程控交換與寬帶交換 第一章 交換技術概述.ppt

1、、第一章交換技術概述，通信網(wǎng)絡由用戶終端設備、傳輸設備和交換設備組成。交換機設備連續(xù)允許網(wǎng)絡中的所有用戶與其他用戶通信。1.1交換的基本概念1.2更換技術分類1.3更換技術的發(fā)展1.4電話更換信號方式，1.1交換的基本概念，1.1.1交換的引入通信的目的是實現(xiàn)信息傳遞。1876年貝爾。A.G發(fā)明電話后，通信系統(tǒng)至少應由終端和傳輸介質組成，如圖1.1所示。圖1.1點對點通信系統(tǒng)，如果有多個終端，則希望兩個終端之間可以進行點對點通信。因此，實現(xiàn)通信需要三個茄子元素：終端、傳輸和交換。電話交換是通信交換中最基本的更換業(yè)務。表示所有主要用戶的信息，可以通過通信網(wǎng)絡的交換節(jié)點發(fā)送給所需的一個或多個呼叫用

2、戶。如果電話用戶分布在更大的區(qū)域，則需要安裝多個交換機節(jié)點，如圖1.4所示。圖1.4使用多個交換節(jié)點，1.1.2交換節(jié)點的主要功能交換節(jié)點控制以下連續(xù)類型：(1)本局繼續(xù)：本局用戶線路之間的連接。(2)出口連接：訂戶線和出口干線之間的連接。(3)入境繼續(xù)：入口線和用戶之間的連接。(4)中繼連接：傳入中繼線和傳出中繼線之間的連接。要完成上述交換持續(xù)，交換節(jié)點必須具備的最基本功能包括：(1)能夠準確地接收和分析用戶或中繼線發(fā)送的呼叫信號。(2)可以正確接收和分析用戶或中繼線發(fā)送的地址信號。(3)可以正確選擇到目標地址的路徑，并在中繼線處傳遞信號。(4)可以控制連接設置。(5)可以根據(jù)接收到的發(fā)射信

3、號移除連接。1.2更換技術分類，以通信方式發(fā)送的消息以符號、字符、數(shù)據(jù)、語音、圖形、圖像等多種形式為人所知。1.2.1模擬交換和數(shù)字更換通信發(fā)送的消息具有多種茄子形式，但可以概括為兩種茄子類型：連續(xù)消息和離散消息。連續(xù)消息是指消息的狀態(tài)隨著時間而連續(xù)變化(例如，強弱連續(xù)變化的語音等)。離散消息是指消息的狀態(tài)(如符號、文字、數(shù)據(jù)等)可以計數(shù)或離散。連續(xù)消息和離散消息通常分別稱為模擬消息和數(shù)字消息。1，模擬信號和數(shù)字信號對應于兩種茄子不同類型的消息，可以有兩種茄子信號格式。與模擬消息相對應的是模擬信號，與數(shù)字消息相對應的是數(shù)字信號(參見圖1.6)。圖1.6模擬和數(shù)字信號，1模擬信號模擬信號是表示消

4、息和參數(shù)(振幅、頻率或相位)的信號，如圖1.6(a)所示。2數(shù)字信號數(shù)字信號不是信號振幅隨時不斷變化，而是采取有限離散值的信號。2、模擬和數(shù)字通信1模擬通信將模擬信號傳輸?shù)絺鬏攲ο蟮姆绞椒Q為模擬傳輸，將消息傳輸?shù)侥M信號的通信方式稱為模擬通信。2數(shù)字通信將數(shù)字信號作為傳輸對象發(fā)送的方式稱為數(shù)字傳輸，將消息作為數(shù)字信號發(fā)送的通信方式稱為數(shù)字通信。與模擬通信相比，數(shù)字通信具有抗干擾、保密、設備集成和電腦技術的易處理性的優(yōu)點。主要缺點是使用比用于模擬通信的通道帶寬大得多的通道頻帶，從而降低通道利用率。3、模擬更換和數(shù)字更換1模擬交換將模擬信號作為更換目標的交換稱為模擬交換，將傳輸和交換的信號作為模擬

5、信號的交換稱為模擬交換機。2數(shù)字交換以數(shù)字信號為更換對象的交換稱為數(shù)字交換，傳輸和交換的信號稱為數(shù)字信號的開關稱為數(shù)字交換機。，1.2.2，000控制交換和節(jié)目控制交換布控制是接線邏輯控制(WLC)，布控制交換是使用邏輯電路控制的更換方法。節(jié)目控制是存儲程序控制(SPC)，節(jié)目交換是使用電腦軟件控制(即存儲節(jié)目控制)的更換。1.2.3電路更換和分組交換1，電路更換1現(xiàn)有電路更換電路更換(Circuit Switching，CS)是指固定分配帶寬(傳輸路徑)，建立連接后，無需傳輸信息就可以使用電路的更換方法。2多速率交換(MRCS)是基于現(xiàn)有電路交換(包括8 kbit/秒或64 kbit/秒等基

