時間：2023-03-02 15:07:32
序論：在您撰寫數(shù)據(jù)交換技術論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
本文簡要介紹了用于各種軟件間數(shù)據(jù)交換的STEP技術及其在國內(nèi)外的發(fā)展狀況和前景，介紹了作者在建筑熱環(huán)境分析集成化環(huán)境中應用STEP技術構成基本數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)CAD工具與各種計算軟件間數(shù)據(jù)交換的體會，對制定建筑和HVAC系統(tǒng)的標準STEP數(shù)據(jù)模型提出了建議。
關鍵詞：數(shù)據(jù)庫集成化技術建筑CADSTEP
Abstract
ThispaperoutlinesthedevelopmentandapplicationofSTEP(Standardforexchangeofproductmodeldata)technology,presentsapracticeofbuildinganintegrateddatamodelforbuildingthermaldesignandanalysiswithSTEPtechnologyandmakessomesuggestionsconcerningthedevelopmentofstandardbuildingandHVACdatamodels.
Keywords：databaseCIBSCADSTEP
1前言
開發(fā)集成化建筑設計系統(tǒng)的關鍵在于實現(xiàn)CAD工具、分析軟件以及各種數(shù)據(jù)庫間數(shù)據(jù)交換。而要實現(xiàn)"開放式"系統(tǒng)，使集成化系統(tǒng)中的各個部分都可以獨立研究開發(fā)并不斷擴充，就需要有一種標準的數(shù)據(jù)交換方式。80年代以來國外逐漸開發(fā)出STEP技術（StandardfortheExchangeofProductModelData）作為產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標準。目前該技術已廣泛用于機械制造業(yè)的CAD、CAM系統(tǒng)中，國際標準化組織ISOTC184并制定了國際標準（ISOCD10303）。在建筑設計CAD和集成化系統(tǒng)的開發(fā)研究中，也開始采用STEP技術。我國1994年由國家技術監(jiān)督局牽頭成立了STEP技術中心，1995年國家技術標準委員會成立了STEP標準分委員會（CSBTSTC159SC4），開始制定我國的STEP標準，并組織推廣STEP技術。
2STEP技術簡介
不同軟件間一般通過數(shù)據(jù)文件進行數(shù)據(jù)交換。正確的數(shù)據(jù)交換的前提是要使數(shù)據(jù)的接收方能夠完整準確地"理解"所接收的全部數(shù)據(jù)。最初這是通過數(shù)據(jù)生成方與數(shù)據(jù)讀取方的協(xié)議來實現(xiàn)的。此協(xié)議包括數(shù)據(jù)的格式、順序、數(shù)量以及數(shù)據(jù)文件中每一個位置上的數(shù)據(jù)的物理意義。
隨著產(chǎn)品和工程數(shù)據(jù)復雜的增加，上述方式就愈來愈不適應。同一類型的事物，具體對象不同，所要描述的數(shù)據(jù)的數(shù)量就不同，所表示的物理意義亦不同，甚至數(shù)據(jù)類型也不同。例如描述一座建筑物數(shù)據(jù)，其結構及數(shù)量隨建筑的樓層、房間數(shù)及門窗墻數(shù)的不同百有很大差別；描述一個空氣處理室的數(shù)據(jù)，對于不同結構的空氣處理室（表冷器、噴霧室），有些數(shù)據(jù)代表的意義相聯(lián)系才有意義，一組數(shù)據(jù)只有與它們的相互關系的定義相結合才有意義。僅依靠預先約定的一些協(xié)議，很難準確反映每個數(shù)據(jù)的物理意義及數(shù)據(jù)間的相互關系，更難以適應被描述事物類可能具有的各種變化。數(shù)據(jù)的物理意義、數(shù)據(jù)間的相互關系以及數(shù)據(jù)本身三者共同構成了對事物的描述。數(shù)據(jù)交換與傳遞也應包括這三部分內(nèi)容，而決不僅是數(shù)據(jù)本身。
基于上述觀點，提出了STEP數(shù)據(jù)交換技術。將數(shù)據(jù)組織為數(shù)據(jù)項儲存。每個數(shù)據(jù)項包括描述該項內(nèi)容的若干個數(shù)據(jù)，其中亦可有與此項內(nèi)容有關的其它數(shù)據(jù)項名。每個數(shù)據(jù)與它的物理名共同儲存。為了準確地描述數(shù)據(jù)項內(nèi)部結構及各數(shù)據(jù)項間的關系，對種每數(shù)據(jù)項的內(nèi)部結構及其中每個數(shù)據(jù)的物理意義都要用EXPRESS語言嚴格定義。這種數(shù)據(jù)項的EXPRESS定義稱作數(shù)據(jù)模型。根據(jù)此數(shù)據(jù)模型可以準確寫出STEP方式的數(shù)據(jù)文件，也可以很容易地理解按此模型生成的STEP方式的數(shù)據(jù)文件。
以描述一個建筑物的幾何尺寸為例。建筑物可看成是由許多封閉空間組成；每個空間由若干個表面所圍成；每個表面由若干條線段為邊界；每條線段由它的起始坐標確定。同時，每條線段又是兩個表面的相交邊界；每個圍護結構都以兩個表面為其兩側。這個數(shù)據(jù)模型可以用如下EXPRESS語言描述：
ENTITY：建筑
iscomposedof:SETOF圍護結構
contains:SETOF空間
ENDENTITY:
ENTITY：空間
iscomposedof:SETOF表面
ENDENTITY:
ENTITY：表面
hasareaof:REAL
iscomposedof:SETOF線段
issurfaceof:圍護結構
faceof:ONEOF(空間，外環(huán)境)
ENDENTITY:
ENTITY：線段
Point1:點
Point2:點
boundaryofsurface1:面
boundaryofsurface2::面
ENDENTITY:
ENTITY：點
xis:REAL
yis:REAL
zis:REAL
ENDENTITY:
ENTITY：圍護結構
Side1is:SETOF表面
Side2is:SETOF表面
ENDENTITY:
以上定義的EXPRESS數(shù)據(jù)模型中，大寫字母為一些由語法決定的關鍵字。小寫英文字母及中文說明物理意義。每一組ENTITY定義了一項數(shù)據(jù)項結構。按照這個數(shù)據(jù)模型，一個具體的建筑幾何尺寸可用如下形式的STEP文件描述：
#1=建筑（（#80，#81，#82，#85，……），（#2，各圍護結構的代號#3，#60，……））
各空間的代號
#2=空間（（#4，#5，#6，……））
各表面的代號
#3=表面（24.5，（#10，#11，……），#80，#2））
面積各線段代號所屬圍面對
護結構空間
#4=表面（32，（#10，#14，……），#81，#2）
……
……
#10=線段（#50，#51，#3，#4）
點1點2面1面2
#11=線段（#51，#52，#3，#6）
……
#50=點（0.3,12.8,0.3）
x坐標y坐標z坐標
#51=點（………）
……
#80=圍護結構（#3，#4）
上述STEP文件中，#n僅作為一項數(shù)據(jù)的識別名，其順序無任何意義。等號后的名稱給出此項數(shù)據(jù)的結構。它表明括號內(nèi)的內(nèi)容必須與該項ENTITY在EXPRESS中定義的結構一致。括號內(nèi)#n則給出各項數(shù)據(jù)間的相互聯(lián)系。
這種方式的數(shù)據(jù)文件，各項數(shù)據(jù)順序無關，根據(jù)被描述事物的復雜程度，總的項數(shù)亦可很不相同。只要得到它的數(shù)據(jù)模型，即可產(chǎn)生或理解全部數(shù)據(jù)內(nèi)容。這樣，EXPRESS定義的數(shù)據(jù)模型相當于嚴格定義的計算機化的數(shù)據(jù)文件協(xié)議。在它的公開與一致的基礎上，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的準確理解。
實際的建筑物涉及的信息當然遠比上例復雜，但用同樣方法亦可準確完整地描述清楚，并可靈活使用。
上例描述的基礎，建立在數(shù)據(jù)模型的一致上。若數(shù)據(jù)模型不一致，也就是看待和描述事物的角度不一致，仍不能實現(xiàn)這種數(shù)據(jù)交換。例如，如果某個軟件是用各面墻的中線描述建筑物幾何信息，其數(shù)據(jù)就很難直接用上述數(shù)據(jù)模型表出。因此，制定統(tǒng)一的標準數(shù)據(jù)模型，即統(tǒng)一的EXPRESS形式的定義文件，是使用和推廣STEP技術進行數(shù)據(jù)交換的關鍵。
