一.交换概论(3)教程

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1、现代交换技术 华北电力大学通信教研室 孙凤杰 1 参考书目 现代交换原理与通信网技术 卞佳丽等著 北京邮电大学出版社 程控数字交换网与现代通信网 叶敏编著 北京邮电出版社 现代交换原理（第三版） 金惠文等编著 电子工业出版社 ATM交换技术 陈锡生编著 人民邮电出版社 综合业务数字网 程时端编著 人民邮电出版社 电信交换原理张毅 胡庆等编著 电子工业出版社 2 课程内容 n交换概论 n交换网络 n程控数字电话交换与电话通信网 n信令系统 n分组交换与分组交换网 nISDN交换技术与N-ISDN nATM交换技术与B-ISDN nIP交换技术与下一代网络（NGN） 3 第一章：交换概论 4 电信

2、交换的基本概念 各种交换方式 交换系统 以交换为核心的通信网 本章主要内容 5 信息 在电信系统中，只有两个终端的通信称为点对点通信。 通信就是在信息的源和目的之间进行信息传递的过程。 通信的目的：实现任意两地、任意用户之间的通信联系. 终端传输媒介终端 电信号电信号 信息 点对点通信 一、电信交换的基本概念 6 点对点通信举例 话音 数据 7 无交换的多个终端要实现相互间通信，必须以全互连的方式两两 相连。 若终端数为n，则线对数为C2n= n(n-1)/2 每一个终端需配置一个N-1路的选择开关 （当终端n=100时，线对数=100X(100-1)/2=4950） 无交换的多个终端的通信

3、终端=5、线对数=10 （分散交换方式） 需要选择开关 两两互连的通信连接方式的特点： 两两互连的通信连接方式 的缺点：P2 8 引入交换的终端间的通信 用户间通过交换设备连 接(集中交换方式） 用户环线 交换设备 集中交换方式：每个终端均经由一条通信线路连接到集中的交换节点的交换机上 。 9 多个交换节点组成的通信网 引入交换的终端间的通信 中继线 用户线 用户线：用户终端与交换机之间的连接线路 中继线：交换机与交换机之间的连接线路 通信网的组成（三要素)：用户终端设备+传输设备+交换设备 交换机 10 所谓电信交换，就是在通信网上，在通信 的源和目的终端之间建立通信信道传送通信信 息的机制

4、，也就是根据目的地，在源和目的终 端之间传送通信信息。 电信交换的概念 交换：就是在通信的源和目的终端之间建立通 信连接(信道），实现信息传递的过程。 11 交换节点接续类型图示 本局接续 出局接续 入局接续 转接接续 汇接交换局 12 交换节点可控制的基本接续类型： 本局接续、出局接续、入局接续、转接接续 交换节点的基本功能 q 能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转 发信号 q 能控制连接的建立与拆除 交换节点必须具备的基本功能： q 能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫 信号、地址信号 13 几个概念 交换通信网交换设备传输设备 终端设备用户线中继线出局呼叫 入局呼叫本局呼叫转

5、接呼叫 主叫被叫主叫局被叫局端局 汇接局 14 二、各种交换方式 q电路交换 q报文交换 q分组交换 q帧中继 qATM交换 qIP交换 q光交换 15 CTM-Circuit Transfer Mode PTM-Packet Transfer Mode ATM-Asynchronous Transfer Mode 各种交换方式 IP交换 多 速 率 电 路 交 换 快 速 电 路 交 换 ATM 交 换 帧 中 继 报 文 交 换 电 路 交 换 分 组 交 换 光交换 PTM CTM 16 交换节点A交换节点B交换节点C 建立 传送 释放 电路交换的基本过程： 电话通信的三个阶段：呼叫建立