6、本速度)提供不同業(yè)務帶寬的增強方法，節(jié)點內的交換網(wǎng)絡及其控制包括多個茄子速度交換需求，即多個徐璐不同速度的交換網(wǎng)絡和一個集成的多速率交換網(wǎng)絡，3高速電路更換高速電路更換(FCS)是電路交換的另一種形式，克服傳統(tǒng)電路交換中固定分配帶寬的缺點，提高靈活性。其次，組交換在電路交換中，為克服各種類型和特性的用戶終端之間的互操作性、通信電路利用率低、呼叫丟失等缺點，提出了消息交換的思想。1組交換中的相關概念(1)通信線路中資源孔劉組交換的最基本思想是實現(xiàn)通信資源共享。(2)交錯傳輸通過字典分配多路復用方式，每個用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)通過特定的子信道流動，因此接收端容易區(qū)分。(3)分組形成如上分析所示，通過將實際

7、線路分成多個邏輯子通道，并將線路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)組附加到邏輯通道編號，可以在一條線路上交叉?zhèn)鬏攣碜孕扈雌渌麛?shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)組。接收方很容易將它們分成邏輯信道信號，實現(xiàn)線路資源的動態(tài)分配。(4)分組更換組交換是將消息分成多個組獨立發(fā)送，接收到一個分組時可以發(fā)送，并且可以減少存儲時間，因此分組交換的延遲小于消息交換，如圖1.10和圖1.11所示。圖1.10組交換的延遲，圖1.11消息交換的延遲，組交換的主要優(yōu)點是，提供了用戶在不同速度、不同代碼、不同同步方法、不同通信控制協(xié)議的終端之間徐璐通信的靈活通信環(huán)境。其次，通過分段鏈路特定的錯誤控制和流量控制，可以在發(fā)生錯誤的情況下重新發(fā)送，提高傳輸質量和可靠性。

8、第三，利用線路的動態(tài)分配，在一條物理線上飛行，可以同時提供多條信息路徑。2虛擬電路和數(shù)據(jù)報組交換提供了兩種茄子服務方式：虛擬電路(Virtual Circuit，VC)和數(shù)據(jù)報(Datagram，DG)。(1)組頭數(shù)據(jù)報(DG)方法的每個組頭應包含詳細的目標地址，虛擬電路(VC)方法由于預先建立的邏輯連接，只需要與組頭中建立的虛擬電路相對應的邏輯通道ID。(2)線路VC方法是預構建的，處理負擔很重，但是，如果構建虛擬電路，則在端到端之間選定路徑的每個交換節(jié)點上都有映像表，與出入邏輯通道有對應關系，每個組到達后，無需復雜的選擇，只需找到映像表。(注：、)(3)在分組順序VC方法中，屬于同一調用的

9、每個組從同一虛擬電路發(fā)送，分組按原始順序到達端點，沒有順序錯位。(4)對故障敏感的VC方法對故障很敏感，如果傳輸鏈路或交換節(jié)點出現(xiàn)故障，虛擬電路可能會中斷，需要重置。(5) VC方法適用于連續(xù)數(shù)據(jù)流傳輸，該傳輸遠遠大于呼叫設置時間，如檔案傳輸、傳真業(yè)務等。，3路由路由是從源點到端點的選定信息傳遞路徑。(1)分布式路由法分布式路由法意味著將分組從原始節(jié)點發(fā)送到每個相鄰節(jié)點，確認接收分組的節(jié)點接收到該分組，如果已經接收到，則丟棄該分組。如果從未收到，則該節(jié)點將分組發(fā)送回除該組源中的節(jié)點之外的所有相鄰節(jié)點。(2)表路由方法牙齒方法表示從每個節(jié)點到網(wǎng)絡所有端點的路徑，必須使用路由表進行選擇。(3)虛擬

10、電路路由表虛擬電路方法是確定一次調用的路徑，路由選擇是在節(jié)點接收到調用請求分組后執(zhí)行的。之后，到達的數(shù)據(jù)分組通過網(wǎng)絡，沿著調用請求分組設置的路徑進行。虛擬電路重新連接是通過虛擬電路交換操作的網(wǎng)絡提供的功能。3，幀交換的典型組交換基于X.25協(xié)議。X.25包含三個茄子層次。第一層對應于物理層，第二層對應于數(shù)據(jù)鏈路層，第三層對應于組層，每個層對應于開放系統(tǒng)互連(OSI)參考模型中的以下三層，每個層都包含一組功能：4，高速包交換可以理解為，高速包交換(FPS)最大限度地簡化了只有提供高速、高吞吐量和低延遲服務的核心網(wǎng)絡功能的協(xié)議。1.2.4窄帶更換和寬帶更換現(xiàn)有電話更換和數(shù)據(jù)交換分別適用于語音和2M

11、bit/s以下的數(shù)據(jù)交換，提供的業(yè)務速度僅限于64kbit/s或n64kbit/s(n=230)的業(yè)務交換。這稱為窄帶交換。1.3更換技術的發(fā)展，1.3.1電話更換技術的發(fā)展1，機械電話交換自1876年貝爾A.G發(fā)明電話以來，為了滿足不同用戶之間的電話更換需求，1878年出現(xiàn)了第一臺人工磁鐵電話交換機。1892年開通的第一個自動開關是Strowger A.B在1889年發(fā)明的步進制斯溫式自動開關。稍后開始引入間接控制的原理。用戶的撥號連線脈沖由交換機內的公用設備發(fā)射器接收和傳送，以控制連接器的行為?？v橫制交換機的出現(xiàn)是電話更換技術進入自動化后具有重要意義的轉折點。橫木的技術進步主要體現(xiàn)在兩個茄