經(jīng)過十余年的努力，已開發(fā)出許多使用STEP的軟件工具。例如以圖形化方式定義數(shù)據(jù)模型并直接生成EXPRESS文件的NIAM；將EXPRESS文件自動轉換為C++中數(shù)據(jù)類型說明的CCGEN；直接存儲、管理和檢索STEP形式數(shù)據(jù)的動態(tài)數(shù)據(jù)庫軟件等。目前隨著STEP技術的普及與深入，新的工具還在不斷出現(xiàn)。
3使用STEP的初步嘗試
與英國建筑研究中心（BRE）合作，并結合國內(nèi)的具體情況，作者近兩年來開發(fā)出采用STEP數(shù)據(jù)交換方式的集成化建筑熱環(huán)境分析系統(tǒng)IISABRE。它的基本思想就是試圖將相關的各種計算軟件及CAD工具集成到一起，每個軟件可以使用其它軟件的各種輸出結果，它的輸出結果亦可被其它軟件所使用。系統(tǒng)的核心是使用STEP技術按照EXPRESS定義的建筑信息數(shù)據(jù)模型（IDM，IntergratedDataModel）。該數(shù)據(jù)模型包括建筑物的幾何信息、圍護結構熱工性能、建筑物的運行管理方式以及微生物的能耗、采光、自然室溫等各種物理性能。利用此數(shù)據(jù)模型可基本上描述與建筑熱物理有關的各種信息。為了實現(xiàn)各軟件與以此數(shù)據(jù)模型為原型的數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù)，每個軟件都配一個數(shù)據(jù)轉換器。此數(shù)據(jù)轉換器從STEP數(shù)據(jù)庫中取出該軟件所需要的數(shù)據(jù)，按其要求生成數(shù)據(jù)輸入文件。數(shù)據(jù)轉換器又將該軟件的計算結果轉換為STEP方式并存入STEP數(shù)據(jù)庫中。
利用這一系統(tǒng)，用戶首先AutoCAD上描述所分析建筑的三維幾何形狀，并通過從門窗墻部件庫選擇相應的部件來定義各建筑部件的材料和物理性能。這些輸入結果都被轉換為STEP的數(shù)據(jù)項，存入數(shù)據(jù)庫中。用戶可調(diào)用計算軟件對此建筑進行分析。例如檢查它的圍護結構是否滿足保溫標準或進行能耗估算。用戶還可進一步定義要求的房間范圍以及HVAC形式，從而進行負荷計算或自然室溫計算。這些計算結果亦存入數(shù)據(jù)庫中，并可被其它軟件利用。由于采用了開放式結構，此系統(tǒng)還可以運行現(xiàn)成的計算分析軟件。目前已試將美國開發(fā)的SERIRES（建筑熱模擬軟件）和英國開發(fā)的BREDOM（建筑能耗估算）連入。利用這種方式現(xiàn)有的分析計算軟件資源可以較方便地集成于此系統(tǒng)中。
此系統(tǒng)目前仍處于開發(fā)完善中，但已顯示出STEP方式的優(yōu)越。隨著系統(tǒng)復雜性的增加，這種優(yōu)越性會越來越明顯地表現(xiàn)出來。
4建議和設想
關鍵詞：數(shù)據(jù)交換電路交換報文交換、分組交換綜合業(yè)務數(shù)字交換
交換設備是人類信息交互中的重要實施，在相互通信中起著立交橋的作用。交換技術的發(fā)展總是依賴于人類的信息需求、傳送信息的格式和技術，以及控制技術的發(fā)展而螺旋型發(fā)展。從電話交換一直到當今數(shù)據(jù)交換、綜合業(yè)務數(shù)字交換，交換技術經(jīng)歷了人工交換到自動交換的過程。人們對可視電話、可視圖文、圖象通信和多媒體等寬帶業(yè)務的需求，也將大大地推動異步傳輸技術（ATM）和同步數(shù)字系列技術（SDH）及寬帶用戶接入網(wǎng)技術的不斷進步和廣泛應用。
從交換技術的發(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)務數(shù)字交換的發(fā)展過程。
一、電路交換
自1876年美國貝爾發(fā)明電話以來，隨著社會需求的增長和通信技術水平的不斷發(fā)展，電路交換技術從最初的人工接續(xù)方式，經(jīng)歷了機電與電子式自動交換、存儲程序控制的模擬和數(shù)字交換、第三方可編程交換等技術的變革，當前正在發(fā)展中的融合多媒體格式相互通信的軟交換技術。
隨著電子技術，尤其是半導體技術的迅速發(fā)展，人們在交換機內(nèi)引入電子技術，這類交換機稱作電子交換機。最初是在交換機的控制部分引入電子技術，話路部分仍采用機械接點，出現(xiàn)了“半電子交換機”、“準電子交換機”。只有在微電子技術和數(shù)字技術的進一步發(fā)展以后，才開始了全電子交換機的迅速發(fā)展。
1946年第一臺電子計算機的誕生，對交換技術的發(fā)展起了巨大的影響。在20世紀60年代后期，脈沖編碼調(diào)制(PCM)技術成功地應用在通信傳輸系統(tǒng)中，對通話質(zhì)量和節(jié)約線路設備成本都產(chǎn)生了很大好處。隨著數(shù)字通信與PCM技術的迅速發(fā)展和廣泛應用，于是產(chǎn)生了將PCM信息直接交換的思想，各國開始研制程控數(shù)字交換機。1970年法國首先在拉尼翁(Lanion)成功地開通了世界上第一臺程控數(shù)字交換系統(tǒng)，標志著交換技術從傳統(tǒng)的模擬交換進入到了數(shù)字交換時代。程控數(shù)字交換技術采用PCM數(shù)字傳輸和數(shù)字交換，非常適合信息數(shù)字化應用，除應用于普通電話通信以外，并且為開通用戶電報、數(shù)據(jù)傳送等非話業(yè)務提供了有利條件。目前在電信網(wǎng)中使用的電路交換機全部為程控數(shù)字交換機，可向用戶提供電路方式的固定電話業(yè)務、移動電話業(yè)務和窄帶ISDN業(yè)務。
二、報文交換
報文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報文，報文就是站點一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長度不限且可變。當一個站要發(fā)送報文時，它將一個目的地址附加到報文上，網(wǎng)絡節(jié)點根據(jù)報文上的目的地址信息，把報文發(fā)送到下一個節(jié)點，一直逐個節(jié)點地轉送到目的節(jié)點。
每個節(jié)點在收到整個報文并檢查無誤后，就暫存這個報文，然后利用路由信息找出下一個節(jié)點的地址，再把整個報文傳送給下一個節(jié)點。因此，端與端之間無需先通過呼叫建立連接。報文在每個節(jié)點的延遲時間，等于接收報文所需的時間加上向下一個節(jié)點轉發(fā)所需的排隊延遲時間之和。
三、分組交換
分組交換是交換技術發(fā)展的重要成果，代表著網(wǎng)絡未來演進的方向。分組交換方式兼有報文交換和線路交換的優(yōu)點。分組交換技術使用統(tǒng)計復用，與電路交換相比大大提高了帶寬利用率。這要求在交換節(jié)點使用存儲轉發(fā)，從而導致掉隊現(xiàn)象的發(fā)生。因此，分組交換全引入不固定的延遲的概念。分組交換網(wǎng)絡主要有面向連接和無連接兩種方式．分組網(wǎng)絡包含3個功能面，分別是數(shù)據(jù)面、控制面和管理面。數(shù)據(jù)面負責分組轉發(fā)，因此需要高性能的實現(xiàn)。目前主要的分組交換網(wǎng)包括面向連接的X．25、幀中繼、ATM、MPLS以及無連接的以太網(wǎng)、CP／IP網(wǎng)絡。
分組交換網(wǎng)有兩種主要的形式：面向連接和無連接。對于分組交換技術來說，面向連接的網(wǎng)絡與電路交換類似，也需要通過連接建立過程在交換機中分配資源；但由于它采用統(tǒng)計復用，所分配的資源是用邏輯標號來表示的。自分組交換技術出現(xiàn)以來，已經(jīng)有多種分組交換網(wǎng)投人運行。電信領域最早提出的是X．25網(wǎng)絡，但由于它協(xié)議復雜，速度有限，逐漸被性能更好的網(wǎng)絡如幀中繼代替。幀中繼網(wǎng)絡可以認為是X．25的改進版本，它簡化了協(xié)議以提高處理效率。
計算機領域的一個側重點是局域網(wǎng)，即小范圍、小規(guī)模的網(wǎng)絡，用于互連辦公室內(nèi)的計算機。目前以太網(wǎng)已成為占統(tǒng)治地位的局域網(wǎng)技術。
