一、概述

在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（Data Communication Network）中傳送數(shù)據(jù)也需要有交換功能的支持，以便實(shí)現(xiàn)用戶間信息的連接。交換方式的不同是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)和傳統(tǒng)的電話網(wǎng)之間最重要的技術(shù)差異之一。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的基本交換方式主要有以下幾種：

一是：電路交換（Circuit Switching）；

二是：報(bào)文交換（Message Switching）；

三是：分組交換（包交換）(Packet Switching）。

欲詳細(xì)了解數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)介紹的請(qǐng)進(jìn)入。

二、基本的交換方式簡(jiǎn)介

1、電路交換方式

電路交換與電話通信網(wǎng)中的電路交換方式相同，即首先完成通信雙方的固定電路連接，然后傳送數(shù)據(jù)。在電路交換方式中，交換網(wǎng)根據(jù)應(yīng)用要求將通信終端連接起來(lái)，在整個(gè)通信連接期間始終有一條電路被建立并且該電路是獨(dú)占的。電路交換方式的優(yōu)缺點(diǎn)匯總在下表2-1中。

表2-1：電路交換方式的優(yōu)缺點(diǎn)

2、報(bào)文交換方式

報(bào)文交換和電路交換方式不同，它采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)首先將發(fā)送端全部數(shù)據(jù)以報(bào)文的形式存儲(chǔ)在交換機(jī)中，等有合適的線路時(shí)再根據(jù)報(bào)文標(biāo)題中的地址把報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到接收端去。報(bào)文交換是把一則報(bào)文數(shù)據(jù)文件作為一個(gè)整體完整地送入電路，在交換節(jié)點(diǎn)處以報(bào)文為單位進(jìn)行存儲(chǔ)、排隊(duì)，再轉(zhuǎn)發(fā)的方式。這種技術(shù)又稱作存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)（Store and Forward）技術(shù)。鏈路中的數(shù)據(jù)包通常由報(bào)文數(shù)據(jù)和報(bào)頭組成，報(bào)頭中包含了地址信息和控制信息等。報(bào)文交換方式的優(yōu)缺點(diǎn)匯總在下表2-2中。

表2-2：報(bào)文交換方式的優(yōu)缺點(diǎn)

報(bào)文交換不需要提供預(yù)先連接好的通路，因而用戶發(fā)出即完成，這是一種面向無(wú)連接的通信方式。其信道可以作為公用，同時(shí)也為其他用戶服務(wù)，從而大大提高信道的利用率。這種方式的指明的弱點(diǎn)是由于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的原因，節(jié)點(diǎn)處會(huì)存在較大的時(shí)延，同時(shí)節(jié)點(diǎn)機(jī)要有較大的存儲(chǔ)容量用來(lái)存儲(chǔ)較長(zhǎng)的報(bào)文。

3、分組交換方式：改進(jìn)的報(bào)文交換方式

由于報(bào)文的長(zhǎng)短不一，時(shí)延大小不等，對(duì)交換節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)器容量大小設(shè)計(jì)也帶來(lái)困難。因此實(shí)際的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)采用基于存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的分組交換方式，即把任何報(bào)文都分割成一定長(zhǎng)度的、按特定格式組織起來(lái)的“分組”（Packet）或稱為包，送入信道中傳輸交換。它可以看作報(bào)文交換的改進(jìn)。各分組不一定選擇同一路由。在這些分組的前后加上一些協(xié)議信息以后，被作為獨(dú)立的實(shí)體在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。附加的協(xié)議信息用于網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇、差錯(cuò)糾正和流量控制等。分組交換對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)不是針對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)文件，而是對(duì)數(shù)據(jù)分組，各個(gè)分組可以通過(guò)不同路由斷續(xù)傳送，由接收端再將分組按原來(lái)的分組順序裝配成完整數(shù)據(jù)。分組交換方式的優(yōu)缺點(diǎn)匯總在下表2-3中。

表2-3：報(bào)文交換方式的優(yōu)缺點(diǎn)

4、快速分組交換方式：改進(jìn)的分組交換方式

快速分組交換（FPS）方式是對(duì)分組交換方式的一種改進(jìn)。它是在分組交換方式的基礎(chǔ)上通過(guò)簡(jiǎn)化通信協(xié)議、最大限度地提供并行處理能力，以提高分組吞吐量和減小分組傳輸時(shí)延為目的而提出的交換方式。其思路是采用短分組長(zhǎng)度，取消鏈路層差錯(cuò)校驗(yàn)及重發(fā)等，以適應(yīng)高速的數(shù)據(jù)通信及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通信的需求。

5、虛電路交換方式：改進(jìn)的快速分組交換方式

對(duì)快速分組交換技術(shù)的改進(jìn)，是和電路交換技術(shù)的融合，稱為虛電路交換方式。在虛電路交換方式中，其基礎(chǔ)仍是分組傳送或快速分組傳輸，線路上采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用（STDM）方式。統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用是指?jìng)鬏斝诺赖臅r(shí)隙被動(dòng)態(tài)地分配給各用戶的分組，而對(duì)暫時(shí)無(wú)信息傳送的則不分配。通信用戶雙方的數(shù)據(jù)均采用固定路徑傳送，這樣就保證了各分組是順序到達(dá)。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，感覺(jué)像是有一條固定電路的連接，而實(shí)際上電路是統(tǒng)計(jì)復(fù)用的，因而被稱作虛電路連接。

