2013现代交换技术第一章.

现代交换技术信息工程包括信息的检测、传输、交换、处理、识别。本课程即是介绍信息的交换技术。信息传输：解决如何利用媒介传输信息。（点对点通信）信息交换：解决处于同一通信网中的用户如何交换信息。（网络通信）考核方式半开卷考试，总评成绩=期末考试占70%+平时成绩30%（平时成绩主要是课堂表现、平时作业、实验和出勤）2课程主要内容•1.交换技术概论•2.数字交换和数字交换网络•3.程控交换机的硬件系统•4.程控交换机的软件系统•5.移动交换系统简介•6.ATM交换技术•7.MPLS交换技术•8.MPLS技术在工程应用•9.软交换技术•10.交换新技术3第一章交换技术概述第一章交换技术概述本章内容：交换的基本概念交换技术分类交换技术的发展电话交换信令方式本章重点：理解各相关概念本章难点：局间信令1.1交换的基本概念1.1.1交换的引入主叫用户被叫用户1.1.1交换的引入主叫用户被叫用户1.1交换的基本概念1.1.1交换的引入N对连接线?N1.1交换的基本概念初级互通网络图1.2多个终端全互连方式连接•9•10初级互通网络问题（1）互连需N(N－1)/2条线对，且线对平方增加。（2）终端相距较远时，长途线路代价将很高。（3）每个终端需要N－1个线路接口。（4）再增加一个终端时，须增加N对线路。（5）每个用户终端出线过多，选线复杂，较难维护。•111.1.1交换的引入实际上，每个用户话机只有一对连接线。电话交换机引入了一种交换设备。1.1交换的基本概念1.1.1交换的引入一、什么是交换电话交换机交换就是利用交换设备（交换机），将所有用户话机都用一对线接到交换设备上，由交换设备完成任意两个或多个用户话机连通。引入交换机的互连通信网交换机用户接口用户环线图1.3用户通过交换机互连组成通信网每个通信终端通过一对专门的用户环线连到交换机的线路接口交换机负责监测各个用户状态，需要时在两用户之间建立和释放通信连路不足：（1）用户多时连接管理复杂性急剧上升；（2）用户分布区域大时用户线投资代价占主要部分。•14多台交换机组成的通信网络通信网图1.4多台交换机组成的通信网汇接交换机端局交换机用户交换机中继线用户线利用汇接交换机互连多个端局交换机，疏导本交换区各交换机之间的互通业务。端局交换机用户交换机，在信令方式上相当于用户电话机•15C2C1C3C4传输系统各级交换系统1.1.1交换的引入三、交换节点的连接方式1、全互联方式设置多个交换节点，每个交换节点之间用中继线两两相连。1.1.1交换的引入三、交换节点的连接方式2、汇接方式多个交换节点之间不能做到个个相连，而是引入汇接交换节点，实现各交换节点之间的间接相连。汇接交换机1.1.1交换的引入组成通信网的三个基本要素：终端：传输线路：交换设备：将消息（话音、图像、数据）转换成媒介能够接受的电信号形式，同时将来自传输媒介的电信号还原成原始消息。如：电话机、传真机、计算机或称传输媒介，信息的传输通道。如：电缆、光缆、无线电波。负责在任意的两条用户之间建立和（而后）释放一条通信链路。如：交换机、路由器。1.1.2交换节点的基本功能1、交换接续功能（1）本局接续：本交换机内部用户线之间接续（2）出局接续：用户线与出中继线之间的接续（3）入局接续：入中继线与用户线之间的接续（4）转接接续：入中继线与出中继线之间的接续2、交换机基本功能（1）接收和分析从用户线或中继线来的呼叫信号（2）接收和分析从用户线或中继线来的地址信号（3）按目的地址进行选路和中继线上转发信号（4）能控制连接的建立（5）能按照所收到的释放信号拆除连接1.1.2交换节点的基本功能结论交换设备是通信网的重要组成部分，交换设备的好坏决定了通信网的好坏。通信网的种类及发展现有的通信网：电话网、电报网、传真网、计算机数据网、有线电视网CATV、移动通信网、微波通信网、无线寻呼网、综合业务数字网ISDN。通信网的种类电话网—主要业务为电话、图文传真、低速数据、慢速图像。电报网—主要业务为电报和低速数据（电子信箱）传真网—主要利用电话网进行图文传真。