左琳

摘 要:隨著計算機技術的普及和計算機遠程信息處理應用而產生的一種新的通信交換技術即數據通信交換技術,它是通信交換技術與計算機技術相互融合而產生的一種新的交換技術,從而實現(xiàn)了計算機與計算機以及計算機與終端的通信。本文介紹了計算機網絡和數據通信交換技術的基礎知識和基本概念,并通過對常見的幾種交換技術的分析和探討,提出了數據通信交換技術的發(fā)展方向。

關鍵詞:網絡計算機交換

中圖分類號:F224-39 文獻標識碼:Ａ 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0027-01

1 前言

數據通信交換技術是通信技術和計算機技術相結合而產生的一種新的通信交換技術。在計算機網絡通信環(huán)境中,用戶可以對通信網絡中的數據、軟硬件和信息資源實現(xiàn)共享。隨著計算機技術的廣泛應用和普及以及計算機遠程信息處理應用的發(fā)展,數據通信交換技術就應運而生,它實現(xiàn)了計算機之間,計算機與終端之間的通信。本文主要分析和探討計算機網絡中的數據通信及交換技術,根據這幾種交換在實際應用中存在的優(yōu)勢和劣勢,加以分析和介紹,同時對目前新型的數據通信交換技術進行簡要分析。

2 常見的數據通信交換技術

不同的站點之間需要進行通信數據交換實現(xiàn)信息的傳遞,是在對應節(jié)點之間在計算機網絡數據信息傳輸過程中進行數據信息交換。傳統(tǒng)數據交換基本技術有三種,即電路交換、報文交換及分組交換,在此基礎上另外還有兩種較為常見數據交換模式:幀中繼技術和ATM異步傳輸模式。

2.1 電路交換

電路交換過程一般包括連接建立、線路占用和連接拆除三個階段。在通信之前需要先將線路連接起來:

從起源站點向其中某個目標站點發(fā)送響應請求,目的是將通信雙方之間建立一條獨占的通道,以實現(xiàn)數據的傳輸。在請求發(fā)出之后,會通過其間多個中間節(jié)點一直傳遞到目標站點,在傳遞的過程中,優(yōu)先分配相較于空閑的物理線路,某一主叫節(jié)點呼叫另一被叫節(jié)點發(fā)出連接請求,接著再傳遞到下一個節(jié)點,整個過程就是這樣以此類推持續(xù)進行。其次線路占用:即數據傳輸交換階段,基于已經建立好的物理線路的基礎上,進行站點與站點之間數據傳輸交換任務。再次連接拆除:在起源站點和目標站點實現(xiàn)成功連接,并完成兩點之間的數據傳輸任務之后,需要將建立的這條線路進行拆除,即將線路進行釋放,讓線路資源回歸到新的響應中。電路交換具有很多優(yōu)點,比如線路專用、數據直達,在兩個站點之間線路建立之后和線路釋放的這段時間內,整條線路不會再進行任何數據的傳輸交換,也不會與其它站點進行資源的共享,專線專用。實時性也很強,線路一旦建立之后,通信雙方所有資源,包括線路資源在內,均用于本次數據傳輸通信,此時除了偶爾會出現(xiàn)傳輸時延情況之外,不會出現(xiàn)其他形式的時延故障,完成線路交換的交換設備及控制十分簡單,既適用于傳輸模擬信號,也適用于傳輸數字信號。但電路交換也存在一些缺點,比如電路交換的平均連接建立時間對計算機通信來說費時長。電路交換連接建立后,物理通路被通信雙方獨占,即使通信線路空閑,也不能供其他用戶使用,因而信道利用低。電路交換時,數據直達,不同類型、不同規(guī)格、不同速率的終端很難相互進行通信,也難以在通信過程中進行差錯控制。

2.2 報文交換

報文交換是將數據信息封裝成報文,每個報文中包含有控制信息和目的地址,網絡中的各交換節(jié)點以存儲和轉發(fā)的方式進行數據交換。報文交換交換方式的數據傳輸單位是報文,報文就是站點一次性發(fā)送的數據塊,其長度沒有限制并且可變。當一個站點想要發(fā)送報文時,應附加一個目的地址到該報文上,網絡節(jié)點會按照報文上目的地址,利用路由信息找出下一個節(jié)點地址,把報文發(fā)送給下一個節(jié)點。因此,端與端之間無需先通過呼叫建立連接。