三、基本交換方式在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

1、電路交換方式的應(yīng)用--傳統(tǒng)的電話交換網(wǎng)絡(luò)

電路交換網(wǎng)絡(luò)事實(shí)上就是利用傳統(tǒng)的電話交換網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)信息的傳遞。電路交換網(wǎng)絡(luò)傳遞用戶數(shù)據(jù)信息一般采用兩種方式，一是利用交換機(jī)在用戶線側(cè)的數(shù)字接口即V接口直接在話路中傳遞；二是利用交換機(jī)在用戶線側(cè)的模擬接口即Z接口連接調(diào)制解調(diào)器（MODEM）直接在話路中傳遞。電路交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)無(wú)論利用那種方式，其傳遞速率都是相對(duì)很低的，一般只用在窄帶業(yè)務(wù)（N-ISDN）。

2、報(bào)文交換方式的應(yīng)用

由于在報(bào)文交換方式的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了分組交換方式。也就是說(shuō)由于報(bào)文交換方式的弱點(diǎn)，使得其應(yīng)用受到了限制。報(bào)文交換一般常用于公用電報(bào)通信、電子郵件等短消息發(fā)送。

3、分組交換方式的應(yīng)用--X.25分組交換網(wǎng)

分組交換方式最基本、最典型的應(yīng)用就是X.25分組交換網(wǎng)。之所以稱為X.25分組交換網(wǎng)，是因?yàn)?/span>ITU-T 制定了利用分組交換方式的建議書X.25建議。它為利用分組交換的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在DTE和DCE之間交換數(shù)據(jù)和控制信息規(guī)定了一個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

欲詳細(xì)了解X.25分組交換技術(shù)介紹的請(qǐng)進(jìn)入。

4、快速分組交換方式的應(yīng)用--幀中繼（FR）

幀中繼（FR，Frame Relay）是一種快速分組交換方式的基本應(yīng)用。FR是以X.25分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，盡力簡(jiǎn)化X.25中的復(fù)雜規(guī)程，采用流水線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。由于幀中繼只作差錯(cuò)檢查，不作分組重發(fā)，糾錯(cuò)處理以及流量控制等由智能終端去做，因而大大簡(jiǎn)化了處理過(guò)程，提高了速度和效率，減少了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。幀中繼的用戶速率一般為64 kbit/s~2 Mbit/s，通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)可望達(dá)到8~10 Mbit/s。故幀中繼對(duì)一般的多媒體應(yīng)用是可以滿足要求的，但在應(yīng)用于高速活動(dòng)圖像的傳輸是還有一定困難。

欲詳細(xì)了解幀中繼（FR）技術(shù)介紹的請(qǐng)進(jìn)入。

5、虛電路交換方式的應(yīng)用--異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）

ATM交換技術(shù)也是以快速分組交換方式為基礎(chǔ)，同時(shí)融合了電路交換方式的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展而成的，稱之為異步轉(zhuǎn)移模式（ATM，Asynchronous Transfer Mode）。它克服了電路交換方式不適應(yīng)速率變化的缺點(diǎn)，并簡(jiǎn)化分組通信中的協(xié)議，由硬件完成對(duì)簡(jiǎn)化通信協(xié)議的處理，各交換節(jié)點(diǎn)不再對(duì)信息進(jìn)行差錯(cuò)控制，提高了通信處理能力。它既繼承了電路交換方式的速率獨(dú)立性，又保留了高速分組交換方式的速率任意性，是目前唯一能夠全面支持QoS 的傳輸交換技術(shù)，成為下一代通信網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)之一。由于ATM具備了許多現(xiàn)代通信網(wǎng)所必須的特點(diǎn)，因而被ITU建議作為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)的傳送方式。ATM已不僅僅是作為一種交換模式，而且是作為一種干線傳輸方式來(lái)采用的。

欲詳細(xì)了解ATM交換技術(shù)介紹的請(qǐng)進(jìn)入。

四、小結(jié)

凡是以分組交換、傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)的通信網(wǎng)，我們都可以把她們成為稱為分組通信網(wǎng)，如X.25網(wǎng)、IP網(wǎng)、ATM網(wǎng)等。這個(gè)領(lǐng)域是通信技術(shù)近些年來(lái)最為活躍的領(lǐng)域。表4列出了幾種交換技術(shù)的主要特性（速率、時(shí)延、帶寬、電路利用率、可靠性、業(yè)務(wù)支持等），其中報(bào)文交換已基本淘汰，但為了作橫向比較，仍列于該表。

表4：幾種交換方式的主要性能比較

欲進(jìn)一步了解IP分組交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹的請(qǐng)進(jìn)入。