計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的通信數(shù)據(jù)交換技術(shù)探討

馬軍

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，科技也在不斷的發(fā)展。尤其是在進(jìn)入到21世紀(jì)之后，人們對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的關(guān)注度也越來(lái)越高，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾蛩?。在?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，通信數(shù)據(jù)交換技術(shù)是發(fā)展的基礎(chǔ)，其應(yīng)用是非常廣泛的。本文主要從通信數(shù)據(jù)交換技術(shù)的概念、基本要求和交換出發(fā)，分析了幾種常見(jiàn)的通信數(shù)據(jù)交換技術(shù)，并指出了通信數(shù)據(jù)交換技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；通信數(shù)據(jù)；交換技術(shù)

中圖分類號(hào)： TP393.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 前言

數(shù)據(jù)交換技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行信息傳輸?shù)闹匾ぞ?，?shí)現(xiàn)了各行業(yè)和領(lǐng)域之間快速的信息傳遞，給人們的生活帶來(lái)了很大的便利，滿足了人們對(duì)大量信息的使用需求。尤其是在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)一體化的市場(chǎng)環(huán)境背景下，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有非常重要的地位。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)信息之間的轉(zhuǎn)換與傳遞。

從數(shù)據(jù)交換的發(fā)展歷程來(lái)看，數(shù)據(jù)交換經(jīng)歷了幾個(gè)重要的階段，從最初的電話交換時(shí)代，發(fā)展到數(shù)據(jù)交換，再到如今的綜合信息交換，數(shù)據(jù)交換在很大程度上實(shí)現(xiàn)從人工向自動(dòng)化發(fā)展的階段。隨著科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，這也為數(shù)據(jù)交換技術(shù)帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。只有緊跟時(shí)代的發(fā)展潮流，大力發(fā)展信息技術(shù)，將數(shù)據(jù)交換技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)中去，才能實(shí)現(xiàn)信息傳遞的快速化和便捷化。

2 通信數(shù)據(jù)交換技術(shù)

2.1 概念

計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)并不是通過(guò)專線進(jìn)行連接，而需要利用互聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)之間建立相關(guān)的數(shù)據(jù)聯(lián)系。一般情況下，由通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接到通信系統(tǒng)的兩端，從而建立起數(shù)據(jù)交換線路。在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信息高速發(fā)展的過(guò)程中，通過(guò)某一項(xiàng)技術(shù)便可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)任意系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)連接，這種技術(shù)就被稱之為數(shù)據(jù)交換技術(shù)。數(shù)據(jù)交換技術(shù)需要以通信子網(wǎng)通數(shù)據(jù)傳輸為基礎(chǔ)，利用這一技術(shù)數(shù)據(jù)可以隨時(shí)進(jìn)行交換[1]。

2.2 基本要求

常見(jiàn)的數(shù)據(jù)交換技術(shù)都會(huì)滿足以下幾點(diǎn)要求。一是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中能夠隨時(shí)應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)的變化；二是傳輸速度較快；三是信息的傳輸具備一定的實(shí)時(shí)性，在傳輸過(guò)程中不會(huì)耽誤太多的時(shí)間，效率非常高，時(shí)延性較低。四是能夠根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，進(jìn)行速度調(diào)整，從而最大限度的滿足用戶的基本需求。

2.3 數(shù)據(jù)交換的基本方式

不僅計(jì)算機(jī)之間需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，在數(shù)據(jù)終端設(shè)備間也需要完成數(shù)據(jù)通信，為此，可以在數(shù)據(jù)終端之間連接直達(dá)線路，這種方式也是最為簡(jiǎn)單的方式，這也就是人們常說(shuō)的全連通。全連通線路的數(shù)量可以隨著終端設(shè)備的數(shù)量逐漸增加，但是這會(huì)降低線路的利用率，這時(shí)再使用全連通方式就不適用了，因此，可以在數(shù)據(jù)終端設(shè)備中采用數(shù)據(jù)交換的方式，數(shù)據(jù)傳統(tǒng)僅利用數(shù)據(jù)線，就可以滿足要求，進(jìn)而提升線路的利用率[2]。

