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1、第一章概论1现代交换原理与技术概论1.1 交换与通信网交换与通信网问题：问题： 什么是通信什么是通信?通信是指按约定规则进行的信息传送通信是指按约定规则进行的信息传送。Communication, Com.或或Comm.。 Telecommunication ，Telecom.2现代交换原理与技术概论1.1交换与通信网交换与通信网n信息、消息与信号信息、消息与信号 信息信息是消息包含的有效内容。是消息包含的有效内容。信信息息是是抽抽象象的的、本本质质的的，消消息息是是信信息息的的物物理理形形式式，消消息息包含的信息多少可用信息量来度量。包含的信息多少可用信息量来度量。消消息息是是信信息息的的载
2、载体体，消消息息需需调调制制成成信信号号才才能能在在信信道道中中传传输。输。信号信号是信息的电磁形式，是消息的物理载体。是信息的电磁形式，是消息的物理载体。 3现代交换原理与技术概论1.1交换与通信网交换与通信网第第1章章 概概 论论1.2交换方式交换方式1.3交换技术的发展交换技术的发展1.4 NGN与软交换与软交换4现代交换原理与技术概论1.1.1 从点到点通信到通信网从点到点通信到通信网（一）点到点通信（一）点到点通信信源信源发送端发送端变换器变换器信道信道反变换器反变换器信宿信宿噪声源噪声源接收端接收端终端终端终端终端电信号电信号电信号电信号消消息息消消息息传输媒介传输媒介终端终端终端
3、终端1.1交换与通信网交换与通信网5现代交换原理与技术概论点到点通信系统种类繁多，但还不能称为通信网。如何实现多个用户之间的通信？如何实现多个用户之间的通信？最简单、最直接的方式就是两两互相连接。最简单、最直接的方式就是两两互相连接。（一）点到点通信（一）点到点通信1 12 23 34 45 56 61.1交换与通信网交换与通信网6现代交换原理与技术概论全互连方式存在什么问题？全互连方式存在什么问题？（1）N2 问题；问题；（2）经济性问题；）经济性问题；（3）可操作性问题；）可操作性问题；（4）控制和管理问题。）控制和管理问题。1 12 23 34 45 56 6在在实实际际应应用用中中，全
4、全互互连连方方式式仅仅用用于于终终端端数数目目少少、地地理理位置集中、可靠性要求很高的场合。位置集中、可靠性要求很高的场合。 （一）点到点通信（一）点到点通信1.1交换与通信网交换与通信网7现代交换原理与技术概论要要实实现现多多用用户户间间的的通通信信，需需要要一一个个合合理理的的拓拓扑扑结结构构将将多多个个用用户户有有机机地地连连接接在在一一起起，并并定定义义标标准准的的通通信信协协议议，以以使使它它们们能能协协同同工工作作，这这样样就就形成了一个通信网。形成了一个通信网。 如何实现任意两个用户之间的通信？如何实现任意两个用户之间的通信？（一）点到点通信（一）点到点通信1.1交换与通信网交换
5、与通信网8现代交换原理与技术概论1 12 23 34 45 56 6（二）交换式通信网（二）交换式通信网4 41 16 62 23 35 5N2问问题题变变成成了了N条条用用户户线线，由由交交换换机机组组成成的的交交换换式式通通信网容易组成大型网络。信网容易组成大型网络。 开关设开关设开关设开关设备备备备1.1交换与通信网交换与通信网9现代交换原理与技术概论（二）交换式通信网（二）交换式通信网交换式通信网组网示意图交换式通信网组网示意图交换式通信网组网示意图交换式通信网组网示意图用户交换机用户交换机用户交换机用户交换机市话交换机市话交换机市话交换机市话交换机汇接交换机汇接交换机汇接交换机汇接交
6、换机用户线用户线用户线用户线中继线中继线中继线中继线1.1交换与通信网交换与通信网10现代交换原理与技术概论（二）交换式通信网（二）交换式通信网在在交交换换式式通通信信网网中中，交交换换机机负负责责接接入入用用户户、建建立立连连接接、分配资源、中转信息，以及必要的网络管理与控制功能。分配资源、中转信息，以及必要的网络管理与控制功能。 由由于于用用户户众众多多、位位置置分分散散，因因此此交交换换式式通通信信网网必必须须解解决决编编号号、寻寻址址、控控制制、管管理理、接接口口标标准准、可可扩扩充充性性、服服务务质质量量保保证证等等一一系系列列在在点点到到点点模模型型系系统统中中原原本本不不是是问问
7、题题的的问题。问题。 1.1交换与通信网交换与通信网11现代交换原理与技术概论（二）交换式通信网（二）交换式通信网（1）交换节点的功能）交换节点的功能Q监视功能监视功能：发现和判断用户的呼叫请求：发现和判断用户的呼叫请求 。Q信信令令功功能能：接接收收和和分分析析地地址址信信号号 ，按按目目的的地地址址选选路路，并并转发信号。转发信号。Q连接功能连接功能：按需实现任意端口之间的信息传送：按需实现任意端口之间的信息传送 。Q控制功能控制功能：控制连接的建立与释放：控制连接的建立与释放 。12现代交换原理与技术概论（二）交换式通信网（二）交换式通信网交交换换式式通通信信网网首首先先用用于于电电话话