在20世紀90年代中后期，因特網(wǎng)獲得較大發(fā)展，規(guī)模持續(xù)擴大，對核心路由器吞吐量的要求也越來越高。由于路由器對IP分組進行轉發(fā)時路由表的查找比較復雜，轉發(fā)速度受到很大限制。前面指出，面向連接網(wǎng)絡使用邏輯子信道標號進行轉發(fā)表查找，速度是很快的。人們結合ATM技術在這方面的優(yōu)點，提出將核心網(wǎng)絡改為使用類似于ATM的交換機，而只在邊緣網(wǎng)絡使用路由器的IP交換技術，最終發(fā)展為多協(xié)議標記交換(MPlS)。然而，在隨后的幾年中，提出了多種實用的高速路由查找方法，使其不再成為瓶頸。此時，MPLS最大的優(yōu)點就是流量工程(TramcEn小needng)能力，即人為控制分組流向。但是由于目前高速路由器還能夠很好地工作，MPLS技術并沒有被廣泛使用。
四、綜合業(yè)務數(shù)字交換
綜合業(yè)務數(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)務為一體的網(wǎng)絡，適用于不同的帶寬要求和多樣的業(yè)務要求。異步傳輸模式ATM(AsynchronousTransferMode)就是用于寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的一種交換技術。ATM是在分組交換基礎上發(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)絡只負責信息的交換和傳送，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。
隨著通信技術和通信業(yè)務需求的發(fā)展，迫使電信網(wǎng)絡必須向寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(B—ISDN)方向發(fā)展。這要求通信網(wǎng)絡和交換設備既要容納非實時的數(shù)據(jù)業(yè)務，又要容納實時性的電話和電視信號業(yè)務，還要考慮到滿足突發(fā)性強、瞬時業(yè)務量大的要求，提高通信效率和經(jīng)濟性。在這樣的通信業(yè)務條件下，傳統(tǒng)的電路交換和分組交換都不能夠勝任。電路交換的主要缺點是信道帶寬(速率)分配缺乏靈活性，以及在處理突發(fā)業(yè)務情況下效率低。而分組交換則由于處理操作帶來的時延而不適宜于實時通信。因此，在研究新的傳送模式時需要找出兩全的辦法，既能達到網(wǎng)絡資源的充分利用，又能使各種通信業(yè)務獲得高質(zhì)量的傳送水平。這種新的傳送模式就是后來出現(xiàn)的“異步轉移模式”(ATM)。
ATM是在光纖大容量傳輸媒體的環(huán)境中分組交換技術的新發(fā)展。在大量使用光纜之前，數(shù)字通信網(wǎng)中的中繼線路是最緊張也是質(zhì)量最差的資源，提高線路利用率和減少誤碼是最著重考慮的事情。光纜的大量使用不僅大大增加了通信能力，而且也大大提高了傳輸質(zhì)量。這使得人們逐漸傾向于寧可犧牲部分線路利用率來減少節(jié)點的處理負擔。
與此同時，人類對于通信帶寬的需求日益增加。特別是傳送圖像信息和海量數(shù)據(jù)，
已經(jīng)使人們對于數(shù)據(jù)通信的速率由過去的幾千比特／秒增加到幾兆比特／秒。這樣，節(jié)點的處理能力成了數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中的“瓶頸”。ATM對于節(jié)點處理能力的要求遠低于分組轉送方式，更能適應現(xiàn)代的這種環(huán)境。
ATM方式中，采用了分組交換中的虛電路形式，同時在呼叫建立過程中向網(wǎng)絡提出傳輸所希望使用的資源，網(wǎng)絡根據(jù)當前的狀態(tài)決定是否接受這個呼叫?？梢哉f，ATM方式既兼顧了網(wǎng)絡運營效率，又能夠滿足接入網(wǎng)絡的連接進行快速數(shù)據(jù)傳送的需要。
五、計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換技術發(fā)展的展望
近年來。以Internet為代表的新技術革命正在深刻地改變著傳統(tǒng)的電信觀念和體系架構，并且隨著信息社會的到來，人們的日常生活、學習工作已經(jīng)離不開網(wǎng)絡，這導致了人類社會對網(wǎng)絡業(yè)務需求急劇增長，并且對網(wǎng)絡也提出了更高的要求，不僅要提供話音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務，也要同時支持實時多媒體流的傳送，并且要求網(wǎng)絡具有更高的安全性、可靠性和高性能。下一代網(wǎng)絡應是—個能夠屏蔽底層通信基礎設施多樣性，并能提供一個統(tǒng)一開放的、可伸縮的、安全穩(wěn)定和高性能的融合服務平臺，能夠支持快速靈活地開發(fā)、集成、定制和部署新的網(wǎng)絡業(yè)務。
下一代網(wǎng)絡將是—一個以軟交換為核心、光網(wǎng)絡為基礎、分組型傳送技術的開放式的融合網(wǎng)。軟交換的出現(xiàn)，可通過一個融合的網(wǎng)絡為用戶同時提供話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務，實現(xiàn)國際電聯(lián)提出的“通過互聯(lián)互通的電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和電視網(wǎng)等網(wǎng)路資源的無縫融合，構成一個具有統(tǒng)一接入和應用界面的高效率網(wǎng)路，使人類能在任何時間和地點，以一種可以接受的費用和質(zhì)量，安全的享受多種方式的信息應用”的目標。
參考文獻:
[1]金惠文陳建亞紀紅馮春燕:現(xiàn)代交換原理.北京:電子工業(yè)出版社，2005
1.1異步轉換技術
這種技術是一種面向連接寬帶的交換技術,是傳統(tǒng)分組交換技術和電路交換技術的延伸和發(fā)展。該技術是使用定長分組把語音和圖像等信息分解成固定長度53b的信息,定長分組就是信元。作用機制是將信元作為單位進行復接、傳輸、交換,獲得了空信元就可以插入信息,且插入的位置可以是隨意的,然后進行信息傳輸。這種技術的優(yōu)點是能進行無連接傳輸,有助于寬帶高速交換,簡化了網(wǎng)絡協(xié)議和功能等。主要業(yè)務有互聯(lián)局域網(wǎng)、虛擬局域網(wǎng)組建、支持無連接數(shù)據(jù)通信業(yè)務、支持幀中繼業(yè)務等。
1.2光交換技術
這是建立在光纖介質(zhì)上的交換技術,可以分為波分光交換技術、時分光交換技術和空分光交換技術。波分光交換技術的基礎是波分復用技術,能開展超大容量的數(shù)據(jù)傳輸,采用的方法是波長變換和波長選擇。該技術分別有N條輸入和輸出管線,且每條光纖都是借助波分復用技術有n個波長的載波信號,并在每個復用器之間實現(xiàn)N路光纖的n個波長信號交換的。時分光交換技術的基礎上時分復用技術,原理是時隙互換。時分復用技術是將時間化成好多幀,將每個幀劃分成N個長度一樣的時隙,并將時隙分別分給N個信號,最后將N個信號復接到一條光纖上的傳輸技術?？辗止饨粨Q技術的基礎是光開關技術,通過光開關技術把光信號的傳送通路進行變化,達到傳輸?shù)哪康?。此?光交換技術還有一種是對上述三個技術的組合,形成組合光交換技術。組合光交換技術主要是由光開關陣列和波分復用器組成的。
2強化交換技術在現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信中作用的建議
在現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信中,選擇并使用合適的交換技術是至關重要的,尤其是對提高數(shù)據(jù)通信質(zhì)量有直接影響。要想充分發(fā)揮交換技術在現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信中的作用,很重要的一個衡量指標是要確保數(shù)據(jù)通信的可靠性和有效性,即保障數(shù)據(jù)通信質(zhì)量。為了強化換技術在現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信中的作用,提高數(shù)據(jù)通信質(zhì)量,必須做到以下幾點。
(1)制定科學合理的通信協(xié)議。即要盡量減少數(shù)據(jù)包的長度,可以使用長度字節(jié)來對數(shù)據(jù)包長度進行標志;已經(jīng)制定好的通信協(xié)議要經(jīng)過多次驗證,提高有效性;可以采用合理的幀進行同步標志。
(2)最大程度的降低波特率相對誤差。
(3)合理使用軟件抗干擾技術。軟件抗干擾技術是一種單片機系統(tǒng)的自身防御,系統(tǒng)中控制程序代碼必須要不被損壞是該技術的使用前提。
3結語
[論文摘要]本論文討論計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換技術的發(fā)展歷程，闡述數(shù)據(jù)交換每個發(fā)展階段的技術特點。著重對分組交換技術進行分析論述。