12、子方面。第一，采用比較先進的交叉接頭，噪音小，通話質量好，磨損不易，使用壽命長，維護工作量減少。另一個是采用公共控制方式，將控制功能與火爐設備分開，使公共控制部分能夠獨立設計，提高功能，提高靈活性，提高連續(xù)速度，選擇回流和迂回路由，實現(xiàn)長途電話更換自動化。其次，模擬節(jié)目控制交換與機械自動交換相比，節(jié)目控制交換的優(yōu)越性總結如下。(1)靈活性、適應性(2)提供多種新的服務性能(3)實現(xiàn)通用信號(4)自動化運營維護功能(5)適應現(xiàn)代通信網(wǎng)絡發(fā)展，自20世紀80年代中期以來，數(shù)字節(jié)目控制交換節(jié)點的功能在POTS的基礎上不斷提高，主要有以下三個茄子方面：(1)改進為窄頻帶集成業(yè)務數(shù)字網(wǎng)絡的交換節(jié)點：通過

13、添加POTS交換系統(tǒng)所需的硬件和軟件，可以增強為窄頻帶集成業(yè)務數(shù)字網(wǎng)絡(Narrow band-ISDN，N-ISDN)的交換節(jié)點。(2)智能網(wǎng)絡增強為業(yè)務交換點：智能網(wǎng)絡(IN)可以基于POTS提供許多高級智能網(wǎng)絡業(yè)務，POTS交換系統(tǒng)通過增強功能成為智能網(wǎng)絡中的業(yè)務交換點。，(3)加強為移動網(wǎng)絡的移動交換站：實現(xiàn)終端移動性和個人移動性的個性化是通信網(wǎng)絡開發(fā)的另一個主要方向，移動交換中心(MSC)實際上是在數(shù)字節(jié)目控制交換平臺上提高無線接口及其移動交換性能。1.3.2集團更換技術開發(fā)1，早期研究和實驗1972年十月，在第一屆電腦通信國際會議(ICCC)上。其次，與組更換的公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡ARPA

14、NET和一些專用組更換網(wǎng)絡實驗促進了組交換成為公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，形成了組更換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(PSPDN)。3、從集團更換系統(tǒng)世代技術發(fā)展的角度看，集團更換系統(tǒng)大致可分為三代。第一代分組交換系統(tǒng)第一代分組交換系統(tǒng)基本上使用計算機執(zhí)行分組交換功能。第二代組交換系統(tǒng)第二代組交換系統(tǒng)使用孔劉介質互連前端處理器，計算機主要用于構建虛擬電路，不再是系統(tǒng)的瓶頸。相對精密的第二代組交換系統(tǒng)的設計目標和技術特點如下：(1)高度模塊化和多處理器分布式控制結構(2)容量和應用節(jié)目序列化系統(tǒng)結構；(3)適應各種終端介面和網(wǎng)絡之間的接口；(4)高級處理器和高速處理能力。第三代分組交換系統(tǒng)，1.3.3 ATM交換技術開發(fā)1，早

15、期研究1983年出現(xiàn)的快速分組交換(FPS)和異步分時(ASynchronous Time Division) 1983年第二，公共ATM交換網(wǎng)1公共ATM寬帶實驗網(wǎng)是1994年投入八月運營的美國北卡羅來納信息高速公路，是美國首個在州內采用ATM和Sonet(同步光纖網(wǎng)絡)的公共ATM寬帶網(wǎng)，被認為是未來國家基礎設施信息設施的原型。2公共ATM交換機系統(tǒng)公共網(wǎng)絡ATM主干交換機系統(tǒng)必須具有高吞吐量和可擴展性，吞吐量通常為40160 gbit/秒，并且必須支持多種介面、業(yè)務和連接類型。第三，研究熱點及展望1ATM更換結構提出了ATM的概念后，是包括拓撲、緩沖方式、控制機制、性能分析在內的研究重點之一。2ATM網(wǎng)絡的業(yè)務流控制如何有效、公平地分配帶寬等資源，如何確保具有不同特征的業(yè)務和各種通話連接的服務質量，是業(yè)務流控制必須解決的重要和復雜問題。3話音通過ATM ATM網(wǎng)絡的最終目標是實現(xiàn)包括話音在內的各種業(yè)務的綜合交換。語音的實時性強，對時間延遲和延遲抖動有嚴格的要求，因此語音通過ATM(Voice Over ATM，VOA)的技術仍在進行更多的研究，尋求完美的解決方案。(威廉莎士比亞、Northern Exposure(美國電視電視劇)，語音)，4將智能網(wǎng)絡與智能網(wǎng)絡相結合的功能集3(Capabilities-3，CS-3)的目標是智