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1、第3章 通信网络概念,电话交换与电话通信网 数据传输、交换技术 ISDN网 ATM技术 IP网络,3.1 电话交换与电话通信网概念,人工电话交换机原理 自动电子交换机概念 数字电话交换机概念 电话通信网概念,数字交换和程控,1.交换设备是通信网的重要组成部分，交换技术的发展与通信网的发展是分不开的，交换技术与终端业务、传输技术必须相适应。 2.如果N个用户终端之间都采用点对点方式连接，则需要的传输通道数为N*(N-1)/2，所以引入了交换节点，实现任意主叫用户的信息，通过交换节点发送到所需的任意一个或多个被叫用户。 3.电话交换是电信交换中最基本的一种交换业务。,交换的必要性,N,M,M =
2、N（N-1) / 2,M = N,N x (N-1) / 2,用户数 电缆数5 1010 45100 49501000 50万,用户数 电缆数5 510 10100 1001000 1000,局间中继 Trunks,人工电话交换机原理,人工电话交换机原理,整个通信过程，在交换机中可分为四个阶段，即“呼入”、“呼出”、“通话”与“话终”，每个阶段都有相应的信号灯表示。,自动电子交换机工作原理,自动电子交换机组成,自动电子交换机中，人的控制动作由机器来完成，因此自动交换机除了有相当于人工交换机中的塞孔与塞绳外，还有代替人的大脑、眼睛、双手和嘴等器官进行判断和操作的控制部分。下图是自动电子交换机的方
3、框图。整机分为两大部分，一部分叫话路部分，一部分叫控制部分。话路都分由话路网、话路控制设备、扫描器、信号分配器、话路控制公用设备等组成；控制部分由中央控制设备、固定存储器、暂时存储器打字机及监视侧试设备等组成。,数字电话交换机原理,数字电话交换机也是由控制部分与通路部分组成的，控制部分与其他交换机无重大出入，数字电话交换机的特点反映在它的通路部分，通路接续部分的方框图如下图所示，共有三部分组成， ：第一部分是时分复用(与时分分用);第二部分是时隙交换接线器;第三部分是高速通路空分交换接线器。,时-空-时方式交换过程,1.进入数字交换机的信号是数字信号(若是模拟话音，则先变成数字信号)，各路输入
4、信号分成若干组，分别进行时分复用，把若干路数字信息复用在一条线上，形成所谓高速通路。2.高速通路的数字信息顺序写入一个存储器内，从存储器中读出时，通过时序脉冲控制，可方便地任意改变时序，如图中最上面那个高速通路，原先时序是11、12、13，经存储及读出后改为12、13、11。这种时隙次序的改变，就相当于一个接线器，把信号接到另外的路由上去，由于它是在同一高速通路内通过时隙交换实现的，故称它为时隙交换接线器。3.各时隙交换接线器的输出信号同时加到空分接线器，这里空分接线器由门电路组成，各通路上同一时隙的信号受通路脉冲控制，决定它们被转接到哪一个通路上去，因为每一通路是一条线，处在空间不同位置，故
5、称为空分交换。空分交换后，每一数字信号保留时隙交换后的时隙位置不变，但所在通路变了。4.图中接着空分交换又进行了一次时分交换，最后通过时分多路分用，分成各单路数字信号，输出到目的地。这里画出的是一个方向的图，相反的方向也同样。,电话通信网概念,一个完整的电话网是由用户终端设备、交换设备和传输系统三部分组成。 1.用户终端设备：电话网中的用户终端设备即电话机，还可能是各种传真机。 2.交换设备：电话网中的交换设备称为电话交换机，主要负责用户信息的交换。它要按用户的呼叫要求给两个用户之间建立交换信息的通道，即具有连接功能。 3.传输系统：传输系统负责在各交换点之间传递信息。在电话网中，传输系统包括
