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數據通信原理

數據通信是兩個實體之間的數據傳輸和交換。

數據通信技術* * *經歷了四個發展階段,即電路交換技術、報文交換技術、分組交換技術和ATM技術。公共電話網(PSTN網)和移動網(包括GSM網和CDMA網)都采用電路交換技術,其基本特點是采用面向連接的方式。在雙方通信之前,需要分配壹個固定帶寬的通信電路,雙方都將占用分配的資源直到通信結束,並且在電路的建立和釋放過程中需要使用相關的信令協議。這種方式的優點是可以在通信過程中為用戶提供足夠的帶寬,實時性強,延時小,交換設備成本低,但同時也帶來了網絡帶寬利用率不高的缺點。壹旦電路建立,無論雙方是否處於通話狀態,分配的電路總是被占用。集成交換機主要采用改造電路交換的方式來支持分組交換。在探索電路交換技術和分組交換技術融合的過程中,人們也希望利用分組網絡來傳輸語音業務。此時,基於Web應用的出現,Internet網絡以驚人的速度發展,並最終發展成為壹個全球性的網絡。人們使用互聯網獲得各種服務。Internet網絡基於IP技術,屬於分組交換技術。它根據路由信息和網絡條件,使用最佳方式獨立傳輸和路由每個數據包。Internet網絡主要用於傳輸數據服務。隨著互聯網的巨大成功,IP技術已經成為未來信息網絡的支柱技術。基於TCP/IP的網絡技術不僅成為傳輸數據業務的主導技術,傳統電信運營商也開始嘗試使用IP技術傳輸語音業務。傳統的電信運營商壹般都會建立自己的IP網絡。除了在IP網絡上提供利潤相對較低的數據業務,運營商希望充分利用現有資源為用戶提供豐富的服務,其中最重要的就是語音業務。目前,語音業務仍然是運營中最重要的收入來源,在分組網絡上傳輸語音業務最早的應用是IP電話技術。

IP電話技術已經成為人們熟悉的業務,主要采用H.323系列協議,包括負責呼叫建立的H.225和負責建立媒體通道的H.245。語音服務通過RTP數據包在IP網絡中傳輸。盡管IP電話的語音質量不如傳統電路交換網絡提供的語音質量高,但H.323協議被普遍認為是分組網絡中支持語音、圖像和數據業務最成熟的協議,在IP電話領域得到了廣泛的應用。世界上有許多使用H.323協議的VoIP網絡在運行。但是H.323的壹些缺點也很明顯。首先,H.323協議中的呼叫控制信令是基於Q.931的。Q.931協議是基於UNI接口的協議。協議本身比較簡單,沒有NNI接口的定義。在專網中實現計算機對計算機的呼叫是沒有問題的,但要提供全國業務和PSTN對PSTN的連接,就必須依靠NNI接口。其次,H.323網絡采用集中式網關,網關要同時處理媒體流和信令流,這也在處理能力上限制了H.323網絡的發展。ITU-T正在參考IETF相關規範的經驗,進壹步擴展和修訂H.323系列協議。此外,與SIP相比,H.323協議的可擴展性較差,並且為了提供類似於在電路交換網絡上提供給用戶的服務,許多廠商對H.323協議進行了擴展,因此不同廠商的H.323設備之間的互聯也是H.323網絡發展中的壹個重要問題。

然而,IP電話的成功應用及其可觀的市場份額使人們看到了業務融合的曙光,人們逐漸認識到語音業務可以在分組網絡上傳輸,並能取得理想的通信效果。此外,分組交換具有許多潛在的性能優勢。壹個優點是有效地利用傳輸信道的通信容量,特別是對於突發傳輸。雖然語音的突然性沒有交互數據突出,但還是以突發/靜默期的形式表現出壹定的突然性。平均脈沖串的長度取決於所用的靜音檢測器。在典型的電話交談中,單個語音源僅在大約35-45%的時間內是活躍的。另壹個優點是統計復用,因此呼叫擁塞是所需平均帶寬的函數,而不是峰值帶寬的函數。因此,它可以在傳輸控制和計費方面更加靈活。由於這些優勢,互聯網語音應用,尤其是IP電話,成為三網合壹浪潮中最引人註目的應用之壹。

隨著IP電話技術的發展,通信行業基本達成了未來電信網的核心將采用分組交換技術的認識,並在這種認識下,針對IP電話技術的不足,從技術角度進行了改進。首先分離了網關呼叫控制和媒體交換的功能,最後提出了軟交換的概念。盡管軟交換技術仍然使用分組網作為承載網,但從技術角度來看,軟交換技術仍然可以被視為交換技術發展的又壹個裏程碑。傳統的電路交換和分組交換網絡在每個網絡節點上集中了太多的智能。在電路交換網絡中,網絡節點不僅負責呼叫控制、處理所有與呼叫相關的信息,還負責建立語音路徑。同時,在電路交換網絡中,很多業務需要在網絡節點上配置相關的業務邏輯,很多業務需要在端局做數據,這也制約了業務的及時提供。在以H.323網絡為代表的分組交換網絡中,如上所述,網關設備還需要同時進行呼叫控制、媒體流建立和分組處理。