數據通信交換技術的現狀分析

葛 裴

（中國信息通信研究院 技術與標準研究所，北京 100000）

1 數據通信的工作原理及交換技術

1.1 數據通信的工作原理

簡單的數據通信實際上就是兩臺計算機間的鏈路通信，這樣的通信過程沒有中間節點，實現起來沒有太大的難度[1-3]。但在全球網絡或局域網等當中就不能夠以這樣簡單的方式來傳遞信息，通常要于源、宿站點間對眾多節點進行設置，以確保網絡內有鏈路發生故障或被破壞的情況下，能夠在節點間自動發現符合要求的路徑，保證通信不會被影響。因此，數據通信交換技術的主要原理實際上是利用一定的交換方式，將信息自源站點向外發出，在經過了多個節點或網絡設備的作用以后，順利發送到對應的宿站點[4]。電話交換應用在數據通信網絡發展初期，隨著技術水平的不斷提高，在其原理的基礎上出現了新的電路交換方式。用戶將要發送的信息通過源交換機，結合需求信息要送到的目標及對象，將通信電路安排到對應目標交換機的節點，以此來實現通信[5]。這一數據通信過程叫做為線路鏈接，倘若一條端對端的信息通路，那么就反映了數據通路。在接通了線路以后，此通路中的雙方用戶就能夠順利通信。通信過程中的某方用戶對處在己方的交換機發送拆除線路命令，在接收到信號后，交換機就會拆除線路，讓其他用戶能夠呼叫，此時通信結束。

在對數據進行傳輸以前，都要借助呼叫過程來構建端到端的電路。如果G1站要連接到G3，那么就要由G1來對相連接的A0節點發送請求，之后A0節點在通向C0節點的路徑之內找出下一支路。例如，A0節點挑選經B0節點的電路，在這一電路上對沒有用的通道進行分配，同時告知B0其還需要對C0節點進行連接，由B0來對C0呼叫，實現對B0、C0電路的構建，最后實現對從C0到G3的連接[6]。經過這一過程，A0和C0間就將有一條網絡連接。在實際應用中，通常會在TDD方式的CDMA系統內運用智能天線技術，其表現出了抗衰落和抗干擾等特點，并且還能提高系統的容量。

1.2 數據通信的交換技術

1.2.1 電路交換技術

作為一種應用非常廣泛的計算機網絡數據通信交換技術，電路交換技術主要就是在源站點與目標站點間構建有效的電路連接，同時禁止其他計算機進入到此鏈路，直至通信結束的交換形式[7]。要順利進行電路交換，就應當重視下面的幾點。一是建立鏈路，借助于呼叫的過程來找到能夠使用的物理線路，同時再構建實際物理線路。二是數據傳輸，在所建立的物理鏈路中傳輸相關微數據，同時在進行傳輸時，鏈路由發送與接收方所占據，禁止另外的站點進入。三是拆除鏈路。在相關數據傳輸完成后，要由發送方或接收方來發送對鏈路的拆除命令，之后按順序完成拆除[8]。就目前來看，電路交換表現出了良好的獨占性及實時性，但鏈路和網絡的利用率卻并不高，并且對速度和協議等還有較大的約束。

1.2.2 報文交換技術

通過對該技術的應用，能夠將原本的數據信息封裝為報文。同時，所有報文內均包含了控制信息和目的地址，之后網絡內的相關交換節點就以存儲和轉發的形式來實現對數據的交換。在此過程中，報文是數據傳輸的單位，也就是站點一次性所發送的數據塊，在長度上是沒有限制的，并且其能夠變化。在站點要發送報文的情況下，需要將目的地址附加到報文，后續的網絡節點就將依據所附加的地址來以路由信息找到下個節點地址，同時對下個節點發送報文，所以兩端間無需連接[9]。在實際應用中，報文交換的特點就是有著較高的信道利用率，而且承載力也更高。報文系統可以將單個報文發送到多個目的地，同時報文交換網絡還可以實現速度與代碼的轉換，但相關設備費用高。

1.2.3 光交換技術

當前應用廣泛的光交換技術包括了波分光交換技術、時分交換技術以及分光交換技術。

（1）波分光交換技術。其是以波分復用技術為基礎，進行高速且超大容量傳輸的重要技術。在實際應用中，該技術主要通過波長選擇或是變化的方法來完成光交換。它有著N條輸入及輸出光纖，各光纖利用波分復用技術，包含了n個波長的載波信號，然后于解復用器和復用器間實現交換N路光纖的n個波長信號的目的。

（2）時分交換技術。其基礎是時分復用，以時隙互換原理實現對時分光的有效交換。具體來看，時分復用主要就是將時間劃分成幀，然后再將各幀都劃分成時隙相同的N個長度，對其分配N路信號，最終將N路信號復接于一條光纖上，在接收端通過分接器來恢復各路原始信號[10]。

