交换技术交换与通信网

1、1复习复习通信业务与通信终端通信业务与通信终端2 一、交换与通信网 二、通信网的种类及发展 三、交换技术的种类及发展 四、交换设备的组成本节内容：交换技术本节内容：交换技术13重点及难点重点及难点 交换技术与通信网的理解交换技术与通信网的理解4教学要求教学要求 掌握交换技术的种类与发展掌握交换技术的种类与发展 掌握通信网的种类及发展掌握通信网的种类及发展 了解交换设备的组成了解交换设备的组成5“交换交换” 信息传输：解决如何利用媒介传输信息。 信息交换：解决处于同一通信网中的用户如何交换信息。6一、交换与通信网一、交换与通信网组成通信网的三个基本要素：组成通信网的三个基本要素： 终端终端： 传

2、输线路传输线路： 交换设备交换设备：将消息（话音、图像、数据）转换成媒介能将消息（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、的电信号还原成原始消息。如：电话机、 传真机、计算机传真机、计算机或称传输媒介，信息的传输通道。如：或称传输媒介，信息的传输通道。如：电缆、光缆、无线电波。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）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。释放一条通信链路。如：交换机、路由器。7图图1.1 用户间互连构用户间互连构 成通信

3、网成通信网用户间通过交换设备用户间通过交换设备构成通信网构成通信网图图1.2说明：说明： 在图在图1.2中，任意两个终端需要通信（交换信息），可由交中，任意两个终端需要通信（交换信息），可由交换设备控制相应的开关接点接通，为两者提供一条通信链路，换设备控制相应的开关接点接通，为两者提供一条通信链路，当通信结束，则相应的开关接点断开，释放通信链路。当通信结束，则相应的开关接点断开，释放通信链路。比较：比较： 互连式通信网可靠，不会出现通信阻塞，但成本高（需互连式通信网可靠，不会出现通信阻塞，但成本高（需 n(n-1)/2根线）。根线）。 通过交换设备构成的通信网有可能出现阻塞（不是一定会通过交换

4、设备构成的通信网有可能出现阻塞（不是一定会阻塞），成本低。阻塞），成本低。 通信网越大，后者的优点越明显。通信网越大，后者的优点越明显。 如如N=100时，时， 交换式通信网需交换式通信网需100根线根线 互连式通信网需互连式通信网需100992=4950根线根线8终端用户小交换机市话交换机汇接交换机中继线用户线图图1.31.3大型通信网大型通信网9结结 论论 交换设备交换设备是通信网的重要组成是通信网的重要组成部分，交换设备的好坏决定了通信部分，交换设备的好坏决定了通信网的好坏。网的好坏。10二、通信网的种类及发展二、通信网的种类及发展现有的通信网：现有的通信网：电话网、电报网、传真网、计电

5、话网、电报网、传真网、计算机数据网、有线电视网算机数据网、有线电视网CATV、移动通信网、移动通信网、微波通信网微波通信网、无线寻呼网、综合业务数字网无线寻呼网、综合业务数字网ISDN。11电话网电话网主要业务为电话、图文传真、低速数主要业务为电话、图文传真、低速数据、慢速图像。据、慢速图像。电报网电报网主要业务为电报和低速数据（电子信主要业务为电报和低速数据（电子信箱）箱）传真网传真网主要利用电话网进行图文传真。主要利用电话网进行图文传真。计算机数据网计算机数据网主要业务为计算机数据、分组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，现话音、图像。计算机数据网有各种类型，现存

6、的计算机网如：公用分组交换数据网、公存的计算机网如：公用分组交换数据网、公用数字数据网、用数字数据网、Internet、金融网、教育科研、金融网、教育科研网以及各种局域网。网以及各种局域网。12有线电视网有线电视网CATV主要业务为视频（电视）信主要业务为视频（电视）信号及话音、数据。号及话音、数据。综合业务数字网综合业务数字网在一网中实现话音、数据、电在一网中实现话音、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、文本的多媒体务同时传输话音、图

