第一章概論

1.1交換與通信網(wǎng)1.2交換技術(shù)發(fā)展概述1.3小結(jié)習(xí)題1.1交換與通信網(wǎng)

1.1.1點(diǎn)對點(diǎn)通信到多點(diǎn)通信

通信在不同的環(huán)境下有不同的解釋，在出現(xiàn)電波傳遞通信后，通信(Communication)被單一地解釋為信息的傳遞，指由源點(diǎn)向目的點(diǎn)進(jìn)行信息的傳輸與交換，其目的是傳輸消息。在各種各樣的通信方式中，利用“電”來傳遞消息的通信方法稱為電信(Telecommunication)，由此構(gòu)成的系統(tǒng)就是電信系統(tǒng)。一個(gè)最簡單的電信系統(tǒng)由發(fā)送或接收信息的終端和傳送信息的傳輸媒介組成，如圖1-1所示。終端將包含信息的消息，如語音、數(shù)據(jù)、圖像等，轉(zhuǎn)換成可以被傳輸媒介接收的電信號(hào)，同時(shí)將來自傳輸媒介的電信號(hào)還原成原始消息；傳輸媒介則把電信號(hào)從一個(gè)終端傳送到另一個(gè)終端。這種只涉及兩個(gè)終端的通信稱為點(diǎn)對點(diǎn)通信。圖1-1點(diǎn)對點(diǎn)通信然而，現(xiàn)實(shí)通信中要求有成千上萬的用戶之間能實(shí)現(xiàn)相互通信。那么，要想實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶之間的相互通信，最直接的方法就是把所有的終端用戶兩兩相連，如圖1-2所示。這樣的連接方式稱為全互連方式。全互連方式是一種最簡單、最直接的連接方式，但存在下列問題：圖1-2用戶間全互連

(1)當(dāng)存在N個(gè)終端時(shí)，需要的連接線對數(shù)為

N(N－1)/2，連接線對的數(shù)量隨終端數(shù)的平方增加。

(2)當(dāng)這些終端分別位于相距很遠(yuǎn)的兩地時(shí)，兩地之間需要大量的長途線路。

(3)當(dāng)需要增加第N+1個(gè)終端時(shí)，必須增設(shè)N對線路。

(4)每個(gè)終端都有N－

1對線與其他終端相連接，因而每個(gè)終端都需要有N－

1個(gè)線路接口。上述問題將隨著用戶數(shù)量的增加而變得更加突出。因此在實(shí)際應(yīng)用中，采用這種方法實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶之間的通信是不現(xiàn)實(shí)的，也是不可能實(shí)現(xiàn)的。為此，引入了交換設(shè)備，每個(gè)終端不再相互互連，而是把每個(gè)終端用各自專用的線路連接到交換設(shè)備上，如圖1-3所示。

圖1-3中的交換設(shè)備(也稱為交換機(jī))相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)，當(dāng)任意兩個(gè)用戶需要通信時(shí)，該設(shè)備可以將這兩個(gè)用戶之間的通信線路連通(稱為“接續(xù)”)，讓用戶進(jìn)行通信。當(dāng)用戶通信完畢后，該設(shè)備又可以把兩個(gè)用戶之間的通信線路斷開。由此可以看出，交換設(shè)備能夠完成任意兩個(gè)用戶之間交換信息的任務(wù)。圖1-3引入交換設(shè)備的多用戶通信1.1.2以交換為核心的通信網(wǎng)

當(dāng)引入交換設(shè)備后，用戶之間的通信方式就由點(diǎn)對點(diǎn)通信轉(zhuǎn)變成通信網(wǎng)(CommunicationNetwork)。通信網(wǎng)是一種使用交換設(shè)備和傳輸設(shè)備，將地理上分散的終端設(shè)備相互連接起來實(shí)現(xiàn)通信和信息交換的系統(tǒng)。也就是說，有了交換系統(tǒng)才能使某一地區(qū)內(nèi)任意兩個(gè)終端相互接續(xù)，才能組成通信網(wǎng)。