報文交換優(yōu)點是信道的利用率較高、承載量大;報文交換系統(tǒng)可以把一個報文發(fā)送到多個目的地;報文交換網絡可以進行速度和代碼的轉換。其缺點主要是不能滿足實時或交互式的通信要求;報文傳輸延遲較長;節(jié)點收到過多的數據而無法存儲時,造成報文丟失;設備費用高。

2.3 分組交換

分組交換原理:分組的封裝是分組終端把要發(fā)送的數據信息分割成若干個用戶數據段,每個數據段在送往下一個交換節(jié)點時,附加上源地址、目的地址、用戶數據段編號、差錯控制信息。分組的傳輸是交換節(jié)點選擇一個最佳的路由,把分組經一個或幾個交換節(jié)點,送到收端。收端從分組中提取用戶數據段,再把它們按照順序恢復成原有的數據信息。

分組交換主要優(yōu)點是速度快、傳輸質量和效率高、可靠性高、轉發(fā)時延短、經濟性好、能夠實現(xiàn)不同類型終端的之間的相互通信、分組交換網能和其他通信網互聯(lián)。主要不足是實現(xiàn)技術難度大。

2.4 幀中繼技術(FrameRelay)

幀中繼協(xié)議是一種簡化的X.25廣域網協(xié)議,幀中繼協(xié)議是一種統(tǒng)計復用的協(xié)議,它在單一物理傳輸線路上能夠提供多條虛電路。每條虛電路用數據鏈路連接標識來標識,DLCI只在本地接口和與之直接相連的對端接口有效,不具有全局有效性,即在幀中繼網絡中,不同的物理接口上相同的DLCI并不表示是同一個虛電路。

幀中繼技術主要優(yōu)點是以光纖作為傳輸媒體,傳輸質量高,誤碼率低,網絡吞吐量大,網絡資源利用率高。主要缺點是幀中繼不適合傳輸實時信息,對傳輸線路質量和終端智能化程度要求都高。

2.5 ATM異步傳輸模式

ATM異步傳輸模式是用作寬帶綜合業(yè)務數字網的復用、傳輸和交換模式。ATM綜合了分組交換的高效率和電路交換的高速度的優(yōu)點,采用面向連接的快速分組交換技術。ATM信元的長度是固定的,即53個字節(jié)。其中5個字節(jié)是信頭,48個字節(jié)是信息段。信頭包含各種控制信息,主要是信元的目的地址,維護信息,優(yōu)先級,信頭的糾錯碼。信息段包含用戶數據。ATM交換特點:基于統(tǒng)計時分復用;采用面向連接的工作方式;信元長度固定;信頭簡化,以減少處理開銷。

3 新數據通信交換技術的發(fā)展

隨著光通信技術的發(fā)展,光纖信道傳輸容量得到了大幅度提高,基于此交換技術迎來了新的發(fā)展契機?？梢詫⑼ㄐ啪W絡發(fā)展分為三個階段:即電傳輸和交換階段、光傳輸和電交換階段、光傳輸和交換階段。

3.1 電傳輸和交換階段

傳統(tǒng)通信網絡都是處在電傳輸和交換階段,其交換技術涵蓋了以上介紹的任何一種技術。

3.2 光傳輸和電交換階段

以光纖為傳輸介質,數據是以光信號在物理信道上進行傳輸,而中繼節(jié)點只能針對電信號進行處理,這樣就要求在傳輸線路和中繼節(jié)點接口位置安裝光電和電光轉換裝置。

3.3 光傳輸和交換階段

數據傳輸和交換都以光信號在信道上進行,只有在終端處表現(xiàn)為電信號,以便信息處理。由于技術限制導致出現(xiàn)了光信道空閑而交換節(jié)點飽和現(xiàn)象。原來傳輸信道網絡瓶頸轉移到了交換節(jié)點處,為了克服分組交換節(jié)點網絡瓶頸,開始陸續(xù)提出了一些新交換技術,并逐步走向了商業(yè)上使用中,如光路交換和光包交換等。

4 結語

目前計算機網絡數據交換技術發(fā)展潮流有兩個發(fā)展方向,一個發(fā)展方向量變發(fā)展模式,傳輸速度已經非常之快,從千兆發(fā)展到了萬兆;另一個發(fā)展方向就是質變發(fā)展模式,已經發(fā)展到了網絡七層應用層交換。寬帶資源分配和利用、對互聯(lián)網管理、網絡服務水平以及互聯(lián)網向智能化水平提高等領域成為計算機網絡通信協(xié)議中被廣泛關注和研究。