分组交换技术

现代分组交换技术的发展与应用

现代分组交换技术的发展与应用

一、引言

现代通信技术的快速发展对分组交换技术提出了更高的要求。分组交换技术作为一种传输方式，已经成为了现代通信网络中最为重要的一种技术之一。本文将就现代分组交换技术的发展与应用进行探讨，并对其发展历程、技术特点以及在通信网络中的应用进行分析。

二、分组交换技术的发展历程

分组交换技术最早可以追溯到20世纪60年代初，当时美国的ARPANET网络采用了分组交换技术，使之成为了全球第一个规模较大的分组交换网络。此后，伴随着计算机技术、通信技术以及互联网的迅速发展，分组交换技术也得到了迅速的发展。

1.早期的分组交换技术

早期的分组交换技术主要应用于军事通信和大型计算机网络。由于当时网络规模较小，传输速率较慢，分组交换技术还存在着一些问题，比如数据传输速率较慢、丢包率较高等问题。但是，随着计算机和网络技术的不断进步，分组交换技术也逐渐得到了改善和完善。

2.现代分组交换技术的发展

随着数字通信技术、光纤通信技术、互联网技术的迅猛发展，现代分组交换技术也得到了很大的改善和提升。现代分组交换技术已经可以实现高速、高效率、低丢包率的数据传输，逐渐成为了通信网络中的主流技术之一。

三、现代分组交换技术的技术特点

现代分组交换技术具有以下几个技术特点：

1.灵活性强：分组交换技术可以灵活地根据数据的大小和网络的负荷来调整传输速率，可以更好地适应网络的变化和用户的需求。

2.高效率：现代分组交换技术采用了多种优化算法和传输协议，可以实现高效率的数据传输，大大提高了网络的传输速率和吞吐量。

3.低成本：分组交换技术采用了分布式的数据交换方式，可以实现对网络资源的较为有效的利用，从而降低了网络的建设和运营成本。

四、现代分组交换技术在通信网络中的应用

现代分组交换技术已经广泛应用于各种通信网络中，比如公共交换通信方式网（PSTN）、数据网络、移动通信网络、互联网等等。它已成为了各种通信网络中最为重要的一种技术之一。

２００２年第４期　（总第１Ｉ２期）　光通信研究　ＳＴＵＤＹ　ＯＮ　ＯＰＴＩＣＡＬ　ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　２００２　（Ｓｕｍ．ＮＯ．１１２）　文章编号：１００５—８７８８（２００２）０４—００１６—０６　光分组交换技术的研究　

郑福生，张劲松　（华中科技大学，湖北武汉４３００７４）　摘要：光分组交换技术的引入，改善了带宽的利用率和网络的灵活性，延伸了光的透明性．在　光分组交换层中光分组的产生、同步、缓存、再生，分组头重写及分光组之间的光功率的均衡　成为实现光分组交换的基本技术，而多波长方案并不是光分组交换的唯一模式，光时分分组　交换、光标签交换、波分及混合分组交换、多协议标签交换、光突发分组交换等交换方式的出　现必将对未来的通信网产生重要的影响．　关键词：光分组；交换方式；光突发分组交换；光标签交换；多协议波长标签交换　中图分类号：ＴＮ９２９．１１　文献标识码：Ａ　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｐａｃｋｅｔ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＯＰＳ）　ＺＨＥＮＧ　Ｆｕ－ｓｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｊｉｎ－ｓｏｎｇ　（Ｈｕａｚｈｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００７４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＯＰＳ　ｈａｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　ａｎｄ　ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ．Ｏｎ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｐａｃｋｅｔ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｌａｙｅｒ，ｔｈｅ　ｇｅｎｅｒ—　ａｔｉｏｎ，ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ，ｂｕｆｆｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｐａｃｋｅｔ　ｂｅｃｏｍｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏ—　ｇｉｅｓ．Ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉ—ｗａｖｅｌｅｇｔｈ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｔｈｅ　ｏｎｌｙ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ＯＰＳ，ｔｈｅ　ＯＴＤＰＳ，ＯＩ　Ｓ，ＷＤ＆ｍｉｘｉｎｇ　ｐａｃｋｅｔ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ，ＭＰＸＳ　ａｎｄ　ＯＢＰＳ　ｗｉｌｌ　ｅｘｅｒｔ　ｇｒｅａｔ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｎ　ｆｕｔｕｒｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌ　ｐａｃｋｅｔ；ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｍｏｄｅ；ＯＢＰＳ；ＯＩ　Ｓ；ＭＰＸＳ　