3 常見(jiàn)的通信數(shù)據(jù)交換技術(shù)分析

通信數(shù)據(jù)交換技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)有效的解決方式，交換的概念是進(jìn)行集中并轉(zhuǎn)接，需要將各個(gè)不同用戶的數(shù)據(jù)集中到一起，在根據(jù)目的地的不同進(jìn)行信息的轉(zhuǎn)發(fā)。通信數(shù)據(jù)交換技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)彼此之間的通信，還能夠在很大程度上減少通信線路的數(shù)量。

3.1 電路交換技術(shù)

3.1.1 電路交換技術(shù)的內(nèi)涵

電路交換技術(shù)是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域應(yīng)用最早的交換技術(shù)，它主要是通過(guò)電路交換來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸通信，通過(guò)在數(shù)據(jù)中心建立統(tǒng)一的交換節(jié)點(diǎn)，從而在數(shù)據(jù)源和目的地之間建立一條專業(yè)的通信線路。最常見(jiàn)的電路交換技術(shù)是電話網(wǎng)，傳統(tǒng)的移動(dòng)網(wǎng)之間采用的是電路交換技術(shù)，電路交換技術(shù)需要經(jīng)過(guò)建立數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)傳送、和連接釋放這三個(gè)階段。

3.1.2 電路交換的特點(diǎn)

電路交換的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是要在主被叫用戶之間建立一條物理連接，為電路的交換通信建立相應(yīng)的渠道。二是電話交換在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)沒(méi)有任何的差錯(cuò)控制，這樣無(wú)法應(yīng)對(duì)要求較高的或突發(fā)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。三是電路交換主要采用的是預(yù)分配資源或者是預(yù)分配帶寬，這樣可以降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延性，減少排隊(duì)等待的時(shí)間，比較適用于實(shí)時(shí)性較高的語(yǔ)音通話，但是對(duì)于沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r來(lái)說(shuō)，則造成了線路的浪費(fèi)，使得線路的利用效率降低[3]。

3.1.3 電路交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

電路交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，在建立電子交換的線路之后，一般情況下都能夠?qū)⑿畔⒖焖俚膫鬟f到接受者手中，但是在傳輸信息的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)時(shí)滯問(wèn)題。二是獨(dú)占性較強(qiáng)。建立的電子交換線路便可以進(jìn)行信息的傳輸，即使存在站內(nèi)各種未進(jìn)行傳輸交換的數(shù)據(jù)，也不會(huì)被其他的站點(diǎn)搶占傳輸交換線路。

尤其電子獨(dú)占性較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，也帶來(lái)了一定的弊端，在沒(méi)有進(jìn)行數(shù)據(jù)傳統(tǒng)的情況下，依然占用傳輸線路，造成電路利用率較低。同時(shí)，由于電路的連接時(shí)間較長(zhǎng)，使得網(wǎng)絡(luò)的利用率較低。電路交換技術(shù)在很大程度上阻礙了用戶端其他業(yè)務(wù)的有效開(kāi)展，致使其無(wú)法實(shí)現(xiàn)直線連接。

3.2 衛(wèi)星通信和無(wú)線接入技術(shù)

3.2.1 無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)

與有線網(wǎng)絡(luò)相比，WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需布線，只需要一個(gè)室內(nèi)無(wú)線AP，就可以為人員較為集中、范圍相對(duì)較小地區(qū)，如樓宇、家庭、公共場(chǎng)所或工程中不方便布線的地方提供覆蓋和無(wú)線接入手段，適合移動(dòng)辦公的需要。WiFi技術(shù)的定位主要是作為高速有線接入技術(shù)或蜂窩移動(dòng)通信的補(bǔ)充，但是無(wú)線AP發(fā)射功率小，傳輸距離（覆蓋范圍）不遠(yuǎn)，在開(kāi)放性區(qū)域達(dá)300m左右，在封閉性區(qū)域，通訊距離為70米到120米，有阻擋的地方可能只有10～15m。

