交換原理 概論

1、溫州大學(xué)物電學(xué)院溫州大學(xué)物電學(xué)院 韋文生韋文生聯(lián)系方式聯(lián)系方式(Email) 辦公地點(diǎn)：南校區(qū)辦公地點(diǎn)：南校區(qū)物理與電子信息學(xué)院樓物理與電子信息學(xué)院樓B115#l電路交換硬件l電路交換軟件l信令系統(tǒng)l分組交換，包括IP、ATM、MPLSl光交換l軟交換，包括媒體網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)和呼叫處理流程第一講 概論l通信的目的就是將人類活動(dòng)中的相關(guān)信息相互交換。l信息類型模擬和數(shù)字信息，包括語音、文字、數(shù)據(jù)及圖像等。l信息轉(zhuǎn)送的組織方式原始模擬信號(hào)方式轉(zhuǎn)送，烽火、莫爾斯電報(bào)、模擬電話、頻分載波等；數(shù)字化轉(zhuǎn)送，包括PCM編碼等時(shí)復(fù)用和分組打包統(tǒng)計(jì)復(fù)用方式。l信息傳送復(fù)用模擬信號(hào)，采用

2、媒體直傳或頻分載波傳送；數(shù)字信號(hào)，等時(shí)時(shí)分復(fù)用或統(tǒng)計(jì)復(fù)用傳送。l交換設(shè)備的作用及分類作用：實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)到多點(diǎn)的信息轉(zhuǎn)移交互；分類：l模擬信號(hào)，采用空分開關(guān)l數(shù)字時(shí)分信號(hào)，采用時(shí)隙電路交換l數(shù)據(jù)分組信號(hào)，采用分組路由器方式。l通信網(wǎng)由終端設(shè)備、傳輸系統(tǒng)和轉(zhuǎn)接交換設(shè)備聯(lián)合組成的完成信息交互的系統(tǒng)。l終端設(shè)備是通信的源點(diǎn)和終點(diǎn)，完成信息的變換和反變換，例如電話機(jī)、計(jì)算機(jī)等。l傳輸系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的連接媒體，提供信息傳送通路，如電纜、光纜、空間電磁波及相關(guān)協(xié)議和信號(hào)方式等。l轉(zhuǎn)接交換設(shè)備是通信網(wǎng)的核心，完成接入信號(hào)的匯集、轉(zhuǎn)接和分配。如程控交換機(jī)、路由器等。l無交換的多個(gè)終端要實(shí)現(xiàn)相互間通信，無交換的多個(gè)

3、終端要實(shí)現(xiàn)相互間通信，必須以全互連的方式兩兩相連。必須以全互連的方式兩兩相連。l若終端數(shù)為若終端數(shù)為n，則線對(duì)數(shù)為則線對(duì)數(shù)為C2n= n(n-1)/2(終端終端=5、線對(duì)數(shù)、線對(duì)數(shù)=10)No.7信令網(wǎng)匯接交換機(jī)端局交換機(jī)端局交換機(jī)端局交換機(jī)123456789*8#123456789*8#123456789*8#123456789*8#123456789*8#123456789*8#123456789*8#123456789*8#123456789*8#圖1.1 電話網(wǎng)一般結(jié)構(gòu) 省際平面DC1DC1DC1DC1省內(nèi)平面DC2DC2DC2DC2DC2DC2DC2基干路由低呼損直達(dá)路由高效直達(dá)路由

4、圖1.2 電話網(wǎng)的等級(jí)結(jié)構(gòu)C5C5l電話網(wǎng)分為本地網(wǎng)和長途網(wǎng)，本地網(wǎng)為同一區(qū)號(hào)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，不同區(qū)號(hào)之間的網(wǎng)絡(luò)為長途網(wǎng)。l電話交換局為電話網(wǎng)的核心，采用數(shù)字程控交換設(shè)備，每個(gè)話路占用64kbit/s帶寬，為一個(gè)時(shí)隙，交換設(shè)備完成時(shí)隙交換。l我國現(xiàn)在采用三級(jí)網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，DC1為省、直轄市交換中心，網(wǎng)狀互連，DC2為省區(qū)內(nèi)匯接中心，C5為端局，上接DC2，下接電話機(jī)。l用戶到端局采用模擬信號(hào)傳輸；l交換局到交換局之間采用PCM時(shí)分復(fù)用方式相互連接；l每個(gè)用戶在通話之前要利用信令通知交換機(jī)為其建立通話通路；l每條通路固定占用64kbit/s帶寬，實(shí)時(shí)性和通話質(zhì)量有保證，但無話音傳送時(shí)將浪費(fèi)帶寬資源；l網(wǎng)絡(luò)

