《電路交換技術(shù)》課件

電路交換技術(shù)課程概述課程目標(biāo)深入理解電路交換技術(shù)的原理、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。課程內(nèi)容從電路交換技術(shù)的定義、歷史、特點(diǎn)等方面入手，深入探討電路交換系統(tǒng)的組成、工作原理以及常見的電路交換網(wǎng)絡(luò)。學(xué)習(xí)方式課堂講解、案例分析、實(shí)驗(yàn)操作等多種方式，幫助學(xué)生掌握電路交換技術(shù)的理論知識和實(shí)踐技能。電路交換技術(shù)的定義電路交換電路交換是一種通信技術(shù)，它在通信雙方之間建立一條專用的物理連接。物理連接這條連接就像一條電話線，在通信過程中一直保持連接，直到通信結(jié)束才斷開。電路交換技術(shù)的歷史演進(jìn)1現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)和移動網(wǎng)絡(luò)2數(shù)字電路交換ISDN、ATM網(wǎng)絡(luò)3模擬電路交換傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)4早期電報(bào)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對點(diǎn)連接電路交換技術(shù)的特點(diǎn)1專用線路在通話過程中，建立一條專用的物理線路，用于連接兩個通信設(shè)備，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩浴?實(shí)時性強(qiáng)電路交換技術(shù)保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，無需等待數(shù)據(jù)包的處理和轉(zhuǎn)發(fā)，適用于語音和視頻通話等實(shí)時應(yīng)用。3帶寬固定在連接建立后，分配的帶寬始終保持不變，確保數(shù)據(jù)傳輸速度穩(wěn)定，適用于帶寬需求確定的應(yīng)用。4資源利用率低一旦連接建立，即使沒有數(shù)據(jù)傳輸，也占用線路資源，導(dǎo)致資源利用率較低，對于流量較低的應(yīng)用來說，成本較高。電路交換系統(tǒng)的組成交換機(jī)連接各個用戶線路并進(jìn)行電路連接。用戶線路連接用戶終端設(shè)備到交換機(jī)的物理線路。信令系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制電路的建立、釋放和維護(hù)。交換機(jī)的工作原理1接收數(shù)據(jù)幀交換機(jī)接收來自連接的設(shè)備的數(shù)據(jù)幀。2分析數(shù)據(jù)幀交換機(jī)分析數(shù)據(jù)幀的目標(biāo)MAC地址。3查找目標(biāo)端口交換機(jī)查找與目標(biāo)MAC地址對應(yīng)的端口。4轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀交換機(jī)將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的端口。交換機(jī)的主要功能連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備交換機(jī)連接各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和路由器，形成一個網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，將數(shù)據(jù)傳遞到正確的接收設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)安全交換機(jī)可以提供網(wǎng)絡(luò)安全功能，如訪問控制、流量過濾和端口安全，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全。電路交換過程的信號流動呼叫建立用戶發(fā)起呼叫時，信號沿著線路傳遞到交換機(jī)。路徑選擇交換機(jī)根據(jù)目標(biāo)號碼選擇合適的路徑，連接到目標(biāo)用戶。電路連接交換機(jī)建立連接，信號開始沿著這條線路流動。數(shù)據(jù)傳輸用戶開始通話，信號在連接的電路中傳遞。呼叫結(jié)束用戶掛斷電話時，信號斷開連接。電路交換過程的時序1呼叫建立用戶發(fā)起呼叫，撥號并接通線路。2連接建立交換機(jī)分配專用線路，建立端到端的物理連接。3數(shù)據(jù)傳輸用戶進(jìn)行語音或數(shù)據(jù)傳輸，信息實(shí)時傳遞。4連接釋放一方掛斷電話，釋放連接，線路恢復(fù)空閑。交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指交換機(jī)之間的連接方式。常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括星型、環(huán)型、總線型、樹型和網(wǎng)狀型。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以中央交換機(jī)為中心，所有其他交換機(jī)都連接到中央交換機(jī)。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有交換機(jī)都連接成一個閉合環(huán)。總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有交換機(jī)都連接到一條公共總線上。樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由多層交換機(jī)構(gòu)成，層級關(guān)系類似樹狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，交換機(jī)之間有多條連接路徑，可以實(shí)現(xiàn)冗余連接。常見的電路交換網(wǎng)絡(luò)電話網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)采用電路交換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)語音通話。ISDN網(wǎng)絡(luò)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，支持語音、數(shù)據(jù)和視頻等多種業(yè)務(wù)。