葛 裴

（中國信息通信研究院 技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所，北京 100000）

1 數(shù)據(jù)通信的工作原理及交換技術(shù)

1.1 數(shù)據(jù)通信的工作原理

簡單的數(shù)據(jù)通信實際上就是兩臺計算機間的鏈路通信，這樣的通信過程沒有中間節(jié)點，實現(xiàn)起來沒有太大的難度[1-3]。但在全球網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)等當(dāng)中就不能夠以這樣簡單的方式來傳遞信息，通常要于源、宿站點間對眾多節(jié)點進行設(shè)置，以確保網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有鏈路發(fā)生故障或被破壞的情況下，能夠在節(jié)點間自動發(fā)現(xiàn)符合要求的路徑，保證通信不會被影響。因此，數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)的主要原理實際上是利用一定的交換方式，將信息自源站點向外發(fā)出，在經(jīng)過了多個節(jié)點或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的作用以后，順利發(fā)送到對應(yīng)的宿站點[4]。電話交換應(yīng)用在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期，隨著技術(shù)水平的不斷提高，在其原理的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了新的電路交換方式。用戶將要發(fā)送的信息通過源交換機，結(jié)合需求信息要送到的目標(biāo)及對象，將通信電路安排到對應(yīng)目標(biāo)交換機的節(jié)點，以此來實現(xiàn)通信[5]。這一數(shù)據(jù)通信過程叫做為線路鏈接，倘若一條端對端的信息通路，那么就反映了數(shù)據(jù)通路。在接通了線路以后，此通路中的雙方用戶就能夠順利通信。通信過程中的某方用戶對處在己方的交換機發(fā)送拆除線路命令，在接收到信號后，交換機就會拆除線路，讓其他用戶能夠呼叫，此時通信結(jié)束。

在對數(shù)據(jù)進行傳輸以前，都要借助呼叫過程來構(gòu)建端到端的電路。如果G1站要連接到G3，那么就要由G1來對相連接的A0節(jié)點發(fā)送請求，之后A0節(jié)點在通向C0節(jié)點的路徑之內(nèi)找出下一支路。例如，A0節(jié)點挑選經(jīng)B0節(jié)點的電路，在這一電路上對沒有用的通道進行分配，同時告知B0其還需要對C0節(jié)點進行連接，由B0來對C0呼叫，實現(xiàn)對B0、C0電路的構(gòu)建，最后實現(xiàn)對從C0到G3的連接[6]。經(jīng)過這一過程，A0和C0間就將有一條網(wǎng)絡(luò)連接。在實際應(yīng)用中，通常會在TDD方式的CDMA系統(tǒng)內(nèi)運用智能天線技術(shù)，其表現(xiàn)出了抗衰落和抗干擾等特點，并且還能提高系統(tǒng)的容量。

1.2 數(shù)據(jù)通信的交換技術(shù)

1.2.1 電路交換技術(shù)

作為一種應(yīng)用非常廣泛的計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)，電路交換技術(shù)主要就是在源站點與目標(biāo)站點間構(gòu)建有效的電路連接，同時禁止其他計算機進入到此鏈路，直至通信結(jié)束的交換形式[7]。要順利進行電路交換，就應(yīng)當(dāng)重視下面的幾點。一是建立鏈路，借助于呼叫的過程來找到能夠使用的物理線路，同時再構(gòu)建實際物理線路。二是數(shù)據(jù)傳輸，在所建立的物理鏈路中傳輸相關(guān)微數(shù)據(jù)，同時在進行傳輸時，鏈路由發(fā)送與接收方所占據(jù)，禁止另外的站點進入。三是拆除鏈路。在相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸完成后，要由發(fā)送方或接收方來發(fā)送對鏈路的拆除命令，之后按順序完成拆除[8]。就目前來看，電路交換表現(xiàn)出了良好的獨占性及實時性，但鏈路和網(wǎng)絡(luò)的利用率卻并不高，并且對速度和協(xié)議等還有較大的約束。

1.2.2 報文交換技術(shù)