6、、通话、呼叫拆除 电路交换的三个阶段：连接建立、信息传送、连接拆除 1、电路交换 (Circuit Switching) 电路交换：使用实 际电路进行交换， 主要完成电话交换 ；必须经过连接建 立、信息传送和连接 拆除三个阶段。 17 电路交换的六个特点： 信息传送的最小单位是时隙 面向连接的工作方式（物理连接） 同步时分复用（固定分配带宽） 信息传送无差错控制 信息具有透明性 基于呼叫损失制的流量控制 总之：电路交换适用实时性、恒定速率的业务，其电路 的利用率低，不适合突发性业务，可靠性要求不如数 据业务高。 电路交换的特点 18 2、多速率电路交换 (1)将若干固定的基本信道捆绑起来构成一

7、个速率更高 的信道，采用同步复用方式。 （2）设置多种基本信道速率，其交换网络是由多个不 同速率的子交换网络叠加而成。（图1.11） 3、快速电路交换 为传输和交换突发性业务而产生。 当呼叫建立时，所有交换节点和通路为其分配所需带 宽，在正式通信前不完成实际的物理连接，当真正传 输信息时才按分配的带宽建立物理连接；无信息传送 时拆除物理连接。提高带宽利用率。（图1.12） 19 公用电信网的电报自动交换是报文交换的典型应用， 有的专用数据网也采用报文交换方式。 报文交换（Message Switching） 报文由报文头和报文内容组成，传送时全部报文一 次传递和转发。 基本的报文交换动作是存储

8、报文、分析报文中的收 报人地址和报文转发。 有多个报文送往同一地点时，要排队按顺序发送。 报文传送中有检错和纠错措施 4、分组交换（PS：Packet Switching ） 20 21 分组交换：分组交换将用户要传送的信息分割 为若干个分组（packet），每个分组中有一 个分组头，含有可供选路的信息和其他控制信 息。其本质也是存储转发。 4、分组交换（PS：Packet Switching ） 分组交换与报文交换的不同： 分组交换：最小信息单位是分组 报文交换：最小信息单位是报文 分组交换与报文交换的相同： 均采用存储转发 22 报文交换的时延 分组交换的时延 分组交换和报文交换比较 23

9、 虚电路(VC：Virtual Circuit)方式 （面向连接工作方式） 数据报(DG：Datagram)方式 （面向无连接工作方式） 分组交换的两种方式 24 所谓虚电路方式（有三个阶段），就是在用户数据传送前先要通过 发送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路；数据传送时（虚电路建立 后），属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送；最后通过呼叫 清除分组来拆除虚电路。(按需分配） 它不同于电路交换中的物理连接，而是逻辑连接。 交换虚电路(SVC：Switched Virtual Circuit) 用户通过发送呼叫请求分组来建立虚电路的方式。 永久虚电路(PVC：Permanent Virt

10、ual Circuit) 应用户预约，由网络运营者为之建立固定的虚电路，而不需在呼叫 时临时建立虚电路，可直接进入数据传送阶段的方式。 虚电路 25 数据报不需要预先建立逻辑连接，而是按照 每个分组头中的目的地址对各个分组独立进行选 路。 数据报 12543 26 VC方式由于预先已建立逻辑连接，分组头中 只要含有对应于所建立的VC的逻辑信道标识 DG方式的每个分组头中要包含详细的目的地 址 虚电路与数据报的比较分组头 27 VC方式预先有建立过程，但一旦虚电路建立，在端 到端之间所选定的路由上的各个交换节点都具有映象 表，存放出入逻辑信道的对应关系，每个分组到来时 只要查找映象表，而不需要进

11、行复杂的选路。 DG方式则不需要有建立过程，但对每个分组都要独 立地进行选路。 虚电路与数据报的比较选路 28 VC方式中，属于同一呼叫的各个分组在同一条虚电 路上传送，分组会按原有顺序到达终点，不会产生 失序现象。 DG方式中，各个分组由于是独立选路，可以从不同 的路由转送，可能会引起失序。 虚电路与数据报的比较分组顺序 29 VC方式对故障较为敏感，当传输链路或交换 节点发生故障时可能引起虚电路的中断，需 要重新建立路由重建（Rerouting)。 （有些分组网具有再连接功能，出现故障时可 自动建立新的虚电路，并做到不丢失用户数据） DG方式中各个分组可选择不同路由，对故障 的防卫能力较强