WiFi的應(yīng)用目前已經(jīng)非常普及，不支持漫游，但能解決局部空間的覆蓋，與2G/3G網(wǎng)絡(luò)相比，速度更高，與衛(wèi)星通信結(jié)合使用的典型應(yīng)用場(chǎng)景是機(jī)載通信，飛機(jī)通過(guò)機(jī)載衛(wèi)星通信系統(tǒng)搭建起衛(wèi)星通信的平臺(tái)，在客艙內(nèi)轉(zhuǎn)換為WiFi環(huán)境，乘客通過(guò)個(gè)人終端實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入功能。類似的應(yīng)用模式也可以移植到高鐵、動(dòng)車甚至普通列車上，為乘客在漫長(zhǎng)旅途中提供實(shí)時(shí)寬帶通信的環(huán)境，隨著未來(lái)寬帶衛(wèi)星資源進(jìn)入市場(chǎng)，衛(wèi)星通信在這一領(lǐng)域內(nèi)的市場(chǎng)潛力很大。

3.2.2 寬帶多媒體無(wú)線接入方式

此類系統(tǒng)使用的是基于McWill、Mc-LTE或TD-LTE地專網(wǎng)移動(dòng)通信技術(shù)，傳輸速率更高，支持寬帶多媒體業(yè)務(wù)和集群通信，采用碼擴(kuò)正交頻分多址（CS-OFDMA）、智能天線、空間零陷、聯(lián)合檢測(cè)等無(wú)線通信技術(shù)。McWiLL基站最大提供15.36Mbit/s的數(shù)據(jù)吞吐率，單基站支持2000個(gè)用戶注冊(cè)，100個(gè)同時(shí)在線?；贚TE的單基站帶寬最大20MHz，可以支持下行峰值速率100Mbit/s，上行峰值速率50Mbit/s。該類系統(tǒng)面向行業(yè)用戶，可以實(shí)現(xiàn)在一張網(wǎng)絡(luò)內(nèi)、使用一個(gè)頻率，在一部終端上同時(shí)提供專業(yè)級(jí)的語(yǔ)音集群，寬帶數(shù)據(jù)傳輸、高清視頻上傳及分發(fā)調(diào)度等豐富的多媒體通信手段。接入終端多樣化，有語(yǔ)音終端、數(shù)據(jù)終端、多媒體終端。支持非視距傳輸、高速移動(dòng)、終端漫游切換。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為遠(yuǎn)程接入平臺(tái)，通過(guò)衛(wèi)星鏈路將基站與后方的核心網(wǎng)、視頻監(jiān)控平臺(tái)等設(shè)備連接。此外，后方指揮中心還可配置語(yǔ)音調(diào)度平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)集群通信的功能。

有多種數(shù)據(jù)終端設(shè)備可選，包括數(shù)傳模塊，具有上下行最大吞吐量1.6Mbit/s的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸能力，可以提供多種接口（如：RS232、RJ45），外型小巧，便于連接和安裝，主要用于視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面，可與視頻編碼器、攝像頭、車載多媒體終端、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、工業(yè)監(jiān)控設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備連接和集成。

便攜式綜合業(yè)務(wù)終端支持語(yǔ)音、寬帶數(shù)據(jù)功能?？赏ㄟ^(guò)電話口連接普通話機(jī)，同時(shí)還可以通過(guò)網(wǎng)口連接計(jì)算機(jī)、視頻編碼器等設(shè)備，上下行最大吞吐量可達(dá)3Mbit/s。

