现代交换技术概论

《现代交换技术概论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代交换技术概论（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1现代交换原理与通信网 技术通信与信息技术研究所 郭星歌办公室电话：83884819 手机：13952175170 邮箱：2 什么是通信网？ 什么是交换技术？ 为什么要引入交换技术？ 如何引入交换技术（设备）？ 有多少种交换技术？ 每种交换技术的特点是什么？相互区别是什么？ 通信网与交换网结合带来了什么？开始课程前的几个问题：3课程内容1.电信交换概论 使大家对交换的基本概念和交换方式的种类有所了解 。 2.交换网络详细讲述典型交换单元及其交换网络的基本原理。 3.程控数字电话交换与电话通信网讨论电话交换的基本原理及电话通信网的组成技术。 4.信令系统介绍信令的基本概念、No.1信令方式、No

2、.7信令方 式和信令网技术。45.分组交换和分组交换网重点介绍分组交换的基本原理。 6.ISDN交换技术与综合业务数字网介绍ISDN的基本概念，ISDN交换的特点等。 7ATM交换技术与B-ISDN介绍ATM交换的基本原理，ATM交换系统构成的 基本原理。 8.IP交换技术介绍IP交换的种类和方式，简单介绍IP交换的基本 原理。5参考书目现代电信交换基础 雷振明编著 人民邮电出版社ATM交换技术陈锡生编著 人民邮电出版社分组交换工程杜治龙编著 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6一、交换概论71 电信交换的基本概念 2 各种交换方式 3 电信交换系统的基本结构本章主要内容8

3、通信系统的基本任务：是将信息从它的发源地传送到目的地。 最简单的通信系统就是如下图所示的点对点通信系统。主要包括：信道（或称电路）和通信终端。 功能描述：传输和信息转换。 提出问题：当通信系统中存在多个终端时，如何实现任意两个终端之间的点对点通信？本节从简单的点对点通信入手，引入“交换”，进而给出现 代通信网络的组网结构。81、电信交换的基本概念9通信的目的是在信息的源和目的之间传送信息，这个源和目的对应的就是各种通信终端，比如两个人要想通话，最简单的就是各自拿两个话机，用一条通信线路连接起来就可实现通话，如图1.1a所示；同样，两个人要想传送文件，可各自使用一台计算机，通过串口线经RS232

4、口连接起来，实现信息的传送，如下图所示。10点对点通信举例话音数据11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（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(终端=5、线对数=10)12全互连式连接存在下列一些缺点：(1) 当存在N个终端时，需用N(N-1)/2条线对，线对数量以终端数的平方增加。 (2) 当这些终端分别位于相距很远的两地时，两地间需要大量的长线路。 (3) 每个终端都有N-l对线与其它终端相接，因而每个终端 需要N-1个线路接口。 (4) 增加第N+1个终端时

5、，必须增设N对线路。当N较大时，无法实用化。 (5) 由于每个用户处的出线过多，因此维护工作量较大。13如果在用户分布密集的中心安装一个设备 交换机(switch，也叫交换节点)，每个用 户的终端设备经各自的专用线路连接到交换机 上，如下图所示，就可以克服全互连式连接存 在的问题。14用户间通过交换设备连接用户环线交换设备引入交换的终端间的通信15为了扩大覆盖地域，可采用如下图所示的包含多个交换结 点的网络结构。在这种网络中，除了用户终端、交换机和用户 环路以外，还有一类网络元素，那就是位于交换结点之间的中 继线（又称为干线）。与用户环路不同，它们不属于用户专用 ，而是归广大用户共享，按照用户

6、的需求分配使用，因而信道 利用率较高。1516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17多台交换机组成的通信网18其中，用户终端与交换机之间的连接线路 叫做用户线，交换机与交换机之间的连接线路叫 做中继线，通信网的传输设备主要由用户线、中 继线和相关的传输系统设备组成。通信网的三要素交换设备，传输设备和 用户终端。什么是交换？19 19采用交换机组网带来的主要好处有：（1）可覆盖更广大的地域，为更多的用户服务；（2）在端到端之间可提供多条路径，从而提高了通信的可 靠性；（3）网络资源（交换机、中继线等）为众多的用户共享，因而提高了经济性。将网络中的设备分为专用和共享带来的好处。采

7、用交换机组网，又称“交换式”通信网，其最大好处是易于构成大型网络（下节中举例说明）。20交换节点可控制的接续类型：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21交换节点接续类型图示22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接呼叫主叫被叫主叫局被叫局端局汇接局232、各种交换方式通信网中，交换功能是由交换节点来完成的。不 同的通信网因为其所支持的业务特性不同，其交换设 备所

8、采用的交换方式也不同。电路交换 多速率电路交换快速电路交换 分组交换帧交换 快速分组交换ATM交换 IP交换光交换 24本节通过实际网络结构举例，说明交换机在通信网中的地位和作用，为了更具一般性，分别以电 信网和互联网为例，同时引入电路交换与分组交换 的概念。公共交换电信网中的电路交换传统的公共交换电信网(PSTN)由用户终端、用户环路、交换机和中继线组成，包含本地网和长途 网两大部分。它提供的主要业务是电话，所以又称 公共电话网。2425端局端局PBX用 户 终 端中继线其它城市长途局用户 终端PSTN本地网 2526关于各种交换机的名称和作用(用户交换机,市话交换机,长途交换机)。 关于各

