現(xiàn)代交換技術(shù)

現(xiàn)代交換技術(shù)北京郵電大學(xué)計算機(jī)學(xué)院通信技術(shù)中心第一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三1電話交換系統(tǒng)2數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)3寬帶交換系統(tǒng)4光交換系統(tǒng)第二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三1電話交換系統(tǒng)點對點的電話通信電話交換機(jī)電話網(wǎng)第三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三點對點的電話通信發(fā)話器受話器受話器發(fā)話器電話機(jī)電話機(jī)電源電源發(fā)話器受話器受話器發(fā)話器電話機(jī)電話機(jī)電源二四轉(zhuǎn)換二四轉(zhuǎn)換第四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三多用戶間的互連缺點：不經(jīng)濟(jì)，線路投資大，線路利用率低使用不方便，要將電話機(jī)和很多對線連接起來安裝維護(hù)困難，當(dāng)N個終端時，需要N(N-1)/2個連線，增加N+1個終端時，必須增設(shè)N個線路。第五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三一臺交換機(jī)組成的通信網(wǎng)SWITCHTELEPHONY電話交換機(jī)必須具備下列功能

及時發(fā)現(xiàn)用戶的呼叫請求；記錄被叫用戶號碼；判別被叫用戶當(dāng)前的忙閑狀態(tài)；若被叫空閑，交換機(jī)應(yīng)能選擇一條空閑的鏈路臨時將主叫、被叫用戶話機(jī)連通，使雙方進(jìn)入通話狀態(tài)；通話結(jié)束后，交換機(jī)必須及時進(jìn)行拆線釋放處理；同一時間內(nèi)交換機(jī)要允許若干對用戶同時進(jìn)行通話且互不干擾。使任意兩個交換機(jī)所帶的用戶自由通話；第六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三電話交換機(jī)的發(fā)展人工交換機(jī)人工接續(xù)步進(jìn)制交換機(jī)縱橫制交換機(jī)電子交換機(jī)布線邏輯晶體管代替電磁繼電器程序控制模擬程控數(shù)字程控自動交換機(jī)機(jī)電式交換機(jī)第七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三程控交換機(jī)的組成基本組成話路設(shè)備控制系統(tǒng)用戶電路的組成饋電、過壓保護(hù)、振鈴、監(jiān)視、編譯碼與濾波、混合電路、測試第八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三程控交換機(jī)的分類根據(jù)服務(wù)范圍分類局用交換機(jī)、用戶交換機(jī)根據(jù)交換方式分類空分交換機(jī)、時分交換機(jī)根據(jù)話音信號分類模擬交換機(jī)、數(shù)字交換機(jī)第九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三電話網(wǎng)

——本地網(wǎng)交換：

根據(jù)電話使用者的需求，把電話機(jī)連接在一起，使之能夠

互相通信的功能第十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三電話網(wǎng)

——長途網(wǎng)第十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三通信網(wǎng)通信網(wǎng)由交換設(shè)備、傳輸設(shè)備、接入設(shè)備，結(jié)合信令過程、協(xié)議和支撐運行系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)的組成接入設(shè)備固定電話機(jī)、移動電話、傳真機(jī)等各類用戶終端，以及集團(tuán)電話、用戶小交換機(jī)、集群設(shè)備、接入網(wǎng)等交換設(shè)備各類交換機(jī)和交叉連接設(shè)備傳輸設(shè)備用戶線路、中繼線路和信號轉(zhuǎn)換設(shè)備，如：雙絞線、電纜、基站無線收發(fā)設(shè)備、光纜、光電轉(zhuǎn)換器、衛(wèi)星、微波等第十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三BTSBSCMSCVLRHLREIRMSCVLRSMSgateway

UmA-bisAGMSCPSTN移動通信網(wǎng)絡(luò)BTSBSC

UmA-bisA主叫被叫第十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三電話交換系統(tǒng)的特點

呼叫建立時向網(wǎng)絡(luò)申請資源，建立一條從主叫到被叫的通路；呼叫結(jié)束時釋放該通路。如果申請不到資源，則發(fā)生呼損。通信過程中，雙方始終占有這條通路，保證數(shù)據(jù)快速傳遞。支持實時的、交互的通信，但線路利用率低。只提供透明傳輸。對通路上的通信內(nèi)容，交換系統(tǒng)不進(jìn)行差錯控制。實質(zhì)：通信雙方間存在一條電路——電路交換第十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三現(xiàn)代通信網(wǎng)的三大支撐網(wǎng)數(shù)字同步網(wǎng)保證網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點同步工作信令網(wǎng)通信網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)電信管理網(wǎng)完成電信網(wǎng)和電信業(yè)務(wù)的性能管理、配置管理、故障管理、計費管理、安全管理第十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三通信網(wǎng)信令系統(tǒng)的基本功能建立通路拆除通路電話網(wǎng)用戶線信令局間信令SWITCHTELEPHONYSWITCHTELEPHONY第十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三信令信令電話網(wǎng)中為用戶建立和拆除連接，需要網(wǎng)中各個相關(guān)設(shè)備協(xié)調(diào)工作，為此在各個設(shè)備間傳輸?shù)目刂菩盘柡鸵?guī)約稱為信令。用戶信令用戶線信令是用戶和交換機(jī)之間的信令，在用戶線上傳送。主要包括用戶向交換機(jī)發(fā)送的監(jiān)視信令和選擇信令，交換機(jī)向用戶發(fā)送的鈴流和忙音等音信號。局間信令局間信令是交換機(jī)之間（市--市、市--長、長--長）、交換機(jī)與網(wǎng)管中心、數(shù)據(jù)庫（HLR、VLR）之間的信令，在局間中繼線上傳送，用來控制呼叫接續(xù)和拆線。第十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三呼叫處理的一般過程摘機(jī)檢測撥號號碼分析接續(xù)、被叫用戶振鈴被叫用戶摘機(jī)、計費掛機(jī)第十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三

