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1、现代交换技术 信息工程包括信息的检测、 传输、交换、处理、识别。本课程即是介绍信息的交换 技术。信息传输：解决如何利用媒介传输信息。信息交换：解决处于同一通信网中的用户如何交 换信息。教材及参考书目现代电信交换技术与通信网。尤克，黄静 华。北京航空航天大学出版社，2002.9现代交换原理第2版。金惠文等。电子工 业出版社，2005.4，21世纪高等学校电子信息类 教材程控数字交换与现代通信网。叶敏。 北京 邮电大学出版社1998.2程控交换与综合业务通信网。乐正友。清 华大学出版社，1999.5 第一章 概论 介绍本课程的基本概念和主要内容 交换与通信网通信网的种类及发展交换技术的种类及发展交
2、换设备的组成1.1交换与通信网组成通信网的三个基本要素：终端：传输线路：交换设备：将消息（话音、图像、数据）转换 成媒介能够接受的电信号形式，同 时将来自传输媒介的电信号还原成 原始消息。如：电话机、 传真机、 计算机或称传输媒介，信息的传输通道。 如：电缆、光缆、无线电波。负责在任意的两条用户之间建立和 （而后）释放一条通信链路。如： 交换机、路由器。图1.1 用户间互连构 成通信网用户间通过交换 设备构成通信网图1.2说明：在图1.2中，任意两个终端需要通信（交换信息）， 可由交换设备控制相应的开关接点接通，为两者提供一条 通信链路，当通信结束，则相应的开关接点断开，释放通 信链路。 比较
3、：互连式通信网可靠，不会出现通信阻塞，但成本高 （需 n(n-1)/2根线）。通过交换设备构成的通信网有可能出现阻塞（不是 一定会阻塞），成本低。通信网越大，后者的优点越明显。如N=100时，交换式通信网需100根线互连式通信网需100992=4950根线终端用户小交换机市话交换机汇接交换机中继线用户线图1.3大型通信网结 论交换设备是通信网的重要组 成部分，交换设备的好坏决定了 通信网的好坏。第一章 概论 介绍本课程的基本概念和主要内容 交换与通信网通信网的种类及发展交换技术的种类及发展交换设备的组成1.2通信网的种类及发展现有的通信网：电话网、电报网、传真网 、计算机数据网、有线电视网CA
4、TV、移动 通信网、微波通信网、无线寻呼网、综合业 务数字网ISDN。通信网的种类电话网主要业务为电话、图文传真、低 速数据、慢速图像。 电报网主要业务为电报和低速数据（电 子信箱） 传真网主要利用电话网进行图文传真。 计算机数据网主要业务为计算机数据、 分组话音、图像。计算机数据网有各种类 型，现存的计算机网如：公用分组交换数 据网、公用数字数据网、Internet、金融 网、教育科研网以及各种局域网。有线电视网CATV主要业务为视频（电 视）信号及话音、数据。 综合业务数字网在一网中实现话音、数 据、电报、视频多种业务，而且象可视电 话、图文电视、视频点播传输的是多媒体 信息，即一种业务同
5、时传输话音、图像、 视频、文本的多媒体信息。此外还有移动通信网、微波通信网、 无线寻呼网等。通信网的发展趋势：电话网 各种单一业务通信网 综合 业务数字网ISDN（Integrated Services Digital Network） NGN下一代网络第一章 概论 介绍本课程的基本概念和主要内容 交换与通信网通信网的种类及发展交换技术的种类及发展交换设备的组成1.3交换技术的发展及种 类 交换技术的发展可以从两个方面看：交换的控制方式是随着电子技术的发展 而发展（设备方面）。交换方式的发展是随着通信网的发展而 发展，不同业务的通信有不同的特点，其 交换方式也不同（理论方面）。控制方式的发展：
