《電路交換控制》課件

電路交換控制電路交換控制是一種傳統(tǒng)的通信方式，它為每個(gè)通信會(huì)話建立一條專用電路。電路交換控制在語(yǔ)音電話網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用，但隨著數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的興起，其使用率正在下降。11課程概述概述本課程介紹電路交換控制技術(shù)，討論電路交換網(wǎng)絡(luò)工作原理、組成、連接過(guò)程、信令系統(tǒng)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、性能分析和控制方式。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)電路交換的基本概念、工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)景和發(fā)展趨勢(shì)。內(nèi)容提綱本課程涵蓋電路交換網(wǎng)絡(luò)的基本概念、工作原理、連接建立和拆除、信令系統(tǒng)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、性能分析、控制方式和發(fā)展趨勢(shì)。電路交換網(wǎng)絡(luò)的基本概念電路交換電路交換是一種通信方式，在通信開(kāi)始之前，需要在發(fā)送方和接收方之間建立一條專用線路，在通信期間獨(dú)占該線路。電路交換網(wǎng)絡(luò)電路交換網(wǎng)絡(luò)是由多個(gè)交換機(jī)和連接這些交換機(jī)的線路組成的網(wǎng)絡(luò)。電路交換網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)電路交換網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是通信線路獨(dú)占，通信質(zhì)量高，但線路利用率低。電路交換的工作原理1建立連接用戶發(fā)起呼叫時(shí)，建立一條物理線路。2數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)在整個(gè)連接過(guò)程中通過(guò)物理線路傳輸。3釋放連接呼叫結(jié)束后，物理線路斷開(kāi)。電路交換使用物理線路連接通信雙方，建立一條專用的通信路徑。在整個(gè)通信過(guò)程中，數(shù)據(jù)通過(guò)這條線路傳輸，確保數(shù)據(jù)的可靠性和實(shí)時(shí)性。電路交換的特點(diǎn)連接效率高電路交換建立連接后，在整個(gè)傳輸過(guò)程中保持通話路徑，數(shù)據(jù)傳輸效率高，可以保證實(shí)時(shí)性?？煽啃愿唠娐方粨Q在連接建立后，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)丟包或亂序，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。電路交換網(wǎng)絡(luò)的組成1交換機(jī)交換機(jī)負(fù)責(zé)建立、維護(hù)和釋放電路連接。2傳輸線路傳輸線路用于連接交換機(jī)和用戶終端。3信令系統(tǒng)信令系統(tǒng)用于控制電路交換網(wǎng)絡(luò)的建立、維護(hù)和釋放。4控制中心控制中心負(fù)責(zé)管理和控制整個(gè)電路交換網(wǎng)絡(luò)。電路交換連接過(guò)程呼叫發(fā)起用戶發(fā)起呼叫請(qǐng)求，向交換機(jī)發(fā)送呼叫信號(hào)。路徑選擇交換機(jī)根據(jù)呼叫信息，選擇合適的路徑，連接到目的用戶。電路建立交換機(jī)沿選擇的路徑，為呼叫分配一條物理電路。連接建立物理電路建立完畢，用戶開(kāi)始通話，數(shù)據(jù)在物理電路上傳輸。連接釋放通話結(jié)束后，用戶掛斷電話，交換機(jī)釋放物理電路，連接結(jié)束。電路交換連接建立電路交換連接建立是電路交換網(wǎng)絡(luò)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它通過(guò)信令交互完成連接的建立，為用戶提供通話服務(wù)。1呼叫請(qǐng)求用戶發(fā)起通話請(qǐng)求，發(fā)送信令。2交換機(jī)處理交換機(jī)接收信令，查找目的地號(hào)碼。3資源分配交換機(jī)分配空閑電路，建立連接路徑。4連接確認(rèn)交換機(jī)向用戶發(fā)送連接確認(rèn)信令。電路交換呼叫建立的步驟1呼叫發(fā)起用戶發(fā)起呼叫，并撥打目標(biāo)號(hào)碼。2接入網(wǎng)絡(luò)呼叫信號(hào)通過(guò)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥繕?biāo)用戶的交換機(jī)。3連接建立交換機(jī)找到目標(biāo)用戶，并建立一條物理連接。4呼叫接通目標(biāo)用戶接聽(tīng)電話，呼叫成功建立。電路交換中的信令控制信息信令是指在電路交換網(wǎng)絡(luò)中用于控制和管理通信連接的信息。連接建立信令用于建立、維護(hù)和釋放通信連接，協(xié)調(diào)用戶之間的通信。資源分配信令用于分配網(wǎng)絡(luò)資源，如電路、帶寬和信道，確保通信質(zhì)量。電路交換信令系統(tǒng)的分類按功能分類信令系統(tǒng)主要分為呼叫控制信令和維護(hù)信令。呼叫控制信令用于建立、釋放和控制呼叫。維護(hù)信令用于維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，例如故障診斷和網(wǎng)絡(luò)管理。按信令方式分類信令方式主要分為通道關(guān)聯(lián)信令和共用信道信令。通道關(guān)聯(lián)信令是指信令通道與用戶通道綁定，例如R2信令。共用信道信令是指信令通道獨(dú)立于用戶通道，例如SS7信令。按信令協(xié)議分類信令協(xié)議主要分為電路交換信令協(xié)議和分組交換信令協(xié)議。電路交換信令協(xié)議用于電路交換網(wǎng)絡(luò)，例如SS7信令。