7、像、视频、文本的多媒体信息。信息。 此外还有此外还有移动通信网移动通信网、微波通信网微波通信网、无线寻无线寻呼网呼网等。等。13通信网的发展趋势：通信网的发展趋势：电话网电话网 各种单一业务通信网各种单一业务通信网 综合业务数字网综合业务数字网ISDN（Integrated Services Digital Network） NGN下一代网络下一代网络14在计算机网络中，在计算机网络中，“这一代这一代”网络是以网络是以IPv4为基础的互联网，为基础的互联网，“下一代下一代”网络是以高带宽以及网络是以高带宽以及IPv6为基础的为基础的NGI（下一代互联网）。（下一代互联网）。在传输网络中，在传输

8、网络中，“这一代这一代”网络是以网络是以TDM为基础，以为基础，以SDH以及以及WDM为代表的传输网络，为代表的传输网络，“下一代下一代”网络是以网络是以ASON（自动交换光网络）以及（自动交换光网络）以及GFP（通用帧协议）（通用帧协议）为基础的网络。为基础的网络。在移动通信网络中，在移动通信网络中，“这一代这一代”网络是以网络是以GSM为代表的网络，为代表的网络，“下一代下一代”网络是以网络是以3G（主要是（主要是WCDMA和和CDMA2000）为代表的网络。）为代表的网络。在电话网中，在电话网中，“这一代这一代”网络是以网络是以TDM时隙交换为基础的程控交换机组成的电话网络，时隙交换为基

9、础的程控交换机组成的电话网络，“下一代下一代”网络是指以分组交换和软交换为基础的电话网络。网络是指以分组交换和软交换为基础的电话网络。 从业务开展角度来看，从业务开展角度来看，“这一代这一代”网络主要开展基于话音、文字或图像的单一媒体业务，网络主要开展基于话音、文字或图像的单一媒体业务，“下一代下一代”网络应当开展基于视频、音频和文字图像的混合多媒体业务。网络应当开展基于视频、音频和文字图像的混合多媒体业务。从电信网络层以下所采用的核心技术来看，从电信网络层以下所采用的核心技术来看，“这一代这一代”网络是以网络是以TDM电路交换为基础的网络，电路交换为基础的网络，“下一代下一代”网络在网络层以

10、下将以分组交换为基础构建。网络在网络层以下将以分组交换为基础构建。总体来说，我们认为广义上的下一代网络是指以软总体来说，我们认为广义上的下一代网络是指以软交换为代表，交换为代表，IMS为核心框架，能够为公众灵活提为核心框架，能够为公众灵活提供大规模视讯话音数据等多种通信业务，以分组交供大规模视讯话音数据等多种通信业务，以分组交换为业务统一承载平台，传输层适应数据业务特征换为业务统一承载平台，传输层适应数据业务特征及带宽需求，与通信运营商相关，可运营、维护、及带宽需求，与通信运营商相关，可运营、维护、管理的通信网络。管理的通信网络。15三、交换技术的发展及种类三、交换技术的发展及种类交换技术的发

11、展可以从两个方面看：交换技术的发展可以从两个方面看： 交换的控制方式交换的控制方式是随着电子技术的发展而发展是随着电子技术的发展而发展（设备方面）。（设备方面）。 交换方式交换方式的发展是随着通信网的发展而发展，的发展是随着通信网的发展而发展，不同业务的通信有不同的特点，其交换方式也不同业务的通信有不同的特点，其交换方式也不同（理论方面）。不同（理论方面）。16 控制方式的发展：控制方式的发展：交换方式的发展：交换方式的发展：人工交换人工交换机电式机电式电子式电子式自动交换自动交换电路交换电路交换报文交换报文交换分组交换分组交换快速电路快速电路交换交换ATM交换交换帧中继帧中继多协议标记交换多

