数据通信交换技术的现状分析

葛 裴

（中国信息通信研究院 技术与标准研究所，北京 100000）

1 数据通信的工作原理及交换技术

1.1 数据通信的工作原理

简单的数据通信实际上就是两台计算机间的链路通信，这样的通信过程没有中间节点，实现起来没有太大的难度[1-3]。但在全球网络或局域网等当中就不能够以这样简单的方式来传递信息，通常要于源、宿站点间对众多节点进行设置，以确保网络内有链路发生故障或被破坏的情况下，能够在节点间自动发现符合要求的路径，保证通信不会被影响。因此，数据通信交换技术的主要原理实际上是利用一定的交换方式，将信息自源站点向外发出，在经过了多个节点或网络设备的作用以后，顺利发送到对应的宿站点[4]。电话交换应用在数据通信网络发展初期，随着技术水平的不断提高，在其原理的基础上出现了新的电路交换方式。用户将要发送的信息通过源交换机，结合需求信息要送到的目标及对象，将通信电路安排到对应目标交换机的节点，以此来实现通信[5]。这一数据通信过程叫做为线路链接，倘若一条端对端的信息通路，那么就反映了数据通路。在接通了线路以后，此通路中的双方用户就能够顺利通信。通信过程中的某方用户对处在己方的交换机发送拆除线路命令，在接收到信号后，交换机就会拆除线路，让其他用户能够呼叫，此时通信结束。

在对数据进行传输以前，都要借助呼叫过程来构建端到端的电路。如果G1站要连接到G3，那么就要由G1来对相连接的A0节点发送请求，之后A0节点在通向C0节点的路径之内找出下一支路。例如，A0节点挑选经B0节点的电路，在这一电路上对没有用的通道进行分配，同时告知B0其还需要对C0节点进行连接，由B0来对C0呼叫，实现对B0、C0电路的构建，最后实现对从C0到G3的连接[6]。经过这一过程，A0和C0间就将有一条网络连接。在实际应用中，通常会在TDD方式的CDMA系统内运用智能天线技术，其表现出了抗衰落和抗干扰等特点，并且还能提高系统的容量。

1.2 数据通信的交换技术

1.2.1 电路交换技术

作为一种应用非常广泛的计算机网络数据通信交换技术，电路交换技术主要就是在源站点与目标站点间构建有效的电路连接，同时禁止其他计算机进入到此链路，直至通信结束的交换形式[7]。要顺利进行电路交换，就应当重视下面的几点。一是建立链路，借助于呼叫的过程来找到能够使用的物理线路，同时再构建实际物理线路。二是数据传输，在所建立的物理链路中传输相关微数据，同时在进行传输时，链路由发送与接收方所占据，禁止另外的站点进入。三是拆除链路。在相关数据传输完成后，要由发送方或接收方来发送对链路的拆除命令，之后按顺序完成拆除[8]。就目前来看，电路交换表现出了良好的独占性及实时性，但链路和网络的利用率却并不高，并且对速度和协议等还有较大的约束。

1.2.2 报文交换技术

通过对该技术的应用，能够将原本的数据信息封装为报文。同时，所有报文内均包含了控制信息和目的地址，之后网络内的相关交换节点就以存储和转发的形式来实现对数据的交换。在此过程中，报文是数据传输的单位，也就是站点一次性所发送的数据块，在长度上是没有限制的，并且其能够变化。在站点要发送报文的情况下，需要将目的地址附加到报文，后续的网络节点就将依据所附加的地址来以路由信息找到下个节点地址，同时对下个节点发送报文，所以两端间无需连接[9]。在实际应用中，报文交换的特点就是有着较高的信道利用率，而且承载力也更高。报文系统可以将单个报文发送到多个目的地，同时报文交换网络还可以实现速度与代码的转换，但相关设备费用高。

1.2.3 光交换技术

当前应用广泛的光交换技术包括了波分光交换技术、时分交换技术以及分光交换技术。

（1）波分光交换技术。其是以波分复用技术为基础，进行高速且超大容量传输的重要技术。在实际应用中，该技术主要通过波长选择或是变化的方法来完成光交换。它有着N条输入及输出光纤，各光纤利用波分复用技术，包含了n个波长的载波信号，然后于解复用器和复用器间实现交换N路光纤的n个波长信号的目的。

（2）时分交换技术。其基础是时分复用，以时隙互换原理实现对时分光的有效交换。具体来看，时分复用主要就是将时间划分成帧，然后再将各帧都划分成时隙相同的N个长度，对其分配N路信号，最终将N路信号复接于一条光纤上，在接收端通过分接器来恢复各路原始信号[10]。