最簡單的通信網(wǎng)僅包含一臺(tái)交換機(jī)，如圖1-4所示。每個(gè)終端(電話機(jī)或通信終端)通過一條專用用戶線與交換機(jī)中的相應(yīng)接口相連接。圖1-4由一臺(tái)交換機(jī)組成的通信網(wǎng)由交換機(jī)組成的交換式通信網(wǎng)的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是很容易組成大型網(wǎng)絡(luò)。例如，當(dāng)終端數(shù)目很多，且分散在相距較遠(yuǎn)的地方時(shí)，可以用交換機(jī)組成如圖1-5所示的通信網(wǎng)。以電話通信網(wǎng)為例：網(wǎng)中直接連接電話機(jī)或終端的交換機(jī)稱為本地交換機(jī)或市話交換機(jī)，相應(yīng)的交換局稱為端局或市話局；僅與各交換機(jī)連接的交換機(jī)稱為匯接交換機(jī)。當(dāng)各交換機(jī)之間的距離很遠(yuǎn)，必須用長途線路連接時(shí)，這種情況下的匯接交換機(jī)也稱為長途交換機(jī)。交換機(jī)之間的線路稱為中繼線(TrunkLine)。顯然，長途交換設(shè)備僅涉及交換機(jī)之間的通信，而市內(nèi)交換設(shè)備則既涉及交換機(jī)之間的通信，也涉及與用戶終端之間的通信。類似地，市內(nèi)的匯接交換機(jī)也只涉及交換機(jī)之間的通信。圖1-5由多臺(tái)交換機(jī)組成的通信網(wǎng)

1.通信網(wǎng)的構(gòu)成要素

從前面的分析可以看出，通信網(wǎng)是由一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)(包括終端設(shè)備和交換設(shè)備)和連接節(jié)點(diǎn)的傳輸鏈路組成的通信和信息交換系統(tǒng)，如圖1-6所示。圖1-6通信網(wǎng)的構(gòu)成要素通信網(wǎng)的構(gòu)成要素有三種：

(1)終端設(shè)備，完成信號(hào)的發(fā)送和接收、信號(hào)變換與

匹配。

(2)交換設(shè)備，完成信號(hào)的交換，節(jié)點(diǎn)鏈路的匯集、轉(zhuǎn)接、分配。交換設(shè)備是現(xiàn)代通信網(wǎng)的核心，起著關(guān)鍵性的

作用。

(3)傳輸設(shè)備，為信息的傳輸提供傳輸信道，并將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接在一起。常用傳輸系統(tǒng)的硬件組成包括線路接口設(shè)備、傳輸媒介、交叉連接設(shè)備等。

2.通信網(wǎng)的分類

通信網(wǎng)從不同的角度有不同的分類方式，主要有以下五種分類方法。

(1)按照業(yè)務(wù)種類，分為電話網(wǎng)、電報(bào)網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)等。

(2)按照傳輸信號(hào)的特征，分為數(shù)字通信網(wǎng)、模擬通信網(wǎng)。

(3)按照運(yùn)營方式，分為公用通信網(wǎng)、專用通信網(wǎng)。

(4)按照傳送模式的不同，分為電話傳送網(wǎng)、分組傳送網(wǎng)、異步傳送網(wǎng)。

(5)按照傳送媒介的不同，分為有線通信網(wǎng)、無線通信網(wǎng)。

3.通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)

通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)主要有星型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)、樹型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、總線型網(wǎng)、復(fù)合型網(wǎng)。

(1)星型網(wǎng)：以一個(gè)節(jié)點(diǎn)為中心節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)相連，如圖1-7所示。圖1-7星型網(wǎng)星型網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省線路，但穩(wěn)定性較差，因?yàn)橹行墓?jié)點(diǎn)的處理能力和可靠性會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。一旦中心節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，就會(huì)造成全網(wǎng)癱瘓。

(2)網(wǎng)狀網(wǎng)：網(wǎng)內(nèi)任意兩節(jié)點(diǎn)相互連接，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性高，但線路利用率不高，經(jīng)濟(jì)性較差，如圖

1-8所示。圖1-8網(wǎng)狀網(wǎng)

(3)樹型網(wǎng)：也稱為分級(jí)網(wǎng)，可看成是星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的擴(kuò)展，節(jié)點(diǎn)按層次進(jìn)行連接，信息交換主要在上下節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行，主要用于用戶接入網(wǎng)中。樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度介于星型網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)之間，如圖1-9所示。圖1-9樹型網(wǎng)