6、交换方式的发展：人工交换机电式电子式自动交换电路交换报文交换分组交换快速电 路交换ATM交换帧中继多协议标记 交换MPLS三种基本 交换方式宽带交换方式软交换单一业务网宽带综合业务网下一代网络一、电话网中的交换方式电路交换（circuit switching）主叫方通过拨号的方式通知网络被叫方的电话 号码，网络根据被叫方的号码在主叫与被叫之间 建立一条通路特点：通信之前先建立通路，通信时通路独占， 通信结束，通路释放。实时性好，线路利用率差 。将整个报文信息（报文+目的地址+源地址）在 网络的每个节点处（交换局）都是先存储，等输出 线路空闲再转发，直至送达目的地。特点：无需建立通路（无连接），
7、实时性差，线路 利用率好（可在非高峰时期传送）二、电二、电报网的交换方式报网的交换方式报文交换报文交换 message switchingmessage switching三、计算机网的交换方式分组交换 packet switching将报文分成若干个报文组（packet)，每个报文组要加上地址 、编号、校验码，然后以报文组为存储转发单位逐节点转发，到 达目的地再按编号组装成原报文。分组交换有两种工作模式：数据报、虚电路方式。数据报方式：以分组为基本单位逐节点转发，且不同分组可沿不同的路径传输，类似报文交换。虚电路方式：首先网络在通信两端建立逻辑连接，然后用户数据以分组为单位沿该路径顺序传送到
8、达终点（逐节点转发）。类似于电路交换，但通路不是一直占用。X.25分组交换网采用虚电路方式。Internet采用的是数据报 方式。分组交换的特点：实时性较好，线路利用率高。三种基本交换方式的比较电路交换报文交换分组交换通路建立时间长中短实时性好差中交互性好差中线路利用率低中高协议处理简单中复杂终端一致性要求不要求不要求四、异步转移模式ATM Asynchronous Transfer ModeATM是ITU-T建议在宽带综合业务数字网B- ISDN中信息复用、传输、交换的方式。ATM可以 看成是分组交换和电路交换的结合，兼具两者的 优点。ATM是将消息分成固定长度的信元进行存储 转发，采用统计
9、时分复用方式，即不同的业务根 据信息速率的不同决定信元的发送频率，以适应 综合业务的需要。五、 多协议标记交换 MPLSInternet已取得了巨大成功，但随着 用户量的急剧增加，由多层路由器构成的 网络已趋于饱和，网络经常阻塞，用户的 业务质量得不到保证，为此需用ATM技术对 传统的Internet网络进行改进。IP交换和标记交换就是ATM技术与IP路 由技术结合的两个产物，最后这两种产物 技术统一成一个标准多协议标记交换MPLS 。六、软交换Soft Switch软交换技术是能够将现存网络融合成以 IP为中心同时可以支持语音、数据和多媒 体业务的下一代网络NGN的关键技术。软交换的核心思想
10、是通过软件的方式实 现原来电路交换机的控制、接续、业务处 理等功能。SCP策略服务器AAA服务器HRL应用服务器软交换设备软交换设备SGMGAG IPPBX IADH.323终端 MGCP终端 H.248终端 SIP终端等WAGSS7网PSTN/ ISDN无线网 综合接入IP/ATM 网 络接入层控制层业务层传输层软交换网络的体系结构图七、光交换技术光技术在信息的传输中已得到广泛应用，特别是在B -ISDN中几乎所有的传输都采用光纤传输，而目前的交换 机都是电交换机，采用光交换已是迫切需要。光交换技 术处在研发阶段。光电光电电光电光电 交 换光电光电电光电光电 交 换光信号光信号光 交 换光信
11、号采用光交换的优点：减少了光电转换的损伤。光信号的抗干扰能力远远高于电 信号。提高了交换速度。电交换的速度受电子器件的速度限制。第一章 概论 介绍本课程的基本概念和主要内容 交换与通信网通信网的种类及发展交换技术的种类及发展交换设备的组成用户电路用户电路交换网络出中继入中继收号器扫描与驱动电路中央处理器I/O设备存储器话路部分控制 部分一、程控交换机的基本结构1.4程控交换机的组成中继线用户电路交换机与用户线之 间的接口， 向用户话机提供通话电流，向处理机提供用 户状态等。 出入中继交换机之间的接口，或交换机 与中继线之间的接口。 收号器 接收用户所拨的电话号码。 扫描驱动电路 对话路设备的状