還有一種是集群手持終端/多媒體手持終端，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)語(yǔ)音、集群語(yǔ)音和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，支持高速移動(dòng)，最大傳輸速率1.6Mbit/s（雙向）。

此類無(wú)線接入技術(shù)適合支持移動(dòng)多媒體綜合業(yè)務(wù)，包括話音、數(shù)據(jù)和視頻，終端有多樣化選擇，支持集群通信功能，可用于公網(wǎng)、電力、水利、油田、煤炭、制造業(yè)等行業(yè)用戶，利用衛(wèi)星通信作為中繼手段，共同組成專網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)，提供寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù)。具體廠家的系統(tǒng)工作頻率不同，可選1.8GHz、1.4GHz、400MHz、340MHz和2.3GHz，但都是專用頻段，需要申請(qǐng)使用。與前兩種無(wú)線接入技術(shù)相比，該類型基站支持速率更高，真正實(shí)現(xiàn)寬帶移動(dòng)多媒體通信業(yè)務(wù)，也支持基站間漫游服務(wù)，但是無(wú)論基站多少和業(yè)務(wù)量大小，后方一般都需單獨(dú)設(shè)立核心網(wǎng)，提供語(yǔ)音交換平臺(tái)和基站管理服務(wù)，每個(gè)基站容量也較大，用戶終端設(shè)備不開(kāi)放，價(jià)格也較高，因此如果用戶數(shù)量不大，或者對(duì)移動(dòng)性要求不高，使用這種方案成本相對(duì)較高。

4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)信息時(shí)代的到來(lái)，無(wú)論是人們的日常生活還是經(jīng)濟(jì)發(fā)展活動(dòng)都已經(jīng)離不開(kāi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，人們同計(jì)算機(jī)之間的關(guān)系也會(huì)越來(lái)越密切，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的需求量將呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，這就會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)提出更高的要求，而交換技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的核心部分，其發(fā)展也是非常重要的，必須要始終緊跟時(shí)代的發(fā)展潮流，做到與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新。計(jì)算機(jī)從人工交換時(shí)代發(fā)展到自動(dòng)化和智能化同步發(fā)展階段，其業(yè)務(wù)范圍有了明顯的提升，在很大程度上也促進(jìn)了異步傳輸技術(shù)和同步數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展。從當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)開(kāi)始朝著質(zhì)量的方向發(fā)展，量變的發(fā)展速度是非常快的，如今已經(jīng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)從千兆跨越到萬(wàn)兆，而質(zhì)變的發(fā)展也已經(jīng)逐漸到第七層網(wǎng)絡(luò)交換了。盡管如此，還需要大力發(fā)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)，這離不開(kāi)對(duì)通信交換技術(shù)的研發(fā)及相應(yīng)的創(chuàng)新，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)更好的發(fā)展，使人們之間的交流變得更加便捷。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，各個(gè)不同的通信數(shù)據(jù)交換技術(shù)有不同的優(yōu)勢(shì)。若要傳送的數(shù)據(jù)量很大，且其傳送時(shí)間遠(yuǎn)大于呼叫時(shí)間，則采用電路交換較為合適；當(dāng)端到端的通路有很多段的鏈路組成時(shí)，采用分組交換傳送數(shù)據(jù)較為合適。從提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信道利用率上看，報(bào)文交換和分組交換優(yōu)于電路交換，其中分組交換比報(bào)文交換的時(shí)延小，尤其適合于計(jì)算機(jī)之間的突發(fā)式的數(shù)據(jù)通信。在使用過(guò)程中要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)。隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)也會(huì)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新，為此，通信數(shù)據(jù)交換技術(shù)需要隨著時(shí)代的發(fā)展而不斷的進(jìn)步，以便適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需求。從當(dāng)前計(jì)算網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的研究來(lái)看，還有很多的進(jìn)步空間，仍需繼續(xù)努力。

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（作者單位：中移鐵通有限公司蘭州分公司）