交换技术第1章

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1、交换技术基础陈美娟 通信与信息工程学院1主要内容u第一章 绪论u第二章 同步时分交换网络（STD）u第三章 数字程控电话交换（DSN）u第四张 7号共路信令（SS7）u第五章 窄带综合业务数字交换（N-ISDN)u第六章 移动交换（MS）u第七章 智能网业务交换（IN）u第八章 ATM交换（B-ISDN）u第九章 软交换（SS）2第一章 绪论交换的一般概念 交换技术 电信交换网 电信交换基本技术 交换和路由 NGN和软交换31.1 交换的一般概念网状互联： 如果用户数为N，则互联线对数为N(N-1)/2； 不实用。 交换节点： 用户线连到交换机； 由交换机控制任意一对用户之间的接续； 所需的连

2、接线对数为N。 交换：switch 交换技术：switching technology电话交换网： 当电话用户分布的区域较广时， 要设置多个交换节点， 交换节点之间用中继线（Trunk）相连。 电话交换41.1 交换的一般概念u当交换的范围更广时，交换节点之间也不能网状互联，而 要引入汇接交换节点，以便进一步节省网络传输资源。电话汇接局端局本地网51.1 交换的一般概念u目前长途电话网中的长途交换节点一般要分为几级，形成 逐级汇接的交换网。 6我国电话交换网络结构7交换节点控制的接续类型u本局接续(Local Call)：本交换机所属用户线之间的接续。u出局接续(Outgoing Call)：

3、本交换机用户线和出中继线之间的接续。u入局接续(Incoming Call)：入中继线和本交换机用户线之间的接续。u转接接续(Transit Call)：入中继线和出中继线之间的接续。8小试？接续类型本地网TS1TS2LS1 LS2LS3LS4a1a2b1b2c1c2d1d2本局接续出局接续入局接续转接接续端局汇接局电话9交换节点必须具备的基本功能u能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫控制信号 。u能正确接收和分析从用户线或中继线发来的地址信号。u能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转发信号。u能控制连接的建立。u能按照所收到的释放信号拆除连接。电话TS1端局TS2LS1LS2LS3

4、LS4a1a2b1b2c1c2d1d2101.2 交换技术两大类交换技术：电路交换（CSCircuit Switching ）分组交换（PSPacket Switching ）111.2.1 电路交换12电路交换基本过程1、呼叫建立阶段2、信息传送(通话)阶段3、连接释放阶段三个阶段：面向连接13电路交换举例( ( (交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCAA 和 B 通话经过四个交换机 通话在 A 到 B 的连接上进行14电路交换举例uC 和 D 通话只经过一个本地交换机u通话在 C 到 D 的连接上进行( ( (交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA15电

5、路交换的特点1电路交换是一种实时交换 要在通信的用户间建立专用的物理连接通路，从而又引起 以下的特点：在通信前先要有连接建立过程；只要用户不发出释放信号，即使通信暂时停顿，物理连 接仍然保持；物理连接的任何部分发生故障都会引起通信的中断；仅当呼叫建立与释放时间相对于通信的持续时间很小时 才呈现高效率。16电路交换的特点2 交换机对连接电路上传送的媒体信息不作处理，只是原封 不动地透明传送，因此既可以传送话音信号，也可以传送 数据信号。用作数据传送时不进行速率、码型的变换。 对传送的信息无差错控制措施。 用基于呼叫损失制的方法来处理业务流量，过负荷时呼损 率增加，但不影响已建立的呼叫。17这里的

6、“连接”指的是“通信信道”。 在模拟通信系统中就是实线连接； 在数字通信系统中就是PCM系统中的一个时隙，每个通信用 户被指定分配一个固定的时隙，称为同步时分（STD Synchronous Time Division）。电路交换的特点总结1连接建立后，即使无信息传送，此连接也不能被其它用户使用。固定分配带宽，且为通信用户所独占。1234056123405618电路交换的特点总结2连接需要预先建立，因此有一定的连接建立时延，连接建立后 的媒体信息传输时延可以忽略不计，但是信息传输没有差错控制， 不能保证数据交换的可靠性。不适合于：突发(burst)业务和对差错敏感的数据业务。适合于：电话交换、

7、文件传送、高速传真。有建立时延、无差错控制：19Do you remember ?u什么是面向连接通信？哪种交换技术 是面向连接？u为什么说电路交换带宽是固定分配？u为什么说电路交换是一种实时交换？u如何理解电路交换机对信息的透明传 输？201.2.1 电路交换多速率电路交换 u电路交换建立的连接通路通常只有一种传送速率，例如 64kb/s。u为了适应多种业务的需要，例如较高带宽的业务，可以采 用多速率电路交换，也就是将几条连接捆绑起来给用户使 用。u虽然多速率电路交换可以根据业务需要提供不同的带宽， 但是其速率类型极其有限，仅限于某个基本速率（例如 8kb/s或64kb/s）的整数倍，无法满

8、足业务多样性的需求， 而且交换机的实现比较复杂，成本将显著增加。u因此，多速率电路交换并没有得到实际应用。211.2.1 电路交换快速电路交换 u快速电路交换的基本思路是只在信息要传送时才分配带宽 和有关资源。u在呼叫建立时，要求通路上的交换节点分配并“记忆”所需的 带宽和去向，但并不占用该带宽，称之为逻辑连接。u当用户发送信息时，交换机才通过呼叫标识确定并激活该 逻辑连接，形成物理连接。u虽然快速电路交换提高了带宽利用率，但控制复杂，时延 和呼损比通常的电路交换大，灵活性又不如分组交换，因 此也未得到实际应用。 221.2.2 分组交换23报文交换1uMessage Switchingu机制