(4)環(huán)型網(wǎng)：結(jié)構(gòu)簡單，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)首尾相連，容易實(shí)現(xiàn)，但可靠性較差，如圖1-10所示。圖1-10環(huán)型網(wǎng)

(5)總線型網(wǎng)：所有節(jié)點(diǎn)都連接到總線上。這種網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)簡單，但可靠性不高，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍也受到限制，如圖

1-11所示。圖1-11總線型網(wǎng)

(6)復(fù)合型網(wǎng)：是上述幾種結(jié)構(gòu)的混合形式，根據(jù)具體應(yīng)用情況的不同采用不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組合而成。圖1-12是由網(wǎng)狀網(wǎng)和星型網(wǎng)復(fù)合而成的一種復(fù)合型網(wǎng)。圖1-12復(fù)合型網(wǎng)

4.通信網(wǎng)的質(zhì)量要求

不論哪種形式的通信網(wǎng)，都應(yīng)該遵循一定的原則，保證網(wǎng)絡(luò)能快速且有效、可靠地為用戶提供各種業(yè)務(wù)，因此對通信網(wǎng)一般提出以下4點(diǎn)要求。

(1)保證網(wǎng)內(nèi)任意用戶接通的任意性及快捷性。這是對通信網(wǎng)的最基本要求。所謂接通的任意性與快捷性，是指網(wǎng)內(nèi)的任意用戶能快速連通網(wǎng)內(nèi)其他用戶。

(2)保證傳輸?shù)耐该餍耘c傳輸質(zhì)量的一致性。傳輸?shù)耐该餍允侵冈谝?guī)定業(yè)務(wù)范圍內(nèi)的信息都可以在網(wǎng)內(nèi)傳輸，沒有任何限制。傳輸質(zhì)量的一致性是指網(wǎng)內(nèi)任意兩個(gè)用戶通信，都應(yīng)具有相同或相仿的傳輸質(zhì)量，與用戶之間的距離無關(guān)。通信網(wǎng)的傳輸質(zhì)量直接影響通信的效果，因此要制定傳輸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行合理分配，保證網(wǎng)中傳輸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。

(3)具有較高的可靠性及經(jīng)濟(jì)的合理性。通信網(wǎng)應(yīng)具有較高的可靠性，任何時(shí)候都不希望網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障、通信發(fā)生中斷。因此對通信網(wǎng)中的交換設(shè)備、傳輸設(shè)備及組網(wǎng)方式，都采取了相應(yīng)的措施以保證其可靠性，并對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備，還制定了相關(guān)的可靠性指標(biāo)，如平均故障間隔時(shí)間等。而可靠性與經(jīng)濟(jì)合理性要結(jié)合起來考慮，提高可靠性往往要增加投資，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求在兩者之間取得折中。

(4)能不斷適應(yīng)通信新業(yè)務(wù)和通信新技術(shù)的發(fā)展。傳統(tǒng)的通信網(wǎng)是為支持某種業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)的，而面向未來的下一代網(wǎng)絡(luò)必須適應(yīng)不斷發(fā)展的通信技術(shù)和滿足新業(yè)務(wù)的需求。未來的通信網(wǎng)將向?qū)拵Щ?、智能化、個(gè)人化方向發(fā)展，形成統(tǒng)一的綜合寬帶通信網(wǎng)，并逐步演進(jìn)為由核心骨干層和接入層組成、業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)分離的構(gòu)架，即下一代網(wǎng)絡(luò)。

5.通信網(wǎng)的分層體系結(jié)構(gòu)

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)定義了開放式系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)模型，它是一種分層體系結(jié)構(gòu)，已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)常用模型。而通信網(wǎng)將OSI七層模型進(jìn)行簡化，將其劃分為三個(gè)層次：應(yīng)用層、業(yè)務(wù)層和接入與傳輸層。它們分別完成不同的功能，如圖1-13所示。圖1-13通信網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

(1)應(yīng)用層：表示各種信息應(yīng)用與服務(wù)種類，它涉及到各種業(yè)務(wù)，如語音、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務(wù)等。

