006-12-15

总第139期内蒙古科技与经济

共的分组网络中需要承载话音、数据、图像等多种业务,在这样的业务驱动和网络融合的趋势下,诞生了下一代网络(NGN)模型。作为NGN的核心技术,软交换的发展越来越受到关注。

2.1软交换的含义

我国信息产业部电信传输研究所对软交换的定义是:/软交换是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一,它独立于传送网络,主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计赞等功能,同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务,并向第三方提供可编程能力。0它就是把呼叫控制功能从媒体网关(传输层)中分离出来,通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能,包括呼叫选路、管理控制、连接控制(建立会话、拆除会话)和信令互通。其结果就是把呼叫传输与呼叫控制分离开,为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面,使业务提供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来,实现业务转移。

2.2软交换技术的主要功能

软交换是一种功能实体,为下一代网络提供具有实时性要求的业务呼叫控制和连接控制功能,是下一代网络呼叫与控制的核心。主要功能有:¹媒体网关接入功能:该功能可以认为是一种适配功能。它可以连接各种媒体网关;º呼叫控制功能:呼叫控制功能是软交换的重要功能之一。它完成基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能;»业务提供功能:软交换应能够提供PSIN/ISDN交换机提供的全部业务,包括基本业务和补充业务;¼互联互通功能:H.323和SIP是分组网内两大相互竞争的协议,软交换支持这两种协议。此外,软交换还具有资源管理功能、SIP代理功能、信令网关功能和SCG 功能等。

2.3软交换的应用

软交换可以支持非常灵活的网络体系结构,从而适应各种网络环境。它既可以为所有媒体提供基本业务和补充业务,也可以与其他的增强业务节点结合,形成新的产品形态。软交换正是具有这种灵活性,使得它可以应用在各个领域。

3光交换技术

由于光通信具有带宽资源大、损耗小、抗干扰能力强等优点,人们投入了大量的精力研究光通信,使得光通信得到迅速的发展。光通信网络能够保证大量的信息在网内无阻塞的传送,消除信息传输的电子瓶颈,具有电信号传输不可比拟的优点,于是,人们提出了全光网的概念。

3.1全光网

全光网络(全光通信网络)是指光信息流在网络中传输及交换时始终以光的形式存在,而不必经过光/电、电/光变换,消除了节点处的电子瓶颈,信息从源节点到目的节点的传输过程中始终在光域内。在全光网中,信号的交换、选路和传输等都以光的形式进行,可以充分发挥光通信的优点。使得光网络成为下一代高速宽带网络的必然选择。

目前,全光网主要应用于核心网和城域网两层。而在接入网部分,仍然是以电信号为主。全光网和接入网之间通过光网络单元(ONU)连接。随着全光网中光传输和光交换技术的发展,全光网将从核心网、城域网向接入网扩展。

3.2光交换技术

光交换技术指不经过任何光/电转换,在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。光交换技术具有很大的发展潜力,是全光网络的核心技术。

光交换有两种类型:光路光交换和分组光交换。光路光交换可以通过OADM(光分叉利用器)、OXC (光交叉连接设备)等来实现,而分组光交换对光部件的性能要求比较高,技术不成熟。分组光交换中控制部分的逻辑处理功能还是靠电信号来完成,也就是电控光交换。随着新的光器件研究的发展,电控光交换必然被光控光交换所代替。

4交换技术的发展趋势

通信技术的快速发展,使得与之密切相关的交换技术也得到越来越多的关注。特别是对未来通信发展起重要作用的一些交换技术,各个国家研究的投入也比较多。从早期的电路交换、分组交换,到现在常用的IP与AT M技术的结合,以及近期研究的热点软交换和光交换,交换技术得到了快速的更新。

未来交换技术的应用必定是多种技术的融合, IP与AT M相结合的技术由于和互联网密切相关,将会继续得到广泛的应用。而网内信息量的不断增加,要求大的信息量能用较快速度传输,在这种情况下,软交换和光交换就能够发挥它们的优势,满足这种要求。未来网络的发展趋势是多种网络形式的并存,各种网络中的交换技术也会混合使用。各种交换技术不断的更新,不断的融合,互补的发展,进而满足人们不同的需求。

短期来看,下一代网络核心的软交换技术由于它的灵活性,能够很好的和其他技术结合,所以能够得到比较广泛的应用,是人们研究的一个热点,也是近期的主要发展趋势。长期来看,随着信息量传输的增大,光交换的优势将得到发挥,如果光交换技术能够解决技术上的一些问题,它的应用将更为广阔。5结语

交换技术作为通信技术中一项重要的技术,它随着通信技术的迅速发展而不断的发展完善。交换技术在其发展过程中,对于不同的业务,不断提出新的解决办法,直到软交换和光交换的出现。两种交换技术研究的越来越成熟,以及和IP与AT M相结合的技术的融合,将能够满足一些新的业务。

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