交换技术第一章

《交换技术基础》－绪论教材及参考资料教材糜正琨，陈锡生，杨国民.交换技术.北京：清华大学出版社，2012电子教材-新版教材主要参考书[1]《现代交换原理与技术》郑少仁，电子工业出版社,2006年[2]《计算机网络》谢希仁，电子工业出版社[3]ComputerNetworksAuthor:AndrewS.Tanenbaum[4]《交换技术基础》－绪论第一章绪论交换的一般概念交换方式电信交换的基本技术交换和路由NGN和软交换《交换技术基础》－绪论交换节点的引入贝尔1876年发明电话点对点通信：线路利用率很低（n(n-1)/2）贝尔电话公司1878年开办了第一个交换局（人工操作）-中心控制一年内城市中到处是穿过房屋树木的混乱的电话线……《交换技术基础》－绪论1877年的纽约街头《交换技术基础》－绪论交换的一般概念（1）“交换”（switch）：对信息的传递进行开关控制，将一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。“交换技术”：交换机和交换网络的信息控制、处理和互连技术，在网络的大量用户之间根据所需目的来相互传递信息。有阻塞现象（原因）《交换技术基础》－绪论交换的一般概念（2）交换结点任何一个主叫用户的信息，可以通过电信网中的交换结点发送到所需的任何一个或者多个被叫用户。引入交换结点后使得n个用户的用户线数量从n(n-1)/2变为了n。交换网：交换结点用中继线相连、汇接交换结点020406080100120140160180200135791113151719用户数量用户线数量nn(n-1)/2《交换技术基础》－绪论交换技术的发展史自从一百多年前贝尔电话发明以来，开创了通信的新领域－电话通信，电话交换技术的发展大体主要经历了三个阶段。《交换技术基础》－绪论电话的演进《交换技术基础》－绪论第一阶段是人工交换阶段1877年在美国波士顿华盛顿大街的霍姆斯公司里，一台由波士顿警备公司安装的电话交换机开始使用，这是世界上最早的人工电话交换机。最早采用的是磁石式电话交换机;接著出现了共电式电话交换机（CommonBatteryTelephoneExchange)；人工交换机，必须由接线生(Operator)来完成使用者电话间的接线和拆线。《交换技术基础》－绪论磁石电话交换机–人工交换机《交换技术基础》－绪论第二阶段是机电式自动交换阶段自动交换机是靠使用者发送号码(被叫使用者的地址编号)进行自动选线的。世界上第一部自动交换机：1898年由美国人A.B.史端乔(AlmonB.Strowger)发明的，是一台步进式（steppingswitch）IPM电话交换机；步进式交换机是靠用户的拨号脉冲控制选择器完成先上升、后旋转的动作；存在元件磨损大；1926年，瑞典研制出:第一台纵横制电话交换机(CrossbarTelephoneSwitchingSystem)；采用了机械动作轻微的纵横接线器并采用了间接控制技术，使它克服了步进式交换机的许多缺点；《交换技术基础》－绪论第一部自动交换机-StrowgerSwitch《交换技术基础》－绪论第三阶段是电子式自动交换阶段1960年，美国贝尔系统试用程序控制(以下简称程控)交换机(StoredProgramControlledSwitching)成功，1965年5月世界第一部程控电话交换机开始运作。－模拟程控交换机程控交换机的控制中心使用：专门的电子计算机，人们根据需要把预先编制好的程序存入计算机后即可自动完成交换；1970年法国拉尼翁开通了数字程控交换机；《交换技术基础》－绪论我校S1240交换机机房《交换技术基础》－绪论电话交换与数据交换电话交换技术和电话交换机的发展使得人们之间的信息交流变得非常方便。话音交流只是信息交流的一种方式。计算机的使用日益普及，人们迫切需要通过计算机通信，来共享计算机的计算能力和计算机中存储的信息，出现了交换技术的另一个重要分支——数据交换。(1)通信对象不同(2)信息的业务量特征不同(3)通信的平均持续时间和通信建立请求响应不同(4)传输可靠性要求不同《交换技术基础》－绪论数据交换网X.25网帧中继网IP网《交换技术基础》－绪论宽带交换技术ATM交换ATM作为宽带综合业务数字网路(B-ISDN)的信息传输方式。综合分组交换与电路交换技术的特点光交换以光的形式直接实现用户之间的信息交换;《交换技术基础》－绪论《交换技术基础》内容概述（1）程控电话交换7号共路信令（控制）智能网业务交换（业务）025-8347969025-83492420025-84701234010-78961234三牌楼(8340)局新街口(8470)局XXX局中心汇接局中心汇接局南京长途局北京长途局.局内呼叫、局间呼叫、长途呼叫.摘机-拨号音-拨号-送地址消息-数字分析-建立通路-振铃-应答（通话）记费-挂机-拆除通路（面向连接的服务）思路：控制与承载分离、业务与承载分离七号信令网（控制）智能网（业务）《交换技术基础》－绪论《交换技术基础》内容概述（2）移动交换:解决动中通问题MSCMSCMSC汇接局汇接局长途局长途局关口局BSBSBSBS《交换技术基础》－绪论《交换技术基础》内容概述（3）N-ISDN（窄带综合业务数字网）由电话综合数字网（IDN）演变而成，能提供端到端的数字连接，以支持包括语音和非语音业务在内的多种电信业务，并提供一组有限的标准化的多用途——网络接口供用户入网使用。以电路交换为基础业务速率限于2M以下B-ISDN（ATM）以分组交换为基础，采用全新的ATM（异步时分）技术，包括速率为101-102M的视频业务在内的综合业务网。