交换技术考试复习.doc

交换 定义：利用链路传递信息的形式，称为“交换”。点对点通信系统 组成：仅由源点、目的点和传输媒介构成的通信系统。缺点：线路浪费极大！含交换机的通信网 组成:终端设备交换设备传输设备(用户线路、中继线路)交换机能控制的接续类型 本局接续：指本局用户线之间的接续；出局接续：指用户线与出中继线之间的接续；入局接续：入中继线与用户线之间的接续；转接接续：指入中继线与出中继线之间的接续。交换设备的基本功能 正确接收/分析呼叫信号、地址信号；按目的地址正确选路和转发信号；控制连接的建立与拆除 。电信交换的多节点通信网的组成交换节点的接续类型：本局、出局交换节点的基本功能交换方式指交换设备为了完成交换功能所采用的互通技术。交换技术的发展依模式分类 电路传送模式(CTM-Circuit Transfer Mode) 分组传送模式(PTM-Packet Transfer Mode) 异步转移模式(ATM-Asynchronous Transfer Mode)电路交换(Circuit Switching)实际物理链路的独占分配 电路交换三阶段呼叫建立、信息传送、呼叫释放优点实时性强 信息无额外处理 编码方式和信息格式不受网络限制 缺点有呼损 连接建立时间长 独占,电路利用率低 限制不同用户互连 应用 适用于电话交换、文件传送、高速传真 不适于突发(burst)业务和对差错敏感的数据业务多速率电路交换(Multi-Rate Circuit Switching)适合多速率用户终端接入定义采用电路交换方式为用户提供多种速率的通信信道 统一多速率交换网络图 基本特点基本速率较难确定;基本速率定得低，难以实现较高带宽的业务;基本速率定得高，对低带宽业务会造成浪费;速率类型不能太多不适应突发业务;控制较复杂快速电路交换动态分配带宽，提高线路利用率 工作原理 只在信息要传送时才分配带宽和有关资源;呼叫建立时，有关交换节点要在相应路由上分配所需的带宽，并且要记忆所分配的带宽和去向。实际上只是建立了虚电路，即逻辑连接，而不是物理连接;用户发送信息时，通过呼叫标识查到该呼叫所需的带宽和去向，才激活虚电路，建立物理连接 基本特点由于并不为每个呼叫专门分配和保留其所需的带宽，因此提高了带宽的使用效率; 物理连接的建立和拆除要有相当高的速度; 由于只有当信息发送时才建立真正的连接,因此时延比通常的电路交换要大; 快速电路交换虽然也提高了带宽的利用率,但控制复杂,其灵活性比不上快速分组交换,故未得到广泛应用报文交换(Message Switching ) 存储转发式交换,共享信道 报文结构报头或标题(发信站地址,终点收信站地址及其他辅助信息组成),正文(传输用户信息)和报尾(报文的结束标志,若报文长度有规定刚可省去此标志)优点适应不同终端互连;复用,线路利用率高;无呼损,报文群发缺点大时延;对交换机要求高;不适于实时业务;报文数据量过大,要求交换机具有高速处理能力和大的存储容量;不适用于即时交互式数据通信应用适用于公众电报和电子信箱等单次传递量较小的数据传输业务分组交换(Packet Switching) 存储转发小分组报文交换与分组交换的区别结构区别,时延重叠优点不同终端互连;时延小;线路利用率高;可靠性高;经济性好缺点传输效率较低;技术实现复杂;两种连接方式 虚电路（VC：Virtual Circuit）方式-面向连接（CO:connection oriented）方式 包含电路交换方式和虚电路方式；同一物理线路上可以同时建立多个虚电路；虚电路分为交换虚电路（SVC）永久虚电路(PVC);数据报（DG：Datagram）方式-无连接(CL:connection