本文詳細講述了網絡交換技術的發展的四個階段:即:電路交換技術、報文交換技術、分組交換技術和ATM技術。
隨著計算機技術的飛速發展和網絡的廣泛應用,網絡交換技術的迅速發展成為一個不可阻擋的趨勢。如今網絡交換技術一共經歷了四個發展階段,即:電路交換技術、報文交換技術、分組交換技術和ATM技術。
1.電路交換技術
一般來說,公眾電話網(PSTN網)和移動網(GSM網和CDMA網)采用的都是電路交換技術,它的基本特點是采用面向連接的方式,在雙方進行通信之前,需要為通信雙方分配一條具有固定帶寬的通信電路,通信雙方在通信過程中將一直占用所分配的資源,直到通信結束,并且在電路的建立和釋放過程中都需要利用相關的信令協議。這種方式的優點是在通信過程中可以保證為用戶提供足夠的帶寬,并且實時性強,時延小,交換設備成本較低,但同時帶來的缺點是網絡的帶寬利用率不高,一旦電路被建立不管通信雙方是否處于通話狀態,分配的電路都一直被占用。
2.分組交換技術
由于電路交換技術僅適用于傳送與話音相關的業務,因此這種網絡交換方式對于數據業務而言,有著很大的局限性。
首先,數據通信具有很強的突發性,峰值比特率和平均比特率相差較大,如果采用電路交換技術,按峰值比特率分配電路帶寬則會造成資源的極大浪費;按平均比特率分配帶寬,則會造成數據的大量丟失。其次,和語音業務比較起來,數據業務對時延沒有嚴ge的要求,但需要進行無差錯的傳輸。分組交換技術就是針對數據通信業務的特點而提出的一種交換方式,它的基本特點是面向無連接而采用存儲轉發的方式,將需要傳送的數據按照一定的長度分割成許多小段數據,并在數據之前增加相應的用于對數據進行選路和校驗等功能的頭部字段,作為數據傳送的基本單元即分組。采用分組交換技術,在通信之前不需要建立連接,每個節點首先將前一節點送來的分組收下并保存在緩沖區中,然后根據分組頭部中的地址信息選擇適當的鏈路將其發送至下一個節點,這樣在通信過程中可以根據用戶的要求和網絡的能力來動態分配帶寬。分組交換比電路交換的電路利用率高,但是時延性也高。
3.報文交換技術
報文交換技術和分組交換技術類似,也是采用存儲轉發機制,但報文交換是以報文作為傳送單元,由于報文長度差異很大,長報文可能導致很大的時延,并且對每個節點來說緩沖區的分配也比較困難,為了滿足各種長度報文的需要并且達到高效的目的,節點需要分配不同大小的緩沖區,否則就有可能造成數據傳送的失敗。在實際應用中報文交換主要用于傳輸報文較短、實時性要求較低的通信業務,如公用電報網。
4.ATM技術
隨著分組交換技術的廣泛應用和發展,出現了傳送話音業務的電路交換網絡和傳送數據業務的分組交換網絡兩大網絡共存的局面。人們希望有一種新的技術能夠同時向用戶提供統一的服務,包括話音業務、數據業務和圖像信息,由此在20世紀80年代末提出了一種全新的技術——異步傳輸模式(ATM)。ATM技術將面向連接機制和分組機制相結合,在通信開始之前需要根據用戶的要求建立一定帶寬的連接,但是該連接并不獨占某個物理通道,而是和其他連接統計復用某個物理通道,同時所有的媒體信息,包括語音、數據和圖像信息都被分割并封裝成固定長度的分組在網絡中傳送和交換。ATM另一個突出的特點就是提出了保證QoS的完備機制,同時由于光纖通信提供了低誤碼率的傳輸通道,所以可以將流量控制和差錯控制移到用戶終端,網絡只負責信息的交換和傳送,從而使傳輸時延減少,ATM非常適合傳送高速數據業務。從技術角度來講,ATM幾乎無懈可擊,但ATM技術的復雜性導致了ATM交換機造價極為昂貴,并且在ATM技術上沒有推出新的業務來驅動ATM市場,從而制約了ATM技術的發展。目前ATM交換機主要用在骨干網絡中,主要利用ATM交換的高速和對QoS的保證機制,并且主要是提供半永久的連接。
由于上訴的幾種交換技術都存在著一些不足,它們各自只是適應一些特定的業務,或是在一個特定的范圍內使用,而現實生活中對交換技術的要求卻是越來越高。在這個大趨勢下,出現了兩種或是多種技術相融合的綜合性交換技術。
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