《電路交換系統(tǒng)軟》課件

電路交換系統(tǒng)電路交換系統(tǒng)是一種古老但仍然廣泛應(yīng)用的通信技術(shù)。它為兩個(gè)通信設(shè)備建立了一條專(zhuān)用物理連接，并確保數(shù)據(jù)以可靠的方式直接傳遞。在電路交換系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸效率高，且具有低延遲、高可靠性的特點(diǎn)。引言通信技術(shù)的重要組成部分電路交換系統(tǒng)是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的核心，它為語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻等服務(wù)提供可靠、高效的傳輸通道。歷史悠久，應(yīng)用廣泛電路交換技術(shù)起源于20世紀(jì)初，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，它在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中仍然扮演著重要角色。發(fā)展趨勢(shì)隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，電路交換系統(tǒng)也面臨著新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。課程大綱11.引言介紹電路交換系統(tǒng)的基本概念和應(yīng)用場(chǎng)景。22.工作原理深入探討電路交換系統(tǒng)的工作原理，包括呼叫建立、連接維護(hù)和呼叫釋放過(guò)程。33.系統(tǒng)組成介紹電路交換系統(tǒng)的核心組件，如交換機(jī)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和信令系統(tǒng)。44.發(fā)展趨勢(shì)展望電路交換系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向，包括新技術(shù)、應(yīng)用場(chǎng)景和挑戰(zhàn)。電路交換簡(jiǎn)介電路交換是通信網(wǎng)絡(luò)中的一種核心技術(shù)，它在連接兩個(gè)用戶之間建立一條獨(dú)占的物理通路。在電路交換網(wǎng)絡(luò)中，呼叫者和被呼叫者通過(guò)建立一條物理連接來(lái)進(jìn)行通信，這類(lèi)似于兩個(gè)人使用電話線直接通話。電路交換系統(tǒng)的基本概念電路建立在數(shù)據(jù)傳輸前，需要建立一條專(zhuān)用的物理連接，類(lèi)似于傳統(tǒng)的電話線路。專(zhuān)線連接一旦建立連接，整個(gè)傳輸過(guò)程中，數(shù)據(jù)將始終通過(guò)這條專(zhuān)線，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩浴掝A(yù)留在連接建立時(shí)，系統(tǒng)會(huì)為該連接預(yù)留固定的帶寬，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和高效性。數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)預(yù)留的物理連接進(jìn)行的，數(shù)據(jù)以連續(xù)的信號(hào)流的方式進(jìn)行傳輸。電路交換系統(tǒng)的組成交換機(jī)電路交換系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)建立、維護(hù)和釋放電路，進(jìn)行信號(hào)處理和路由控制。線路連接交換機(jī)和其他設(shè)備的物理線路，傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)或視頻信號(hào)，線路的質(zhì)量直接影響通信的質(zhì)量?？刂葡到y(tǒng)負(fù)責(zé)管理和控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，包括呼叫處理、信令傳輸、線路分配等。用戶設(shè)備用戶使用的電話機(jī)、終端等，用于發(fā)送和接收信號(hào)。電路交換系統(tǒng)的工作原理1建立連接用戶發(fā)起呼叫，系統(tǒng)建立端到端連接。2數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)通過(guò)專(zhuān)用線路雙向傳輸。3釋放連接呼叫結(jié)束，連接被釋放。電路交換系統(tǒng)建立連接后，數(shù)據(jù)通過(guò)物理線路直接傳輸，無(wú)需排隊(duì)等待。這保證了實(shí)時(shí)性，但資源利用率低，且建立連接需要時(shí)間。電路交換系統(tǒng)的分類(lèi)按交換方式分類(lèi)主要分為空間分隔交換和時(shí)分交換兩種類(lèi)型。空間分隔交換，每個(gè)連接占用獨(dú)立的物理線路，時(shí)分交換，多個(gè)連接共享同一物理線路。按交換網(wǎng)絡(luò)規(guī)模分類(lèi)主要分為集中式交換和分布式交換兩種類(lèi)型。集中式交換，所有的交換功能集中在一個(gè)設(shè)備上，分布式交換，將交換功能分散到多個(gè)設(shè)備上。按應(yīng)用場(chǎng)景分類(lèi)主要分為公共交換網(wǎng)絡(luò)和專(zhuān)用交換網(wǎng)絡(luò)兩種類(lèi)型。公共交換網(wǎng)絡(luò)，為公眾提供服務(wù)，專(zhuān)用交換網(wǎng)絡(luò)，為特定用戶提供服務(wù)。電路交換系統(tǒng)的信令信令的作用信令用于控制電路交換系統(tǒng)的建立、維護(hù)和釋放。信令系統(tǒng)傳輸信息，包括呼叫請(qǐng)求、線路狀態(tài)和呼叫控制信息。信令種類(lèi)常見(jiàn)的信令類(lèi)型包括：通道關(guān)聯(lián)信令，用于控制和管理通信路徑；用戶線路信令，用于用戶電話與交換機(jī)的交互；網(wǎng)絡(luò)管理信令，用于管理和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。