5、結(jié)構(gòu)由交換技術(shù)決定，拓?fù)洳混`活，擴(kuò)展新業(yè)務(wù)較困難。l原始通信：烽火，消息樹l初始通信：1876年貝爾發(fā)明電話，點(diǎn)到點(diǎn)連接，人工接續(xù)；l自動(dòng)交換通信： 1889年發(fā)明步進(jìn)制交換機(jī)；1932年出現(xiàn)縱橫制交換機(jī) l網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化： 二戰(zhàn)后，長途網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化l程控交換程控交換 1965 1965年年AT&TAT&T推出第一臺(tái)程控交換機(jī)，推出第一臺(tái)程控交換機(jī)，空分開關(guān)模擬交換?？辗珠_關(guān)模擬交換。l數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制PCMPCM的產(chǎn)生。的產(chǎn)生。l程控?cái)?shù)字交換程控?cái)?shù)字交換 1970 1970年首先在法國拉尼翁開通年首先在法國拉尼翁開通第一臺(tái)數(shù)字程控交換機(jī)。第一臺(tái)數(shù)字程

6、控交換機(jī)。開創(chuàng)了數(shù)字化語音網(wǎng)絡(luò)新時(shí)期。 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和分組交換，始于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和分組交換，始于2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代。年代。lCCITTCCITT建立了一個(gè)稱作建立了一個(gè)稱作X.25X.25的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。lISOISO通過了通過了OSIOSI七層框架協(xié)議，七層框架協(xié)議，為世界上任何為世界上任何計(jì)算機(jī)與其他計(jì)算機(jī)通信提供了條件。計(jì)算機(jī)與其他計(jì)算機(jī)通信提供了條件。lInternet,Internet,路由器，路由器，IPIP技術(shù)，現(xiàn)已成為技術(shù)，現(xiàn)已成為NGNNGN的的技術(shù)基礎(chǔ)。技術(shù)基礎(chǔ)。l寬帶交換技術(shù)(速率2Mb/S)，主要用來交換大塊數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)。l快速電路交換和幀中繼，解決數(shù)據(jù)

7、分組交換的節(jié)點(diǎn)處理速度問題。lATM交換，將數(shù)據(jù)組裝成定長的短分組，利用電路交換機(jī)制實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)交換。l多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS)，是IP技術(shù)和ATM交換相結(jié)合的產(chǎn)物。l光交換技術(shù)，隨著光器件和波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展和不斷成熟，光交換機(jī)技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)NGN的一個(gè)核心技術(shù)，當(dāng)前有空分機(jī)制的光路交換(ODX)、時(shí)空結(jié)合的光突發(fā)交換(OBS), 只完成光層交換。電交換電交換光光 電電光光 電電光光 電電光光 電電電電 光光光光 電電電電 光光光信號(hào)光信號(hào)光信號(hào)光信號(hào)光交換光交換光信號(hào)光信號(hào)光信號(hào)光信號(hào) 軟交換模式是近年發(fā)展起來的、能較好的適應(yīng)未軟交換模式是近年發(fā)展起來的、能較好的適應(yīng)未來通信交換網(wǎng)需求的過

8、渡技術(shù)模式，來通信交換網(wǎng)需求的過渡技術(shù)模式，將網(wǎng)絡(luò)分為將網(wǎng)絡(luò)分為“業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用層務(wù)應(yīng)用層”、“核心控制層核心控制層” 、“媒體傳送層媒體傳送層”和和“邊緣接入層邊緣接入層”等四個(gè)層面。等四個(gè)層面。 這四個(gè)層面的功能相對(duì)獨(dú)立，各層之間通過標(biāo)準(zhǔn)這四個(gè)層面的功能相對(duì)獨(dú)立，各層之間通過標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議接口進(jìn)行通信，從而使得整個(gè)系統(tǒng)具備開放性、化協(xié)議接口進(jìn)行通信，從而使得整個(gè)系統(tǒng)具備開放性、高可靠性和高可用性高可靠性和高可用性，兼容現(xiàn)有的交換系統(tǒng)，又能適，兼容現(xiàn)有的交換系統(tǒng)，又能適應(yīng)未來新業(yè)務(wù)開發(fā)和迅速生成的需求。應(yīng)未來新業(yè)務(wù)開發(fā)和迅速生成的需求。業(yè)務(wù)層業(yè)務(wù)層控制層控制層傳送層傳送層接入層接入層接入接入網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)