甲乙用戶線市話發(fā)端分局市話收端分局局間中繼線用戶線主叫摘機(jī)撥號音撥號占用占用證實數(shù)字（被叫號碼）證實振鈴音撥號回鈴音摘機(jī)應(yīng)答通話市話呼叫接續(xù)示意圖第十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三2數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信和話音通信的區(qū)別？通信對象不同傳輸可靠性要求不同通信的平均持續(xù)時間不同信息的業(yè)務(wù)量特征不同數(shù)據(jù)通信使用的交換方式電路交換報文交換分組交換第二十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三2數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信和話音通信的區(qū)別？通信對象不同傳輸可靠性要求不同通信的平均持續(xù)時間不同信息的業(yè)務(wù)量特征不同數(shù)據(jù)通信使用的系統(tǒng)電路交換報文交換分組交換第二十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三電路交換70年代提出改造用戶線允許直接進(jìn)行數(shù)字信號的傳輸，構(gòu)成以數(shù)字接入、數(shù)字傳輸、數(shù)字交換為特征的電路交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)CSDN。數(shù)據(jù)通信的電路交換過程類似于電話交換網(wǎng)的電話交換用戶的數(shù)據(jù)信息透明傳輸，信息的傳輸效率較高電路資源被通信雙方獨占，電路利用率低有呼損，即可能出現(xiàn)由于對方用戶終端設(shè)備忙或交換網(wǎng)負(fù)載過重而呼叫不通第二十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三2數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信和話音通信的區(qū)別？通信對象不同傳輸可靠性要求不同通信的平均持續(xù)時間不同信息的業(yè)務(wù)量特征不同數(shù)據(jù)通信使用的系統(tǒng)電路交換報文交換分組交換第二十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三報文交換采用‘存儲—轉(zhuǎn)發(fā)’，以報文為單位進(jìn)行交換無呼損，不需要叫通對方就可發(fā)送報文提高了線路的利用率交換機(jī)需有大的存儲容量不適用于即時交互式數(shù)據(jù)通信報文交換方式原理第二十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三2數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信和話音通信的區(qū)別？通信對象不同傳輸可靠性要求不同通信的平均持續(xù)時間不同信息的業(yè)務(wù)量特征不同數(shù)據(jù)通信使用的系統(tǒng)電路交換報文交換分組交換第二十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三分組交換（1）采用‘存儲—轉(zhuǎn)發(fā)’，與報文交換以報文為單位交換不同，分組交換采用分組packet為單位分組是將報文截成許多短的、規(guī)格化了的‘分組’，便于交換機(jī)處理。第二十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三分組交換工作原理第二十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三分組交換（2）兩種工作模式數(shù)據(jù)報Datagram每個數(shù)據(jù)分組都包含終點地址信息，獨立尋找路徑，在網(wǎng)絡(luò)終點需要重新排序。傳輸時延大，時延差別大，對網(wǎng)絡(luò)故障適應(yīng)性強(qiáng)。