(2)業(yè)務(wù)層：是現(xiàn)代通信網(wǎng)的主體，涉及到支持各種業(yè)務(wù)應(yīng)用的業(yè)務(wù)網(wǎng)，如公共電話交換網(wǎng)(PSTN)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)、智能網(wǎng)(IN)、公共陸地移動(dòng)通信網(wǎng)(GSM)、IP網(wǎng)等。采用不同交換技術(shù)的交換節(jié)點(diǎn)可構(gòu)成不同類型的業(yè)務(wù)網(wǎng)，用于支持不同的業(yè)務(wù)。表1-1給出了主要業(yè)務(wù)網(wǎng)的種類、基本業(yè)務(wù)、交換方式及相應(yīng)的交換節(jié)點(diǎn)設(shè)備。

(3)接入與傳輸層：表示支持業(yè)務(wù)網(wǎng)的傳送手段和基礎(chǔ)設(shè)施，包括骨干傳送網(wǎng)和接入網(wǎng)。

(4)支撐網(wǎng)：用以支持三個(gè)層面的工作，提供保證通信網(wǎng)有效正常運(yùn)行的各種控制和管理能力，是現(xiàn)代通信網(wǎng)必不可少的重要組成部分，包括No.7信令網(wǎng)、數(shù)字同步網(wǎng)和電信管理網(wǎng)。

另外，從網(wǎng)絡(luò)的物理位置分布來劃分，通信網(wǎng)還可以分成用戶駐地網(wǎng)(CPN)、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)三部分。其中，用戶駐地網(wǎng)是業(yè)務(wù)網(wǎng)在用戶端的自然延伸，接入網(wǎng)也可以看成傳送網(wǎng)在核心網(wǎng)之外的延伸，而核心網(wǎng)則包含業(yè)務(wù)、傳送、支撐等網(wǎng)絡(luò)功能要素。

1.2交換技術(shù)發(fā)展概述

1.2.1電路交換

電路交換(CircuitSwitching)是最早用于數(shù)據(jù)通信的交換方式，也是傳統(tǒng)電話網(wǎng)(PSTN)采用的交換方式。

所謂電路交換，是指交換系統(tǒng)為通信的雙方尋找并建立一條物理傳輸通路。這種傳輸通路是雙向的，以供雙方傳輸信息，直至信息交換結(jié)束。電路交換的基本過程是：在開始正式的數(shù)據(jù)傳輸之前，首先由通信的一方(比如交換節(jié)點(diǎn)A)發(fā)起呼叫，一直等到另一方(比如交換節(jié)點(diǎn)B)確認(rèn)后，才開始數(shù)據(jù)傳輸。在整個(gè)傳輸期間，該通路始終為通信雙方占用。當(dāng)所有的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，可以由任何一方發(fā)起斷開連接，從而釋放連接。電路交換的基本過程可分為連接建立、信息傳送和連接釋放三個(gè)階段，如圖1-14所示。圖1-14電路交換基本過程示意圖由此可以看出，電路交換主要有以下特點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：

(1)電路交換是面向物理連接的，在接續(xù)建立后有一條專用電路被用戶占用，因此傳輸時(shí)延小。

(2)接續(xù)建立后提供的專用電路對用戶是透明的，對所傳送的信息不做任務(wù)處理，同時(shí)對所傳送的信息無差錯(cuò)控制，因此適合于對實(shí)時(shí)性要求較高的業(yè)務(wù)(比如語音業(yè)務(wù))。缺點(diǎn)：

(1)在接續(xù)建立后通信的傳輸通路是專用的，即使在不傳送信息時(shí)也不能被其他用戶使用，因此，其資源利用率較低。

(2)電路交換采用同步時(shí)分復(fù)用方式，信息傳輸?shù)淖钚挝皇菚r(shí)隙，其長度固定，所分配的帶寬固定，支持的傳輸速率也固定，因此，靈活性較差，不適合突發(fā)業(yè)務(wù)的傳送。