8、通通信信，并并采采用用电电路路交交换换方方式式构构成电话通信网络。成电话通信网络。20世世纪纪60年年代代以以后后，个个人人计计算算机机日日益益普普及及，迫迫切切需需要要数数据据通通信信，来来共共享享计计算算机机的的计计算算和和存存储储资资源源，因因此此，计计算算机机连连网网成成为为现现实实的的需需要要，这这就就出出现现了了交交换换技技术术的的另另一一个个重重要要分分支支 数据交换数据交换。（2）电话交换与数据交换）电话交换与数据交换13现代交换原理与技术概论（二）交换式通信网（二）交换式通信网电电话话通通信信和和数数据据通通信信都都是是以以传传送送信信息息为为目目的的，两者之间有什么不同呢？
9、两者之间有什么不同呢？通信对象不同通信对象不同业务特征不同业务特征不同 持续时间和实时性要求不同持续时间和实时性要求不同 可靠性要求不同可靠性要求不同 14现代交换原理与技术概论1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成（一）通信网的定义（一）通信网的定义通通信信网网是是由由一一定定数数量量的的节节点点和和连连接接这这些些节节点点的的传传输输系系统统有有机机地地组组织织在在一一起起的的，按按约约定定的的信信令令或或协协议议完完成成任任意意用用户间信息交换的通信体系。户间信息交换的通信体系。通通信信网网是是由由各各种种软软、硬硬件件设设施施按按照照一一定定的的规规则则互互连连在在一一起，完
10、成信息传递任务的系统。起，完成信息传递任务的系统。1.1交换与通信网交换与通信网15现代交换原理与技术概论1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成（二）通信网的构成要素（二）通信网的构成要素终端终端(Terminal) 交换节点交换节点(Switching Node)传输系统传输系统(Transmission System)业务节点业务节点(Service Node)16现代交换原理与技术概论1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成 电电话话、传传真真、计计算算机机、视视频频终终端端等等，它它们们是是信信息息的的产产生者和使用者。主要功能：生者和使用者。主要功能： 1）用户信息
11、的处理）用户信息的处理 用用户户信信息息的的发发送送和和接接收收，并并将将信信息息转转换换成成适适合合传传输输的的信信号以及相应的反变换。号以及相应的反变换。 2）信令信息的处理）信令信息的处理 产生和识别连接建立、业务管理等控制信息。产生和识别连接建立、业务管理等控制信息。 终端（终端（ Terminal）17现代交换原理与技术概论1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成 交换节点（交换节点（ Switching Node ） 通通信信网网的的核核心心设设备备，负负责责集集中中、转转发发用用户户终终端端信信息息，但但并不产生和使用这些信息。主要功能：并不产生和使用这些信息。主要功能：
12、 (1) 接入功能。接入功能。 (2) 连接功能。连接功能。 (3) 信令功能。信令功能。 (4) 其它控制功能。其它控制功能。 路由信息更新与维护、计费、话统和维护管理等。路由信息更新与维护、计费、话统和维护管理等。网络网络接口接口接口接口控制控制信令信令用户线用户线中继线中继线交换节点功能结构交换节点功能结构18现代交换原理与技术概论1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成 传输系统（传输系统（ Transmission System ） 为为信信息息传传送送提提供供通通道道，并并实实现现网网络络节节点点的的互互连连。包包括括线线路接口、传输媒介、交叉连接设备等。路接口、传输媒介、
13、交叉连接设备等。 主主要要目目标标：提提高高物物理理线线路路的的利利用用率率，采采用用复复用用技技术术，如如频分、时分、码分、波分复用等。频分、时分、码分、波分复用等。 为为保保证证交交换换节节点点正正确确接接收收和和识识别别传传输输的的数数据据流流，交交换换节节点点必必须须与与传传输输系系统统协协调调一一致致，保保持持帧帧同同步步和和位位同同步步、遵遵守守相同的体制相同的体制(如如SDH、WDM)等。等。19现代交换原理与技术概论1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成 业务节点（业务节点（ Service Node ） 业业务务控控制制点点(SCP)(SCP)、智智能能外外设设（I
14、PIP）、语语音音信信箱箱（VMSVMS），以以及及因因特特网网上上各各种种服服务务器器等等。由由连连接接在在网网络络边边缘缘的计算机、数据库系统组成。的计算机、数据库系统组成。 (1) (1) 实现独立于交换节点的控制逻辑。实现独立于交换节点的控制逻辑。 (2) (2) 实现对交换节点业务控制。实现对交换节点业务控制。 (3) (3) 提供智能化、个性化、差异化服务。提供智能化、个性化、差异化服务。 基基本本业业务务的的呼呼叫叫建建立立、执执行行控控制制在在交交换换节节点点实实现现，但但很多新的电信业务则转移到业务节点中。很多新的电信业务则转移到业务节点中。20现代交换原理与技术概论1.1.
