对通信网中的多层交换技术的探讨
时间：2020-09-15 07:52:50 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘 要：在对传统的交换技术进行介绍的同时，还根据当前技术发展的大体走向对我国当前通信网络常使用的多层交换技术等进行一个详细的描述。其中包括IP 交换技术、ARIS 技术等等。
关键词：电路交换；分组交换；分组交换技术
在通信网络的交换中，其主要的交换方式是电话交换。在通信资源的分配中，交换实际上就是根据某一特定的方式或者说动态对传输的线路资源进行有效的分配。从专业意义上来讲，这也是一种极为重要的交换技术。在这一信息网络发展相对成熟的年代，交换技术可谓是其中的核心内容，它有着激情的寻址功能，不仅能够使网络的智能化问题得到有效的解决，在对网络的发展方面也有着极为重要的作用。随着网络技术大规模的应用，传统的网络交换模式已经不能够满足时代的发展需求，多层交换技术是当前通信网络发展的必然趋势。这篇文章就是针对传统的交换模式中存在的问题对多层交换技术的应用进行研究和探讨的。
一、传统电路交换模式
在网络通信中，传统的交换方式主要是电路交换，而电话交换就是这其中所包含的一个典型的电路交换方式的应用。电路交换是一种有着时间限制的交换技术，在通信双方顺利接通前必须要建立专门的物理连接通路，而在没有空余的连接通路时，双方的通信就不能够正常的进行，并且，在双方结束通信时，还要及时的将该条线路断开。电路交换中，其所分配到的宽带具有着固定性，在通信连接建立之后，即使当前没有传递信息也会将宽带占用，因此，电路的利用率也会相对较低。除此之外，电路交换也有着很多的优点，比如它的有着很好的实时性，所以应用在电话交换中是十分适合的。
二、传统的数据交换方式
电路交换本身实际上有着一定缺陷，在数据通信对该技术进行应用的过程中，其中又出现了存储转发式的报文交换、分组交换这两种运行模式。显然，存储转发式中所存在分组交换形式，是一种较为有效的交换形式。存储转发式的报文交换模式，实际上与电路交换的运行过程中所表现出的相关原理有着一定的差异性，并需要在运行期间为通信的两边提供物理性质的链接，只需要把接收的保存存储之后，依据报文地址来进行接收点选择，直接进行节点传输。在这一过程中，由于使用的是接力传送形式，那么就只需要占用一条链路，极大的提升了传输效率，但是有着延时过大的现象。
分组交换与存储转发式的报文交换不同，需要将用户要传送的信息分割成若干个组，并为其附上分组头，分组头中含有地址或其它控制信息。分组交换可以提供两种服务方式，即数据报和虚电路方式。在数据报分组交换的网络中，每个分组独立地选择路由，不需要预先建立逻辑链接，所以连续的分组可能会经过不同的链路进行传送。而在虚电路分组网络中，需要在数据传输前的呼叫建立阶段，选择一条固定的虚电路（VC），一旦VC 建立，属于这一呼叫数据分组均沿着这条虚电路进行传送，最后清除分组并将虚电路拆除。虚电路只是逻辑链接，不同于电路交换中的物理链接，虚电路并不独立占用线路，在一条物理链路上可以建立多个虚电路，以达到资源共享。虚电路实际上是数据报交换和电路交换的一种折中方案。还有值得一提的是快速分组交换，可以理解为采用了尽量简化的协议。FPS 只具有核心网络的功能，可以提供高速、高吞吐量、低迟延的交换，ATM 交换就是其中的一种应用。FPS属于固定长度信元继的范畴，便于用硬件来实现，链路的效率也比较提高。
三、多层交换技术
国际标准化组织（ISO）提出的开放系统互连参考模型（OSI-RM）的下四层（物理层、数据链路层、网络层、传输层）为通信层，因此可以由最底层逐一分析：
（1）第一层为物理层，传统的电路交换就属于这一层。
（2）第二层为数据链路层，从传统意义上讲，真正的交换即是属于这一层。在这一层中采用了基于硬件的转发机制，能够转发各种数据链路层的协议，包括局域网（LAN）中的以太网和高速令牌环网（FD-DI）以及广域网（WAN）中通过VC 交换的帧中继（FR） 和异步转移模式（ATM）等，经典的LAN 多端口网桥也属于这一层。该层支持简单的网络分段，并能令网络性能有明显的改善。这第二层交换的流行，带支了第三层和第四层交换的发展。
（3）第三层是网络层，主要的任务是为分组寻找合适的路由。传统的路由器由于使用软件和通用的CPU 来实现对数据报的转发，因而延迟比较大，转发的速度也比较慢，而第三层交换正是针对这个问题提出的。所谓第三层交换并非只使用第三层的功能，而是把第三层的路由选择与第二层的交换功能结合了起来，实现了网络的快速分组。相应地，第三层交换机的目标也在于要兼备两个特征，并通常采用专用集成电路，将常用的软件功能固化在硬件这中，形成完备的路由器的子集。在未来的第三层交换机中还将具备更多的功能，成为功能更加完备的路由器。例如，除了具有转发的功能外，还将具备自动划分数据流等级及服务等级的功能，以及提供某种形式的QoS 等等，这将是第三层交换机的另一个重要特征。从20 世纪90 年代中期起，世界上各大公司都纷纷对第三层交换进行研究，并提出了许多不同的方案，推出了许多产品。比较有影响的有：Cisco 公司的标记交换，Ipsilon 公司的IP 交换，东芝公司的信元交换路由器和IBM 公司的ARIS 等等。
（4）第四层是传输层，扩展了第二、三层的交换并支持细粒度的网络调整和对通信流优先权的划分，所使用的第四层信息，例如TCP/UDP 应用程序的端口号，被用来作进一步确定通信量的转发方式。第四层交换允许根据应用程序划分通信数据的优先权，因此管理人员能够对某些特定的应用程序进行限制，以将一定量的带宽用于重要应用程序通信。从本质上讲，第四层交换提供了在网络中实现开放系统联合会（COS）所提出的方法。
四、结束语
交换的最初意义在于使网络的性能能够有所改变，而多层交换的应用在使网络性能得到提升的同时还使它的智能化程度明显提高，超出了最初的预期。尤其是多层交换还引起了很多先进的技术，其在技术上是具有着一定的优势的，所以，它能够对未来的通信事业的发展打下良好的基础，促进通信网络的可靠性、安全性以及预见性的发展。■
参考文献
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[3]刘俊杰. 软交换技术及其在NGN建设中的应用[D].南京理工大学，2012.