交換設備是人類信息交互中的重要實施，在相互通信中起著立交橋的作用。交換技術的發(fā)展總是依賴于人類的信息需求、傳送信息的格式和技術，以及控制技術的發(fā)展而螺旋型發(fā)展。從電話交換一直到當今數(shù)據(jù)交換、綜合業(yè)務數(shù)字交換，交換技術經(jīng)歷了人工交換到自動交換的過程。人們對可視電話、可視圖文、圖象通信和多媒體等寬帶業(yè)務的需求，也將大大地推動異步傳輸技術（ATM）和同步數(shù)字系列技術（SDH）及寬帶用戶接入網(wǎng)技術的不斷進步和廣泛應用。
從交換技術的發(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)務數(shù)字交換的發(fā)展過程。
一、電路交換
自1876年美國貝爾發(fā)明電話以來，隨著社會需求的增長和通信技術水平的不斷發(fā)展，電路交換技術從最初的人工接續(xù)方式，經(jīng)歷了機電與電子式自動交換、存儲程序控制的模擬和數(shù)字交換、第三方可編程交換等技術的變革，當前正在發(fā)展中的融合多媒體格式相互通信的軟交換技術。
隨著電子技術，尤其是半導體技術的迅速發(fā)展，人們在交換機內(nèi)引入電子技術，這類交換機稱作電子交換機。最初是在交換機的控制部分引入電子技術，話路部分仍采用機械接點，出現(xiàn)了“半電子交換機”、“準電子交換機”。只有在微電子技術和數(shù)字技術的進一步發(fā)展以后，才開始了全電子交換機的迅速發(fā)展。
1946年第一臺電子計算機的誕生，對交換技術的發(fā)展起了巨大的影響。在20世紀60年代后期，脈沖編碼調(diào)制(PCM)技術成功地應用在通信傳輸系統(tǒng)中，對通話質(zhì)量和節(jié)約線路設備成本都產(chǎn)生了很大好處。隨著數(shù)字通信與PCM技術的迅速發(fā)展和廣泛應用，于是產(chǎn)生了將PCM信息直接交換的思想，各國開始研制程控數(shù)字交換機。1970年法國首先在拉尼翁(Lanion)成功地開通了世界上第一臺程控數(shù)字交換系統(tǒng)，標志著交換技術從傳統(tǒng)的模擬交換進入到了數(shù)字交換時代。程控數(shù)字交換技術采用PCM數(shù)字傳輸和數(shù)字交換，非常適合信息數(shù)字化應用，除應用于普通電話通信以外，并且為開通用戶電報、數(shù)據(jù)傳送等非話業(yè)務提供了有利條件。目前在電信網(wǎng)中使用的電路交換機全部為程控數(shù)字交換機，可向用戶提供電路方式的固定電話業(yè)務、移動電話業(yè)務和窄帶ISDN業(yè)務。
二、報文交換
報文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報文，報文就是站點一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長度不限且可變。當一個站要發(fā)送報文時，它將一個目的地址附加到報文上，網(wǎng)絡節(jié)點根據(jù)報文上的目的地址信息，把報文發(fā)送到下一個節(jié)點，一直逐個節(jié)點地轉送到目的節(jié)點。
每個節(jié)點在收到整個報文并檢查無誤后，就暫存這個報文，然后利用路由信息找出下一個節(jié)點的地址，再把整個報文傳送給下一個節(jié)點。因此，端與端之間無需先通過呼叫建立連接。報文在每個節(jié)點的延遲時間，等于接收報文所需的時間加上向下一個節(jié)點轉發(fā)所需的排隊延遲時間之和。
三、分組交換
分組交換是交換技術發(fā)展的重要成果，代表著網(wǎng)絡未來演進的方向。分組交換方式兼有報文交換和線路交換的優(yōu)點。分組交換技術使用統(tǒng)計復用，與電路交換相比大大提高了帶寬利用率。這要求在交換節(jié)點使用存儲轉發(fā)，從而導致掉隊現(xiàn)象的發(fā)生。因此，分組交換全引入不固定的延遲的概念。分組交換網(wǎng)絡主要有面向連接和無連接兩種方式．分組網(wǎng)絡包含3個功能面，分別是數(shù)據(jù)面、控制面和管理面。數(shù)據(jù)面負責分組轉發(fā)，因此需要高性能的實現(xiàn)。目前主要的分組交換網(wǎng)包括面向連接的X．25、幀中繼、ATM、MPLS以及無連接的以太網(wǎng)、CP／IP網(wǎng)絡。
分組交換網(wǎng)有兩種主要的形式：面向連接和無連接。對于分組交換技術來說，面向連接的網(wǎng)絡與電路交換類似，也需要通過連接建立過程在交換機中分配資源；但由于它采用統(tǒng)計復用，所分配的資源是用邏輯標號來表示的。自分組交換技術出現(xiàn)以來，已經(jīng)有多種分組交換網(wǎng)投人運行。電信領域最早提出的是X．25網(wǎng)絡，但由于它協(xié)議復雜，速度有限，逐漸被性能更好的網(wǎng)絡如幀中繼代替。幀中繼網(wǎng)絡可以認為是X．25的改進版本，它簡化了協(xié)議以提高處理效率。
計算機領域的一個側重點是局域網(wǎng)，即小范圍、小規(guī)模的網(wǎng)絡，用于互連辦公室內(nèi)的計算機。目前以太網(wǎng)已成為占統(tǒng)治地位的局域網(wǎng)技術。
在20世紀90年代中后期，因特網(wǎng)獲得較大發(fā)展，規(guī)模持續(xù)擴大，對核心路由器吞吐量的要求也越來越高。由于路由器對IP分組進行轉發(fā)時路由表的查找比較復雜，轉發(fā)速度受到很大限制。前面指出，面向連接網(wǎng)絡使用邏輯子信道標號進行轉發(fā)表查找，速度是很快的。人們結合ATM技術在這方面的優(yōu)點，提出將核心網(wǎng)絡改為使用類似于ATM的交換機，而只在邊緣網(wǎng)絡使用路由器的IP交換技術，最終發(fā)展為多協(xié)議標記交換(MPlS)。然而，在隨后的幾年中，提出了多種實用的高速路由查找方法，使其不再成為瓶頸。此時，MPLS最大的優(yōu)點就是流量工程(TramcEn小needng)能力，即人為控制分組流向。但是由于目前高速路由器還能夠很好地工作，MPLS技術并沒有被廣泛使用。
四、綜合業(yè)務數(shù)字交換
綜合業(yè)務數(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)務為一體的網(wǎng)絡，適用于不同的帶寬要求和多樣的業(yè)務要求。異步傳輸模式ATM(AsynchronousTransferMode)就是用于寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的一種交換技術。ATM是在分組交換基礎上發(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)絡只負責信息的交換和傳送，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。
隨著通信技術和通信業(yè)務需求的發(fā)展，迫使電信網(wǎng)絡必須向寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(B—ISDN)方向發(fā)展。這要求通信網(wǎng)絡和交換設備既要容納非實時的數(shù)據(jù)業(yè)務，又要容納實時性的電話和電視信號業(yè)務，還要考慮到滿足突發(fā)性強、瞬時業(yè)務量大的要求，提高通信效率和經(jīng)濟性。在這樣的通信業(yè)務條件下，傳統(tǒng)的電路交換和分組交換都不能夠勝任。電路交換的主要缺點是信道帶寬(速率)分配缺乏靈活性，以及在處理突發(fā)業(yè)務情況下效率低。而分組交換則由于處理操作帶來的時延而不適宜于實時通信。因此，在研究新的傳送模式時需要找出兩全的辦法，既能達到網(wǎng)絡資源的充分利用，又能使各種通信業(yè)務獲得高質(zhì)量的傳送水平。這種新的傳送模式就是后來出現(xiàn)的“異步轉移模式”(ATM)。ATM是在光纖大容量傳輸媒體的環(huán)境中分組交換技術的新發(fā)展。在大量使用光纜之前，數(shù)字通信網(wǎng)中的中繼線路是最緊張也是質(zhì)量最差的資源，提高線路利用率和減少誤碼是最著重考慮的事情。光纜的大量使用不僅大大增加了通信能力，而且也大大提高了傳輸質(zhì)量。這使得人們逐漸傾向于寧可犧牲部分線路利用率來減少節(jié)點的處理負擔。
與此同時，人類對于通信帶寬的需求日益增加。特別是傳送圖像信息和海量數(shù)據(jù)，已經(jīng)使人們對于數(shù)據(jù)通信的速率由過去的幾千比特／秒增加到幾兆比特／秒。這樣，節(jié)點的處理能力成了數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中的“瓶頸”。ATM對于節(jié)點處理能力的要求遠低于分組轉送方式，更能適應現(xiàn)代的這種環(huán)境。