15、2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成（三）通信网的类型（三）通信网的类型按信号方式划分：模拟通信网和数字通信网。按信号方式划分：模拟通信网和数字通信网。按服务区域划分：本地按服务区域划分：本地/长途或长途或LAN/MAN/WAN。 按业务类型划分：电话通信网按业务类型划分：电话通信网(PSTN、PLMN)、数据通信、数据通信网网(X.25 、FR 、Internet) 。按服务对象划分：公用通信网和专用通信网。按服务对象划分：公用通信网和专用通信网。按活动方式划分：固定通信网和移动通信网。按活动方式划分：固定通信网和移动通信网。21现代交换原理与技术概论1.1.2 通信网的定义与构成通信网
16、的定义与构成各类通信网有什么异同各类通信网有什么异同 ? ? 技术体制不同、承载业务不同；技术体制不同、承载业务不同； 传递方式不同；传递方式不同；服务范围不同；服务范围不同；组网结构、基本功能和实现原理相似。组网结构、基本功能和实现原理相似。22现代交换原理与技术概论1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成（四）通信网的结构（四）通信网的结构23现代交换原理与技术概论1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成（四）通信网的结构（四）通信网的结构用户驻地网、接入网和核心网用户驻地网、接入网和核心网核心网驻地网驻地网接入网驻地网驻地网接入网UNIUNISNISNI公用设施用户设备2
17、4现代交换原理与技术概论1.1交换与通信网交换与通信网第第1章章 概概 论论1.2交换方式交换方式1.3交换技术的发展交换技术的发展1.4 NGN与软交换与软交换25现代交换原理与技术概论1.2 交换方式交换方式1.2.1交换技术概述交换技术概述1.2.2主要交换技术主要交换技术26现代交换原理与技术概论1.2.1 交换技术概述交换技术概述 根根据据信信息息传传递递时时是是否否预预先先建建立立端端到到端端的的连连接接，通通信信网网交换技术分为两大类：交换技术分为两大类：面向连接型（面向连接型（CO,Connection Oriented）无连接型（无连接型（CL,Connectionless
18、）（一）（一） 面向连接和无连接面向连接和无连接27现代交换原理与技术概论1.2.1 交换技术概述交换技术概述交换方式电路交换分组交换28现代交换原理与技术概论目目前前广广域域网网上上使使用用的的交交换换技技术术主主要要包包括括：电电路路交交换换、分分组组交交换换、帧帧中中继继、ATM技技术术、IP交交换换。电电路路交交换换和和分分组组交交换换是是通通信信网网最最基基本本的的交交换换技技术术，帧帧中中继继、ATM以以及及各各种种IP交换则是基于这两种技术的综合或改进。交换则是基于这两种技术的综合或改进。1.2.2 主要交换技术主要交换技术29现代交换原理与技术概论 分组交换提供的服务分组交换提
19、供的服务 （1）数据报数据报(DG：Datagram) （2）虚电路虚电路(VC：Virtual Circuit) 交交换换式式虚虚电电路路(SVC,Switched Virtual Circuit) 永永久久虚虚电电路路(PVC,Permanent Virtual Circuit) （二）分（二）分 组组 交交 换换30现代交换原理与技术概论 电电路路交交换换以以电电路路连连接接为为目目的的。信信息息传传送送时时与与交交换换系系统统无无关。关。 分分组组交交换换以以信信息息分分发发为为目目的的。交交换换机机对对分分组组逐逐个个加加工工处处理理（差差错错控控制制、流流量量控控制制等等），并并根
20、根据据分分组组头头中中的的地地址址和和控制域，将分组分发到出端口。控制域，将分组分发到出端口。 分组交换与电路交换的比较分组交换与电路交换的比较（二）分（二）分 组组 交交 换换31现代交换原理与技术概论 FPS（Fast Packet Switching）进进一一步步简简化化协协议议，只只保保留核心功能，以提供高速、高吞吐量、低时延的服务。留核心功能，以提供高速、高吞吐量、低时延的服务。 （1）快速分组交换分类）快速分组交换分类 专专指指ATM交交换换，但但广广义义的的FPS包包括括帧帧中中继继（Frame Relay）信元中继（）信元中继（Cell Relay）。）。 （2）帧中继（）帧中