ATM網(wǎng)絡(luò)異步傳輸模式網(wǎng)絡(luò)，以高帶寬和低延遲的特點(diǎn)，支持高速數(shù)據(jù)傳輸。SDH網(wǎng)絡(luò)同步數(shù)字體系網(wǎng)絡(luò)，提供高質(zhì)量的數(shù)字傳輸服務(wù)，適用于骨干網(wǎng)。電話網(wǎng)絡(luò)電話網(wǎng)絡(luò)是世界上最大的通信網(wǎng)絡(luò)，利用電路交換技術(shù)建立通話連接。它通過電話線、交換機(jī)和衛(wèi)星等基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)的電話網(wǎng)絡(luò)主要用于語音通話，近年來隨著技術(shù)的進(jìn)步，它也開始支持?jǐn)?shù)據(jù)和多媒體服務(wù)。ISDN網(wǎng)絡(luò)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）是建立在數(shù)字交換技術(shù)基礎(chǔ)上的，為用戶提供各種語音、數(shù)據(jù)、圖像等綜合業(yè)務(wù)的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。ISDN網(wǎng)絡(luò)使用數(shù)字信道傳輸語音和數(shù)據(jù)，并提供多種數(shù)據(jù)速率選擇，例如基本速率接口（BRI）和主要速率接口（PRI）。ISDN網(wǎng)絡(luò)具有以下優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字傳輸、多業(yè)務(wù)集成、數(shù)據(jù)傳輸速率靈活、可靠性和安全性更高。ATM網(wǎng)絡(luò)異步傳輸模式ATM網(wǎng)絡(luò)是一種基于異步傳輸模式(ATM)技術(shù)的寬帶網(wǎng)絡(luò)，它能夠支持各種類型的通信服務(wù)，包括語音、數(shù)據(jù)和視頻。高帶寬ATM網(wǎng)絡(luò)具有很高的帶寬和低延遲，可以滿足現(xiàn)代通信對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。靈活性和可擴(kuò)展性ATM網(wǎng)絡(luò)具有很高的靈活性和可擴(kuò)展性，可以適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景。PDH網(wǎng)絡(luò)PDH（脈沖編碼調(diào)制-數(shù)字分層傳輸）網(wǎng)絡(luò)是一種傳統(tǒng)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，它使用同步時分復(fù)用技術(shù)來傳輸數(shù)字信號。PDH網(wǎng)絡(luò)主要用于話音、數(shù)據(jù)和視頻等信息的傳輸，在互聯(lián)網(wǎng)普及之前，它是主要的數(shù)字傳輸方式。PDH網(wǎng)絡(luò)的帶寬范圍從2Mbit/s到140Mbit/s，適用于中長距離的通信。SDH網(wǎng)絡(luò)同步數(shù)字體系(SDH)是一種數(shù)字傳輸技術(shù)，它使用同步傳輸模式，提供高帶寬、高可靠性和高靈活性的傳輸能力。SDH網(wǎng)絡(luò)在傳輸速率、可靠性和安全性方面都優(yōu)于PDH網(wǎng)絡(luò)，被廣泛應(yīng)用于核心網(wǎng)絡(luò)和骨干網(wǎng)，以及一些關(guān)鍵的業(yè)務(wù)傳輸。電路交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)實(shí)時性高，傳輸延遲小，適合實(shí)時通信和傳輸大量數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)傳輸質(zhì)量穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸誤差率低，保證信息完整性。缺點(diǎn)資源利用率低，一旦建立連接，即使沒有數(shù)據(jù)傳輸，也要占用線路資源。缺點(diǎn)靈活性差，無法處理突發(fā)性流量，難以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)需求的快速變化。電路交換技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)電路交換是傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，為語音通話提供了穩(wěn)定的連接，支持高質(zhì)量的實(shí)時通信。數(shù)據(jù)傳輸電路交換可用于數(shù)據(jù)傳輸，例如ISDN網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸，提供可靠性和穩(wěn)定性。專用網(wǎng)絡(luò)在某些特殊場景，如金融交易或軍事通信，電路交換可提供高安全性、可靠性和帶寬保證。電路交換與分組交換的比較電路交換建立連接后才能傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以連續(xù)流的形式傳輸，傳輸速度快，但效率低，資源利用率低。分組交換數(shù)據(jù)以分組形式傳輸，可利用網(wǎng)絡(luò)資源，傳輸效率高，但速度慢，適用于數(shù)據(jù)量大的應(yīng)用。電路交換技術(shù)的發(fā)展趨勢融合與協(xié)同電路交換技術(shù)正與分組交換、光傳輸?shù)燃夹g(shù)不斷融合，形成更加靈活和高效的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）SDN技術(shù)為電路交換帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，可以實(shí)現(xiàn)更靈活的資源控制和網(wǎng)絡(luò)管理。云計(jì)算云計(jì)算技術(shù)的興起，為電路交換技術(shù)提供了新的應(yīng)用場景，例如虛擬專線和云數(shù)據(jù)中心互聯(lián)。電路交換技術(shù)在未來網(wǎng)絡(luò)中的角色專用網(wǎng)絡(luò)電路交換技術(shù)在未來網(wǎng)絡(luò)中將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，特別是在需要高可靠性和低延遲的專用網(wǎng)絡(luò)中