(3)通信雙方在信息傳輸速率、編碼格式、同步方式等方面完全兼容，使不同傳輸速率和不同傳輸協(xié)議之間的用戶無法通信。1.2.2分組交換

分組交換(PacketSwitching)是為數(shù)據(jù)通信而設(shè)計(jì)的交換方式，其前身是報(bào)文交換(MessageSwitching)，兩者都采用存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)(Store-and-Forward)的交換機(jī)制，所不同的是，分組交換的最小信息單位是分組，而報(bào)文交換的則是報(bào)文。由于以較小的分組為單位進(jìn)行傳送和交換，因此分組交換比報(bào)文交換要快。進(jìn)行分組交換時(shí)，發(fā)送端先要將傳送的信息分割成若干個(gè)規(guī)定長度的數(shù)據(jù)塊，再裝配成一個(gè)個(gè)分組。裝配過程中要對各個(gè)分組進(jìn)行編號(hào)，并附加上用于控制和選路的有關(guān)信息，這樣每個(gè)分組都帶有一個(gè)分組頭和校驗(yàn)序列。這些分組以“存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)”的方式在網(wǎng)內(nèi)傳輸，即每個(gè)交換節(jié)點(diǎn)首先對收到的分組進(jìn)行暫時(shí)存儲(chǔ)，分析該分組頭中有關(guān)選路的信息，進(jìn)行路由選擇，并在選擇的路由上進(jìn)行排隊(duì)，等到有空閑信道時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)或用戶終端。圖1-15示出了某個(gè)報(bào)文的多個(gè)分組從節(jié)點(diǎn)A到節(jié)點(diǎn)D的傳輸過程。圖1-15分組交換示意圖顯然，采用分組交換時(shí)，同一個(gè)報(bào)文的多個(gè)分組可以同時(shí)傳輸，多個(gè)用戶的信息也可以共享同一物理鏈路，因此分組交換可以實(shí)現(xiàn)資源共享，并為用戶提供可靠、有效的數(shù)據(jù)服務(wù)。分組交換克服了電路交換中獨(dú)占信道、信道利用率低的缺點(diǎn)。

分組交換有兩種方式：一種是面向連接的虛電路(VirtualCircuit，VC)方式；另一種是無連接的數(shù)據(jù)報(bào)(Datagram，DG)方式。虛電路通信過程與電路交換相似，具有連接建立、信息傳送和連接釋放三個(gè)階段。但不同于電路交換中實(shí)際的物理連接，虛電路是通過通信連接上的所有交換節(jié)點(diǎn)保存選路結(jié)果和路由連接關(guān)系來實(shí)現(xiàn)連接的，因此屬于邏輯連接。數(shù)據(jù)報(bào)工作方式在呼叫前不需要事先建立連接，各個(gè)分組依據(jù)分組頭中的目的地址獨(dú)立地進(jìn)行選路來傳送信息。這兩種工作方式的特點(diǎn)如表1-2所示。優(yōu)點(diǎn)：

(1)分組交換在線路上采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的技術(shù)傳送各個(gè)分組，它在分配資源時(shí)，采用動(dòng)態(tài)分配(即按需分配)，只有在用戶有數(shù)據(jù)傳送時(shí)才分配資源，因此提高了傳輸線路的利用率。

(2)每個(gè)分組在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸時(shí)可以逐段獨(dú)立地進(jìn)行差錯(cuò)控制和流量控制，提高了傳送質(zhì)量且可靠性較高。

(3)由于采用存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)方式，分組交換可以實(shí)現(xiàn)不同類型的數(shù)據(jù)終端設(shè)置(不同傳輸速率、不同代碼、不同通信控制規(guī)程等)之間的通信。缺點(diǎn)：

(1)由于采用存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)方式處理分組，分組在每個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)內(nèi)都要經(jīng)歷存儲(chǔ)、排隊(duì)、轉(zhuǎn)發(fā)的過程，因此分組穿過網(wǎng)絡(luò)的平均時(shí)延可達(dá)幾百毫秒，傳輸時(shí)延較大。

(2)用戶的信息被分成了多個(gè)分組，每個(gè)分組附加的分組頭都需要交換機(jī)進(jìn)行分析處理，從而增加了開銷，因此，分組交換適宜于計(jì)算機(jī)通信等突發(fā)性或斷續(xù)性業(yè)務(wù)的需求，而不適合于在實(shí)時(shí)性要求高的業(yè)務(wù)中應(yīng)用。

(3)分組交換技術(shù)的協(xié)議和控制比較復(fù)雜，如逐段鏈路的流量控制、差錯(cuò)控制等，這些復(fù)雜的協(xié)議加重了分組交換機(jī)處理的負(fù)擔(dān)，使分組交換機(jī)的分組吞吐能力和中繼線速率的進(jìn)一步提高受到了限制。

