南邮《交换技术基础》CH1

交换技术基础南京邮电大学通信与信息工程学院网络工程与技术系2020年2月10日星期一NUPT-PYF2主要内容•第一章绪论•第二章同步时分交换网络•第三章数字程控电话交换•第四张7号共路信令•第五章窄带综合业务数字交换•第六章移动交换•第七章智能网业务交换•第八章ATM交换•第九章软交换第一章绪论南京邮电大学通信与信息工程学院网络工程与技术系2020年2月10日星期一NUPT-PYF4主要内容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2020年2月10日星期一NUPT-PYF51.1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；所需的连接线对数为N。交换：switch交换技术：switchingtechnology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。13876542用户话机电话交换机138765422020年2月10日星期一NUPT-PYF6汇接交换节点•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。•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。2020年2月10日星期一NUPT-PYF7我国电话交换网络结构2020年2月10日星期一NUPT-PYF8本地网userTandemofficeEndoffice2020年2月10日星期一NUPT-PYF9几种接续类型•本局接续：–本交换机所属用户线之间的接续。•出局接续：–本交换机用户线和出中继线之间的接续。•入局接续：–入中继线和本交换机用户线之间的接续。•转接接续：–入中继线和出中继线之间的接续。2020年2月10日星期一NUPT-PYF10交换节点必须具备的基本功能•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。•能正确接收和分析从用户线或中继线发来的地址信号。•能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转发信号。•能控制连接的建立。•能按照所收到的释放信号拆除连接。呼叫控制信号地址信号转发信号连接信号拆除连接2020年2月10日星期一NUPT-PYF111.2交换技术两大类交换技术：电路交换（CS－CircuitSwitching）分组交换（PS－PacketSwitching）2020年2月10日星期一NUPT-PYF121.2.1电路交换2020年2月10日星期一NUPT-PYF13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：交换节点A交换节点C交换节点B建立传送释放2020年2月10日星期一NUPT-PYF14电路交换的特点－1电路交换是一种实时交换1.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。2020年2月10日星期一NUPT-PYF15电路交换的特点－22.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。3.对传送的信息无差错控制措施。4.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。2020年2月10日星期一NUPT-PYF16这里的“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－SynchronousTimeDivision）。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。2020年2月10日星期一NUPT-PYF17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：电路交换适合于电话交换、文件传送、高速传真。有建立时延、无差错控制：2020年2月10日星期一NUPT-PYF181.2.1电路交换－多速率电路交换•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。•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。•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。•因此，多速率电路交换并没有得到实际应用。2020年2月10日星期一NUPT-PYF191.2.1电路交换－快速电路交换•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。•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。•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。•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。2020年2月10日星期一NUPT-PYF201.2.2分组交换2020年2月10日星期一NUPT-PYF21报文交换－1•MessageSwitching•机制：存储转发（storeandforward）•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。2020年2月10日星期一NUPT-PYF22报文交换－2•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交换节点A报文报文传输时延存储时延处理与排队时延交换节点C交换节点B2020年2月10日星期一NUPT-PYF23分组交换技术－1•机制：存储转发（storeandforward）。•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。•由于分组的长度较小，存储转发的时延将显著下降。2020年2月10日星期一NUPT-PYF24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。•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•分组长度的选择要兼顾到时延与开销两个方面。2020年2月10日星期一NUPT-PYF25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的时延交换节点A分组1传输时延存储时延处理与排队时延交换节点C交换节点B分组2分组3分组4分组5分组1分组2分组3分组4分组5交换节点A报文报文传输时延存储时延处理与排队时延交换节点C交换节点B2020年2月10日星期一NUPT-PYF26虚电路和数据报分组交换可提供两种服务方式：虚电路（VC-VirtualCircuit）方式数据报（DG-Datagram）方式2020年2月10日星期一NUPT-PYF27面向连接虚电路方式•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。•从呼叫建立过程看，虚电路方式和电路交换类似，不同之处在于：–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。•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-ConnectionOriented）的方式。2020年2月10日星期一NUPT-PYF28两种虚电路交换虚电路（SVC-SwitchedVirtualCircuit）永久虚电路（PVC-PermanentVirtualCircuit）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。2020年2月10日星期一NUPT-PYF29数据报方式•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。•由于不需要建立连接，称其为无连接（CL-Connectionless）方式。•IP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。面向无连接2020年2月10日星期一NUPT-PYF30虚电路和数据报方式的时延•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。•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交换节点A分组1传输时延存储时延处理与排队时延交换节点C交换节点B分组2分组3分组4分组5分组1分组2分组3分组4分组52020年2月10日星期一NUPT-PYF31快速分组交换－1•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。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。•快速分组交换（FPS-FastPacketSwitching）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。•典型的快速分组交换方式就是帧中继（FR-FrameRelay)。2020年2月10日星期一NUPT-PYF32快速分组交换－2•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•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。•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。2020年2月10日星期一NUPT-PYF33快速分组交换－3•帧中继采用ITU-TQ.922建议的帧方式链路接入协议（LAPF-LinkAccessProtocol-FrameMode）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）。•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。•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。•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。2020年2月10日星期一NUPT-PYF34ATM交换－1•ATM：异步传送模式（AsynchronousTransferMode）•ITU-T提出的B-ISDN（宽带综合业务数字网：BroadbandInt