9、中繼中繼網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)信令信令網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)無線接無線接入網(wǎng)關(guān)入網(wǎng)關(guān)智能智能終端終端IP 傳傳 送送 網(wǎng)網(wǎng)( IP/ MPLS )用戶終端用戶終端現(xiàn)有交換機(jī)現(xiàn)有交換機(jī)現(xiàn)有移動(dòng)交換機(jī)現(xiàn)有移動(dòng)交換機(jī)軟軟 交交 換換 系系 統(tǒng)統(tǒng)業(yè)務(wù)控制業(yè)務(wù)控制服務(wù)器服務(wù)器各類應(yīng)用各類應(yīng)用服務(wù)器服務(wù)器第三方第三方接口接口圖圖1. 10 軟交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖軟交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 各層的主要功能各層的主要功能:接入層接入層 提供豐富的接入手段，將各類用戶連接到分組網(wǎng)絡(luò)，提供豐富的接入手段，將各類用戶連接到分組網(wǎng)絡(luò)，并將各類通信業(yè)務(wù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成能在并將各類通信業(yè)務(wù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成能在TCP/IPTCP/IP協(xié)議的協(xié)議的分組網(wǎng)絡(luò)上分組網(wǎng)絡(luò)上傳遞

10、的信息格式；傳遞的信息格式；傳送層傳送層 采用采用TCP/IPTCP/IP協(xié)議的分組交換網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分組交換網(wǎng)絡(luò)，提供高可靠性、，提供高可靠性、端到端的端到端的QoSQoS保證的綜合傳送平臺(tái)保證的綜合傳送平臺(tái)；控制層控制層 采用開放的業(yè)務(wù)接口，提供傳統(tǒng)的采用開放的業(yè)務(wù)接口，提供傳統(tǒng)的“數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換”業(yè)業(yè)務(wù)和其他增值的交換業(yè)務(wù)；務(wù)和其他增值的交換業(yè)務(wù)；業(yè)務(wù)層業(yè)務(wù)層 提供各類新業(yè)務(wù)的開發(fā)，各種新公司的業(yè)務(wù)接入，提供各類新業(yè)務(wù)的開發(fā)，各種新公司的業(yè)務(wù)接入，以及原有通信業(yè)務(wù)的改進(jìn)與調(diào)整。以及原有通信業(yè)務(wù)的改進(jìn)與調(diào)整。 軟交換技術(shù)并沒有新的概念，而是將原有程控交換系統(tǒng)軟交換技術(shù)并沒有新的概念，而是將原

11、有程控交換系統(tǒng)的四個(gè)功能層面分離，用具有開放標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)部件的四個(gè)功能層面分離，用具有開放標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)部件去新建去新建“軟交換軟交換”系統(tǒng)；公開業(yè)務(wù)、控制、接入和交換間的系統(tǒng)；公開業(yè)務(wù)、控制、接入和交換間的協(xié)議，從而真正實(shí)現(xiàn)多廠家的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營環(huán)境，并可方便地引協(xié)議，從而真正實(shí)現(xiàn)多廠家的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營環(huán)境，并可方便地引入與組合多種通信業(yè)務(wù)，為未來通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。入與組合多種通信業(yè)務(wù)，為未來通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 3軟交換在網(wǎng)絡(luò)中的功能軟交換在網(wǎng)絡(luò)中的功能 軟交換是多種邏輯功能實(shí)體的集合軟交換是多種邏輯功能實(shí)體的集合 ，提供綜合提供綜合業(yè)務(wù)的呼叫控制、連接以及部分業(yè)務(wù)功能業(yè)務(wù)的呼叫控制、連接以及部分業(yè)務(wù)功能 ，是下一代是下一代電信網(wǎng)中語音電信網(wǎng)中語音/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)/視頻業(yè)務(wù)呼叫、控制、業(yè)務(wù)提供視頻業(yè)務(wù)呼叫、控制、業(yè)務(wù)提供的核心設(shè)備的核心設(shè)備，也是