通常的分組交換是基于X.25協(xié)議的。X.25協(xié)議包含三層：第一層是物理層，第二層是數(shù)據(jù)鏈路層，第三層是分組層。它們分別對應(yīng)于開放系統(tǒng)互連OSI參考模型的下三層。分組交換協(xié)議的復(fù)雜性雖然保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃?，但信息通過交換節(jié)點(diǎn)的時(shí)間必然增加，無法實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。1.2.3幀中繼

為了進(jìn)一步提高分組交換網(wǎng)的分組吞吐能力和傳輸速率，一方面要提高信道的傳輸能力，另一方面要發(fā)展新的分組交換技術(shù)。光纖通信技術(shù)的發(fā)展為分組交換技術(shù)的發(fā)展開辟了新的道路。光纖通信具有容量大(高速)、質(zhì)量高(低誤碼率)等特點(diǎn)，在這種通信信道條件下，分組交換中逐段的差錯(cuò)控制、流量控制就顯得沒有必要了，因此快速分組交換FPS(FastPacketSwitching)技術(shù)迅速地發(fā)展起來?？焖俜纸M交換可以理解為盡量簡化協(xié)議，而幀中繼(FrameRelay)作為快速分組交換的一種，將X.25協(xié)議的下三層進(jìn)行簡化，它只有下兩層，在第二層也只保留了核心功能，如幀定界、同步及差錯(cuò)檢測等，將差錯(cuò)控制、流量控制推到網(wǎng)絡(luò)的邊界，留給智能終端去完成，這樣簡化了節(jié)點(diǎn)的處理過程，縮短了處理時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了輕載協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，能更好地適應(yīng)數(shù)字傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，能夠給用戶提供高速率、高吞吐量、低時(shí)延的業(yè)務(wù)，所以近年來得到了迅速的發(fā)展。與傳統(tǒng)的分組交換相比，幀中繼有兩個(gè)主要特點(diǎn)：

(1)幀中繼采用面向連接的通信方式，以幀為單位來傳送和交換數(shù)據(jù)，在第二層進(jìn)行復(fù)用和傳送，而不是在分組層，這就簡化了協(xié)議，加快了處理速度。

(2)幀中繼將用戶面與控制面分離，而傳統(tǒng)的分組交換是不分離的。用戶面負(fù)責(zé)用戶信息的傳送，控制面負(fù)責(zé)提供呼叫和連接的控制。1.2.4ATM交換

異步傳遞模式(AsynchronousTransferMode，ATM)是國際電信聯(lián)盟(ITU)提出的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)的傳送交換模式。而B-ISDN是面向?qū)拵Ф嗝襟w業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，對于任何業(yè)務(wù)，不管是實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)或非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、速率恒定或速率可變業(yè)務(wù)、高速帶寬或低速窄帶業(yè)務(wù)、傳輸可靠性要求不同的業(yè)務(wù)，它都要支持。因此，人們?yōu)锽-ISDN專門研究了一種新的交換技術(shù)——ATM交換技術(shù)。ATM交換技術(shù)采用基于信元的異步時(shí)分復(fù)用和面向連接的快速分組交換技術(shù)，具有以下特點(diǎn)：

(1)?ATM繼承電路交換面向連接的特點(diǎn)，在建立連接階段可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的路由計(jì)算功能，實(shí)現(xiàn)帶寬等資源的分配，通過連接接納控制可限制業(yè)務(wù)量，因而可提供服務(wù)質(zhì)量(QualityofService，QoS)保證。

(2)?ATM繼承分組交換的特點(diǎn)，采用異步時(shí)分復(fù)用，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)分配帶寬，可適應(yīng)任意速率的業(yè)務(wù)，提高信道利用率。

(3)?ATM采用固定長度的信元和簡化的信頭，使快速交換和簡化協(xié)議處理成為可能，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸處理能力，使實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)應(yīng)用成為可能。1.2.5IP交換