虛電路VirtualCircuit類似電路交換，通信要經(jīng)過連接建立、數(shù)據(jù)傳輸、連接拆除三個階段第二十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三分組交換（3）特點‘分組’實時性比報文交換高線路統(tǒng)計復(fù)用，通信線路的利用率高可靠性高，分段進(jìn)行差錯校驗，分組自動選擇路由技術(shù)復(fù)雜，每個分組要有附加信息，編碼效率低；處理多速率、多格式，協(xié)議復(fù)雜，交換機(jī)的處理能力要求高。第二十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三3寬帶交換系統(tǒng)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要寬帶交換技術(shù)快速電路交換快速分組交換——幀中繼異步轉(zhuǎn)移模式——ATMIP交換標(biāo)記交換第三十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三快速電路交換有信息傳送時快速建立通道，沒有信息傳送時立即釋放通道線路利用率高帶寬為基本速率的整數(shù)倍系統(tǒng)必須能在非常短的時間內(nèi)建立和拆除連接，交換機(jī)的信令處理能力要求極高第三十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三快速分組交換——幀中繼幀中繼的產(chǎn)生傳輸環(huán)境的變化高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨髱欣^（分組交換的改進(jìn)）取消原網(wǎng)絡(luò)完成的逐段鏈路的差錯控制，由網(wǎng)絡(luò)的邊緣完成；交換節(jié)點只進(jìn)行差錯檢查基本數(shù)據(jù)單元為幀，實現(xiàn)不同協(xié)議的數(shù)據(jù)的封裝和傳輸在鏈路層引入數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)示符DLCI，完成分組交換的虛電路功能用于LAN之間的互聯(lián)第三十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三幀中繼的虛電路入線DLCI出線DLCI111150入線DLCI出線DLCI112111115220入線DLCI出線DLCI150162入線DLCI出線DLCI120125123FRS4第三十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三幀中繼的虛電路入線DLCI出線DLCI111150入線DLCI出線DLCI112111115220入線DLCI出線DLCI150162入線DLCI出線DLCI120125123FRS4第三十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三幀中繼的應(yīng)用FrameRelayNetworkFRAMERELAYFRAMERELAYFRAMERELAY上海分公司局域網(wǎng)LAN北京總部局域網(wǎng)LAN廣州分公司局域網(wǎng)LAN第三十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三異步轉(zhuǎn)移模式——ATM綜合電路交換和分組交換的優(yōu)點特點存貯轉(zhuǎn)發(fā)，適應(yīng)不同速率要求采用信元方式第三十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三異步轉(zhuǎn)移模式——ATM綜合電路交換和分組交換的優(yōu)點特點存貯轉(zhuǎn)發(fā)，適應(yīng)不同速率要求采用信元方式面向連接并且預(yù)約資源，減少時延差，保證傳輸有序，但有呼損取消逐段鏈路的差錯控制、流量控制支持各種電信業(yè)務(wù)第三十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三異步轉(zhuǎn)移模式——ATM綜合電路交換和分組交換的優(yōu)點特點存貯轉(zhuǎn)發(fā)，適應(yīng)不同速率要求采用信元方式面向連接并且預(yù)約資源，減少時延差，保證傳輸有序，但有呼損取消逐段鏈路的差錯控制、流量控制支持各種電信業(yè)務(wù)第三十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三異步轉(zhuǎn)移模式——ATM綜合電路交換和分組交換的優(yōu)點特點存貯轉(zhuǎn)發(fā)，適應(yīng)不同速率要求采用信元方式面向連接并且預(yù)約資源，減少時延差，保證傳輸有序，但有呼損取消逐段鏈路的差錯控制、流量控制支持各種電信業(yè)務(wù)第三十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三X.25分組幀中繼FR異步轉(zhuǎn)移模式ATM的比較321321321321終端終端交換節(jié)點完全差錯控制完全差錯控制32b2a1有限差錯控制有限差錯控制2a12a132b2a1完全差錯控制321b1a1b1a1b1a321b1a完全差錯控制X.25分組異步轉(zhuǎn)移模式

ATM幀中繼FR第四十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三電路交換、分組交換、ATM的關(guān)系電路交換物理信道固定時隙透明傳輸實時控制簡單分組交換虛信道不定長、多速率統(tǒng)計復(fù)用非實時控制復(fù)雜ATM定長、多速率實時、控制復(fù)雜第四十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三ATMCoreNetworkSWITCHTELEPHONYSWITCHTELEPHONYFRAMERELAYFRAMERELAYVIDEOVoiceFrameFrameVoiceVIDEOATM核心網(wǎng)（CoreNetworks）第四十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三IP交換IP交換認(rèn)為路由器是IP網(wǎng)中的最大瓶頸，希望借助ATM技術(shù)來完全替代傳統(tǒng)的路由器技術(shù)IP交換是在ATM交換機(jī)硬件的基礎(chǔ)上附加一個IP路由軟件及控制交換器組成兩種數(shù)據(jù)流持續(xù)期長、業(yè)務(wù)量大的用戶數(shù)據(jù)流由ATM交換機(jī)交換FTP多媒體視頻、音頻持續(xù)期短、業(yè)務(wù)量小、呈突發(fā)分布的用戶數(shù)據(jù)流由IP路由交換DNSSNMPSMTPIP交換控制器ATM交換機(jī)IP交換機(jī)突發(fā)業(yè)務(wù)面向流業(yè)務(wù)第四十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三標(biāo)記交換基于傳統(tǒng)路由器的ATM承載IP的技術(shù)把數(shù)據(jù)的傳遞從路由變?yōu)榻粨Q建立標(biāo)記信息庫TFIB，IP地址<-->出口標(biāo)記； 硬件方式完成TFIB的檢索和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。第四十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期三4光交換系統(tǒng)光技術(shù)在傳輸系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用目前的交換設(shè)備多為電交換電交換光->電光->電光->電電->