淺談分組交換技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

關(guān)鍵詞：分組交換技術(shù);GPRS;

中圖分類號(hào)：A 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：（2022）-16-

引言

在我國(guó)整體科技得到大幅度進(jìn)步的背景下，電子信息工程也在持續(xù)的進(jìn)行創(chuàng)新，很多高科技產(chǎn)品都廣泛應(yīng)用。目前網(wǎng)絡(luò)中常用的各種交換技術(shù)和數(shù)據(jù)通信中使用的關(guān)鍵技術(shù)原理，電話通信中使用的電路交換技術(shù)，電信網(wǎng)信令系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通信中使用的分組交換技術(shù)和幀中繼技術(shù)。

1.分組交換技術(shù)概述

分組交換技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到一定程度，人們除了打電話直接溝通，分組交換在每個(gè)分組的前面加上一個(gè)分組頭，用以指明該分組發(fā)往何地址，然后由交換機(jī)根據(jù)每個(gè)分組的地址標(biāo)志，將他們轉(zhuǎn)發(fā)至目的地，這一過(guò)程稱為分組交換。分組交換是為數(shù)據(jù)通信而設(shè)計(jì)的一種信息交換技術(shù)，出現(xiàn)在電路交換和報(bào)文交換之后。

進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)稱為分組交換網(wǎng)。從交換技術(shù)的發(fā)展歷史看，數(shù)據(jù)交換經(jīng)歷了電路交換、報(bào)文交換、分組交換和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字交換的發(fā)展過(guò)程。分組交換實(shí)質(zhì)上是在“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)”基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它兼有電路交換和報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報(bào)文交換的傳輸延時(shí)小，交互性好。

分組交換網(wǎng)絡(luò)主要問(wèn)題：首先分組必須攜帶的首部造成了一定的開(kāi)銷，分組在各結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需排隊(duì)，在時(shí)間上造成了一定的時(shí)延，其中總時(shí)延=排隊(duì)時(shí)延+處理時(shí)延+發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延。分組交換的因特網(wǎng)其中網(wǎng)絡(luò)只提供簡(jiǎn)單靈活的、無(wú)連接的、盡最大努力交付的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。

2.分組交換技術(shù)的歷程

分組交換由Donald Davies和保羅·巴蘭在1960年代早期發(fā)明。有人認(rèn)為倫納德·克蘭羅克也是分組交換的發(fā)明者，但是Davies在去世之前爭(zhēng)辯這一點(diǎn)并指出，克蘭羅克的研究實(shí)際上是關(guān)于排隊(duì)論，也就是分組交換的關(guān)鍵理論基礎(chǔ)?？颂m羅克出版的著作中未顯著提到過(guò)把用戶消息分割成段，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分別發(fā)送他們，這是巴蘭和Davies最重要的創(chuàng)新。

1）電路交換技術(shù)

公眾電話網(wǎng)（PSTN 網(wǎng)）和移動(dòng)網(wǎng)（包括GSM網(wǎng)和CDMA網(wǎng)）采用的都是電路交換技術(shù)，它的基本特點(diǎn)是采用面向連接的方式，在雙方進(jìn)行通信之前，需要為通信雙方分配一條具有固定帶寬的通信電路，通信雙方在通信過(guò)程中將一直占用所分配的資源，直到通信結(jié)束，并且在電路的建立和釋放過(guò)程中都需要利用相關(guān)的信令協(xié)議。

2 報(bào)文交換技術(shù)

報(bào)文交換技術(shù)和分組交換技術(shù)類似，也是采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，但報(bào)文交換是以報(bào)文作為傳送單元，由于報(bào)文長(zhǎng)度差異很大，長(zhǎng)報(bào)文可能導(dǎo)致很大的時(shí)延，并且對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)緩沖區(qū)的分配也比較困難，為了滿足各種長(zhǎng)度報(bào)文的需要并且達(dá)到高效的目的，節(jié)點(diǎn)需要分配不同大小的緩沖區(qū)，否則就有可能造成數(shù)據(jù)傳送的失敗。

3 分組交換技術(shù)