通過對該技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⒃镜臄?shù)據(jù)信息封裝為報文。同時，所有報文內(nèi)均包含了控制信息和目的地址，之后網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的相關(guān)交換節(jié)點就以存儲和轉(zhuǎn)發(fā)的形式來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的交換。在此過程中，報文是數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝?，也就是站點一次性所發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，在長度上是沒有限制的，并且其能夠變化。在站點要發(fā)送報文的情況下，需要將目的地址附加到報文，后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點就將依據(jù)所附加的地址來以路由信息找到下個節(jié)點地址，同時對下個節(jié)點發(fā)送報文，所以兩端間無需連接[9]。在實際應(yīng)用中，報文交換的特點就是有著較高的信道利用率，而且承載力也更高。報文系統(tǒng)可以將單個報文發(fā)送到多個目的地，同時報文交換網(wǎng)絡(luò)還可以實現(xiàn)速度與代碼的轉(zhuǎn)換，但相關(guān)設(shè)備費用高。

1.2.3 光交換技術(shù)

當(dāng)前應(yīng)用廣泛的光交換技術(shù)包括了波分光交換技術(shù)、時分交換技術(shù)以及分光交換技術(shù)。

（1）波分光交換技術(shù)。其是以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)，進行高速且超大容量傳輸?shù)闹匾夹g(shù)。在實際應(yīng)用中，該技術(shù)主要通過波長選擇或是變化的方法來完成光交換。它有著N條輸入及輸出光纖，各光纖利用波分復(fù)用技術(shù)，包含了n個波長的載波信號，然后于解復(fù)用器和復(fù)用器間實現(xiàn)交換N路光纖的n個波長信號的目的。

（2）時分交換技術(shù)。其基礎(chǔ)是時分復(fù)用，以時隙互換原理實現(xiàn)對時分光的有效交換。具體來看，時分復(fù)用主要就是將時間劃分成幀，然后再將各幀都劃分成時隙相同的N個長度，對其分配N路信號，最終將N路信號復(fù)接于一條光纖上，在接收端通過分接器來恢復(fù)各路原始信號[10]。

（3）分光交換技術(shù)。該技術(shù)是以光開關(guān)技術(shù)為前提，光開關(guān)是非常關(guān)鍵的器件，開關(guān)速度的快慢影響了技術(shù)水平的好壞。隨意組合波分、時分以及空分光交換，借助于3種交換技術(shù)內(nèi)的任意幾個交換技術(shù)的共同應(yīng)用，來有效達到交換數(shù)據(jù)通信的效果。

1.2.4 分組交換技術(shù)

就該技術(shù)來看，分組封裝就是分組終端將馬上要發(fā)送的數(shù)據(jù)信息分割成多個用戶數(shù)據(jù)段，同時將各數(shù)據(jù)段送到下個交換節(jié)點位置的情況下，對信息的源地址和用戶數(shù)據(jù)段編號等進行附加。在分組傳輸?shù)倪^程中，交換節(jié)點挑選最合適的路由，同時將分組利用若干交換節(jié)點送至收端。然后，收端從分組內(nèi)得到用戶數(shù)據(jù)段，之后將它根據(jù)順序恢復(fù)為原有的數(shù)據(jù)信息。分組交換技術(shù)如圖1所示，該交換技術(shù)的特點就是速度較快、傳輸質(zhì)量較高，但此技術(shù)在具體的實現(xiàn)上有著較高的難度。

2 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)

2.1 工作方式

就數(shù)據(jù)網(wǎng)來看，它屬于功能強大的公共數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信網(wǎng)，在信息傳輸中的信道就是數(shù)字信道。作為一種同步數(shù)字傳輸網(wǎng)，其沒有交換功能，通過同步轉(zhuǎn)移模式的數(shù)字時分復(fù)用技術(shù)，用戶數(shù)據(jù)信息依照提前約定好的協(xié)議，在固定時隙通過設(shè)定的通信帶寬及速率進行傳輸[11]。