分組交換信令協(xié)議用于分組交換網(wǎng)絡(luò)，例如X.25信令。常見(jiàn)的電路交換信令系統(tǒng)CCITTNo.7信令系統(tǒng)CCITTNo.7信令系統(tǒng)是國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-T)制定的一個(gè)重要的信令系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，它被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電路交換網(wǎng)絡(luò)，例如PSTN（公用電話交換網(wǎng)）。ISDN信令系統(tǒng)ISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）信令系統(tǒng)是為了支持語(yǔ)音和數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)的信令系統(tǒng)。它具有更高的帶寬和更快的響應(yīng)速度，可以為用戶提供更豐富的通信功能。移動(dòng)通信信令系統(tǒng)移動(dòng)通信信令系統(tǒng)是為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的信令系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)處理手機(jī)的移動(dòng)性管理，例如呼叫轉(zhuǎn)移、漫游等功能。電路交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中各交換機(jī)、終端設(shè)備以及通信線路的相互連接方式。常見(jiàn)的電路交換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星型、環(huán)型、總線型、樹(shù)型、網(wǎng)狀型等。不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有不同的特點(diǎn)，例如星型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)集中控制，容易管理，但可靠性較低；環(huán)型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性高，但擴(kuò)展性較差；總線型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)成本低，但傳輸效率低；樹(shù)型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)清晰，但擴(kuò)展性有限；網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性高，擴(kuò)展性強(qiáng)，但管理復(fù)雜。集中型電路交換網(wǎng)絡(luò)集中型電路交換網(wǎng)絡(luò)是一種集中控制的交換網(wǎng)絡(luò)，所有交換控制功能都集中在單個(gè)交換機(jī)或節(jié)點(diǎn)上。這使得網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)更加容易，但也導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)的單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常適用于小型網(wǎng)絡(luò)或需要集中控制的應(yīng)用場(chǎng)景，例如小型企業(yè)局域網(wǎng)。分布式電路交換網(wǎng)絡(luò)分散控制控制功能分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，每個(gè)節(jié)點(diǎn)管理本地資源和連接。高可用性節(jié)點(diǎn)之間相互備份，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和容錯(cuò)能力。靈活擴(kuò)展可以根據(jù)需要添加或刪除節(jié)點(diǎn)，靈活擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。適應(yīng)性強(qiáng)適用于大規(guī)模、復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，滿足不同的應(yīng)用需求。電路交換網(wǎng)絡(luò)的鏈路利用率鏈路利用率定義計(jì)算方式平均鏈路利用率電路交換網(wǎng)絡(luò)中鏈路被占用的時(shí)間比例平均呼叫持續(xù)時(shí)間/平均呼叫間隔瞬時(shí)鏈路利用率某一時(shí)刻鏈路被占用的時(shí)間比例當(dāng)前呼叫持續(xù)時(shí)間/當(dāng)前呼叫間隔鏈路利用率是指電路交換網(wǎng)絡(luò)中鏈路被占用的時(shí)間比例，它反映了鏈路的利用效率。平均鏈路利用率是指一段時(shí)間內(nèi)鏈路被占用的時(shí)間比例，而瞬時(shí)鏈路利用率則是指某一時(shí)刻鏈路被占用的時(shí)間比例。電路交換網(wǎng)絡(luò)的阻塞概率電路交換網(wǎng)絡(luò)的阻塞概率是指用戶請(qǐng)求建立連接時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)資源不足而無(wú)法建立連接的概率。阻塞概率是衡量電路交換網(wǎng)絡(luò)性能的重要指標(biāo)之一。0.01%理想理想的阻塞概率應(yīng)該小于0.01%。0.1%可接受實(shí)際應(yīng)用中，可接受的阻塞概率一般在0.1%左右。1%不可接受當(dāng)阻塞概率超過(guò)1%時(shí)，網(wǎng)絡(luò)性能就會(huì)嚴(yán)重下降。10%不可用如果阻塞概率超過(guò)10%，網(wǎng)絡(luò)將變得不可用。