计算机数据网—主要业务为计算机数据、分组话音、图像。计算机数据网有各种类型，现存的计算机网如：公用分组交换数据网、公用数字数据网、Internet、金融网、教育科研网以及各种局域网。有线电视网CATV—主要业务为视频（电视）信号及话音、数据。综合业务数字网—在一网中实现话音、数据、电报、视频多种业务，而且象可视电话、图文电视、视频点播传输的是多媒体信息，即一种业务同时传输话音、图像、视频、文本的多媒体信息。此外还有移动通信网、微波通信网、无线寻呼网等。通信网的发展趋势：电话网各种单一业务通信网综合业务数字网ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork）NGN下一代网络1.2交换技术分类按传输信号形式分：模拟交换与数字交换按接续控制方式分：布控交换与程控交换按信道占用方式分：电路交换与分组交换按带宽分配方式分：窄带交换与宽带交换1.2.1模拟交换与数字交换一、模拟信号与数字信号►连续消息：消息的状态随时间是连续变化的,如强弱连续变化的语音等。（模拟消息）►离散消息：消息的状态是可数的或离散的,如符号、文字和数据等。（数字消息）一、模拟信号与数字信号►模拟信号：对应于模拟消息的电信号形式。是指代表消息的信号及其参数（幅度、频率或相位）随着时间连续变化的信号。tu也包含“模仿”的意思。1.2.1模拟交换与数字交换一、模拟信号与数字信号►数字信号：对应于数字消息的电信号形式。是指信号幅度不随时间作连续的变化，只能取有限个离散值的信号。tu01010011例如：“0”“1”表示进制数字信号五位“0”“1”用于电报通信七位“0”“1”用于计算机通信1.2.1模拟交换与数字交换二、模拟通信与数字通信►模拟通信：以模拟信号来传送消息的通信方式。基带信号已调信号基带信号已调信号模拟信道主要缺点：抗干扰能力弱、保密性差、设备不易大规模集成噪音源受信者解调器调制器传输媒质（发信机）（收信机）模拟通信系统模型图信息源1.2.1模拟交换与数字交换二、模拟通信与数字通信►数字通信：以数字信号来传送消息的通信方式。数字通信系统模型噪音源调制器受信者解调器传输媒质信源编码器信源译码器信道译码器信道编码器信息源模拟信号数字信号数字信道已调信号主要优点：抗干扰性强、保密性好、设备易于集成化、便于计算机处理1.2.1模拟交换与数字交换三、模拟交换与数字交换►模拟交换：以模拟信号为对象的交换方式。传输和交换的信号是模拟信号的交换机称为模拟交换机。（模拟交叉接点）►数字交换：以数字信号为对象的交换方式。传输和交换的信号是数字信号的交换机称为数字交换机。（数字交换网络）1.2.1模拟交换与数字交换1.2.2布控交换与程控交换►布控交换：是利用布线逻辑电路进行控制的一种交换方式。步进制、机动制和纵横制等机电制交换机都是布控交换机。►程控交换：是利用计算机软件进行控制（即存储程序控制）的一种交换方式。程控交换包括模拟程控交换和数字程控交换。1.2.3电路交换与分组交换传统的电路交换多速率电路交换快速电路交换电路交换分组交换传统的分组交换帧交换快速分组交换报文交换36问题：假设有一火箭需通过铁路从制造厂运到发射场，现有三种方案：专列专线、专列非专线、非专列非专线，现要求大家一起讨论这三种方案的优劣讨论•3637•3738结论：这三种方案中是通过提高线路的利用率和火车的利用率来有效地降低费用的特点优点缺点甲线速度最快费用最高乙线费用较低速度最慢、对火车动力要求较高丙线费用最低、速度较快，对火车头要求低。运输前后需对火箭进行拆分、复原工作。•38（一）电路交换1、传统的电路交换是指固定分配带宽（传送通路），连接建立后，即使无信息传送也占用电路的一种交换方式。主要特点：►采用固定分配带宽，电路利用率低。►要预先建立连接，有一定的连接建立时延。►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。不适于突发业务和对差错敏感的数据业务。基本工作过程分为三阶段：呼叫建立、信息传送、连接释放。