12、，从而可靠性较高，但故障 时路由重建的时延很大。 虚电路与数据报的比较故障敏感性 30 VC方式适用于较连续的数据流传送，其持续时间应显著地大 于呼叫建立的时间，如文件传送、传真业务等。 DG方式则适用于面向事务的询向响应型数据业务。 面向连接工作方式和无连接工作方式的特点： （参见P9 图1.14和图1.15） 面向连接工作方式： 通信过程必须经过连接建立、信息传送和连接拆除三个阶段。 所有信息必须在建立的连接通道上有序地传输。 信息传送的时延小。 面向非连接工作方式： 将一个信息源分成若干信息快。无连接建立过程，一边选路、一边传送信 息。 同一信息源的各信息块沿不同路径可无序到达目的地。

13、信息传送的时延大。 虚电路与数据报的比较应用 31 分组交换的六个特点 n信息传送的最小单位是分组 n面向连接和无连接 n统计时分复用（STDM,动态分配带宽） n信息传送有差错控制 n信息传送不具有透明性 n基于呼叫延迟制的流量控制 总之：不适合实时性业务的传送，适合突发性业务和对 差错敏感的数据业务，有一定的传输时延，带宽利 用率较高。 32 分组交换基于X.25协议，该协议包含了3层，第一层 物理层，第二层数据链路层，第三层分组层，对应于OSI 模型的下三层。 分组交换协议 物理层 X.25分组层 LAPB 1 2 3 物理层 网络层 数据链路层 33 网络 本地 服务器 PCPC 路由

14、器 本地 服务器 PCPC 路由器 局域网互连 使用CHINAPAC实现网络互连 34 接入Internet 本地 服务器 PCPC 路由器 网络 Internet 使用CHINAPAC接入Internet 35 帧交换：一种以帧方式承载业务的交换方式。 只有物理层和数据链路层的功能。 帧中继：一种对数据链路层功能简化了的交换方式 仅保留数据链路层的核心功能。 数据传送阶段协议大为简化，数传速率提高（技术特点比较见表1.1） 分组交换：X.25协议-OSI的1、2、3层 信息传送单位：分组 帧交换：OSI的1、2层 信息传送单位：帧 帧中继：OSI的1、2（核心功能）层 信息传送单位：帧 5、

15、帧交换（Frame switching）与帧中继（ Frame Relay） 36 X.25和帧中继处理流程比较 LCN:逻辑信道号 37 38 电路交换和分组交换的主要区别体现在以下几个方面： 在交换形式上 信息集中传送，有三个阶段且物理连接，是透明同步传输； 信息分组传送，采用逻辑连接，是非透明非同步传输。 在差错控制上 无差错控制；有差错控制 在业务应用上 传输固定速率业务；传送突发性数据业务 在业务流量控制上 呼叫损失制、呼叫延迟制 电路交换与分组交换的比较 39 在对信息的损伤方面 电路交换具有较好的时间透明性 分组交换具有较好的语义透明性 在支持多种业务方面 分组交换有更大的灵活性

16、，可实现多速率交换，并允 许多种业务共享网络资源。 在交换速率方面 电路交换可达到高速率的交换；而分组交换的交换速 率受到了限制。 在设备的复杂性方面 分组交换需要一套复杂的队列管理机制，而电路交换 则需要复杂路由选择算法。 电路交换与分组交换的比较 40 是将各种信息的传输、复用和交换均以信元为基本单位的传送方式。 提供一种高速、低延时、多路复用和交换的网络技术，以支持话音、数 据和视频等任何类型的应用业务。允许发送和接收异步工作，两边信元 速率的差别能够通过向信息流中插入/移去空闲信元组来解决。异步转移 模式（ATM）结合了CTM和PTM的优点，是一种快速分组交换技术，是组建 宽带综合业务数字网（B-ISDN）的关键技术之一。可接入实时、非实时 ，固定速率、可变速率，同步、异步型业务。 信元(cell)只有53个字节(byte)，其中开头5个字节称为信头(cell header)，其余48个字节为信息域，或称为净荷(pay load)。 q采用较短的信