電路交換系統(tǒng)呼叫過(guò)程1呼叫發(fā)起用戶拿起電話，撥號(hào)2呼叫建立交換機(jī)連接線路，建立連接3數(shù)據(jù)傳輸雙方開(kāi)始通話，交換數(shù)據(jù)4呼叫釋放一方掛斷電話，釋放連接電路交換系統(tǒng)呼叫過(guò)程包含呼叫發(fā)起、呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和呼叫釋放四個(gè)步驟。電路交換系統(tǒng)的呼叫建立過(guò)程1呼叫發(fā)起用戶拿起電話機(jī)，撥號(hào)呼叫目標(biāo)用戶。2呼叫尋址交換機(jī)根據(jù)撥號(hào)號(hào)碼查找目標(biāo)用戶的線路。3建立連接交換機(jī)分配一條空閑線路，并向目標(biāo)用戶線路發(fā)送振鈴信號(hào)。4呼叫接聽(tīng)目標(biāo)用戶接聽(tīng)電話，交換機(jī)建立兩端用戶的通話連接。電路交換系統(tǒng)的呼叫釋放過(guò)程釋放請(qǐng)求通話一方發(fā)起呼叫釋放請(qǐng)求，例如掛斷電話。釋放信號(hào)釋放請(qǐng)求通過(guò)信令網(wǎng)絡(luò)傳送到另一方，告知其結(jié)束通話。電路斷開(kāi)接收方收到釋放信號(hào)后，斷開(kāi)連接，釋放占用的電路資源。釋放確認(rèn)發(fā)起方收到釋放確認(rèn)信號(hào)，表示呼叫已成功釋放。電路交換系統(tǒng)的路由控制路徑選擇路由控制系統(tǒng)根據(jù)呼叫的目的地和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)選擇最佳路徑，確保高效的數(shù)據(jù)傳輸。流量管理路由控制系統(tǒng)管理網(wǎng)絡(luò)流量，優(yōu)化資源分配，提高網(wǎng)絡(luò)效率。故障處理路由控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)故障，進(jìn)行路徑調(diào)整，保障網(wǎng)絡(luò)連通性。安全控制路由控制系統(tǒng)實(shí)施安全策略，防止非法訪問(wèn)和數(shù)據(jù)泄露。電路交換系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)電路交換系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常采用星型、環(huán)型或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。星型結(jié)構(gòu)以中央交換機(jī)為中心，所有用戶設(shè)備連接到中央交換機(jī)。環(huán)型結(jié)構(gòu)中，所有用戶設(shè)備連接到一個(gè)閉環(huán)鏈路。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，用戶設(shè)備通過(guò)多個(gè)交換機(jī)連接到其他設(shè)備，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。不同結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體選擇取決于系統(tǒng)規(guī)模、性能要求等因素。電路交換系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)電路交換系統(tǒng)性能指標(biāo)是衡量其效率和可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)。這些指標(biāo)直接影響網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量和用戶體驗(yàn)。100M吞吐量每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。1ms延遲數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延。99.99%可用性系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí)間比例。100可靠性系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗故障能力。電路交換系統(tǒng)的質(zhì)量保障1可靠性保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，提供持續(xù)的通信服務(wù)，最大限度地減少故障和錯(cuò)誤。2安全性保護(hù)用戶數(shù)據(jù)安全，防止非法訪問(wèn)和惡意攻擊，確保通信過(guò)程的安全可靠。3性能滿足用戶對(duì)通信質(zhì)量的要求，包括傳輸速度、延遲、誤碼率等指標(biāo)。4可擴(kuò)展性根據(jù)用戶的需求，能夠靈活調(diào)整系統(tǒng)規(guī)模，以滿足不斷增長(zhǎng)的通信需求。電路交換系統(tǒng)的接入技術(shù)模擬用戶線接入傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)使用模擬信號(hào)，用戶線通過(guò)模擬調(diào)制解調(diào)器連接到交換機(jī)。數(shù)字用戶線接入數(shù)字用戶線（DSL）使用數(shù)字信號(hào)，提供更高的帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速度。無(wú)線接入移動(dòng)電話、衛(wèi)星電話等使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)無(wú)線電波進(jìn)行通信。光纖接入光纖接入使用光信號(hào)，提供極高的帶寬和傳輸速率，適合高容量數(shù)據(jù)傳輸。電路交換系統(tǒng)的中繼傳輸數(shù)字中繼數(shù)字中繼用于在電路交換系統(tǒng)中傳輸數(shù)字信號(hào)，可以提供更高質(zhì)量的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)傳輸，提高傳輸效率和可靠性。光纖中繼光纖中繼利用光纖進(jìn)行傳輸，具有更高的帶寬和更低的傳輸損耗，可以滿足現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的需求。微波中繼微波中繼利用微波頻率進(jìn)行傳輸，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、大容量的通信，通常用于連接不同地區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)。