9、：存储转发（store and forward）u报文交换又称为存储转发交换，它不需要事先为通信双方 建立物理连接，而是将所接收的报文暂时存储。报文中除了用户要传送的信息以外，还有目的地址和源 地址。交换节点要分析目的地址和选择路由，并在该路由上排 队，等待到有空闲电路时才发送到下一交换节点。24报文交换2u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。 u报文交换可以进行速率、 码型的变换，具有差错控 制措施，可以发送多目的 地址的报文，过负荷时则 导致时延的增加。报文交换的基本过程和时延的构成25分组交换技术1u机制：存储转发（store and f

10、orward）。u分组交换和报文交换的不同之处：分组交换首先将报文分割为若干较小的数据包，称为分 组（packet）；然后分别发送各个分组；接收端再将这些分组组装为原来的报文。u由于分组的长度较小，存储转发的时延将显著下降。26分组交换技术2每个分组包含一个分组头，其中有可供选路的信息和其 它控制信息。分组交换节点对所收到的各个分组分别处理，按其中的 选路信息选择去向，发送到能到达目的地的下一交换节 点。u正是由于分成多个分组，也增加了开销。为此，分组长度 的确定是一个重要的问题。分组长度缩短会进一步减少时延而增加开销分组长度加大则减少开销而增加时延u分组长度的选择要兼顾到时延与开销两个方面。

11、 27分组交换网的示意图H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组H2 向 H6 发送分组注意分组路径的变化！结点交换机主机28注意分组的存储转发过程H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组结点交换机主机在结点交换机 A 暂存 查找转发表 找到转发的端口在结点交换机 C 暂存 查找转发表 找到转发的端口在结点交换机 E 暂存 查找转发表 找到转发的端口最后到达目的主机 H529分组交换技术3分组交换的时延与报文交换的时延比较：由于收到一个分组后立即可以发送，不必存储等待整个 报文的到达，因此分组交换的时延小于报文交换。分组交换的时延报文交换

12、的时延30三种交换的比较 P1 P2 P3 P4P1 P2 P3 P4P3 P4报 文报 文报 文A B C D A B C DA B C D报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放31虚电路和数据报分组交换可提供两种服务方式：虚电路（VC-Virtual Circuit）方式数据报（DG-Datagram）方式32虚电路和数据报33虚电路方式u虚电路方式，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；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 分组来拆除该虚电路。u从呼叫建立过程看，虚电路方式和电路交换类似，不同之

13、处在于：虚电路并非物理连接，而是逻辑连接。虚电路并不独占线路，在一条物理线路上可以同时建立 多个虚电路，也就是建立多个逻辑连接，以达到资源共 享。u虚电路虽然只是逻辑连接，毕竟也需要建立连接，因此不 论是物理连接还是逻辑连接，都属于面向连接（CO- Connection Oriented）的方式。34两种虚电路交换虚电路（SVC-Switched Virtual Circuit）永久虚电路（PVC-Permanent Virtual Circuit）通过用户发送呼叫请求分组的方式建立起来的虚电路如果应用户预约，由网络运营者预先建立的固定的虚电路。 它没有虚电路建立过程，可直接进入数据传送阶段。

14、 35数据报方式u数据报方式不存在逻辑连接，同一报文的各个分组的传送 互相独立，原则上各个分组可以经由不同的路径到达目的 地。u由于不需要建立连接，称其为无连接（CL-Connectionless ）方式。uIP网络的路由采用的就是无连接方式，因此广义地说，可 将IP网络归为数据报方式的分组交换网络。36虚电路和数据报方式的时延u分组交换的时延图可理解为采用数据报方式的分组交换的 时延。u如果是虚电路方式，还应增加呼叫建立阶段和清除阶段。 数据报方式的分组交换的时延37快速分组交换1 u早期的分组交换均采用逐段链路的差错控制和流量控制， 数据帧传送出现差错时可以重发，传送质量有保证，可靠 性高

15、。但由于协议和控制复杂，信息传送时延大，只能用 于非实时的数据业务。u快速分组交换（FPS-Fast Packet Switching）的思想是尽 量简化协议，使其只包含最基本的核心网络功能。网络不再提供差错校正功能，而将此功能交由终端去完 成，以实现高速、高吞吐量、低时延的交换传送。u典型的快速分组交换方式就是帧中继（FR-Frame Relay ) 。38快速分组交换2u传统分组交换包含物理层、链路层和分组层三层，对应于 OSI七层结构的下三层，每一层都有其特定的功能。分组层传送的数据单元称为分组链路层传送的数据单元称为帧u帧中继取消了分组层，链路层也大为简化，只保留了帧的 定界、同步、透

16、明性、差错检测等核心功能，检测到错误 帧就予以丢弃，不再重发。u帧中继就好像是为数据帧的传送提供了一条透明的中继通 路，由此得名为帧中继。39快速分组交换3u帧中继采用ITU-T Q.922建议的帧方式链路接入协议（ LAPF-Link Access Protocol-Frame Mode）的一个子集， 即其数据链路层的核心子层，称为数据链路核心协议（DL- CORE）。u帧中继采用可变长度帧，可适应突发信息的传送，很适合 于局域网的互连。u之所以能够简化协议，是因为光纤系统的大量部署。高度 可靠的光纤传输系统不再需要链路层复杂的差错控制和流 量控制功能。u另外，终端系统的日益智能化，例如个人计算机的大量出 现，也具备了以端到端的方式进行差错控制的能力。40ATM交换1 uATM：异步传送模式（