交换节点A交换节点B交换节点C建立传送释放（一）电路交换2、多速率电路交换其基本思路是：在传统电路交换基础上，对不同的业务提供不同的带宽（基本速率的整数倍）。主要特点（缺点）：►基本速率较难确定。►速率类型不能太多。►固定带宽分配，不适应突发业务的要求。►控制较复杂等。（一）电路交换3、快速电路交换其基本思路是：只在信息要传送时才分配带宽和有关资源，并快速建立通道，用户没有信息传输时则释放传输通道。主要特点：►在呼叫建立时，寻找一条适合的通道。►将带宽、路由编号填入相关交换机中，不建立实际连接和分配资源，只是“虚电路”。►当用户发送信息时，通过呼叫标识激活虚电路，迅速建立物理连接。►会引起信息丢失或排队时延。（一）电路交换（二）分组交换采用报文交换的“存储-转发”方式，把用户所要传送的信息（报文）分割为若干个较短的、被规格化了的“分组”进行交换与传输。主要特点：►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）。►分组交换节点对各个分组分别处理。►根据选路信息选择去向，转发分组。1、相关概念（1）通信线路的资源共享多路复用方法：►预分配资源法（预分配复用或固定分配）►动态分配资源法（统计时分复用）组合多个低速数据终端共同使用一条高速的线路（即多路复用），以便经济有效地使用通信线路。（二）分组交换1、相关概念（1）通信线路的资源共享（2）交织传输在预分配复用方式下，每个用户数据都在特定的子信道中流动，接收端很容易把它们区分开来。在统计时分复用方式下，在发端，先将各个用户数据打上与终端或子信道有关的“标记”，然后交织在一起发送到线路上。在收端，可利用“标记”，很容易识别不同终端的用户数据。主要有：比特交织、字节交织、分组交织。（二）分组交换1、相关概念（1）通信线路的资源共享（2）交织传输（3）分组的形成►将数据按一定长度进行分割（分组）►每一个组都加上一个分组头（包含逻辑信道号和其他控制信息）（二）分组交换1、相关概念（1）通信线路的资源共享（2）交织传输（3）分组的形成（4）分组的交换根据各组数据的分组头信息，各自独立传送，按要求正确到达相应的目的地。（二）分组交换交换节点A交换节点B交换节点C传输时延存储时延处理与排队时延图1.10分组交换的时延分组1分组2分组3分组5分组4分组1分组2分组3分组5分组4交换节点A交换节点B交换节点C图1.11报文交换的时延报文报文传输时延存储时延处理与排队时延（二）分组交换2、虚电路和数据报（1）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；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。呼叫建立时，有关交换节点在相应路由上寻找一条适合的通道；此时并不建立连接和分配资源，而是将通信所需的带宽、所选的路由编号填入相关交换机中，从而“记忆”所分配的带宽和去向，实际上只是建立了“虚电路”。（二）分组交换2、虚电路和数据报（1）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；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。特点：►虚电路是一种逻辑连接。►虚电路不独占线路，在一条物理线路上可以同时建立多个虚电路。►是一种面向连接的方式。有两种虚电路：交换虚电路（SVC）永久虚电路（PVC）（二）分组交换2、虚电路和数据报（1）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；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。（2）数据报方式：不需要预先建立逻辑连接，而是按照每个分组头中的目的地址对各个分组独立进行选路的分组交换方式。是一种无连接的方式。（二）分组交换虚电路（VC）数据报（DG）分组头只含有VC逻辑信道标识包含详细目的地址选路预先建