分组交换技术：从PCM到异步时分信元交换

"分组交换-第2章_交换单元与网络" 在通信网络中，分组交换是一种重要的数据传输技术。它将大的数据包分解成若干个较小的、固定或可变长度的分组，每个分组前面都带有目的地标识，即路由标记。这些分组在传输过程中，可以独立地在不同的路径上通过网络，然后在接收端重新组合成原始数据。分组交换是一种软件驱动的交换模式，没有特定的硬件交换网络，数据分组先存储在内存中，通过路由软件根据分组的目标地址进行分析，选择合适的输出链路进行转发。 异步时分多路复用（ATM）和多协议标签交换（MPLS）是两种采用分组交换技术的方式，它们属于混合交换模式。在ATM中，数据被分割成固定长度的信元，而MPLS则允许可变长度的分组。这两种技术都利用统计复用，有效地分配网络资源，同时能够快速地交换数据。它们能够在保证服务质量的同时，提高网络的效率和带宽利用率。 分组交换的优势在于其灵活性和高效性。由于每个分组独立传输，网络可以根据当前的网络状况动态调整路由，避免了拥塞，并且能够更好地适应变化的流量需求。此外，分组交换还支持不同速率和类型的通信，因为它可以在同一信道上复用多个连接，提高了网络资源的利用率。 交换单元是构成交换网络的核心组件，负责处理和转发数据分组。在时分复用（TDM）系统中，交换单元会按照时间片为不同的用户分配信道。例如，在脉冲编码调制（PCM）中，模拟语音信号首先经过抽样、量化和编码过程转换为数字信号。抽样确保信息不会丢失，量化是为了降低数据量，编码则是将量化后的值转化为二进制代码，以便于处理和传输。 在PCM的抽样过程中，信号被定期采样，抽样频率至少是信号最高频率的两倍，以避免信息损失。量化通常采用非均匀量化，如A律或μ律编码，以保证小信号和大信号的信噪比。编码阶段，量化后的值被转换为二进制代码，形成PCM信号。常用的编码码型有非归零（NRZ）码和高密度双极码（HDB3），其中HDB3码更适合长距离传输，因为它能有效消除直流成分和减小码间干扰。 在传输过程中，信号还需要经过滤波处理，以去除不必要的频率成分，并在接收端通过译码和滤波恢复成原始信号波形。这一系列操作通常由交换机的用户电路完成。 时分多路复用（TDM）是另一种关键的技术，它允许多个信号在同一物理信道上共享时间，每个信号在每个时间片内独占信道。TDM分为同步TDM和异步TDM，前者所有通道的抽样同步，后者则不强制同步，适合于处理不同速率的信号。TDM技术在电话系统和现代宽带网络中广泛应用，极大地提高了通信系统的容量和效率。 分组交换、ATM、MPLS以及TDM等技术都是构建高效、灵活的现代通信网络的关键元素，它们共同作用，确保了数据的可靠传输和网络资源的有效利用。