電路交換網(wǎng)絡(luò)的容量規(guī)劃電路交換網(wǎng)絡(luò)的容量規(guī)劃是指根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)需求和技術(shù)指標(biāo)，確定網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備容量、傳輸容量和控制容量。容量規(guī)劃的目的是保證網(wǎng)絡(luò)在滿足用戶需求的同時(shí)，能夠有效地利用資源，降低運(yùn)營(yíng)成本。容量規(guī)劃需要考慮多種因素，包括網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模、用戶數(shù)量、業(yè)務(wù)類型、傳輸速率、設(shè)備性能、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。此外，還需考慮未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)演進(jìn)方向。容量規(guī)劃是一個(gè)復(fù)雜的工程，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。一個(gè)合理的容量規(guī)劃能夠有效地保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行，滿足用戶的需求，降低運(yùn)營(yíng)成本。電路交換網(wǎng)絡(luò)的性能分析電路交換網(wǎng)絡(luò)的性能分析對(duì)于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和管理至關(guān)重要，以確保網(wǎng)絡(luò)效率和可靠性。評(píng)估指標(biāo)包括呼叫阻塞概率、鏈路利用率、連接建立時(shí)間和傳輸延遲等。0.1%阻塞率表示無(wú)法建立連接的概率。90%鏈路利用率表示鏈路帶寬的利用程度。100ms連接建立時(shí)間表示從呼叫請(qǐng)求到連接建立的時(shí)間。50ms傳輸延遲表示數(shù)據(jù)從源點(diǎn)到目的地的傳輸時(shí)間。電路交換的控制方式集中式控制所有控制功能集中在一個(gè)控制中心?？刂浦行呢?fù)責(zé)呼叫建立、連接管理、信令處理等。分布式控制控制功能分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上。每個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)控制其連接的線路。時(shí)分電路交換控制11.概述時(shí)分電路交換控制，將一條物理線路劃分為多個(gè)時(shí)間片，分配給不同的用戶使用。22.優(yōu)點(diǎn)提高線路利用率，減少空閑時(shí)間，但需要精準(zhǔn)的時(shí)鐘同步。33.缺點(diǎn)需要額外的時(shí)鐘同步設(shè)備，且對(duì)數(shù)據(jù)延遲敏感，不適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用。44.應(yīng)用場(chǎng)景適用于傳輸速率較低且對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的應(yīng)用，如電話語(yǔ)音通信?？辗蛛娐方粨Q控制空間劃分空分電路交換控制通過(guò)物理設(shè)備來(lái)劃分電路。每個(gè)電路擁有獨(dú)立的傳輸信道和設(shè)備。獨(dú)立連接每個(gè)電路連接獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。設(shè)備需求這種控制方式需要大量的物理設(shè)備，例如交換機(jī)、路由器等。碼分電路交換控制碼分多址碼分多址(CDMA)技術(shù)利用不同的碼字來(lái)區(qū)分不同的用戶，允許多個(gè)用戶同時(shí)共享同一頻段。正交碼每個(gè)用戶使用唯一的碼字，這些碼字彼此正交，即相互之間不產(chǎn)生干擾。擴(kuò)頻技術(shù)將用戶信號(hào)的帶寬擴(kuò)展，使其覆蓋更寬的頻譜，從而降低了信號(hào)之間的干擾。異步通信用戶之間可以異步通信，即用戶可以在不同的時(shí)間段進(jìn)行通信，無(wú)需進(jìn)行同步。組合電路交換控制組合電路交換控制的基本原理組合電路交換控制是一種將時(shí)分、空分、碼分等多種電路交換控制方式結(jié)合在一起的控制方法。通過(guò)綜合利用不同的控制方式，組合電路交換控制可以更好地利用網(wǎng)絡(luò)資源，提高網(wǎng)絡(luò)效率。組合電路交換控制的優(yōu)勢(shì)組合電路交換控制可以靈活地適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和應(yīng)用需求，具有更高的效率和靈活性。此外，組合電路交換控制還能提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性。組合電路交換控制的應(yīng)用組合電路交換控制已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中，例如移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)等。電路交換控制的發(fā)展趨勢(shì)1融合電路交換控制正在與其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合，例如IP網(wǎng)絡(luò)和光網(wǎng)絡(luò)。2智能化人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)正在應(yīng)用于電路交換控制，提高效率和可靠性。3軟件定義軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）技術(shù)正在改變電路交換網(wǎng)絡(luò)的控制方式，使其更加靈活和可編程。4云化云計(jì)算技術(shù)正在應(yīng)用于電路交換控制，為用戶提供更靈活、更經(jīng)濟(jì)的服務(wù)。小結(jié)電路交換概述電路交換是一種傳統(tǒng)的通