分組交換技術(shù)就是針對(duì)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的特點(diǎn)而提出的一種交換方式，它的基本特點(diǎn)是面向無(wú)連接而采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式，將需要傳送的數(shù)據(jù)按照一定的長(zhǎng)度分割成許多小段數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)之前增加相應(yīng)的用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行選路和校驗(yàn)等功能的頭部字段，作為數(shù)據(jù)傳送的基本單元即分組。采用分組交換技術(shù)，在通信之前不需要建立連接，每個(gè)節(jié)點(diǎn)首先將前一節(jié)點(diǎn)送來(lái)的分組收下并保存在緩沖區(qū)中，然后根據(jù)分組頭部中的地址信息選擇適當(dāng)?shù)逆溌穼⑵浒l(fā)送至下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣在通信過(guò)程中可以根據(jù)用戶的要求和網(wǎng)絡(luò)的能力來(lái)動(dòng)態(tài)分配帶寬。分組交換比電路交換的電路利用率高，但時(shí)延較大。

3.分組交換技術(shù)的特點(diǎn)

1）分組交換具有多邏輯信道的能力，故中繼線的電路利用率高。

2）可實(shí)現(xiàn)分組交換網(wǎng)上的不同碼型、速率和規(guī)程之間的終端互通。

3）由于分組交換具有差錯(cuò)檢測(cè)和糾正的能力，故電路傳送的誤碼率極小。

4）分組交換的網(wǎng)絡(luò)管理功能強(qiáng)。

5）在分組交換中，由于采用了“虛電路”技術(shù)，使得在一條物理線路上可同時(shí)提供多條信息通路，即實(shí)現(xiàn)了線路的統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用，線路利用率高。

6）分組交換的傳輸費(fèi)用與距離無(wú)關(guān)。

4.分組交換技術(shù)的應(yīng)用

分組交換向用戶提供兩種基本業(yè)務(wù)功能：“交換虛電路”和“永久虛電路”。分組交換還向用戶提供選擇業(yè)務(wù)功能，主要有閉和用戶群、反向計(jì)費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)用戶識(shí)別、呼叫轉(zhuǎn)移、虛擬專用網(wǎng)、廣^播服務(wù)、幀中繼等業(yè)務(wù)。分組交換在商業(yè)中的應(yīng)用較為廣泛。

5.分組交換網(wǎng)展望未來(lái)

1）分組交換技術(shù)的GPRS系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

GPRS是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種屬于2.5G的移動(dòng)通信系統(tǒng)。不同于原來(lái)GSM所采用的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式，GPRS 采取了分組交換技術(shù)，因此在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載和支持上具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。GPRS 具有實(shí)時(shí)在線、按量計(jì)費(fèi)、快捷登錄、高速傳輸、自動(dòng)切換等優(yōu)點(diǎn)。

2）分組交換在新一代蜂窩網(wǎng)應(yīng)用

為了盡快滿足廣大便攜式計(jì)算機(jī)移動(dòng)連入因特網(wǎng)要求，2G 蜂窩網(wǎng)在正式進(jìn)化為3G蜂窩網(wǎng)的過(guò)渡時(shí)期，提出中間過(guò)渡的一代，稱為2.5G蜂窩網(wǎng)。2.5G主要寄托于GPRS （通用分組無(wú)線電業(yè)務(wù)）。這也是為了適應(yīng)移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)需要、向分組交換網(wǎng)過(guò)度而邁出的重要一步。接著，在3G蜂窩網(wǎng)，里所當(dāng)然地要提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而且必須相應(yīng)地保證QOS達(dá)到預(yù)定要求。由此得知。3G的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)既是繼承2G的電路交換網(wǎng)又是利用GPRS的分組交換網(wǎng)，而因特網(wǎng)和其他數(shù)據(jù)網(wǎng)就通過(guò)GPRS與分組交換的無(wú)線網(wǎng)取得聯(lián)系。

6.小結(jié)

總而言之，近些年我國(guó)科學(xué)技術(shù)得到了較大創(chuàng)新，很多行業(yè)都取得了重大發(fā)展突破，隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展人們對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸和移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)的渴望不斷上升，通信界正依托當(dāng)今飛速發(fā)展的通信技術(shù)向4G體制挺進(jìn)。展望未來(lái)的高速互聯(lián)網(wǎng)世界以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)的分組核心網(wǎng)最終將承擔(dān)全部數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊武軍.現(xiàn)代交換技術(shù)[J].分組交換技術(shù)的發(fā)展，2015（12）：91-92.

[2]陳新. GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信[M].北京：人民郵電出版利，1995.

作者簡(jiǎn)介：楊東源 2000年3月3日 男 沈陽(yáng)工學(xué)院 ?信息與控制學(xué)院 ?電子信息工程