6、用户线和中继线。用户线负责在电话机和交换机之间传递信息，而中继线则负责在交换机之间进行信息的传递。,数字电话通信网的特点,数字电话通信网的特点有以下几点： 1.面向连接：在用户开始呼叫时，要为两用户之间建立起一条端到端的连接，电路交换的基本过程包括呼叫建立、信息传输和连接释放。 2.对用户数据透明传输：因为话音数据对丢失不敏感，因此网络中不必对用户数据进行复杂的控制（如差错控制、流量控制等），可以进行透明传输。 3.同步时分复用。 4.同步时分交换。 （电话网一开始的设计目标很简单，就是要支持话音通话，因此话音业务的特点也就决定了电话网的技术特征。）,网络拓扑结构,N,M,M = N（N-1)
7、 / 2,网状网,星型网,环形网,M = N,节点,连线,（传输系统）,（用户终端设备、,交换机）,固定电话网的网络结构,用拓扑学来描述电话网，那么交换设备即为网中的节点，传输设备为网中的连线。网络拓扑结构形式主要有：网状网（全互连网）、星型网、复合网、环形网等。电话网的基本结构形式分为等级网和无级网两种。等级网中，低等级的交换中心一般要连接到高等级的交换中心。在无级网中，每个交换中心都处于相同的等级，完全平等，各交换中心采用网状网或不完全网状网连接。本地交换中心位于较低等级，而转接交换中心和长途交换中心位于较高等级。低等级的交换局与管辖它的高等级的交换局相连，形成多级汇接辐射网即星型网；而最
8、高等级的交换局则直接相连，形成网状网。所以等级结构一般是复合型网。过去，我国的固定电话通信网确定为五级网络结构，现在合并为三级结构，其中，C1和C2合并为一级，构成DC1，C3和C4合并为一级，构成DC2，如图所示。,我国固定电话通信网分级结构示意图,固定电话通信网同城包括长途电话网和本地电话网两部分。,图 合并后三级网等级结构图,长途固定电话通信网结构,长途固定电话网简称为长途网。我国长途网由一、二、三、四级的长途交换中心组成，具体结构形式为分级汇接网，如图所示。图中C1为一级长途交换中心，全国共设若干个。C2为二级长途交换中心，设在各省会城市。C3为三级长途交换中心。C4为四级长途交换中心
9、，是长途自动交换网的长途终端。C1、C2、C3各长途交换中心的职能是疏通本地交换中心服务区的长途来话、去话和转话。C4长途交换中心通常只疏通本交换中心服务区的长途来话和去话；但在使用非常规路由时，也可疏通长途转话。,长途电话通信网结构示意图,路由选择问题：长途网固定等级制选路；先选直达路由，遇忙再选迂回路由，最后选基干路由。,本地固定电话通信网结构,本地固定电话通信网简称本地网。本地网是指同在一个长途编号区内，由若干个端局和汇接局及局间中继、长市中继、用户线、电话机等要素组成的电话通信网。一个本地通信网属于长途电话网的一个长途编号区，且仅有一个长途区号。 本地网端局通过用户线与用户连接，其基本
10、职能是疏通本局用户的来话和去话。 本地汇接局的职能是汇接本汇接区内本地端局的来话、去话和转话（市话），也可疏通本汇接局内的长途话务。,本地电话通信网结构示意图,市话网先选直达路由，遇忙再选迂回路由，最后选基干路由。,路由及路由选择,路由的定义路由是网路中任意两个交换中心之间建立一个呼叫连接或传递信息的途径。它可以由一个电路群组成，也可以由多个电路群经交换局串接而成。 路由的分类基干路由是构成网路基干结构的路由。低呼损直达路由是指由两个交换中心之间的电路群组成的，不经过其他交换中心转接的路由。高效直达路由任意两个交换中心之间由高效电路群组成的直达路由称为高效直达路由。,路由选择结构路由选择结构分
11、为有级（分级）和无级两种结构。,有级选路结构，如果在给定的交换节点的全部话务流中，到某一方向上的呼叫都是按照同一个路由组依次进行选路，并按顺序溢出到同组的路由上，路由组中的最后一个路由为最终路由，呼叫不能再溢出，这种路由选择结构称为有级选路结构。无级选路结构，如果违背了上述定义（如允许发自同一交换局的呼叫在电路群之间相互溢出），则称为无级选路结构。,路由选择基本原则 确保传输质量和信令信息传输的可靠性； 有明确的规律性，确保路由选择中不出现死循环； 一个呼叫连接中的串接段数应尽量少； 不应使用网络设计或交换设备过于复杂； 能在低等级网络中流通的话务尽量在低等级网络中流通等。,路由选择计划动态选