less)方式 数据报交换（DG）分组头包含详细的目的地址;选路每分组单独选路;分组顺序为失序/乱序接收;故障敏感性为防卫力强,可靠性较高;应用在面向事务的询问/响应型数据业务 虚电路交换(VC)分组头仅含所建立的逻辑信道标识;选路各交换节点建立逻辑信道的映象表,每分组无需复杂的选路;分组顺序为顺序接收;故障敏感性为敏感,故障发生时重建虚电路;应用在持续时间显著大于呼叫建立时间的较连续的数据流传送,如文件传送,传真业务等帧交换（Frame Switch）下两层的分组交换基本特点在第2层(链路层)进行复用和传送，而不是在分组层; 将用户面与控制面分离，而通常的分组交换则未分离帧中继(Frame Delay) （快速分组交换FPS的一种）终端检错的分组交换（协议简化的分组交换）产生原因分组交换基于X.25协议的三层通信，复杂的协议处理（各链路的差错控制和流量控制）导致低速传输工作原理将差错/流量控制推到网络边界的轻载协议网络基本特点用户终端的差错控制;传输基本数据单元为帧;采用数据链路连接标识符作为网络传输数据的标志ATM交换(Asynchronous Transfer Mode)（快速分组交换FPS的一种，信元中继） 以信元为单位的交换基本特点1固定长度的信元复用方式.采用长度较短的信元,可减少交换节点内部的缓存容量以及排队时延和时延抖动.信元长度固定,有利于交换控制和缓存器的管理.2信头功能简化3采用面向连接和预约传输资源方式,为了便于应用和管理,ATM的虚连接分为虚信道VC,虚通道VP连接;预约资源方式：在兼顾了网络运营效率的同时，又能满足接入网络的连接进行快速数据传输。4取消了网络内部的逐段差错控制和流量控制IP交换基于TCP/IP的ATM交换产生原因为互联的异种物理网络提供统一的IP地址，屏蔽了异种物理网络地址的差异性，确保异种网络互连互通IP交换的目标只要在源地址和目的地址之间有一条更为直接的第2层通路，就没有必要经过路由器转发数据包。通过一条虚电路绕过路由器快速发送选路方式路由器是通过存储在路由器中的IP选路表（Internet Routing Table）实现路由选择的。光交换产生原因省去传输线的光信号在电交换机中进行光电、电光的转换处理，提高了传输和交换的速率各交换技术的总结 电路交换为用户分配独占的物理通道，事先建立连接 多速率电路交换为多种速率接入网络的用户提供电路交换业务 快速电路交换事先建立用户需连接，在有数据发送时，激活成独占的物理连接 报文交换不事先建立逻辑连接的、在交换节点进行存储转发、以报文为单位的交换技术 分组交换在交换节点进行存储转发、以分组为单位的三层交换技术 帧交换基于下两层通信的以数据帧为单位的数据链路层交换 快速分组交换将差错/流量控制推到网络边界（下层功能由上层实现）的轻载协议网络。 TM交换固定长度信元的面相连接的异步时分复用交换 IP交换支持TCP/IP协议的ATM交换 光交换利用光交换机实现直接对光信号进行交换的技术交换的基本功能在任意的入线和出线之间建立连接，即将入线上的信息分发到出线上。交换的核心部件交换网络交换机引入的原因信号的分类 图时分复用采用时间分割的方法，把一条高速数字信道分成若干低速数字信道，构成同时传输多个低速信号的子信道。