分组交换

分组交换也称为包交换。交换方式不是以电路连接为目的，而是以信息分发为目的。分组交换机将用户要传送的数据按一定长度分割成若干个数据段，这些数据段叫做“分组”。传输过程中，需在每个分组前加上控制信息和地址标识，然后在网络中以“存储——转发”的方式进行传送。到了目的地，交换机将分组头去掉，将分割的数据段按顺序装好，还原成发端的文件交给收端用户，这一过程称为分组交换。

进行分组交换的通信网称为分组交换网。这一过程类似于我们平常的邮寄信件，人们把写好的信用信封包装起来，然后在信封上写上接收人的地址和姓名，就相当于分组头中的路由控制信息；信封好后投入邮筒，由邮局进行分拣，发往不同的地点，最后送到接收人的手中；接收人打开信件阅读，如同分组中的拆包。这整个过程如同分组交换过程，只不过分组交换为了把信息准确地、可靠地、高速地传到对方，技术上要复杂得多。此外，还要加上地址域和控制域，用以表示这段信息的类型和送往何方，再加上错误校验位以检验传送过程中发生的错误。分组交换的任务是，从各个入端读入数据分组，根据它们上面的地址域和控制域，来把它们分发到各个出端上。

分组交换的特点有：①分组交换方式具有很强的差错控制功能，信息传输质量高。

②网络可靠性强。在分组交换网中，“分组”在网络中传送时的路由选择是采取动态路由算法，即每个分组可以自由选择传送途径，由交换机计算出一个最佳路径。因此，当网内某一交换机或中继线发生故障时，分组能自动避开故障地点，选择另一条迂回路由传输，不会造成通信中断。

③分组交换网对传送的数据能够进行存储转发，使不同速率、不同类型终端之间可以相互通信。

④由于以分组为单位在网络中进行存储转发，比以报文为单位进行存储转发的报文交换时延要小得多，因此能满足会话型通信对实时性的要求。

⑤在分组交换中，由于采用了“虚电路”技术，使得在一条物理线路上可同时提供多条信息通路，即实现了线路的统计时分复用，线路利用率高。

光分组交换

光分组交换(Optical packet switching)是在光通信中采用分组交换方式进行通信的一种技术。

概念

光分组交换(OPS)概念与电的分组交换类似。每个光分组由一个光分组头和一个光分组净荷组成，光分组头中包含源地址、宿地址、生存时间与寿命(TTL)等信息。OPS与电的IP路由类似，采用逐跳寻址转发的方式。所以光分组交换机又称为光IP路由器。OPs由于动态共享、统计复用带宽资源，因而可提高网络带宽资源利用率，并使网络具有很好的灵活性。由于可采用高速净荷、低速分组头，从而可解决电IP路由器的电子"瓶颈"问题。

基本原理

从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。

分组交换实质上是在"存储-转发"基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据-分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。

光分组交换(ops)技术，它以光分组作为最小的交换颗粒，数据包的格式为固定长度的光分组头、净荷和保护时间三部分。在交换系统的输入接口完成光分组读取和同步功能，同时用光纤分束器将一小部分光功率分出送入控制单元，用于完成如光分组头识别、恢复和净荷定位等功能。光交换矩阵为经过同步的光分组选择路由，并解决输出端口竞争。最后输出接口通过输出同步和再生模块，降低光分组的相位抖动，同时完成光分组头的重写和光分组再生。

特点

光分组交换技术独秀之处在于:

大容量、数据率和格式的透明性、可配置性等特点，支持未来不同类型数据 ;能提供端到端的光通道或者无连接的传输 ;带宽利用效率高，能提供各种服务，满足客户的需求。把大量的交换业务转移到光域，交换容量与WDM传输容量匹配，同时光分组技术与OXC、MPLS等新技术的结合，实现网络的优化与资源的合理利用因而，光分组交换技术势必成为下一代全光网网络规"宠儿"。