12、路的方法：时间相关选路（TDR）、状态相关选路（SDR）和事件相关选路（EDR）。,路由器的工作原理,3.2 数据传输、交换与网络概念,分组传输与交换 ISDN ATM IP,几种传输模式的比较1,1 数字电话网中使用电路传输方式：电路传输方式的基本特征是网络中的传输、复用（复接）和交换都以电路为基本单位。所谓电路，指的是固定比特率的信息传输能力。在电话网中，一条电路的传输速率是64kbps，用于传送一路话音信号。由于电路转送方式不能够提供灵活的接入速率，并且在大部分情况下其线路利用率低于分组转送方式，又不具备对传送的数据进行检错和纠错的能力，所以它不适合用于数据通信。,几种传输模式的比较2,
13、2公众数据网中使用分组传输方式分组传输方式的特点是网络中的传输、复用和交换都以分组为基本单位。所谓分组，指的是定长或不定长的数据段。每个分组中除了业务信息（即用户要经过电信网传送的信息，或称用户信息）外，还必须包括一个控制字段。控制字段至少要包括一个标志码，用于标志该分组传送的信息属于哪个子信道。这样，所有标志码相同的分组占用的信道容量可以看作是一个子信道。这些子信道在分组转送方式中叫做虚电路。经过上述划分的信道称之为标志化信道。标志化信道是和位置化信道相对的概念。在标志化信道中，信息属于哪一个信源和它在时间轴上的位置没有必然的联系，而在位置化信道中，信息属于哪一个信源和它在时间轴上的位置是有
14、联系的。,数据信息分组传输,数据信息传输允许延时，可以分组传输。,信息,标题 FCS,标题 FCS,标题 FCS,标题：收地址等,FCS：监督元,分组传输与交换原理框图,分组传输与交换的特点,1) 在分组传输方式中，普遍采用统计复用方法，从而提高时分复用信道的利用率。统计复用的缺点是会产生附加的随机时延和数据丢失的可能。 2) 在分组转送方式中还普遍采用逐段反馈重发措施，以保证数据的无差错传输。但同时也导致传送数据产生附加的随机时延。,几种传输模式的比较3,1 电话网中使用电路传输方式. 2公众数据网中使用分组传输方式. 3. B-ISDN中使用异步转移模式ATM,综合业务数字网ISDN的概念
15、,综合业务数字网（ISDN）产生于20世纪80年代初期，它的基本特点是利用单一的通信网络实现包括话音、文字、数据、图像等在内的综合业务。ISDN具备以下三个基本特征： （1）ISDN支持端到端的数字连接。所谓端到端的数字连接是指从一个用户终端到另一个用户终端之间的传输全部是数字化的，用户线部分也不例外。 ISDN是一个全数字化的网络。在该网络中，一切信号均以数字形式进行传输和交换，亦即不论原始信号是话音、文字、数据还是图形，都需要在终端转换成数字信号，然后通过数字信道传送到ISDN网络，再由网络将这些数字信号传输到另一方的终端设备。,ISDN提供的综合通信业务示意,数字电话,传真,资料检索,可视电话,传真,数字电话,资料检索,可视电话,I S D N 终 端,I S D N 终 端,ISDN具备的基本特征（2）,（2）ISDN提供综合的通信业务（包括语音业务和非语音业务）。从理论上讲，任何形式的原始信号，只要能够转换成数字信号，都可以利用ISDN来进行传输和交换。ISDN不仅覆盖了现有各种通信网的全部业务，而且还包括了各种各样的新型业务。其典型的业务由：数字电话、传真（FAX）、可视图文、可视电话（videophone）、电视会议、电子邮件（E-mail）、遥测、监视和报警、资料检索、订票业务、银行业务、多媒体业务等。,