同步时分复用信号信道与时间轴位置相关，电路交换的PCM30/32系统和异步时分复用信号信道与时间轴位置无关分组统计时分复用分组长度不相等，各子信道速率不固定分组交换异步统计时分复用分组长度相等，各子信道速率固定，ATM交换交换单元的功能：建立任意入线与出线的连接分类1依使用需要的不同，可分为“集中型”、“扩散型”和“连接型”2依信息流方向的不同，可分为“有向交换单元”、“无向交换单元”连接集合 把一个交换单元的一组入线和一组出线各看做一个集合,称为入线集合和出线集合,并记为入线集合：T=0,1,2,M-1 出线集合：R=0,1,2,N-1 定义：tT，即t是T的一个元 rRt，Rt是R的一个子集，r是Rt的一个元 则集合 c=t,Rt 为一个连接。若rRt，Rt中只含有一个元，则称该连接为点到点连接。若rRt，Rt中含有多个元，则称该连接为一点到多点连接。若一个交换单元可以提供点到多点的功能，但RtR，则称其具有同发功能；若Rt=R，则该交换单元具有广播功能。连接函数 每个交换单元都用一组连接函数来表示,一个连接函数就对应一种连接,表示相互连接的入线编号和出线编号之间的一一对应关系，即存在连接函数f，入线x与出线f(x)相连接，0xM-1，0f(x)N-1连接函数的三种表述形式 1函数表示形式xf(x) x表示入线编号（二进制表示），f(x)表示连接函数 2排列表示形式:t0，t1，t n-1 r0，r1，rn-1 3图形表示形式常用的连接函数直线连接、交叉连接（相邻两两互连，即末位取反）、间隔交叉连接（k位取反）、均匀洗牌连接（循环左移k位）、蝶式连接（高低位互换）交换单元的性能：容量（交换单元所有入线可以同时送入的总的信息量）、接口（信号接口标准）、功能（点到点、同发、广播）、质量（速度、接损率、信号损伤）实际的开关阵列 继电器、模拟电子开关、数字电子开关 空间交换单元（S接线器）：基本结构(电子交叉矩阵+控制存储器CM)、控制方式(输入/输出方式)、工作原理( CM个数=复用线条数M, CM单元数=时隙数N,CM含log2Mbit/单元,装载输入/出复用线连接的输出/入复用线的编号;对应每条入线有一个控制存储器CM,用于控制该入线上每个时隙接通哪一条出线.控制存储器的地址对应时隙号,其内容为该时隙所应接通的出线编号,所以其容量等于每一条复用线上时隙数,每个存储单元的字长,即比特数决定于出线地址编号的二进制码位数;输出控制中每个存储器对应一条出线,用于控制该出线在每个时隙接通哪一条入线.控制存储器的地址仍对应时隙号,其内容为该时隙所应接通的入线编号,字长为入线地址编号的二进制码位数)共享存储器型的交换单元时间交换单元（T接线器）基本结构(话音存储器SM和控制存储器CM)话音存储器的容量,也就是所含的单元数应等于输入复用线上的时隙数,控制存储器上的容量通常等于话音存储器的容量工作方式(输出控制 顺序写入,控制读出/输入控制 控制写入,顺序读出)工作原理 共享总线型的交换单元数字交换单元基本结构速率计算公式 入/出线速率为V b/s， 入/出线控制部件每隔时间t获得一个时隙，缓冲存储器容量 V t 总线信号速率 kNVB/T N：入线条数，k：时隙分配规则因子，固定分配时隙，k=1；按需分配时隙，k1。 B：总线一个时隙传送的比特数，与总线宽度相关， T：总线一个时隙的长度 ; 交换单元容量数字交换单元DSE的组成 时隙数、链路速率、信道速率、复用度DSE的结构 图信道字的分类 表 要求按给的条件写出信道字工作过程的描述：连接建立阶段和数据传输阶段交换网络是由若干个交换单元按照一定的拓扑结构和控制方式构成的网络 三大基本要素交换单元、拓扑连接、控制方式 多级交换网络的定义如果一个交换网络中的交换单元可以分为N级，顺序命名为第1,2,N级，并且满足:所有入线都只与第1级交换单元连接;所有第1级交换单元都只与入线和第2级交换单元连接;所有第2级交换单元都只与第1级和第3级交换单元连接;依此类推,所有第N级交换单元都只与第N-1级和出线连接;则称这样的交换网络为多级交换网络,或N级交换网络 