IP交換(IPSwitching)是Ipsilon公司開發(fā)的一種高效的IPoverATM技術(shù)。隨著Internet數(shù)據(jù)流量的大幅度增長，以及大量視頻、音頻都用IP來傳送，加重了現(xiàn)有基于路由器的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的負(fù)荷。網(wǎng)絡(luò)擁塞和不可預(yù)見性已成為Internet的主要問題。而ATM作為B-ISDN的核心技術(shù)具有高帶寬、快速交換及服務(wù)質(zhì)量保證的優(yōu)點(diǎn)，因此將ATM交換技術(shù)與IP技術(shù)融合起來，成為寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新方向。這里所說的IP交換是一種解決方案，它使得一個(gè)選定的IP數(shù)據(jù)流能夠被重定向至基于ATM硬件的交換以避免基于路由器的處理，從而達(dá)到交換機(jī)級(jí)的性能。IP交換利用ATM交換加速了IP轉(zhuǎn)發(fā)處理，而又保持了傳統(tǒng)路由器的標(biāo)準(zhǔn)功能，如缺省網(wǎng)管轉(zhuǎn)發(fā)、廣播控制、包過濾、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜桶绰酚杀磙D(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)等等。

IP交換的核心思想就是對用戶業(yè)務(wù)流進(jìn)行分類。對持續(xù)時(shí)間長、業(yè)務(wù)量大、實(shí)時(shí)性要求較高的用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流直接進(jìn)行交換傳輸，用ATM虛電路來傳輸；對持續(xù)時(shí)間短、業(yè)務(wù)量小、突發(fā)性強(qiáng)的用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，使用傳統(tǒng)的分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行傳輸。1.2.6軟交換

軟交換(SoftSwitching)是下一代網(wǎng)絡(luò)的控制功能實(shí)體，為下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)提供具有實(shí)時(shí)性要求的業(yè)務(wù)的呼叫控制和連接控制功能，是下一代網(wǎng)絡(luò)呼叫與控制的核心。簡單地說，軟交換是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)程控交換機(jī)的“呼叫控制”功能的實(shí)體，但傳統(tǒng)的“呼叫控制”功能是和業(yè)務(wù)結(jié)合在一起的，而軟交換則把呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)中分離處理，它獨(dú)立于傳送網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)關(guān)上的軟件實(shí)現(xiàn)基本呼叫控制功能、資源分配、協(xié)議處理、路由、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)等主要功能。因此，軟變換的核心思想是業(yè)務(wù)/控制與傳送/接入相分離。其主要特點(diǎn)有以下幾方面：

(1)軟交換的最大優(yōu)勢在于能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)提供和網(wǎng)絡(luò)控制分離，呼叫控制與承載連接分離，有利于以最快的速度、最有效的方式引入各類新業(yè)務(wù)。

(2)由于軟交換的各網(wǎng)絡(luò)部件之間均采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，因此各網(wǎng)絡(luò)部件既能獨(dú)立發(fā)展，又能有機(jī)地組合成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)互連互通，具有較好的靈活性。

(3)軟交換具有標(biāo)準(zhǔn)的全開放平臺(tái)，可為用戶定制各種新業(yè)務(wù)和綜合業(yè)務(wù)，具有強(qiáng)大的業(yè)務(wù)功能，最大限度地滿足用戶需求。

1.3小結(jié)

電信系統(tǒng)是用電信號(hào)傳遞信息的系統(tǒng)。最簡單的電信系統(tǒng)由發(fā)送或接收信息的終端和傳送信息的傳輸媒介組成，這種只涉及兩個(gè)終端的通信稱為點(diǎn)對點(diǎn)通信。為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)終端之間的相互通信，引入了交換的概念，并出現(xiàn)了交換設(shè)備(也稱做交換機(jī))，將多個(gè)終端與交換設(shè)備通過傳輸設(shè)備相連即構(gòu)成了通信網(wǎng)。因此交換設(shè)備、傳輸設(shè)備和終端是構(gòu)成通信網(wǎng)的三要素。交換技術(shù)是通信網(wǎng)的核心技術(shù)之一。交換技術(shù)經(jīng)歷了從電路交換到分組交換，從存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)式分組交換到ATM交換，再到快速IP交換及軟交換的發(fā)展過程。

電路交換采用面向連接的方式，在雙方進(jìn)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(jié)束，并且在電路的建立和釋放過程中都需要利用相關(guān)的信令協(xié)議。因此電路交換具有數(shù)據(jù)傳輸可靠、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但電路交換采用同步時(shí)分復(fù)用方式，占用固定帶寬，對所傳送的信息不做任務(wù)處理，同時(shí)對所傳送的信