（3）分光交换技术。该技术是以光开关技术为前提，光开关是非常关键的器件，开关速度的快慢影响了技术水平的好坏。随意组合波分、时分以及空分光交换，借助于3种交换技术内的任意几个交换技术的共同应用，来有效达到交换数据通信的效果。

1.2.4 分组交换技术

就该技术来看，分组封装就是分组终端将马上要发送的数据信息分割成多个用户数据段，同时将各数据段送到下个交换节点位置的情况下，对信息的源地址和用户数据段编号等进行附加。在分组传输的过程中，交换节点挑选最合适的路由，同时将分组利用若干交换节点送至收端。然后，收端从分组内得到用户数据段，之后将它根据顺序恢复为原有的数据信息。分组交换技术如图1所示，该交换技术的特点就是速度较快、传输质量较高，但此技术在具体的实现上有着较高的难度。

2 数字数据网

2.1 工作方式

就数据网来看，它属于功能强大的公共数字数据通信网，在信息传输中的信道就是数字信道。作为一种同步数字传输网，其没有交换功能，通过同步转移模式的数字时分复用技术，用户数据信息依照提前约定好的协议，在固定时隙通过设定的通信带宽及速率进行传输[11]。

2.2 特 点

数字数据网（Digital Data Network，DDN）具有如下特点。一是属于透明传输网，通过具有较高智能化程度的用户端设备来转换协议，不被相关的规程所约束，属于全透明网。二是传输效率高，该DDN中的数字交叉连接复用设备可以实现较高速率的数据传输信号。三是传输质量高，数字中继运用了光纤传输系统，用户间设置了专门的固定连接，所以基本没有网络延时。四是连接方式灵活，除了能够与用户终端设备连接，还能与用户网络相连接，以使得用户能够得到更灵活的组网环境。五是电路可靠性高，由于选择了路由迂回与备用方式，因此电路在运行时具有更高的可靠性。六是网络运行管理便捷，因为DDN通常都是光纤传输，能够有效确保传输质量，实现了网络运行中间环节的管理和监控等的简化与操作的便捷。

2.3 提供的业务

DDN属于完全透明的网络，它可以通过丰富的业务来使得用户的相关需求得到有效满足，能够为分组交换网及公共计算机互联网络等提供中继业务，实现了语音、图像以及智能用户电报等功能，此外还能实现虚拟专用网业务。

3 5G移动通信技术的现状及展望

3.1 5G移动通信技术目前在我国的适用现状

现如今，我国各行各业对于5G通信技术都有了较高的重视程度，越来越多的企业对此进行了深入的研究，并且得到了一定的成果。时至今日，我国在通信技术方面早已实现了对文字、图像以及语音等的高速传输，此方面的技术得到了很大进步，对于各种形式下5G技术的应用有了更全面的认识。尤其是多点通信技术的研究与开发，运用了不对称设计，确保了手机和计算机与互联网间的灵活通信及多点控制，加快了我国在通信技术方面的发展。基于这样的情况，国内通信企业必须要充分把握5G通信技术所带来的机遇，发挥其在各个方面所具有的作用与价值，开拓出符合我国国情的5G通信技术发展道路，研发出有着中国自主知识产权的5G移动通信技术。做到这一点才可以进一步改善当前我国人民的生活，推动人们生活与工作的智能化和便捷化发展，为我国通信技术的发展奠定坚实基础。

3.2 对5G移动通信技术的展望

随着时间的不断推进，移动通信技术的应用范围越来越大，所有人都不可避免地受到此技术的影响，在其作用之下，人们之间的联系更加密切。4G移动通信技术的出现使人们感受到了通信技术的重要性，改善了人们的生活与工作。在智能手机得到大范围普及的背景下，越来越多的人都开始通过手机进行上网。对此，5G移动通信技术必须要把握发展的机遇，通过移动通信技术本就有的良好基础，优化并改进技术结构，提高5G移动通信技术的服务水平，在更加广泛的范围内应用5G，使其作用得到最大程度的发挥。

4 结 论

计算机网络技术在人们的生活中得到了深入应用，人们对于宽带业务有了越来越大的依赖，在此背景下，速度更快且容量更大的计算机网络将会是今后智能化网络发展的主要方向。所以，为确保人们可以更方便且快速地得到想要的网络信息资源，努力提高数据通信交换技术的水平，加大对网络技术的研究力度，以此来为网络传输提供更好的条件，加强网络服务的质量。