交换网络的拓扑结构三参数 每个交换单元的容量、交换单元的级数、交换单元间的连接通路用(连接函数表示) 内部阻塞定义 若出、入线空闲，但因交换网络级间链路被占用而无法接通的现象，称为多级交换网络的内部阻塞产生原因 相邻两级的各交换单元仅一条链路相连 无阻塞交换网络分类 严格无阻塞网络,可重排无阻塞网络,广义无阻塞网络CLOS网络(1) 出现的目的 减少交叉点总数,避免网络阻塞 计算开关阵列式交换网络和相应三级CLOS网络所需的交叉点对称式CLOS网络严格无阻塞条件（m2n-1）、阻塞条件（mmn） 理解原理 非对称的CLOS网络以上的三条件（m n1+n2 -1）、（mmax(n1，n2)）、（max(n1，n2) mn1+n2-1）TST网络(1) 组成 初级时间接线器空间接线器次级时间接线器 公共时隙号的分配原则 反相法和奇偶时隙法 不同控制方式下的工作原理 TST网络完全无阻塞的条件：m（内部时隙数）=2n（输入时隙数）电话通信网的组成“电话通信网”是“终端设备”、“交换设备”和“传输设备”满足一定规则的组合。其中，传输设备实现了终端设备与交换设备之间、交换设备与交换设备之间的连接。1、 终端设备电话机 脉冲式电话机工作原理：数字n用n个脉冲表示。三参数：四缺点：(1) DTMF式电话机：四优点：数字程控交换机的组成用户模块将用户终端设备与交换机连接;实现模拟到数字信号的转换 交换模块是整个系统的核心,实现任意入线与出线的连接 中继器实现交换机与交换机连接,对模拟中继线实现信号转换,对数字中继线实现码型变换和速率匹配 信令设备发送,接收和处理各种信令和信号音 控制系统包含各种处理机,以及IO接口和各种存储器,其中处理机完成控制功能;IO接口实现处理机与外围设备连接;存储器存储各种资源交换机的基本功能 1呼叫接续中的5项任务：“监测呼叫请求”、“接收并保存被叫号码”、“监测被叫状态，选择空闲路由”、“送振铃信号和回铃音，建立通话电路”和“监测呼叫结束”2连接功能：建立任意两个用户终端之间的传输通道 3信令功能:发送、接收用户线信令和局间信令4终端接口功能：提供用户侧接口和中继侧接口5控制功能：底层硬件控制和高层呼叫控制控制系统的结构1“11”双倍分可靠性措施：微同步方式、话务分担方式、主备用方式2分级分散控制结构3分布分散控制结构：基于功能分担方式基于容量分担方式4消息缓冲通信方式：由操作系统管理一组空闲的消息缓冲块，每个缓冲块存放一个消息，由消息头和消息体构成。消息头中包括有收发进程标识、信息号、信息类型等。如果一个进程要发送消息，先通过原语调用得到一个空闲消息缓冲块，写入消息内容，然后用消息发送原语发送消息。如果一个进程需要得到消息才能继续运行，用消息等待原语使程序进入等待状态。电路交换方式的接口电路（图）模拟用户接口电路（Z接口）“BORSCHT”七功能描述和相关电路（BatteryFeeding馈电、Over Voltage Protection过压保护、Ringing振铃控制、Supervision监视、Hybrid Circuit混合电路、CODEC&Filters编译码和滤波、Test测试控制）数字用户接口电路（V接口）一个标准化的V接口能同时支持多种类型的用户接入,包含V5.1和V5.2两个协议,V5.1协议支持单个一次群数字链路，但不具有集中器功能。V5.2协议支持多个一次群数字链路，功能比V5.1强大。 模拟中继接口电路（C接口）与模拟用户接口电路的对比。