ATM方式中，采用了分組交換中的虛電路形式，同時在呼叫建立過程中向網(wǎng)絡提出傳輸所希望使用的資源，網(wǎng)絡根據(jù)當前的狀態(tài)決定是否接受這個呼叫?？梢哉f，ATM方式既兼顧了網(wǎng)絡運營效率，又能夠滿足接入網(wǎng)絡的連接進行快速數(shù)據(jù)傳送的需要。
五、計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換技術發(fā)展的展望
近年來。以Internet為代表的新技術革命正在深刻地改變著傳統(tǒng)的電信觀念和體系架構，并且隨著信息社會的到來，人們的日常生活、學習工作已經(jīng)離不開網(wǎng)絡，這導致了人類社會對網(wǎng)絡業(yè)務需求急劇增長，并且對網(wǎng)絡也提出了更高的要求，不僅要提供話音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務，也要同時支持實時多媒體流的傳送，并且要求網(wǎng)絡具有更高的安全性、可靠性和高性能。下一代網(wǎng)絡應是—個能夠屏蔽底層通信基礎設施多樣性，并能提供一個統(tǒng)一開放的、可伸縮的、安全穩(wěn)定和高性能的融合服務平臺，能夠支持快速靈活地開發(fā)、集成、定制和部署新的網(wǎng)絡業(yè)務。
下一代網(wǎng)絡將是—一個以軟交換為核心、光網(wǎng)絡為基礎、分組型傳送技術的開放式的融合網(wǎng)。軟交換的出現(xiàn)，可通過一個融合的網(wǎng)絡為用戶同時提供話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務，實現(xiàn)國際電聯(lián)提出的“通過互聯(lián)互通的電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和電視網(wǎng)等網(wǎng)路資源的無縫融合，構成一個具有統(tǒng)一接入和應用界面的高效率網(wǎng)路，使人類能在任何時間和地點，以一種可以接受的費用和質(zhì)量，安全的享受多種方式的信息應用”的目標。
參考文獻:
[1]金惠文陳建亞紀紅馮春燕:現(xiàn)代交換原理.北京:電子工業(yè)出版社，2005
[論文摘要]本論文討論計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換技術的發(fā)展歷程，闡述數(shù)據(jù)交換每個發(fā)展階段的技術特點。著重對分組交換技術進行分析論述。
交換設備是人類信息交互中的重要實施，在相互通信中起著立交橋的作用。交換技術的發(fā)展總是依賴于人類的信息需求、傳送信息的格式和技術，以及控制技術的發(fā)展而螺旋型發(fā)展。從電話交換一直到當今數(shù)據(jù)交換、綜合業(yè)務數(shù)字交換，交換技術經(jīng)歷了人工交換到自動交換的過程。人們對可視電話、可視圖文、圖象通信和多媒體等寬帶業(yè)務的需求，也將大大地推動異步傳輸技術（ATM）和同步數(shù)字系列技術（SDH）及寬帶用戶接入網(wǎng)技術的不斷進步和廣泛應用。
從交換技術的發(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)務數(shù)字交換的發(fā)展過程。
一、電路交換
自1876年美國貝爾發(fā)明電話以來，隨著社會需求的增長和通信技術水平的不斷發(fā)展，電路交換技術從最初的人工接續(xù)方式，經(jīng)歷了機電與電子式自動交換、存儲程序控制的模擬和數(shù)字交換、第三方可編程交換等技術的變革，當前正在發(fā)展中的融合多媒體格式相互通信的軟交換技術。
隨著電子技術，尤其是半導體技術的迅速發(fā)展，人們在交換機內(nèi)引入電子技術，這類交換機稱作電子交換機。最初是在交換機的控制部分引入電子技術，話路部分仍采用機械接點，出現(xiàn)了“半電子交換機”、“準電子交換機”。只有在微電子技術和數(shù)字技術的進一步發(fā)展以后，才開始了全電子交換機的迅速發(fā)展。
1 9 4 6年第一臺電子計算機的誕生，對交換技術的發(fā)展起了巨大的影響。在20世紀60年代后期，脈沖編碼調(diào)制(PCM)技術成功地應用在通信傳輸系統(tǒng)中，對通話質(zhì)量和節(jié)約線路設備成本都產(chǎn)生了很大好處。隨著數(shù)字通信與P C M技術的迅速發(fā)展和廣泛應用，于是產(chǎn)生了將P C M信息直接交換的思想，各國開始研制程控數(shù)字交換機。1970年法國首先在拉尼翁(Lanion)成功地開通了世界上第一臺程控數(shù)字交換系統(tǒng)，標志著交換技術從傳統(tǒng)的模擬交換進入到了數(shù)字交換時代。程控數(shù)字交換技術采用PCM數(shù)字傳輸和數(shù)字交換，非常適合信息數(shù)字化應用，除應用于普通電話通信以外，并且為開通用戶電報、數(shù)據(jù)傳送等非話業(yè)務提供了有利條件。目前在電信網(wǎng)中使用的電路交換機全部為程控數(shù)字交換機，可向用戶提供電路方式的固定電話業(yè)務、移動電話業(yè)務和窄帶ISDN業(yè)務。
二、報文交換
報文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報文，報文就是站點一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長度不限且可變。當一個站要發(fā)送報文時，它將一個目的地址附加到報文上，網(wǎng)絡節(jié)點根據(jù)報文上的目的地址信息，把報文發(fā)送到下一個節(jié)點，一直逐個節(jié)點地轉送到目的節(jié)點。
每個節(jié)點在收到整個報文并檢查無誤后，就暫存這個報文，然后利用路由信息找出下一個節(jié)點的地址，再把整個報文傳送給下一個節(jié)點。因此，端與端之間無需先通過呼叫建立連接。報文在每個節(jié)點的延遲時間，等于接收報文所需的時間加上向下一個節(jié)點轉發(fā)所需的排隊延遲時間之和。
三、分組交換
分組交換是交換技術發(fā)展的重要成果，代表著網(wǎng)絡未來演進的方向。分組交換方式兼有報文交換和線路交換的優(yōu)點。分組交換技術使用統(tǒng)計復用，與電路交換相比大大提高了帶寬利用率。這要求在交換節(jié)點使用存儲轉發(fā)，從而導致掉隊現(xiàn)象的發(fā)生。因此，分組交換全引入不固定的延遲的概念。分組交換網(wǎng)絡主要有面向連接和無連接兩種方式．分組網(wǎng)絡包含3個功能面，分別是數(shù)據(jù)面、控制面和管理面。數(shù)據(jù)面負責分組轉發(fā)，因此需要高性能的實現(xiàn)。目前主要的分組交換網(wǎng)包括面向連接的X．25、幀中繼、ATM、MPLS以及無連接的以太網(wǎng)、CP／IP網(wǎng)絡。
分組交換網(wǎng)有兩種主要的形式：面向連接和無連接。對于分組交換技術來說，面向連接的網(wǎng)絡與電路交換類似，也需要通過連接建立過程在交換機中分配資源；但由于它采用統(tǒng)計復用，所分配的資源是用邏輯標號來表示的。自分組交換技術出現(xiàn)以來，已經(jīng)有多種分組交換網(wǎng)投人運行。電信領域最早提出的是X．2 5網(wǎng)絡，但由于它協(xié)議復雜，速度有限，逐漸被性能更好的網(wǎng)絡如幀中繼代替。幀中繼網(wǎng)絡可以認為是X．2 5的改進版本，它簡化了協(xié)議以提高處理效率。
計算機領域的一個側重點是局域網(wǎng)，即小范圍、小規(guī)模的網(wǎng)絡，用于互連辦公室內(nèi)的計算機。目前以太網(wǎng)已成為占統(tǒng)治地位的局域網(wǎng)技術。
在2 0世紀9 0年代中后期，因特網(wǎng)獲得較大發(fā)展，規(guī)模持續(xù)擴大，對核心路由器吞吐量的要求也越來越高。由于路由器對I P分組進行轉發(fā)時路由表的查找比較復雜，轉發(fā)速度受到很大限制。前面指出，面向連接網(wǎng)絡使用邏輯子信道標號進行轉發(fā)表查找，速度是很快的。人們結合ATM技術在這方面的優(yōu)點，提出將核心網(wǎng)絡改為使用類似于A T M的交換機，而只在邊緣網(wǎng)絡使用路由器的I P交換技術，最終發(fā)展為多協(xié)議標記交換(MPlS)。然而，在隨后的幾年中，提出了多種實用的高速路由查找方法，使其不再成為瓶頸。此時，MPLS最大的優(yōu)點就是流量工程(Tramc En小needng)能力，即人為控制分組流向。但是由于目前高速路由器還能夠很好地工作，MPLS技術并沒有被廣泛使用。
四、綜合業(yè)務數(shù)字交換