12、协议标记交换MPLS三种基本交三种基本交换方式换方式宽带交换方式宽带交换方式软交换软交换单一业务网单一业务网宽带综合业务网宽带综合业务网下一代网络171、电话网中的交换方式、电话网中的交换方式 -电路交换（电路交换（circuit switching） 主叫方通过拨号的方式通知网络被叫方的电话号码，主叫方通过拨号的方式通知网络被叫方的电话号码，网络根据被叫方的号码在主叫与被叫之间建立一条通网络根据被叫方的号码在主叫与被叫之间建立一条通路路特点：特点：通信之前先建立通路，通信时通路独占，通信之前先建立通路，通信时通路独占，通信结束，通路释放。实时性好，线路利用率通信结束，通路释放。实时性好，线路

13、利用率差。差。18 将整个报文信息（报文将整个报文信息（报文+目的地址目的地址+源地址）在网络源地址）在网络的每个节点处（交换局）都是先存储，等输出线路空闲的每个节点处（交换局）都是先存储，等输出线路空闲再转发，直至送达目的地。再转发，直至送达目的地。特点：特点：无需建立通路（无连接），实时性差，线路利无需建立通路（无连接），实时性差，线路利用率好（可在非高峰时期传送）用率好（可在非高峰时期传送）3、计算机网的交换方式、计算机网的交换方式分组交换分组交换 packet switching 将报文分成若干个报文组（将报文分成若干个报文组（packet)，每个报文组要加上地址、，每个报文组要加上地

14、址、编号、校验码，然后以报文组为存储转发单位逐节点转发，到达编号、校验码，然后以报文组为存储转发单位逐节点转发，到达目的地再按编号组装成原报文。目的地再按编号组装成原报文。分组交换有两种工作模式：分组交换有两种工作模式：数据报、虚电路方式。数据报、虚电路方式。数据报方式：数据报方式：以分组为基本单位逐节点转发，且不同分组以分组为基本单位逐节点转发，且不同分组可可 沿不同的路径传输，类似报文交换。沿不同的路径传输，类似报文交换。虚电路方式：虚电路方式：首先网络在通信两端建立逻辑连接，然后用户首先网络在通信两端建立逻辑连接，然后用户 数据以分组为单位沿该路径顺序传送到达终点数据以分组为单位沿该路径

15、顺序传送到达终点 （逐节点转发）。类似于电路交换，但通路不（逐节点转发）。类似于电路交换，但通路不 是一直占用。是一直占用。X.25分组交换网分组交换网采用虚电路方式。采用虚电路方式。InternetInternet采用的是数据报方式。采用的是数据报方式。分组交换的特点：分组交换的特点：实时性较好，线路利用率高。实时性较好，线路利用率高。21三种基本交换方式的比较三种基本交换方式的比较电路交换报文交换分组交换通路建立时间长中短实时性好差中交互性好差中线路利用率低中高协议处理简单中复杂终端一致性要求不要求不要求224、异步转移模式、异步转移模式 ATM Asynchronous Transfer

16、 Mode ATMATM是是ITU-TITU-T建议在宽带综合业务数字网建议在宽带综合业务数字网B-ISDNB-ISDN中中信息复用、传输、交换的方式。信息复用、传输、交换的方式。ATMATM可以看成是分组交可以看成是分组交换和电路交换的结合，兼具两者的优点。换和电路交换的结合，兼具两者的优点。 ATMATM是将消息分成固定长度的信元进行存储转发，是将消息分成固定长度的信元进行存储转发，采用统计时分复用方式，即不同的业务根据信息速率采用统计时分复用方式，即不同的业务根据信息速率的不同决定信元的发送频率，以适应综合业务的需要。的不同决定信元的发送频率，以适应综合业务的需要。235、 多协议标记交

