1.5 宽带交换技术的发展

通信的发展就是各种业务的发展融合过程，如图1.15所示，给出了其发展过程示意图。其最终将会实现数据业务（Data）、电话业务（Te1ephone）和广播业务（Broadcast）融合到因特网（基于IP技术）。基于IP技术的因特网供可靠、高质、实时性强的服务。因此，宽带网络得到了很大的发展，随之产生了许多宽带交换技术，主要包括ATM、宽带IP技术、光交换技术和软交换技术等。

1.5.1 ATM与IP

ATM集中了电路交换和分组交换的优点，是电信界为实现B-ISDN而提出的面向连接的技术，具有可信的QoS来保证语音、数据、图像和多媒体信息的传输。

IP技术是当前计算机网络系统中的主要标准。其优点在于：① 易于实现异种网络互连；② 对时延、带宽等QoS指标的要求不高，适于非实时通信；③ 具有统一的寻址体系，易于管理。

如果把这两种技术结合起来，既可以利用ATM网络资源为IP用户提供高速直达数据链路，发展ATM上的IP用户业务；又可以解决Internet发展中的瓶颈（网络瓶颈指的是影响网络传输性能及稳定性的一些相关因素（如硬件基础设备、网络结构、网线、网卡、服务器配置、网络连接设备等）问题，推动Internet业务的进一步发展。

在支持IP协议时，ATM处于第2层，IP协议处于第3层。当网络中的交换机接收到一个IP分组时，它首先根据IP分组中的IP地址通过某种机制进行路由地址处理，按路由转发。随后，按已计算的路由在ATM网上建立虚电路（VC）。以后的IP分组在此VC上以直通方式传输，从而有效地解决了传统路由器的瓶颈问题，并提高了IP分组转发速度。

随着吉比特高速路由器的出现，产生了多协议标签交换（Mu1ti-Protoco1Labe1Switching，MPLS）技术。MPLS是一种可提供高性价比和多业务能力的交换技术，它解决了传统IP分组交换的局限性，在业界受到了广泛的重视。采用MPLS技术可以提供灵活的流量工程、虚拟专网等业务。

1.5.2 光交换技术

目前电子交换和信息处理的发展已接近了电子速率的极限，其中RC参数、钟偏、漂移、串话、响应速度慢等缺点限制了交换速率的提高。为了解决电子瓶颈限制问题，研究人员开始在交换系统中引入光子技术，实现光交换。光交换的优点在于，光信号在通过光交换单元时，不需要光/电、电/光转换，因此它不受检测器、调制器等光电器件响应速度的限制，对比特速率和调制方式透明，可以大大提高交换单元的吞吐量。光交换将是未来宽带网络使用的另一种宽带交换技术。

1.5.3 软交换和IMS技术

软交换（Soft Switch，SS）是20世纪90年代后期在IP电话的基础上逐步发展起来的，是在通信网由窄带向宽带过渡，由电路交换向分组交换演进的过程中逐步完善的。软交换继承了电信网集中控制的架构和可靠的信令技术，采用分层机制实现了呼叫控制和媒体处理相分离的设计。软交换出现后，中国通信标准化组织（China Communications Standards Association，CCSA）及时开展了软交换相关设备和协议的标准化工作。在设备厂商的推动和运营商的积极推广下，经过几年的发展，软交换在国内几大电信运营商的网络上实现了大规模商用。运营商采用软交换技术实现了PSTN向下一代网络（Next Generation Network， NGN）的演进，通过引入彩铃、一号通等新业务实现了业务收入的持续增长，并降低了总体运营成本。

随着移动通信和计算机网络等技术的飞速发展，用户的应用需求已经由语音业务向交互式多媒体融合业务和固定移动融合（Fixed-Mobi1e Convergence，FMC）等更高需求转移。目前，IP多媒体子系统（IP Mu1timedia Subsystem，IMS）作为下一代FMC解决方案的标准得到了广泛认可，国际权威标准组织普遍将IMS作为NGN融合及业务和技术创新的核心标准。IMS技术具有开放的体系结构，同时支持移动和固定方式的接入。为了保证IMS能够尽快实现大规模的商用化部署，促进整个产业链的发展，IMS技术的标准化至关重要。IMS自3GPP在2002年提出R5版本以来，得到了各方的关注，3GPP2、IETF、ITU-T、TISPAN、OMA、ATIS等重要国际标准组织都积极参与到IMS的标准化工作中。

从长远的发展看，IMS将是固定网络和移动网络共同的核心业务控制，IMS适合基于SIP的业务控制。IMS将在光进铜退、提升多媒体业务能力方面发挥重要作用。融合话音业务、RCS、IPTV、高清视频将成为IMS的应用热点。

核心网由电路域、分组域和多媒体域组成。随着无线网络向长期演进（Long Term Evo1ution，LTE）的过渡，电路域主要由软交换技术控制；而分组域由分组核心演进（Evo1ved Packet Core，EPC）构成，EPC的主要功能是提升分组域深度分组检测（Deep Packet Inspection， DPI）的能力，对分组域的流量进行优化，提升分组域差异化计费的能力；IMS主要承担多媒体域的控制重任。三者互相配合，将最大可能地发挥核心网的作用。

思考题

1.1 利用电话网进行数据通信有哪些不足？

1.2 在通信网中引入交换机的目的是什么？

1.3 电路交换机的时延和分组交换机的时延有何异同？

1.4 OSI参考模型分为几层？第3层的核心功能是什么？

1.5 网络分层模型的意义是什么？分层设计对交换机有什么益处？

1.6 电路交换方式能否用于数据通信？说明原因。

1.7 分组交换方式能否用于语音通信？说明原因。

1.8 比较电路交换、分组交换、ATM交换的异同。

1.9 交换机应具有哪些基本功能？

1.10 软交换技术有哪些特点？IMS技术有哪些特点？