電路交換系統(tǒng)的傳輸速率類(lèi)型傳輸速率語(yǔ)音64kbps視頻1.5Mbps-10Mbps數(shù)據(jù)10Mbps-100Gbps電路交換系統(tǒng)傳輸速率是指在電路建立后，數(shù)據(jù)在電路上傳輸?shù)乃俾省鬏斔俾适芏喾N因素影響，包括信道帶寬、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)擁塞等。電路交換系統(tǒng)的同步技術(shù)同步時(shí)鐘同步時(shí)鐘保證各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間一致性。系統(tǒng)通過(guò)同步時(shí)鐘來(lái)協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操作，以實(shí)現(xiàn)正常的數(shù)據(jù)傳輸和通信。網(wǎng)絡(luò)同步同步技術(shù)確保網(wǎng)絡(luò)中不同設(shè)備之間的時(shí)鐘一致性。這有助于維持網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性，并提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和效率。電路交換系統(tǒng)的信令技術(shù)信令功能信令負(fù)責(zé)建立、維護(hù)和釋放電路連接。它提供呼叫控制、路由選擇和狀態(tài)管理等功能。信令類(lèi)型常見(jiàn)信令類(lèi)型包括CCS（公共信令通道）和ISDN信令。CCS提供更強(qiáng)大的呼叫控制功能，而ISDN信令支持?jǐn)?shù)字通信。信令協(xié)議信令協(xié)議定義了信令消息的格式和交互規(guī)則，確保不同設(shè)備之間能夠進(jìn)行有效的通信。信令傳輸信令信息通過(guò)專(zhuān)門(mén)的信令通道傳輸，通常使用獨(dú)立于語(yǔ)音通道的專(zhuān)用線路。電路交換系統(tǒng)的可靠性11.高可用性電路交換系統(tǒng)需要確保連續(xù)的通信服務(wù)，即使在部分設(shè)備故障的情況下也能保證正常運(yùn)行。22.故障恢復(fù)具備快速故障檢測(cè)和恢復(fù)機(jī)制，將故障對(duì)通信的影響降到最低。33.數(shù)據(jù)完整性保證數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中不被篡改或丟失，確保信息傳遞的準(zhǔn)確性。44.冗余設(shè)計(jì)通過(guò)硬件和軟件冗余設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力，提升可靠性。電路交換系統(tǒng)的安全性數(shù)據(jù)加密電路交換系統(tǒng)使用加密技術(shù)來(lái)保護(hù)通信內(nèi)容，防止數(shù)據(jù)被竊取或篡改。安全協(xié)議采用安全協(xié)議，例如TLS/SSL，確保通信過(guò)程的安全性。身份驗(yàn)證使用用戶名和密碼等身份驗(yàn)證機(jī)制，確保用戶身份的真實(shí)性。訪問(wèn)控制通過(guò)訪問(wèn)控制策略，限制對(duì)系統(tǒng)資源的訪問(wèn)權(quán)限，防止惡意訪問(wèn)。電路交換系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)光纖傳輸技術(shù)光纖傳輸技術(shù)在電路交換系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，提高了傳輸速率和抗干擾能力。移動(dòng)通信技術(shù)移動(dòng)通信技術(shù)與電路交換系統(tǒng)相結(jié)合，推動(dòng)了無(wú)線通信的發(fā)展，例如GSM和CDMA。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)可以將電路交換系統(tǒng)的硬件和軟件資源虛擬化，提高了資源利用率和靈活性。云計(jì)算技術(shù)云計(jì)算技術(shù)可以提供靈活的電路交換系統(tǒng)服務(wù)，滿足不同用戶需求，降低了運(yùn)營(yíng)成本。案例分析本部分將介紹幾個(gè)電路交換系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用案例，例如，電話網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，以及一些專(zhuān)用的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)分析這些案例，可以更深入地理解電路交換系統(tǒng)的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)和局限性，以及它在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用?？偨Y(jié)電路交換系統(tǒng)電路交換系統(tǒng)是一種傳統(tǒng)而重要的通信技術(shù)，它在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中仍然發(fā)揮著重要作用。優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)它具有連接可靠、帶寬保證等優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)存在靈活性較低、資源利用率不高等不足。未來(lái)展望隨著技術(shù)發(fā)展，電路交換系統(tǒng)將與其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合，繼續(xù)發(fā)揮其重要作用。思考和討論本課程介紹了電路交換系統(tǒng)的基本原理、工作機(jī)制以及應(yīng)用場(chǎng)景。通過(guò)學(xué)習(xí)，我們了解了電路交換系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和局限性，以及其在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中的地位。在討論環(huán)節(jié)，同學(xué)們可