（3）分光交換技術。該技術是以光開關技術為前提，光開關是非常關鍵的器件，開關速度的快慢影響了技術水平的好壞。隨意組合波分、時分以及空分光交換，借助于3種交換技術內的任意幾個交換技術的共同應用，來有效達到交換數據通信的效果。

1.2.4 分組交換技術

就該技術來看，分組封裝就是分組終端將馬上要發送的數據信息分割成多個用戶數據段，同時將各數據段送到下個交換節點位置的情況下，對信息的源地址和用戶數據段編號等進行附加。在分組傳輸的過程中，交換節點挑選最合適的路由，同時將分組利用若干交換節點送至收端。然后，收端從分組內得到用戶數據段，之后將它根據順序恢復為原有的數據信息。分組交換技術如圖1所示，該交換技術的特點就是速度較快、傳輸質量較高，但此技術在具體的實現上有著較高的難度。

2 數字數據網

2.1 工作方式

就數據網來看，它屬于功能強大的公共數字數據通信網，在信息傳輸中的信道就是數字信道。作為一種同步數字傳輸網，其沒有交換功能，通過同步轉移模式的數字時分復用技術，用戶數據信息依照提前約定好的協議，在固定時隙通過設定的通信帶寬及速率進行傳輸[11]。

2.2 特 點

數字數據網（Digital Data Network，DDN）具有如下特點。一是屬于透明傳輸網，通過具有較高智能化程度的用戶端設備來轉換協議，不被相關的規程所約束，屬于全透明網。二是傳輸效率高，該DDN中的數字交叉連接復用設備可以實現較高速率的數據傳輸信號。三是傳輸質量高，數字中繼運用了光纖傳輸系統，用戶間設置了專門的固定連接，所以基本沒有網絡延時。四是連接方式靈活，除了能夠與用戶終端設備連接，還能與用戶網絡相連接，以使得用戶能夠得到更靈活的組網環境。五是電路可靠性高，由于選擇了路由迂回與備用方式，因此電路在運行時具有更高的可靠性。六是網絡運行管理便捷，因為DDN通常都是光纖傳輸，能夠有效確保傳輸質量，實現了網絡運行中間環節的管理和監控等的簡化與操作的便捷。

2.3 提供的業務

DDN屬于完全透明的網絡，它可以通過豐富的業務來使得用戶的相關需求得到有效滿足，能夠為分組交換網及公共計算機互聯網絡等提供中繼業務，實現了語音、圖像以及智能用戶電報等功能，此外還能實現虛擬專用網業務。

3 5G移動通信技術的現狀及展望

3.1 5G移動通信技術目前在我國的適用現狀

現如今，我國各行各業對于5G通信技術都有了較高的重視程度，越來越多的企業對此進行了深入的研究，并且得到了一定的成果。時至今日，我國在通信技術方面早已實現了對文字、圖像以及語音等的高速傳輸，此方面的技術得到了很大進步，對于各種形式下5G技術的應用有了更全面的認識。尤其是多點通信技術的研究與開發，運用了不對稱設計，確保了手機和計算機與互聯網間的靈活通信及多點控制，加快了我國在通信技術方面的發展?；谶@樣的情況，國內通信企業必須要充分把握5G通信技術所帶來的機遇，發揮其在各個方面所具有的作用與價值，開拓出符合我國國情的5G通信技術發展道路，研發出有著中國自主知識產權的5G移動通信技術。做到這一點才可以進一步改善當前我國人民的生活，推動人們生活與工作的智能化和便捷化發展，為我國通信技術的發展奠定堅實基礎。

3.2 對5G移動通信技術的展望

隨著時間的不斷推進，移動通信技術的應用范圍越來越大，所有人都不可避免地受到此技術的影響，在其作用之下，人們之間的聯系更加密切。4G移動通信技術的出現使人們感受到了通信技術的重要性，改善了人們的生活與工作。在智能手機得到大范圍普及的背景下，越來越多的人都開始通過手機進行上網。對此，5G移動通信技術必須要把握發展的機遇，通過移動通信技術本就有的良好基礎，優化并改進技術結構，提高5G移動通信技術的服務水平，在更加廣泛的范圍內應用5G，使其作用得到最大程度的發揮。

4 結 論

計算機網絡技術在人們的生活中得到了深入應用，人們對于寬帶業務有了越來越大的依賴，在此背景下，速度更快且容量更大的計算機網絡將會是今后智能化網絡發展的主要方向。所以，為確保人們可以更方便且快速地得到想要的網絡信息資源，努力提高數據通信交換技術的水平，加大對網絡技術的研究力度，以此來為網絡傳輸提供更好的條件，加強網絡服務的質量。