綜合業(yè)務數(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)務為一體的網(wǎng)絡，適用于不同的帶寬要求和多樣的業(yè)務要求。異步傳輸模式ATM(Asynchronous Transfer Mode)就是用于寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的一種交換技術。A T M是在分組交換基礎上發(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)絡只負責信息的交換和傳送，從而使傳輸時延減小。所以A T M適用于高速數(shù)據(jù)交換業(yè)務。
隨著通信技術和通信業(yè)務需求的發(fā)展，迫使電信網(wǎng)絡必須向寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(B—ISDN)方向發(fā)展。這要求通信網(wǎng)絡和交換設備既要容納非實時的數(shù)據(jù)業(yè)務，又要容納實時性的電話和電視信號業(yè)務，還要考慮到滿足突發(fā)性強、瞬時業(yè)務量大的要求，提高通信效率和經(jīng)濟性。在這樣的通信業(yè)務條件下，傳統(tǒng)的電路交換和分組交換都不能夠勝任。電路交換的主要缺點是信道帶寬(速率)分配缺乏靈活性，以及在處理突發(fā)業(yè)務情況下效率低。而分組交換則由于處理操作帶來的時延而不適宜于實時通信。因此，在研究新的傳送模式時需要找出兩全的辦法，既能達到網(wǎng)絡資源的充分利用，又能使各種通信業(yè)務獲得高質(zhì)量的傳送水平。這種新的傳送模式就是后來出現(xiàn)的“異步轉移模式”(ATM)。
A T M是在光纖大容量傳輸媒體的環(huán)境中分組交換技術的新發(fā)展。在大量使用光纜之前，數(shù)字通信網(wǎng)中的中繼線路是最緊張也是質(zhì)量最差的資源，提高線路利用率和減少誤碼是最著重考慮的事情。光纜的大量使用不僅大大增加了通信能力，而且也大大提高了傳輸質(zhì)量。這使得人們逐漸傾向于寧可犧牲部分線路利用率來減少節(jié)點的處理負擔。
與此同時，人類對于通信帶寬的需求日益增加。特別是傳送圖像信息和海量數(shù)據(jù)，已經(jīng)使人們對于數(shù)據(jù)通信的速率由過去的幾千比特／秒增加到幾兆比特／秒。這樣，節(jié)點的處理能力成了數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中的“瓶頸”。A T M對于節(jié)點處理能力的要求遠低于分組轉送方式，更能適應現(xiàn)代的這種環(huán)境。
A T M方式中，采用了分組交換中的虛電路形式，同時在呼叫建立過程中向網(wǎng)絡提出傳輸所希望使用的資源，網(wǎng)絡根據(jù)當前的狀態(tài)決定是否接受這個呼叫?？梢哉f，A T M方式既兼顧了網(wǎng)絡運營效率，又能夠滿足接入網(wǎng)絡的連接進行快速數(shù)據(jù)傳送的需要。
五、計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換技術發(fā)展的展望
近年來。以Internet為代表的新技術革命正在深刻地改變著傳統(tǒng)的電信觀念和體系架構，并且隨著信息社會的到來，人們的日常生活、學習工作已經(jīng)離不開網(wǎng)絡，這導致了人類社會對網(wǎng)絡業(yè)務需求急劇增長，并且對網(wǎng)絡也提出了更高的要求，不僅要提供話音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務，也要同時支持實時多媒體流的傳送，并且要求網(wǎng)絡具有更高的安全性、可靠性和高性能。下一代網(wǎng)絡應是—個能夠屏蔽底層通信基礎設施多樣性，并能提供一個統(tǒng)一開放的、可伸縮的、安全穩(wěn)定和高性能的融合服務平臺，能夠支持快速靈活地開發(fā)、集成、定制和部署新的網(wǎng)絡業(yè)務。
下一代網(wǎng)絡將是—一個以軟交換為核心、光網(wǎng)絡為基礎、分組型傳送技術的開放式的融合網(wǎng)。軟交換的出現(xiàn)，可通過一個融合的網(wǎng)絡為用戶同時提供話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務，實現(xiàn)國際電聯(lián)提出的“通過互聯(lián)互通的電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和電視網(wǎng)等網(wǎng)路資源的無縫融合，構成一個具有統(tǒng)一接入和應用界面的高效率網(wǎng)路，使人類能在任何時間和地點，以一種可以接受的費用和質(zhì)量，安全的享受多種方式的信息應用”的目標。
參考文獻
[1]金惠文 陳建亞 紀 紅 馮春燕:現(xiàn)代交換原理.北京:電子工業(yè)出版社，2005
[論文摘要]本論文討論計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換技術的發(fā)展歷程，闡述數(shù)據(jù)交換每個發(fā)展階段的技術特點。著重對分組交換技術進行分析論述。
交換設備是人類信息交互中的重要實施，在相互通信中起著立交橋的作用。交換技術的發(fā)展總是依賴于人類的信息需求、傳送信息的格式和技術，以及控制技術的發(fā)展而螺旋型發(fā)展。從電話交換一直到當今數(shù)據(jù)交換、綜合業(yè)務數(shù)字交換，交換技術經(jīng)歷了人工交換到自動交換的過程。人們對可視電話、可視圖文、圖象通信和多媒體等寬帶業(yè)務的需求，也將大大地推動異步傳輸技術（ATM）和同步數(shù)字系列技術（SDH）及寬帶用戶接入網(wǎng)技術的不斷進步和廣泛應用。
從交換技術的發(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)務數(shù)字交換的發(fā)展過程。
一、電路交換
自1876年美國貝爾發(fā)明電話以來，隨著社會需求的增長和通信技術水平的不斷發(fā)展，電路交換技術從最初的人工接續(xù)方式，經(jīng)歷了機電與電子式自動交換、存儲程序控制的模擬和數(shù)字交換、第三方可編程交換等技術的變革，當前正在發(fā)展中的融合多媒體格式相互通信的軟交換技術。
隨著電子技術，尤其是半導體技術的迅速發(fā)展，人們在交換機內(nèi)引入電子技術，這類交換機稱作電子交換機。最初是在交換機的控制部分引入電子技術，話路部分仍采用機械接點，出現(xiàn)了“半電子交換機”、“準電子交換機”。只有在微電子技術和數(shù)字技術的進一步發(fā)展以后，才開始了全電子交換機的迅速發(fā)展。
1946年第一臺電子計算機的誕生，對交換技術的發(fā)展起了巨大的影響。在20世紀60年代后期，脈沖編碼調(diào)制(PCM)技術成功地應用在通信傳輸系統(tǒng)中，對通話質(zhì)量和節(jié)約線路設備成本都產(chǎn)生了很大好處。隨著數(shù)字通信與PCM技術的迅速發(fā)展和廣泛應用，于是產(chǎn)生了將PCM信息直接交換的思想，各國開始研制程控數(shù)字交換機。1970年法國首先在拉尼翁(Lanion)成功地開通了世界上第一臺程控數(shù)字交換系統(tǒng)，標志著交換技術從傳統(tǒng)的模擬交換進入到了數(shù)字交換時代。程控數(shù)字交換技術采用PCM數(shù)字傳輸和數(shù)字交換，非常適合信息數(shù)字化應用，除應用于普通電話通信以外，并且為開通用戶電報、數(shù)據(jù)傳送等非話業(yè)務提供了有利條件。目前在電信網(wǎng)中使用的電路交換機全部為程控數(shù)字交換機，可向用戶提供電路方式的固定電話業(yè)務、移動電話業(yè)務和窄帶ISDN業(yè)務。
二、報文交換
報文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報文，報文就是站點一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長度不限且可變。當一個站要發(fā)送報文時，它將一個目的地址附加到報文上，網(wǎng)絡節(jié)點根據(jù)報文上的目的地址信息，把報文發(fā)送到下一個節(jié)點，一直逐個節(jié)點地轉送到目的節(jié)點。
每個節(jié)點在收到整個報文并檢查無誤后，就暫存這個報文，然后利用路由信息找出下一個節(jié)點的地址，再把整個報文傳送給下一個節(jié)點。因此，端與端之間無需先通過呼叫建立連接。報文在每個節(jié)點的延遲時間，等于接收報文所需的時間加上向下一個節(jié)點轉發(fā)所需的排隊延遲時間之和。
三、分組交換