《交换技术基础》－绪论《交换技术基础》内容概述（4）软交换，IMSbackCellularPLMNDATAIPnetworkCATVPSTNISDNTodaySingleservicenetworksServicesWirelessaccessWirelineaccessCableaccessFutureMulti-servicenetwork/ClientseverContentContentAccesstransportswitchingnetworksWirelineaccessCableaccessContentContentBackboneNetwork（IP)MediaGatewayMediaGateway《交换技术基础》－绪论《交换技术基础》课程的授课内容交换技术七号信令网数字程控交换移动交换智能网软交换，IMSATM交换《交换技术基础》－绪论1.2交换方式电路交换ATM交换分组交换电路交换多速率交换快速电路交换ATM交换快速分组交换帧交换分组交换《交换技术基础》－绪论两大交换技术电路交换技术：传统电话网采用的交换技术；用于实时性的语音业务分组交换技术：计算机网络采用的交换技术；应用于数据业务《交换技术基础》－绪论网络选择路由建立连接被叫振铃Telephonenetwork摘机放拨号音拨号通话：语音信号的传递1.2.3.TelephonenetworkTelephonenetworkTelephonenetwork挂机6.5.Telephonenetwork4.Telephonenetwork电路交换建立连接的三个过程连接建立阶段信息传送连接释放《交换技术基础》－绪论电路交换（1）电路交换(CS：CircuitSwitching)过程：•连接建立•信息传送•连接释放特点：۩实时交换۩面向连接的物理通道（端到端EndtoEnd）•透明传送数据(无差错控制措施)۩有接纳控制，过负荷时呼损率增加，但不影响已建立的呼叫DATA传播时延t传播时延连接建立信息传输连接释放传输时延ABCD《交换技术基础》－绪论电路交换（2）((交换机1交换机2交换机3交换机4用户线用户线中继线中继线((BADC用户线(subscriberline)中继线（trunk）交换结点的控制功能处理呼叫信号、地址信号，转发信号建立和拆除连接交换节点的接续类型：本局接续：C-D出局接续：A-B,对交换机1入局接续：A-B,对交换机4转接接续：A-B,对交换机2《交换技术基础》－绪论电路交换网电路交换的特点电路中断后必须重新拨号建立连接123听见忙音，知道链路已断开，则重新拨号《交换技术基础》－绪论电路交换不适合计算机数据的传输电话交换的特点：在整个通话过程中用户始终固定占用传输带宽，即使不使用也不能给其他用户使用。(固定分配带宽)计算机数据是突发式地出现在传输线路上，大部分时间空闲，线路利用率低。电路交换不灵活：电路中任何一节点或者链路出现故障需重新建连。《交换技术基础》－绪论电路交换的特点电路交换的优点•媒体信息传输时延小，通信质量有保证•控制简单电路交换的缺点•呼叫建立需要时间•每个连接带宽固定（不能适应不同速率的业务）•不传信息时也占用资源（不适用于突发业务）《交换技术基础》－绪论报文交换(messageswitching)报文结构：首部中含地址信息存储转发(逐段行为Hopbyhop)•把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；•查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；•把分组送到适当的端口转发出去。时延较大时延构成：1.传输时延（链路）2.存储时延（结点-链路）3.处理与排队时延（结点）节点：ABCD报文报文报文t数据首部报文linklinklink《交换技术基础》－绪论分组交换产生的背景20世纪60年代美国希望研制出一种抗毁性很强的新型分布式网络，网络的主要任务是：用于不同种类的计算机之间的可靠地传送数据。在此背景下产生了采用分组交换技术、基于存储转发（storeandforward）的计算机网络。分组交换(PS：PacketSwitching)将报文要传送的信息分为若干个分组（packet），每一个分组加入一个首部，首部中含有可供选路的信息和其他控制信息。《交换技术基础》－绪论分组交换的示意图接收端剥去首部，重组数据，还原出原报文110011010101000111010111001101010•首部10001110101首部发送发送将报文划分为分组每个分组前加入带有控制信息的首部每个分组在网络中独立传送接收端报文网络11001101010•首部10001110101首部1100110101010001110101发送端《交换技术基础》－绪论分组在节点中工作过程分组在网络节点中存储转发入线出线节点内存《交换技术基础》－绪论分组交换的特点分组交换的优点：以分组为传送单位和查找路由。由于分组长度较短，存储转发的时延将显著下降。部分结点或链路被摧毁时，分组交换仍可保持网络畅通分组交换的问题：•分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。•分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。分组长度的确定：兼顾时延与开销ABCDt时延：传输时延，存储时延和处理与排队时延《交换技术基础》－绪论分组交换网示意图HostAHostBHostEHostDHostCNode1Node2Node3Node4Node5Node6Node712分组交换各个分组独立寻址11112222111当部分结点或链路被摧毁时分组交换仍可保持网络畅通2222《交换技术基础》－绪论电路交换VS分组交换对比的方面电路交换分组交换传送方式STD：同步时分复用ATD：统计时分复用（异步）服务种类面向连接服务：物理连接面向连接服务（虚电路：逻辑连接）、无连接服务（数据包）带宽分配固定分配带宽，利用率低动态分配带宽，利用率高特点实时交换。时延小。存储转发，非实时交换。有比较大的时延和时延抖动。信息传输数据透明传输数据传输时有差错控制，可靠性高适合业务电话业务，实时业务突发业务、数据业务《交换技术基础》－绪论交换