17、换多协议标记交换MPLS Internet Internet已取得了巨大成功，但随着用户量的急已取得了巨大成功，但随着用户量的急剧增加，由多层路由器构成的网络已趋于饱和，网剧增加，由多层路由器构成的网络已趋于饱和，网络经常阻塞，用户的业务质量得不到保证，为此需络经常阻塞，用户的业务质量得不到保证，为此需用用ATMATM技术对传统的技术对传统的InternetInternet网络进行改进。网络进行改进。 IP IP交换和标记交换就是交换和标记交换就是ATMATM技术与技术与IPIP路由技术结合路由技术结合的两个产物，最后这两种产物技术统一成一个标准的两个产物，最后这两种产物技术统一成一个标准多协

18、议标记交换多协议标记交换MPLSMPLS。246、软交换、软交换Soft Switch 软交换技术是能够将现存网络融合成以软交换技术是能够将现存网络融合成以IPIP为中心同为中心同时可以支持语音、数据和多媒体业务的下一代网络时可以支持语音、数据和多媒体业务的下一代网络NGNNGN的关键技术。的关键技术。 软交换的核心思想是通过软件的方式实现原来电路软交换的核心思想是通过软件的方式实现原来电路交换机的控制、接续、业务处理等功能。交换机的控制、接续、业务处理等功能。25SCP策略服务器AAA服务器HRL应用服务器软交换设备软交换设备SGMGAGIPPBXIADH。323终端MGCP终端H。248终

19、端SIP终端等WAGSS7网PSTN/ISDN无线网综合接入IP/ATM 网 络接入层控制层业务层传输层软交换网络的体系结构图267、光交换技术、光交换技术 光技术在信息的传输中已得到广泛应用，特别是在光技术在信息的传输中已得到广泛应用，特别是在B-ISDN中几乎所有的传输都采用光纤传输，而目前的交换机都是电交中几乎所有的传输都采用光纤传输，而目前的交换机都是电交换机，采用光交换已是迫切需要。光交换技术处在研发阶段。换机，采用光交换已是迫切需要。光交换技术处在研发阶段。光电光电电光电光电 交 换光光电电光光电电电电光光电电光光电电 交交 换换光信号光信号光信号光信号光光 交交 换换光信号光信号

20、采用光交换的优点：采用光交换的优点：减少了光电转换的损伤。光信号的抗干扰能力远远高于电信号。减少了光电转换的损伤。光信号的抗干扰能力远远高于电信号。提高了交换速度。电交换的速度受电子器件的速度限制。提高了交换速度。电交换的速度受电子器件的速度限制。用户电路用户电路 交换网络出中继入中继收号器 扫描与驱动电路中央处理器I/O设备存储器 话路部分控制部分1、程控交换机的基本结构四、交换设备的组成四、交换设备的组成 程控交换机的组成程控交换机的组成中继线用户电路用户电路交换机与用户线之交换机与用户线之 间的接口，向用户话间的接口，向用户话机提供通话电流，向处理机提供用户状机提供通话电流，向处理机提供

21、用户状态等。态等。出入中继出入中继交换机之间的接口，或交换机与中继线之交换机之间的接口，或交换机与中继线之间的接口。间的接口。收号器收号器 接收用户所拨的电话号码。接收用户所拨的电话号码。扫描驱动电路扫描驱动电路 对话路设备的状态进行扫对话路设备的状态进行扫 描，以便送入描，以便送入CPU进行分析处理，进行分析处理， CPU发出的指令经驱动电路控制话路设发出的指令经驱动电路控制话路设备动作。备动作。I/O设备设备 键盘，显示器，打印机等。键盘，显示器，打印机等。 交换网络交换网络 外围接口电路外围接口电路 用户电路用户电路 模拟用户电路模拟用户电路 数字用户电路数字用户电路 中继单元中继单元 模拟中继单元模拟中继单元 数字中继单元数字中继单元 操作管理和维护接口操作管理和维护接口 控制系统：实现交换的控制和系统的维护管理控制系统：实现交换的控制和系统的维护管理。 信令系统：在交换系统各部件之间、用户与交换机之间、信令系统：在交换系统各部件之间、用户与交换机之间、 交换机与交换机之间传送专用交换机与交换机之间传送专用的控制联络信号的控制联络信号 (