分組交換是交換技術發(fā)展的重要成果，代表著網(wǎng)絡未來演進的方向。分組交換方式兼有報文交換和線路交換的優(yōu)點。分組交換技術使用統(tǒng)計復用，與電路交換相比大大提高了帶寬利用率。這要求在交換節(jié)點使用存儲轉發(fā)，從而導致掉隊現(xiàn)象的發(fā)生。因此，分組交換全引入不固定的延遲的概念。分組交換網(wǎng)絡主要有面向連接和無連接兩種方式．分組網(wǎng)絡包含3個功能面，分別是數(shù)據(jù)面、控制面和管理面。數(shù)據(jù)面負責分組轉發(fā)，因此需要高性能的實現(xiàn)。目前主要的分組交換網(wǎng)包括面向連接的X．25、幀中繼、ATM、MPLS以及無連接的以太網(wǎng)、CP／IP網(wǎng)絡。
分組交換網(wǎng)有兩種主要的形式：面向連接和無連接。對于分組交換技術來說，面向連接的網(wǎng)絡與電路交換類似，也需要通過連接建立過程在交換機中分配資源；但由于它采用統(tǒng)計復用，所分配的資源是用邏輯標號來表示的。自分組交換技術出現(xiàn)以來，已經(jīng)有多種分組交換網(wǎng)投人運行。電信領域最早提出的是X．25網(wǎng)絡，但由于它協(xié)議復雜，速度有限，逐漸被性能更好的網(wǎng)絡如幀中繼代替。幀中繼網(wǎng)絡可以認為是X．25的改進版本，它簡化了協(xié)議以提高處理效率。
計算機領域的一個側重點是局域網(wǎng)，即小范圍、小規(guī)模的網(wǎng)絡，用于互連辦公室內(nèi)的計算機。目前以太網(wǎng)已成為占統(tǒng)治地位的局域網(wǎng)技術。
在20世紀90年代中后期，因特網(wǎng)獲得較大發(fā)展，規(guī)模持續(xù)擴大，對核心路由器吞吐量的要求也越來越高。由于路由器對IP分組進行轉發(fā)時路由表的查找比較復雜，轉發(fā)速度受到很大限制。前面指出，面向連接網(wǎng)絡使用邏輯子信道標號進行轉發(fā)表查找，速度是很快的。人們結合ATM技術在這方面的優(yōu)點，提出將核心網(wǎng)絡改為使用類似于ATM的交換機，而只在邊緣網(wǎng)絡使用路由器的IP交換技術，最終發(fā)展為多協(xié)議標記交換(MPlS)。然而，在隨后的幾年中，提出了多種實用的高速路由查找方法，使其不再成為瓶頸。此時，MPLS最大的優(yōu)點就是流量工程(TramcEn小needng)能力，即人為控制分組流向。但是由于目前高速路由器還能夠很好地工作，MPLS技術并沒有被廣泛使用。
四、綜合業(yè)務數(shù)字交換
綜合業(yè)務數(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)務為一體的網(wǎng)絡，適用于不同的帶寬要求和多樣的業(yè)務要求。異步傳輸模式ATM(AsynchronousTransferMode)就是用于寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的一種交換技術。ATM是在分組交換基礎上發(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)絡只負責信息的交換和傳送，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。
隨著通信技術和通信業(yè)務需求的發(fā)展，迫使電信網(wǎng)絡必須向寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(B—ISDN)方向發(fā)展。這要求通信網(wǎng)絡和交換設備既要容納非實時的數(shù)據(jù)業(yè)務，又要容納實時性的電話和電視信號業(yè)務，還要考慮到滿足突發(fā)性強、瞬時業(yè)務量大的要求，提高通信效率和經(jīng)濟性。在這樣的通信業(yè)務條件下，傳統(tǒng)的電路交換和分組交換都不能夠勝任。電路交換的主要缺點是信道帶寬(速率)分配缺乏靈活性，以及在處理突發(fā)業(yè)務情況下效率低。而分組交換則由于處理操作帶來的時延而不適宜于實時通信。因此，在研究新的傳送模式時需要找出兩全的辦法，既能達到網(wǎng)絡資源的充分利用，又能使各種通信業(yè)務獲得高質(zhì)量的傳送水平。這種新的傳送模式就是后來出現(xiàn)的“異步轉移模式”(ATM)。
ATM是在光纖大容量傳輸媒體的環(huán)境中分組交換技術的新發(fā)展。在大量使用光纜之前，數(shù)字通信網(wǎng)中的中繼線路是最緊張也是質(zhì)量最差的資源，提高線路利用率和減少誤碼是最著重考慮的事情。光纜的大量使用不僅大大增加了通信能力，而且也大大提高了傳輸質(zhì)量。這使得人們逐漸傾向于寧可犧牲部分線路利用率來減少節(jié)點的處理負擔。
與此同時，人類對于通信帶寬的需求日益增加。特別是傳送圖像信息和海量數(shù)據(jù)，已經(jīng)使人們對于數(shù)據(jù)通信的速率由過去的幾千比特／秒增加到幾兆比特／秒。這樣，節(jié)點的處理能力成了數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中的“瓶頸”。ATM對于節(jié)點處理能力的要求遠低于分組轉送方式，更能適應現(xiàn)代的這種環(huán)境。
ATM方式中，采用了分組交換中的虛電路形式，同時在呼叫建立過程中向網(wǎng)絡提出傳輸所希望使用的資源，網(wǎng)絡根據(jù)當前的狀態(tài)決定是否接受這個呼叫?？梢哉f，ATM方式既兼顧了網(wǎng)絡運營效率，又能夠滿足接入網(wǎng)絡的連接進行快速數(shù)據(jù)傳送的需要。
五、計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換技術發(fā)展的展望
近年來。以Internet為代表的新技術革命正在深刻地改變著傳統(tǒng)的電信觀念和體系架構，并且隨著信息社會的到來，人們的日常生活、學習工作已經(jīng)離不開網(wǎng)絡，這導致了人類社會對網(wǎng)絡業(yè)務需求急劇增長，并且對網(wǎng)絡也提出了更高的要求，不僅要提供話音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務，也要同時支持實時多媒體流的傳送，并且要求網(wǎng)絡具有更高的安全性、可靠性和高性能。下一代網(wǎng)絡應是—個能夠屏蔽底層通信基礎設施多樣性，并能提供一個統(tǒng)一開放的、可伸縮的、安全穩(wěn)定和高性能的融合服務平臺，能夠支持快速靈活地開發(fā)、集成、定制和部署新的網(wǎng)絡業(yè)務。
下一代網(wǎng)絡將是—一個以軟交換為核心、光網(wǎng)絡為基礎、分組型傳送技術的開放式的融合網(wǎng)。軟交換的出現(xiàn)，可通過一個融合的網(wǎng)絡為用戶同時提供話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務，實現(xiàn)國際電聯(lián)提出的“通過互聯(lián)互通的電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和電視網(wǎng)等網(wǎng)路資源的無縫融合，構成一個具有統(tǒng)一接入和應用界面的高效率網(wǎng)路，使人類能在任何時間和地點，以一種可以接受的費用和質(zhì)量，安全的享受多種方式的信息應用”的目標。
參考文獻:
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關鍵詞：XML；異構數(shù)據(jù)交換；關系數(shù)據(jù)庫；校園網(wǎng)
中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)03-0713-03
The Application of XML-based Data Exchange Technology in Universities Information
LIN Li , FU Xiao-juan, CHEN Li-li
（Dalian Neusoft Institute of Information, Dalian 116023, China）
Abstract: Based on heterogeneous data in campus network, according to the actual demand of data exchange on different DBMS, this the? sis presents the design of the heterogeneous data exchange based on XML to improve the management of the data resource of campus net? work.
