原创 数字电视宽带交换技术（上）

在多媒体宽带通信网中交换技术起着举足轻重的作用，它决定网络的总体运行方式及网络性能，它不仅使多台通信终端共享传输媒介，而且可实现网络中任意两个或多个用户的相互连接。

    1  信息交换技带

信息交换技术是现代通信系统的核心技术，其基本任务就是提供信息流动的通路，实现用户信息、控制信息的交互。信息交换技术主要包括电路交换、报文交换、分组交换、快速分组交换，它们均有自己的特点和应用领域。

    1．电路交换

在
电路交换中，交换网需要为一对用户在通信过程中建立一条专用的物理传输通路，并且在整个通信过程中一直维持不变，通信完毕后这条通路即行断开。电路交换包
括两种方式：即空分交换与时分交换，前者是指不同通信信道占用空间不同的电路，后者则是指多路信息以时分方式进行复用。

电
路交换方式系统结构简单、通信时延小、支持实时信息传输，并且能够提供可靠的带宽保证，因而非常适合于公用电话交换网、运动图像传输以及高速数据传输等实
时通信应用。但是电路交换也有不足，其线路利用率低，一旦通信线路建立起来，不管是否传输信息、也不管线路上信息量有多大，信道在连接期间始终专用，始终
独占预先分配好的信道资源，直至通路被释放，因而不适合于宽带交换，此外通信的建立与拆除也要消耗一定时间。

2．报文交换

报
文交换与电路交换不同，它是采用存储一转发机制将发送端的全部数据以报文形式存储在交换机中，等到有合适线路时再根据报头中的地址将报文转发到接收端，它
可对不同类型的信息设置不同的优先级，其中优先级高的数据可以优先发送。报文交换中每个报文都是作为一个独立的信息传输实体，在准备发送报文之前，在用户
报文前加上报头，指明此信息的目的地址、源地址等。

报
文交换不需要在源站与目的站之间建立一条专用线路，一个信道可为多个报文用户使用，因此线路利用率高，同时还可减少由于网络中部分线路特别繁忙而引起的拥
塞。报文交换系统中采用反馈重发机制来保证报文的正确传输，因而其可靠性很高，但由于数据经过存储转发，因此网络延时大、延时变化也大，它无法满足宽带交
换的要求，不能用于语音、视频等实时信息交换。

3．分组交换

分
组交换融合了电路交换与报文交换的优点，其基本原理是将要传送的数据分解成若干个较短长度的分组，对每个分组附加上地址信息、传输控制信息、校验信息以及
头尾标识信息，它先将这些要传送的分组存储起来，等到线路空闲时再发送出去、传至接收端，因而分组交换是一种非实时交换方式。在通信线路中，数据分组作为
一个整体进行交换，而在传输时，各个分组可以经不同路由到达目的地，因而到达顺序不一定与发送端相同，当分组到达目的地后，再将它们按照原有顺序重新装配
起来。

分
组交换主要有以下两个优点：首先是多用户可以同时共享线路，即采用统计时分复用的方式，因而提高了线路利用率、同时也降低了通信费用；其次是各个分组能够
动态选择路由，因而分组交换广泛应用在数据通信网、计算机通信网中，而且它已成为通信发展的一大趋势。但是分组交换也有一些不足：由于要执行复杂的协议以
实现差错控制与流量控制功能，因而网络时延增加，不适合于语音与运动图像等实时传输业务；而且分组长度可变，网络内部需要进行复杂的缓冲区管理，从而限制
了高速大容量实时业务的应用；此外，由于不同分组可通过不同路由到达接收端，系统延时可能相差较大、延时抖动相应增加，因而也不适于对延时抖动敏感的业
务。

4．快速分组交换

快速分组交换是在分组交换技术的基础之上发展起来的一种信息交换方式，它通过简化通信协议、最大限度地提供并行处理能力，以实现提高分组吞吐量、减小分组传输时延的目的。快速分组交换目前主要有两种实现方式：帧中继(FR， Relay)与异步转移模式(ATM，Asynchronous Transfer Mode)。帧中继是一种快速分组交换技术，它以X.25技术为基础，通过简化X.25协议，并采用流水线方式进行数据处理，以提高速度与效率、同时减少网络延时。帧中继只进行检错处理、不进行纠错处理，它将纠错处理以及流量控制交给智能终端来完成，因而大大简化了信息交换过程，其用户速率一般为64 kb／s～2 Mb／s，进一步改进可达到8～10 Mb／s。帧中继可以满足简单的多媒体应用要求，它不适合于高速运动图像的传输。

ATM在下一节中详细介绍。

2 ATM技术

3．ATM技术优势

ATM技术具有以下优势：

·  ATM采用固定长度信元，不仅传输延迟固定，而且使用统一的信息单位易于实    现各种信息流混合在一起的多媒体通信；

·  ATM采用虚电路连接，一方面通过多条虚电路复用一条真正的物理链路来提高    通信链路的利用率，另一方面通过在建立连接时为虚电路预留资源，来保证虚电路连接的传输质量，从而为多媒体应用提供保障；

·  ATM使用统计时分复用技术进行传输与交换，它能支持不同速率的各种业务，    并能根据业务类型、速率需要动态分配有效容量；

· ATM网络底层以面向连接方式的电路交换方式传送信息，以适于实时业务传送；

 ·  由于光纤信道误码率极低、容量很大，因此ATM网络中不必在数据链路层进行     差错控制与流量控制，从而大大提高了信元在网络中的传送速率。

总之，ATM技术是实现宽带多媒体通信网的关键和核心，它具有高带宽、固定延迟、能够较好满足多媒体传输的服务质量要求三大优势。ATM技术的追求目标就是对任何业务形式的数据传输都能达到最佳的资源利用率，因此它可广泛应用在从窄带话音、低速数据传输到多媒体通信、数字高清晰度电视传输等领域。