12、态进行扫 描，以便送入CPU进行分析处理， CPU发出 的指令经驱动电路控制话路设备动作。 I/O设备 键盘，显示器，打印机等。交换网络 外围接口电路 用户电路 模拟用户电路 数字用户电路中继单元 模拟中继单元数字中继单元操作管理和维护接口控制系统：实现交换的控制和系统的维护管理。 信令系统：在交换系统各部件之间、用户与交换机之间、交换机与交换机之间传送专用的控制联络信号(信令)的发送接收设备。 网络连接设备：与其它网络(数据网，移动通信网)互连的 接口设备。 其它辅助设备：电源，配线架二 目前程控交换机的组成小 结交换设备是通信网的重要组成部分。交 换设备负责用户间路由的接续和释放。常用的交
13、换方式有：电路交换、报文交 换、分组交换、帧中继（局域网中使用） 、异步转移模式ATM、多协议标记交换 MPLS。本课程即是介绍交换设备的组成、各种 交换方式的原理和方法。第一章 作 业1 组成通信网的基本要素有哪些？各有什 么作用？ 2 介绍电路交换、报文交换、分组交换的 特点，并比较三种基本交换的性能。 3 程控交换机由那些部件组成？第二章 交换单元与交换 网络交换网络是交换设备的一个重要组成部分，用来提供交换所需的通路。什么是 交换网络？交换网络是由基本的交换单元组成。第二章 内容2.1 交换网络中的信号形式及时隙交换概念（背景知识） 2.2 具体交换单元介绍 2.3 交换网络 2.4
14、举例2.1 交换网络中的信号形式 及时隙交换概念交换网络中的信号形式是数字的、时分 复用信号。 电路交换采用同步时分复用信号 分组交换和ATM交换采用统计时分复用信号什么是同步时分复用信号和统计时分复用 信号？1 1 信道共享与多路复用技术信道共享与多路复用技术为了提高信道的利用率，通常采 用多路复用技术，使多路信息在一个 信道或一条传输线路上传输。 多路复用技术 频分复用:将信道按频率分 割为 多个子信道。时分复用:将信道按时间分 割为 多个子信道。空分复用:将信道按空间分 割为 多个子信道。码分复用:将信道通过不同 的扩频码序列分割成多个子 信道。a 频分复用b 时分复用不同用户在同 一时
15、段发送， 占用不同频道不同用户占用 同一频道，在 不同时段发送同步时分复用的由来：话音信号的频率300HZ 3400HZ，取采样频率为8KHZ，即采样周期为125us，采 样值用8位二进制编码，8位二进制占用的时间相对于 125us很少，为了提高传输线的利用率，将125us分成若干 时隙，不同用户的采样值占用不同的时隙进行传输。因为子信道在每一帧时间轴上的位置是固定的，所 以称为同步时分复用。同步时分复用信道又称位置信道 ，是通过时间轴上的位置来区分子信道（话路）的。同 步时分复用子信道的速率是恒定的。TS1TSn-1TSn-1TS1TS0时间125us125usTS02 同步时分复用每个用户的采样周期都是125us，都能在接收端正确还原信息按分组先存储再发送，每个分组附加标志码， 各个分组占用不同的时隙；但标志相同的分组属于一个用 户，将它们所占用的信道容量看成一个子信道，这种复用 方式称为统计时分复用。信息2速度信息速度1信息速度3因为信道是按时间分割为多个子信道，而子信道的 容量需要通过统计才能得到，所以称为统计时分复用。 特点:先存储再发送，信息速率高的用户所占的信道容量 大，且所占信道容量随着信息的多少动态变化，取消了帧 概念，统计时分复用信道又称标志信道，是通过标志来区 分各子信道的。3 统计时