Key words: XML; heterogeneous data exchange; relation database; campus network
1概述
隨著信息化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、現(xiàn)代網(wǎng)絡技術和多媒體技術的應用，以及數(shù)字化校園概念的提出，教育信息化己在全球不斷深入。我國大部分高等院校均已啟動了校園信息化平臺建設，而且發(fā)展迅速。但由于各高校的信息化平臺建設是逐步完善的，存在著在不同的時期，高校中各管理部門、系、部或學院根據(jù)自己的需求建立了各自的信息管理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可能是在不同的時期、由不同的軟件公司、在不同的平臺上根據(jù)不同的組件模型和編程語言開發(fā)的，常常造成各系統(tǒng)之間不能進行有效的實時通信和數(shù)據(jù)共享，顯然這種現(xiàn)象將不利于校園信息化平臺建設工作的開展。
作為數(shù)據(jù)表示和交換的標準，XML使得不同計算機應用系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)變得非常容易。在校園信息化平臺建設中，用XML統(tǒng)一表示來自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，并將其作為數(shù)據(jù)交換的中介,可以很好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高度共享，加強學校各部門之間以及與各校區(qū)間的信息流通，大大提高學校的教學和辦公效率，提供更靈活的信息交互和個性化信息。
2 XML數(shù)據(jù)交換技術
隨著XML及其相關技術和應用的發(fā)展，XML不僅成為了應用間交換數(shù)據(jù)的一種標準，也是Internet中重要的信息交換標準和表示的技術之一。
2.1 XML數(shù)據(jù)交換技術的優(yōu)勢
1）良好的可擴展性
XML是一種自定義和自描述的格式化語言，只需在數(shù)據(jù)中附加標記來表達數(shù)據(jù)的邏輯結構和物理結構，因而它能夠使不同來源的數(shù)據(jù)很容易結合在一起。
2）良好的適應性
XML數(shù)據(jù)是基于Internet傳播的，可以被廣泛接受和使用；同時XML支持結構化數(shù)據(jù)、半結構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)的操作。3）良好的移植性
XML提供了對UNICODE、GB2312、BIG5等編碼的支持，有利于多語種的數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)了不同格式數(shù)據(jù)的跨平臺交換。
4）良好的自描述性
XML既能夠表示數(shù)據(jù)也能夠表示語義，XML文檔中的數(shù)據(jù)可以被任何能夠對XML數(shù)據(jù)進行解析的應用所提取、分析和處理并以所需格式顯示。
2.2 XML數(shù)據(jù)交換技術的原理
利用XML文檔作為中間數(shù)據(jù)源實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫間信息的交換需要將信息從源數(shù)據(jù)庫提取出來轉移到XML文檔，然后再將信息從XML文檔轉移到目的數(shù)據(jù)庫。XML文檔和數(shù)據(jù)庫是兩種結構不同的信息載體，為了能夠將信息從數(shù)據(jù)庫轉移到XML文檔需要將數(shù)據(jù)庫結構映射到XML文檔，反之若要將信息從XML文檔轉移到數(shù)據(jù)庫則需要將XML文檔結構映射到數(shù)據(jù)庫結構。
3 XML數(shù)據(jù)交換技術在高校信息化中的應用實例
3.1系統(tǒng)需求分析
以我校為例，現(xiàn)根據(jù)教學管理的需要擬開發(fā)一個UFS系統(tǒng)以滿足學院、家庭和社會之間的溝通需要。為了解決與學?，F(xiàn)有信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享問題，UFS系統(tǒng)應用XML數(shù)據(jù)交換技術設計了一個數(shù)據(jù)交換模塊。3.2 XML數(shù)據(jù)交換模塊的設計
UFS系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)庫為Oracle9i，其主要需要交換的數(shù)據(jù)來源于教務管理系統(tǒng)。教務管理系統(tǒng)所采用的數(shù)據(jù)庫為SQL Server 2000，因此本論文主要探討的是SQL Server與Oracle數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)轉換。設計思路主要是通過建立SQL Server、Oracle數(shù)據(jù)庫與XML文檔的雙向映射關系來實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)傳遞，并以XML作為各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互的統(tǒng)一標準。
3.3 XML數(shù)據(jù)交換模塊的實現(xiàn)
1）數(shù)據(jù)源的提取
通過JDBC（Java Database Connectivity）訪問關系數(shù)據(jù)庫，JDBC是Java與數(shù)據(jù)庫連接的API。它可以完成與一個數(shù)據(jù)庫建立連接、向數(shù)據(jù)庫發(fā)送SQL語句并且將返回處理數(shù)據(jù)庫的結果。
2）從SQL Server數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)到XML文檔的轉換
僅以教務管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的學生基本信息表（TUStudentsInfo）（見表3.1、3.2）的部分信息為例加以說明。
表1學生基本信息表結構
使用JDBC API從表中取出相應的數(shù)據(jù)，而后使用JDOM將數(shù)據(jù)按一定的結構生成XML文檔，根據(jù)學生基本信息表（TUStuden? tsInfo）生成的XML文檔可描述如下：
07110710201孫翔男
1988-11-2
大連
01
02
07110710202王國東男
1988-4-15
沈陽
01
02
……
3）將XML文檔數(shù)據(jù)導入到Oracle數(shù)據(jù)庫①構造一個org.jdom.input.SAXBuilder對象
②使用build()方法從Reader、InputStream等對象建立Document對象
③使用Document類、Element類或其他JDOM類方法遍歷XML文檔中的內(nèi)容，獲取相關的數(shù)據(jù)信息。
獲取文檔根元素Element webapp = doc.getRootElement()
getChild()獲取子元素
用element.getText()方法提取文檔的文本內(nèi)容
④使用標準的SQL語句將③檢索出的每個元素插入到Oracle數(shù)據(jù)庫中。
3.4運行實例
通過UFS系統(tǒng)的XML數(shù)據(jù)交換模塊實現(xiàn)了家長用戶登錄UFS系統(tǒng)就可以查看到教務管理信息系統(tǒng)中其子女的基本信息、各科成績信息、課表等數(shù)據(jù)。學生家長在進入UFS系統(tǒng)后，點擊“子女信息”―“各科成績”進入查詢成績頁面。在成績查詢頁面輸入查詢條件，點擊“查詢”就可以看到自己子女在某學期的各科成績信息，如圖1。
圖1學生成績顯示
4總結
該文從高校校園信息化建設的現(xiàn)狀出發(fā)，分析了XML相關技術標準及其用于數(shù)據(jù)交換的優(yōu)勢并結合本校UFS系統(tǒng)建設的實際需求，著重設計了不同系統(tǒng)、不同數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)交換模塊。數(shù)據(jù)交換模塊利用XML作為中間數(shù)據(jù)格式構建數(shù)據(jù)轉換映射表，完成了基于XML模式與關系數(shù)據(jù)庫模式之間的轉換，實現(xiàn)了異構數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)交換的目標。對高校信息化建設尤其是數(shù)據(jù)整合與共享方面的建設具有一定的現(xiàn)實意義。
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