9、种线路的名称和作用(用户线,中继线,长途线)。 PSTN电信网的特点： （1）这是一个转接式网络，端到端一般要经过交换机多次转接。 （2）采用的交换方式是电路交换，网络根据用户的请求提供端到端的连接通路。 （3）通信全过程分为建立连接、用户信息传送、释放连接三个阶段。 （4）连接控制依靠信令系统完成。26电信网络是支撑电话、移动电话和Internet技术发展的基础设施。所有电信网络实现的关键技术是交换技术。271.2.1 电路交换 (Circuit Switching)电路交换是最早出现的一种交换方式，也是电话通信使用的交 换方式。电话通信要求为用户提供双向连接以便进行对话式通信，它对 时延和

10、时延抖动敏感，而对差错不敏感。因此当用户需要通信时， 交换机就在收、发终端之间建立一条临时的电路连接，该连接在通 信期间始终保持接通，直至通信结束才被释放。通信中交换机不需 要对信息进行差错检验和纠正，但要求交换机处理时延要小。交换机所要做的就是将入线和指定出线的开关闭合或断开。交 换机在通信期间提供一条专用电路而不提供差错校验和纠正，这种 工作方式就称为电路交换。电话通信的过程：三个过程（呼叫建立，通话，呼叫拆除）详细见课本28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路交换具有严格的三个阶段：呼叫建立、传送信息、 呼叫拆除。293031电路交换的特点：（1）信息传送的最

11、小单位是时隙电路交换基于PCM传输系统中的时隙，在 PCM30/32路传输系统中，每路通信的信道为一个时隙（ TS：Time Slot），每个时隙8bit，每路通信的速率为 64Kbps。TS是电路交换，传输，复用的最小单位。（2）面向连接的工作方式（物理连接）传送消息前，先建立一条通信源与目的之间的物理 链路，并且独占（暂时）。（3）同步时分复用(帧的概念)注意：不同帧中编号相同的时隙组成一个恒定速率 的数字信道。32（4）信息传送无差错控制话音通信的特点是实时性高，但对可靠性要求没 有数据通信高，所以电路交换中，为了减少话音信息传 送的时延，过程中没有CRC校验等差错控制。（5）信息具有透

12、明性对所传送话音信息不做处理，原封不动的传送。（6）基于呼叫损失制的流量控制电路交换中，当过负荷时，再来到的呼叫不是排 队等候，而是直接呼损掉。33但是采用电路交换方式传送数据也有以下缺点：(1) 所分配的带宽是固定的，造成网络资源的利用率降 低，不适合突发业务传送。(2) 通信的传输通路是专用的，即使在没有信息传送时 别人也不能利用，所以采用电路交换进行数据通信的效率较 低。(3) 通信双方在信息传输速率、编码格式、同步方式、 通信规程等方面要完全兼容，这使不同速率和不同通信协议 之间的用户无法接通。(4) 存在着呼损。由于通信线路的固定分配与占用方式 会影响其它用户的再呼入，因此造成线路利

13、用率低。通过以上特点，电路交换适合于电话交换、文件传送、 高速传真，不适合突发(burst)业务和对差错敏感的数据业务。341.2.2 多速率电路交换电路交换方式建立的连接只有一种传送速率，常见 的为64 kb/s。为了满足不同业务的带宽需要，出现了 多速率电路交换MRCS(Multi-Rate Circuit Switching)。MRSC本质还是电路交换，具有电路交换的特点，可以将其看作采用电路交换方式向用户提供多种速 率的交换方式。具体实现方法有两种：35（1）将几个基本信道绑在一起构成一个速率较高的信道，提供给某一次通信使用，实现多速率交换。（ N*64K）软件实现，如NISDN（HD

14、TV速率140M，话音64K）（2）设置多种基本信道速率。这样一个帧就被分为了不同长度的时隙。（硬件实现，需要多种交换网络）36统一的多速率交换网络的例子 37报文交换（Message Switching ）又称为存储转发交换，是根据电报的特点提出来的。与电路交换的原理不同，不需要提供通信双方的物理连接，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。每个交换节点要有纠错、检错功能。下图是报文交换的原理图。1.2.3 报文交换（Message Switching）3839报文交换原理示意图40报文交换的优点是：(1) 报文交换不需要事先建立连接，并且可采用多路

15、复用，因此不独占信道，从而可大大提高线路的利用率。(2) 用户不需要叫通对方就可发送报文，无呼损。(3) 容易实现不同类型终端之间的通信，输入/输出电路速率及电码格式可以不同。41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。报文交换的主要缺点是：(1) 当长报文通过交换机存储并等待发送时，会在交换机中产生较大时延，不利于实时通信。(2) 要求交换机有高速处理能力及大的存储容量，增加了设备费用。421.2.4分组交换（PS：Packet Switching）报文交换传输时延大，不能满足实时性的要求，为 此人们进行了一些探索，提出了分组交换的概念。（1) 分组

16、交换原理分组交换PS (Packet Switching)把一份要发送的数据 报文分成若干个较短的、按一定格式组成的分组（packet) ，将这些分组传送到一个交换节点。交换节点仍然采用存 储转发技术。分组具有统一格式并且长度比报文短得多 ，在交换机的主存储器中停留很短时间，一旦确定了新的 路由，就很快被转发到下一个节点机。43采用存储转发方式的分组交换与报文交换 的不同在于：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。44报文交换的时延 分组交换的时延（2）分组交换和报文交换比较45（3）分组交换的两种方式支持分组交换的协议有多种，根据协议 的不同，分组交换网络