一、引言
从传统的观点看，电路交换技术不适用于数据业务网络，而分组交换技术则是当今因特网技术的主流。但是随着光传输技术的发展，带宽已不再是网络的瓶颈。技术的进步使得原本分组交换的优势和电路交换的缺陷在当今已不再有意义，而且随着应用领域的扩大，原本处于优势的分组交换技术也暴露出越来越多的问题，而有些问题若使用电路交换技术则很容易解决。光交换技术的发展，更是为我们开辟了一个新的天地。本文讨论了在高速网络中传统交换技术存在的问题，介绍了高速网络中新兴的交换技术，分析了在高速交换中如何结合分组交换和电路交换优势的问题，并讨论了它们与光传输技术的融合趋势，最后重点对光交换技术进行了探讨。
二、电路交换和分组交换
电路交换技术很少用于数据业务网络，主要是因为其资源利用率低。分组交换技术通过统计复用方式，提高了资源利用效率;而且当出现线路故障时，分组交换技术可通过重新选路重传，提高了可靠性。但是现状是：许多线路资源由于缺少交换能力而未被使用，使用的线路资源利用率往往不到10%，路由器平均一年的当机时间不到5s，发生故障的概率很小。因此资源利用率和可靠性对于当今选择交换技术没有意义。
另一方面，分组交换是面向非连接的，对于一些实时性业务有着先天的缺陷，虽然有资源预留等一系列缓解之道，但并不足以解决根本问题。因此这些业务的QoS问题较为复杂。而电路交换技术是面向连接的，很适用于实时业务，其QoS问题要简单得多。同时，与分组交换技术相比，电路交换技术实现简单，价格低廉，易于用硬件高速实现，且由于其不需要缓冲区，因此它更易于与光技术融合。当然，电路交换技术的用户与WDM之间的流量粒度不匹配问题也有待进一步解决。如果抛开现有设施重新组网的话，或许选择电路交换技术的可能性甚至大于选择分组交换技术。这里可以举出一个例子对电路交换技术和分组交换技术做一个比较。假设一个服务器通过一条1Mbit/s的链路与100个用户连接，如果如表1所示。
表1 两种交换方式的性有比较
电路交换 分组交换
带宽 1Mbit/s 10kbit/s
平均时延 50s 100s
最大时延 100s 100s
显然此例中，采用电路交换技术，99%的用户将先完成业务。如果能很好的解决电路交换技术的用户与WDM(波分复用)之间的流量粒度不匹配问题，因特网可能会完全采用电路交换技术。
三、当前高速交换应用中的问题
当前因特网的主干线路采用的是SONET(同步光纤网)或是SDH(同步数字系列)，就其本质应属于电路交换技术。而本地网接入则采用的是IP路由器，属于分组交换技术。所以当今的因特网采用的应是电路交换技术和分组交换技术结合，而且在主干线路中，电路交换技术的用户与WDM之间的流量粒度不匹配问题也不存在，因而工作得相当出色。
由于线路资源的增长速度是每7个月翻一倍，包处理能力的增长速度是每18个月翻一倍，大大落后于线路资源的增长，因此为了避免路由器成为因特网的瓶颈，我们必须在分组交换的实现中采用新的技术，开发高性能路由器。当前限制路由器处理能力的主要因素是对存储器的随机访问时间。因为路由器采用的是分组交换，它必须能够缓存线一包不可预计的时间。对高性能路由器而言，如果选用SRAM(静态RAM)，能够实现较快的随机访问速度，但存储密度极低;选用DRAM(动态RAM)能实现高密度存储，但访问速度太慢。目前通常采用的是SRAM和DRAM混合的方法。通过采用更多的并行结构，这一问题可以解决。通过并行结构构成的路由器具有更大的交换能力和更快的速度，同时降低了对单个子路由器存储力的要求。但是这种方案功耗较大，需要更大的空间，而且不易于控制，其QoS很难保证;同时互连中的许多子路由器将是高度冗余的，浪费较大。
另一个限制路由器处理能力的因素是路由快速查找问题。路由的快速查找方案，是报文线速度转发的前提和骨干路由器最关键的技术之一。传统的软件查表方法，很难直接应用到高速的骨干路由器上，很难实现线速度查表。传统的硬件实现方案如内容关联存储器(Content Addressable Memories，CAM)方案，可以在几十纳秒内输出查找结果，路由更新速度也很快。但是，成熟商用的CAM在容量上还只能保存1K、4K或8K的表项，容量太小。用CAM存放512K的表项，要级连上百个小CAM，价格非常昂贵，而且管腿数非常多，所以不适合存放骨干路由器的大表。可以通过两步交换的方式，从外部接入包首先在内部进行复再均衡，然后再进行交换，这样可以限制路由表的规模。同时，采用并行的路由器结构，也可以增强路由的快速查找能力。
