分組交換技術(shù)(Packet switching technology)也稱包交換技術(shù),是將用戶傳送的數(shù)據(jù)劃分成一定的長度,每個部分叫做一個分組,通過傳輸分組的方式傳輸信息的一種技術(shù)。它是通過計(jì)算機(jī)和終端實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信,在傳輸線路質(zhì)量不高、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段還較單一的情況下,應(yīng)運(yùn)而生的一種交換技術(shù)。每個分組的前面有一個分組頭,用以指明該分組發(fā)往何地址,然后由交換機(jī)根據(jù)每個分組的地址標(biāo)志,將他們轉(zhuǎn)發(fā)至目的地,這一過程稱為分組交換。
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,分組交換在每個分組的前面加上一個分組頭,用以指明該分組發(fā)往何地址,然后由交換機(jī)根據(jù)每個分組的地址標(biāo)志,將他們轉(zhuǎn)發(fā)至目的地,這一過程稱為分組交換。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、報文交換、分組交換和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字交換的發(fā)展過程。分組交換實(shí)質(zhì)上是在“存儲—轉(zhuǎn)發(fā)”基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它兼有電路交換和報文交換的優(yōu)點(diǎn)。分組交換在線路上采用動態(tài)復(fù)用技術(shù)傳送按一定長度分割為許多小段的數(shù)據(jù)—分組。每個分組標(biāo)識后,在一條物理線路上采用動態(tài)復(fù)用的技術(shù),同時傳送多個數(shù)據(jù)分組。把來自用戶發(fā)端的數(shù)據(jù)暫存在交換機(jī)的存儲器內(nèi),接著在網(wǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)。到達(dá)接收端,再去掉分組頭將各數(shù)據(jù)字段按順序重新裝配成完整的報文。分組交換比電路交換的電路利用率高,比報文交換的傳輸時延小,交互性好。分組交換網(wǎng)是繼電路交換網(wǎng)和報文交換網(wǎng)之后一種新型交換網(wǎng)絡(luò),它主要用于數(shù)據(jù)通信。分組交換是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)的交換方式,它將用戶的報文劃分成一定長度的分組,以分組為存儲轉(zhuǎn)發(fā),因此,它比電路交換的利用率高,比報文交換的時延要小,而具有實(shí)時通信的能力。分組交換利用統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用原理,將一條數(shù)據(jù)鏈路復(fù)用成多個邏輯信道,最終構(gòu)成一條主叫、被叫用戶之間的信息傳送通路,稱之為虛電路(V.C)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分組傳送。分組交換網(wǎng)具有如下特點(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檢測和糾正的能力,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)。分組交換的基本業(yè)務(wù)有交換虛電路(SVC)和永久虛電路(PVC)兩種。交換虛電路如同電話電路一樣,即兩個數(shù)據(jù)終端要通信時先用呼叫程序建立電路(即虛電路),然后發(fā)送數(shù)據(jù),通信結(jié)束后用拆線程序拆除虛電路。永久虛電路如同專線一樣,在分組網(wǎng)內(nèi)兩個終端之間在申請合同期間提供永久邏輯連接,無需呼叫建立與拆線程序,在數(shù)據(jù)傳輸階段,與交換虛電路相同。分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)是由分組交換機(jī)、網(wǎng)路管理中心、遠(yuǎn)程集中器、分組裝拆設(shè)備以及傳輸設(shè)備等組成。
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把用戶消息分割成段,并通過網(wǎng)絡(luò)分別發(fā)送他們,這是巴蘭和Davies最重要的創(chuàng)新。
電路交換電路交換就是計(jì)算機(jī)終端之間通信時,一方發(fā)起呼叫,獨(dú)占一條物理線路。當(dāng)交換機(jī)完成接續(xù),對方收到發(fā)起端的信號,雙方即可進(jìn)行通信。在整個通信過程中雙方一直占用該電路。它的特點(diǎn)是實(shí)時性強(qiáng),時延小,交換設(shè)備成本較低。但同時也帶來線路利用率低,電路接續(xù)時間長,通信效率低,不同類型終端用戶之間不能通信等缺點(diǎn)。電路交換比較適用于信息量大、長報文,經(jīng)常使用的固定用戶之間的通信。
報文交換將用戶的報文存儲在交換機(jī)的存儲器中。當(dāng)所需要的輸出電路空閑時,再將該報文發(fā)向接收交換機(jī)或終端,它以“存儲——轉(zhuǎn)發(fā)”方式在網(wǎng)內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。報文交換的優(yōu)點(diǎn)是中繼電路利用率高,可以多個用戶同時在一條線路上傳送,可實(shí)現(xiàn)不同速率、不同規(guī)程的終端間互通。但它的缺點(diǎn)也是顯而易見的。以報文為單位進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā),網(wǎng)絡(luò)傳輸時延大,且占用大量的交換機(jī)內(nèi)存和外存,不能滿足對實(shí)時性要求高的用戶。報文交換適用于傳輸?shù)膱笪妮^短、實(shí)時性要求較低的網(wǎng)絡(luò)用戶之間的通信,如公用電報網(wǎng)。
分組交換分組交換實(shí)質(zhì)上是在“存儲——轉(zhuǎn)發(fā)”基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它兼有電路交換和報文交換的優(yōu)點(diǎn)。分組交換在線路上采用動態(tài)復(fù)用技術(shù)傳送按一定長度分割為許多小段的數(shù)據(jù)——分組,每個分組獨(dú)立進(jìn)行傳送。到達(dá)接受端口,再重新組裝為一個完整的數(shù)據(jù)報文。分組交換比電路交換的傳輸效率高,比報文交換的時延小。
異步傳輸模式綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)是集語音、數(shù)據(jù)、圖文傳真、可視電話等各種業(yè)務(wù)為一體的網(wǎng)絡(luò),適用于不同的帶寬要求和多樣的業(yè)務(wù)要求。異步傳輸模式ATM(Asynchronous Transfer Mode)就是用于寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的一種交換技術(shù)。ATM是在分組交換基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它使用固定長度分組,并使用空閑信元來填充信道,從而使信道被等長的時間小段。由于光纖通信提供了低誤碼率的傳輸通道,因而流量控制和差錯控制便可移到用戶終端,網(wǎng)絡(luò)只負(fù)責(zé)信息的交換和傳送,從而使傳輸時延減小。所以ATM適用于高速數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)。