一、概述
在数据通信网（Data Communication Network）中传送数据也需要有交换功能的支持，以便实现用户间信息的连接。交换方式的不同是数据通信网和传统的电话网之间最重要的技术差异之一。数据通信网的基本交换方式主要有以下几种：
一是：电路交换（Circuit Switching）；
二是：报文交换（Message Switching）；
三是：分组交换（包交换）(Packet Switching）。
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二、基本的交换方式简介
1、电路交换方式
电路交换与电话通信网中的电路交换方式相同，即首先完成通信双方的固定电路连接，然后传送数据。在电路交换方式中，交换网根据应用要求将通信终端连接起来，在整个通信连接期间始终有一条电路被建立并且该电路是独占的。电路交换方式的优缺点汇总在下表2-1中。
表2-1：电路交换方式的优缺点
2、报文交换方式
报文交换和电路交换方式不同，它采用存储转发技术首先将发送端全部数据以报文的形式存储在交换机中，等有合适的线路时再根据报文标题中的地址把报文转发到接收端去。报文交换是把一则报文数据文件作为一个整体完整地送入电路，在交换节点处以报文为单位进行存储、排队，再转发的方式。这种技术又称作存储-转发（Store and Forward）技术。链路中的数据包通常由报文数据和报头组成，报头中包含了地址信息和控制信息等。报文交换方式的优缺点汇总在下表2-2中。
表2-2：报文交换方式的优缺点
报文交换不需要提供预先连接好的通路，因而用户发出即完成，这是一种面向无连接的通信方式。其信道可以作为公用，同时也为其他用户服务，从而大大提高信道的利用率。这种方式的指明的弱点是由于存储转发的原因，节点处会存在较大的时延，同时节点机要有较大的存储容量用来存储较长的报文。
3、分组交换方式：改进的报文交换方式
由于报文的长短不一，时延大小不等，对交换节点存储器容量大小设计也带来困难。因此实际的数据通信网采用基于存储-转发技术的分组交换方式，即把任何报文都分割成一定长度的、按特定格式组织起来的“分组”（Packet）或称为包，送入信道中传输交换。它可以看作报文交换的改进。各分组不一定选择同一路由。在这些分组的前后加上一些协议信息以后，被作为独立的实体在网络中传输。附加的协议信息用于网络中的路由选择、差错纠正和流量控制等。分组交换对数据的存储转发不是针对整个数据文件，而是对数据分组，各个分组可以通过不同路由断续传送，由接收端再将分组按原来的分组顺序装配成完整数据。分组交换方式的优缺点汇总在下表2-3中。
表2-3：报文交换方式的优缺点
4、快速分组交换方式：改进的分组交换方式
快速分组交换（FPS）方式是对分组交换方式的一种改进。它是在分组交换方式的基础上通过简化通信协议、最大限度地提供并行处理能力，以提高分组吞吐量和减小分组传输时延为目的而提出的交换方式。其思路是采用短分组长度，取消链路层差错校验及重发等，以适应高速的数据通信及实时数据业务通信的需求。
5、虚电路交换方式：改进的快速分组交换方式
对快速分组交换技术的改进，是和电路交换技术的融合，称为虚电路交换方式。在虚电路交换方式中，其基础仍是分组传送或快速分组传输，线路上采用统计时分复用（STDM）方式。统计时分复用是指传输信道的时隙被动态地分配给各用户的分组，而对暂时无信息传送的则不分配。通信用户双方的数据均采用固定路径传送，这样就保证了各分组是顺序到达。对于用户来说，感觉像是有一条固定电路的连接，而实际上电路是统计复用的，因而被称作虚电路连接。
三、基本交换方式在数据网络的应用
1、电路交换方式的应用--传统的电话交换网络
电路交换网络事实上就是利用传统的电话交换网络上进行用户数据信息的传递。电路交换网络传递用户数据信息一般采用两种方式，一是利用交换机在用户线侧的数字接口即V接口直接在话路中传递；二是利用交换机在用户线侧的模拟接口即Z接口连接调制解调器（MODEM）直接在话路中传递。电路交换数据网络无论利用那种方式，其传递速率都是相对很低的，一般只用在窄带业务（N-ISDN）。
2、报文交换方式的应用
由于在报文交换方式的基础上产生了分组交换方式。也就是说由于报文交换方式的弱点，使得其应用受到了限制。报文交换一般常用于公用电报通信、电子邮件等短消息发送。
3、分组交换方式的应用--X.25分组交换网
分组交换方式最基本、最典型的应用就是X.25分组交换网。之所以称为X.25分组交换网，是因为ITU-T 制定了利用分组交换方式的建议书X.25建议。它为利用分组交换的数据传输系统在DTE和DCE之间交换数据和控制信息规定了一个技术标准。
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4、快速分组交换方式的应用--帧中继（FR）
帧中继（FR，Frame Relay）是一种快速分组交换方式的基本应用。FR是以X.25分组交换技术为基础，尽力简化X.25中的复杂规程，采用流水线方式进行数据处理。由于帧中继只作差错检查，不作分组重发，纠错处理以及流量控制等由智能终端去做，因而大大简化了处理过程，提高了速度和效率，减少了网络延时。帧中继的用户速率一般为64 kbit/s~2 Mbit/s，通过进一步改进可望达到8~10 Mbit/s。故帧中继对一般的多媒体应用是可以满足要求的，但在应用于高速活动图像的传输是还有一定困难。
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5、虚电路交换方式的应用--异步转移模式（ATM）
ATM交换技术也是以快速分组交换方式为基础，同时融合了电路交换方式的优点发展而成的，称之为异步转移模式（ATM，Asynchronous Transfer Mode）。它克服了电路交换方式不适应速率变化的缺点，并简化分组通信中的协议，由硬件完成对简化通信协议的处理，各交换节点不再对信息进行差错控制，提高了通信处理能力。它既继承了电路交换方式的速率独立性，又保留了高速分组交换方式的速率任意性，是目前唯一能够全面支持QoS 的传输交换技术，成为下一代通信网的基础技术之一。由于ATM具备了许多现代通信网所必须的特点，因而被ITU建议作为宽带综合业务数据网的传送方式。ATM已不仅仅是作为一种交换模式，而且是作为一种干线传输方式来采用的。
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四、小结
凡是以分组交换、传输技术为基础的通信网，我们都可以把她们成为称为分组通信网，如X.25网、IP网、ATM网等。这个领域是通信技术近些年来最为活跃的领域。表4列出了几种交换技术的主要特性（速率、时延、带宽、电路利用率、可靠性、业务支持等），其中报文交换已基本淘汰，但为了作横向比较，仍列于该表。
表4：几种交换方式的主要性能比较
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