网络交换技术发展历程

本文详细讲述了网络交换技术的发展的四个阶段：即：电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和ATM技术。

随着计算机技术的飞速发展和网络的广泛应用，网络交换技术的迅速发展成为一个不可阻挡的趋势。如今网络交换技术一共经历了四个发展阶段，即：电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和ATM技术。

1．电路交换技术
一般来说，公众电话网（PSTN网）和移动网（GSM网和CDMA网）采用的都是电路交换技术，它的基本特点是采用面向连接的方式，在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路，通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束，并且在电路的建立和释放过程中都需要利用相关的信令协议。这种方式的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性强，时延小，交换设备成本较低，但同时带来的缺点是网络的带宽利用率不高，一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态，分配的电路都一直被占用。

2．分组交换技术

由于电路交换技术仅适用于传送与话音相关的业务，因此这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。

首先，数据通信具有很强的突发性，峰值比特率和平均比特率相差较大，如果采用电路交换技术，按峰值比特率分配电路带宽则会造成资源的极大浪费；按平均比特率分配带宽，则会造成数据的大量丢失。其次，和语音业务比较起来，数据业务对时延没有严ge的要求，但需要进行无差错的传输。分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式，它的基本特点是面向无连接而采用存储转发的方式，将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据，并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元即分组。采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，每个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点，这样在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。分组交换比电路交换的电路利用率高，但是时延性也高。

3．报文交换技术

报文交换技术和分组交换技术类似，也是采用存储转发机制，但报文交换是以报文作为传送单元，由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延，并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难，为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否则就有可能造成数据传送的失败。在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务，如公用电报网。

4．ATM技术

随着分组交换技术的广泛应用和发展，出现了传送话音业务的电路交换网络和传送数据业务的分组交换网络两大网络共存的局面。人们希望有一种新的技术能够同时向用户提供统一的服务，包括话音业务、数据业务和图像信息，由此在20世纪80年代末提出了一种全新的技术——异步传输模式（ATM）。ATM技术将面向连接机制和分组机制相结合，在通信开始之前需要根据用户的要求建立一定带宽的连接，但是该连接并不独占某个物理通道，而是和其他连接统计复用某个物理通道，同时所有的媒体信息，包括语音、数据和图像信息都被分割并封装成固定长度的分组在网络中传送和交换。ATM另一个突出的特点就是提出了保证QoS的完备机制，同时由于光纤通信提供了低误码率的传输通道，所以可以将流量控制和差错控制移到用户终端，网络只负责信息的交换和传送，从而使传输时延减少，ATM非常适合传送高速数据业务。从技术角度来讲，ATM几乎无懈可击，但ATM技术的复杂性导致了ATM交换机造价极为昂贵，并且在ATM技术上没有推出新的业务来驱动ATM市场，从而制约了ATM技术的发展。目前ATM交换机主要用在骨干网络中，主要利用ATM交换的高速和对QoS的保证机制，并且主要是提供半永久的连接。

由于上诉的几种交换技术都存在着一些不足，它们各自只是适应一些特定的业务，或是在一个特定的范围内使用，而现实生活中对交换技术的要求却是越来越高。在这个大趋势下，出现了两种或是多种技术相融合的综合性交换技术。