21、继（Frame Relay） 与帧交换相比，进一步简化了协议。与帧交换相比，进一步简化了协议。n 快速分组交换快速分组交换FPS32现代交换原理与技术概论 （3）帧中继产生背景和应用）帧中继产生背景和应用 传输系统：数字化、光纤化传输系统：数字化、光纤化 终端系统：智能化终端系统：智能化 为简化或取消差错和流量控制创造了条件。为简化或取消差错和流量控制创造了条件。应用范围：应用范围： FR采用可变长度帧，适于突发信息传送。采用可变长度帧，适于突发信息传送。 局域网（局域网（LAN）互连。）互连。n 快速分组交换快速分组交换FPS33现代交换原理与技术概论 ATM（ Asynchronous T
22、ransfer Mode ）是是ITU-T为为B-ISDN确确定定的的复复用用、传传输输和和交交换换模模式式，其其设设计计目目标标是是在在一一个个统统一一的的网网络络平平台台上上用用分分组组交交换换技技术术来来实实现现话话音音、数数据据、图像等业务的综合传送。图像等业务的综合传送。（1）固定长度的信元中继）固定长度的信元中继（2）信头简化：以减少交换节点处理开销）信头简化：以减少交换节点处理开销5字节字节48字节字节信元头信元头 负载（净荷）负载（净荷）（三）（三） ATM 交交 换换34现代交换原理与技术概论（3）面向连接（）面向连接（CO） 为便于控制和管理，为便于控制和管理，ATM虚连接
23、采用等级结构：虚连接采用等级结构：虚信道连接虚信道连接（VCC:Virtual Channel Connection）虚通路连接虚通路连接（VPC:Virtual Path Connection ） 传传 输输 线线 路路 虚虚 通通 路路 (VP)虚信道虚信道（VC)ATM 的非的非 分分 级级 通通 道道 结结 构构 （ 逻逻 辑辑 通通 道道 概概 念）念）ATM（三）（三） ATM 交交 换换35现代交换原理与技术概论1.1交换与通信网交换与通信网第第1章章 概概 论论1.2交换方式交换方式1.3交换技术的发展交换技术的发展1.4 NGN与软交换与软交换36现代交换原理与技术概论 1.
24、3 交换技术的发展交换技术的发展1.3.1 电路交换技术的发展电路交换技术的发展1.3.2 分组交换技术的发展分组交换技术的发展1.3.3 宽带交换技术的发展宽带交换技术的发展37现代交换原理与技术概论1.3.1 电路交换的发展电路交换的发展第一阶段是人工交换阶段 ；第二阶段是机电式自动交换阶段 ；第三阶段是电子式自动交换阶段 。38现代交换原理与技术概论 1.3.1 电路交换技术的发展电路交换技术的发展机电式电话交换机电式电话交换39现代交换原理与技术概论1.3.2 分组交换技术的发展分组交换技术的发展1 1第一代分组交换系统第一代分组交换系统40现代交换原理与技术概论1.3.2 分组交换技
25、术的发展分组交换技术的发展2 2第二代分组交换系统第二代分组交换系统41现代交换原理与技术概论1.3.2 分组交换技术的发展分组交换技术的发展3 3第三代分组交换系统第三代分组交换系统42现代交换原理与技术概论1. 4 NGN1. 4 NGN与软交换与软交换与软交换与软交换NGN软交换43现代交换原理与技术概论 习题与思考题习题与思考题 1.1多多用用户户全全互互连连通通信信有有何何特特点点？为为什什么么通通信信网网不不直直接接采采用用这这种方式？种方式？1.2 在通信网中引入交换机的目的是什么？在通信网中引入交换机的目的是什么？1.3 无连接网络和面向连接网络各有什么特点？无连接网络和面向连接网络各有什么特点？1.4 已经出现的交换技术有哪些？各有何特点？已经出现的交换技术有哪些？各有何特点？1.5 比较电路交换、分组交换、比较电路交换、分组交换、ATM交换的异同。交换的异同。1.6 软软交交换换、NGN和和IMS的的含含义义是是什什么么？它它们们之之间间有有什什么么关关系系？ 44现代交换原理与技术概论