（增加、减少、变动）数字中继接口电路（A/B接口） 码型变换、时钟提取、帧同步和复帧同步、帧定位、信令插入和提取电路的工作原理信令设备的功能提供各种数字化信号音接收DTMF话机信号(双音多频)局间采用随路信令时，收发多频互控信令局间采用No.7信令时，实现信令终端功能 3.4 数字程控交换机的软件系统语言描述 程控交换机对处理软件有实时性要求;程控交换软件通常采用规范描述语言（SDL）编写;SDL按照层次结构描述系统功能，系统、模块、进程。分类 1程序:系统程序(操作系统和数据库系统)和应用程序(呼叫处理程序、维护程序和管理程序) 2数据:半固定数据(局数据和用户数据)和暂时性数据(描述交换机运行状态) 呼叫处理软件分层结构（三层）及各层功能（1） 扫描和输入（对用户线的分析）图（2） 数字分析（分析被叫号码，寻找路由表）图（3） 路由选择（找到空闲中继线）图（4） 通路选择（找到端到端的连线）图（5） 输出驱动（如何控制交换接续）图（6） 呼叫处理能力BHCA的影响因素和计算操作系统 时钟级程序调度的原理比特型时间表 图 信令在交换机与交换机之间、交换机与用户之间传递的符合某种规范的控制信息。两交换局之间的接续过程描述信令的分类按照信令信道不同分为随路信令和共路信令。按照信令功能不同分为线路信令、路由信令和管理信令。按照信令传送区域不同分为用户线信令和局间信令。按照信令的传送方向不同分为前向信令和后向信令。 信令的传送方式：端到端方式、逐段转发方式和混合方式（图和特点）No.7信令系统功能分层体系结构的特点：No.7信令系统的分层结构和各层的功能（重点下三层）：我国信令网的组成（图和定义）信令点的编码：三种信令单元的结构及各部分定义分组通信协议分组数据通信系统的组成 p116 t5.1终端用户、分组交换网络和协议分组通信协议的接口规程X.25协议连接的终端 1分组终端（PT） 2非分组终端（NPT）分组装拆设备PAD分组传送方式 虚电路工作方式和数据报工作方式的阐述。P117 t5.3分组交换网络 一级高吞吐量交换机网络二级用户交换机网络编号计划 14位数字X.25协议分层体系结构P138 t5.25各层的功能1数据链路层协议HDLC高级数据链路控制协议数据帧结构和各字段的意义 p138 t5.27三种数据帧数据链路层的功能1链路的建立和断开2差错校正和流量控制分组层功能1利用数据链路层提供的传送服务，完成虚呼叫的分组通信2实际数据链路上可以分配16个逻辑信道群，用群号区分;每群内可以有256条逻辑信道，用信道号区分;3分组层定义了4大类30个分组路由选择的三大基本原则路由选择的三要素路由选择算法的分类1静态算法:洪泛法（无需路由表，节点收到一个分组，如果这个分组不是本节点的，就将它转发到所有邻近节点，最终这个分组必定到达目的节点，而且最早到达的分组经历的一定是最佳路由，其它路径到达的予以丢弃。为了避免分组传输出现环路，规定中间节点第二次收到同一分组予以丢弃。该算法简单、可靠性高、鲁棒性好，但是会造成网络无效负荷剧增，导致网络拥塞。一般用于可靠性要求很高的军用网络。固定路由表法：p128 t5.172动态算法:路由选择算法（路由是由各段链路串接而成假设源点到目的节点端到端的选路准则参数为D，各段链路准则参数为di，那么D=di。这里D，di可以是距离、时延或费用等。路由选择就是找到一条路由，使得。通常采用迭代过程逐段选取链路，每选一段链路为一个决策，整个选路过程是一个多阶段决策问题，也就是数学上的动态规划问题。动态规划有两类求解算法，前向搜索法和后向搜索法。前向搜索法时由源点出发由近到远确定到各个节点的最佳路由。而后向搜索法则是从目的节点出发向前推进求出各个节点到达该节点的最佳路由。）