2.2 特 點

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（Digital Data Network，DDN）具有如下特點。一是屬于透明傳輸網(wǎng)，通過具有較高智能化程度的用戶端設(shè)備來轉(zhuǎn)換協(xié)議，不被相關(guān)的規(guī)程所約束，屬于全透明網(wǎng)。二是傳輸效率高，該DDN中的數(shù)字交叉連接復(fù)用設(shè)備可以實現(xiàn)較高速率的數(shù)據(jù)傳輸信號。三是傳輸質(zhì)量高，數(shù)字中繼運用了光纖傳輸系統(tǒng)，用戶間設(shè)置了專門的固定連接，所以基本沒有網(wǎng)絡(luò)延時。四是連接方式靈活，除了能夠與用戶終端設(shè)備連接，還能與用戶網(wǎng)絡(luò)相連接，以使得用戶能夠得到更靈活的組網(wǎng)環(huán)境。五是電路可靠性高，由于選擇了路由迂回與備用方式，因此電路在運行時具有更高的可靠性。六是網(wǎng)絡(luò)運行管理便捷，因為DDN通常都是光纖傳輸，能夠有效確保傳輸質(zhì)量，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)運行中間環(huán)節(jié)的管理和監(jiān)控等的簡化與操作的便捷。

2.3 提供的業(yè)務(wù)

DDN屬于完全透明的網(wǎng)絡(luò)，它可以通過豐富的業(yè)務(wù)來使得用戶的相關(guān)需求得到有效滿足，能夠為分組交換網(wǎng)及公共計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等提供中繼業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了語音、圖像以及智能用戶電報等功能，此外還能實現(xiàn)虛擬專用網(wǎng)業(yè)務(wù)。

3 5G移動通信技術(shù)的現(xiàn)狀及展望

3.1 5G移動通信技術(shù)目前在我國的適用現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，我國各行各業(yè)對于5G通信技術(shù)都有了較高的重視程度，越來越多的企業(yè)對此進行了深入的研究，并且得到了一定的成果。時至今日，我國在通信技術(shù)方面早已實現(xiàn)了對文字、圖像以及語音等的高速傳輸，此方面的技術(shù)得到了很大進步，對于各種形式下5G技術(shù)的應(yīng)用有了更全面的認(rèn)識。尤其是多點通信技術(shù)的研究與開發(fā)，運用了不對稱設(shè)計，確保了手機和計算機與互聯(lián)網(wǎng)間的靈活通信及多點控制，加快了我國在通信技術(shù)方面的發(fā)展?；谶@樣的情況，國內(nèi)通信企業(yè)必須要充分把握5G通信技術(shù)所帶來的機遇，發(fā)揮其在各個方面所具有的作用與價值，開拓出符合我國國情的5G通信技術(shù)發(fā)展道路，研發(fā)出有著中國自主知識產(chǎn)權(quán)的5G移動通信技術(shù)。做到這一點才可以進一步改善當(dāng)前我國人民的生活，推動人們生活與工作的智能化和便捷化發(fā)展，為我國通信技術(shù)的發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

3.2 對5G移動通信技術(shù)的展望

隨著時間的不斷推進，移動通信技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越大，所有人都不可避免地受到此技術(shù)的影響，在其作用之下，人們之間的聯(lián)系更加密切。4G移動通信技術(shù)的出現(xiàn)使人們感受到了通信技術(shù)的重要性，改善了人們的生活與工作。在智能手機得到大范圍普及的背景下，越來越多的人都開始通過手機進行上網(wǎng)。對此，5G移動通信技術(shù)必須要把握發(fā)展的機遇，通過移動通信技術(shù)本就有的良好基礎(chǔ)，優(yōu)化并改進技術(shù)結(jié)構(gòu)，提高5G移動通信技術(shù)的服務(wù)水平，在更加廣泛的范圍內(nèi)應(yīng)用5G，使其作用得到最大程度的發(fā)揮。

4 結(jié) 論

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在人們的生活中得到了深入應(yīng)用，人們對于寬帶業(yè)務(wù)有了越來越大的依賴，在此背景下，速度更快且容量更大的計算機網(wǎng)絡(luò)將會是今后智能化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向。所以，為確保人們可以更方便且快速地得到想要的網(wǎng)絡(luò)信息資源，努力提高數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)的水平，加大對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究力度，以此來為網(wǎng)絡(luò)傳輸提供更好的條件，加強網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量。