现代交换技术

北京邮电大学计算机学院通信技术中心,现代交换技术与交换网,计算机学院通信技术中心孙岩2005春,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,1电话交换系统2数据交换系统3宽带交换系统4光交换系统,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,1电话交换系统,点对点的电话通信电话交换机电话网,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,点对点的电话通信,发话器,受话器,受话器,发话器,电话机,电话机,电源,电源,发话器,受话器,受话器,发话器,电话机,电话机,电源,二四转换,二四转换,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,多用户间的互连,缺点：不经济，线路投资大，线路利用率低使用不方便，要将电话机和很多对线连接起来安装维护困难，当N个终端时，需要N(N-1)/2个连线，增加N+1个终端时，必须增设N个线路。,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,一台交换机组成的通信网,电话交换机必须具备下列功能及时发现用户的呼叫请求；记录被叫用户号码；判别被叫用户当前的忙闲状态；若被叫空闲，交换机应能选择一条空闲的链路临时将主叫、被叫用户话机连通，使双方进入通话状态；通话结束后，交换机必须及时进行拆线释放处理；同一时间内交换机要允许若干对用户同时进行通话且互不干扰。使任意两个交换机所带的用户自由通话；,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,电话交换机的发展,人工交换机人工接续步进制交换机纵横制交换机电子交换机布线逻辑晶体管代替电磁继电器程序控制模拟程控数字程控,自动交换机,机电式交换机,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,程控交换机的组成,基本组成话路设备控制系统用户电路的组成馈电、过压保护、振铃、监视、编译码与滤波、混合电路、测试,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,程控交换机的分类,根据服务范围分类局用交换机、用户交换机根据交换方式分类空分交换机、时分交换机根据话音信号分类模拟交换机、数字交换机,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,电话网本地网,交换：根据电话使用者的需求，把电话机连接在一起，使之能够互相通信的功能,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,电话网长途网,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,通信网,通信网由交换设备、传输设备、接入设备，结合信令过程、协议和支撑运行系统组成的网络。通信网的组成接入设备固定电话机、移动电话、传真机等各类用户终端，以及集团电话、用户小交换机、集群设备、接入网等交换设备各类交换机和交叉连接设备传输设备用户线路、中继线路和信号转换设备，如：双绞线、电缆、基站无线收发设备、光缆、光电转换器、卫星、微波等,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,BTS,BSC,MSC,VLR,HLR,EIR,MSC,VLR,SMSgateway,Um,A-bis,A,GMSC,PSTN,移动通信网络,BTS,BSC,Um,A-bis,A,主叫,被叫,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,电话交换系统的特点,呼叫建立时向网络申请资源，建立一条从主叫到被叫的通路；呼叫结束时释放该通路。如果申请不到资源，则发生呼损。通信过程中，双方始终占有这条通路，保证数据快速传递。支持实时的、交互的通信，但线路利用率低。只提供透明传输。对通路上的通信内容，交换系统不进行差错控制。,实质：通信双方间存在一条电路电路交换,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,现代通信网的三大支撑网数字同步网保证网络中的各节点同步工作信令网通信网的神经系统电信管理网完成电信网和电信业务的性能管理、配置管理、故障管理、计费管理、安全管理,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,通信网信令系统的基本功能,建立通路拆除通路,电话网,用户线信令,局间信令,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,信令,信令电话网中为用户建立和拆除连接，需要网中各个相关设备协调工作，为此在各个设备间传输的控制信号和规约称为信令。用户信令用户线信令是用户和交换机之间的信令，在用户线上传送。主要包括用户向交换机发送的监视信令和选择信令，交换机向用户发送的铃流和忙音等音信号。局间信令局间信令是交换机之间（市-市、市-长、长-长）、交换机与网管中心、数据库（HLR、VLR）之间的信令，在局间中继线上传送，用来控制呼叫接续和拆线。,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,呼叫处理的一般过程,摘机检测拨号号码分析接续、被叫用户振铃被叫用户摘机、计费挂机,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,甲,乙,用户线,市话发端分局,市话收端分局,局间中继线,用户线,主叫摘机,拨号音,拨号,占用,占用证实,数字（被叫号码）,证实,振铃音,拨号,回铃音,摘机,应答,通话,市话呼叫接续示意图,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,2数据交换系统,数据通信和话音通信的区别？通信对象不同传输可靠性要求不同通信的平均持续时间不同信息的业务量特征不同数据通信使用的交换方式电路交换报文交换分组交换,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,2数据交换系统,数据通信和话音通信的区别？通信对象不同传输可靠性要求不同通信的平均持续时间不同信息的业务量特征不同数据通信使用的系统电路交换报文交换分组交换,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,电路交换,70年代提出改造用户线允许直接进行数字信号的传输，构成以数字接入、数字传输、数字交换为特征的电路交换数据网络CSDN。数据通信的电路交换过程类似于电话交换网的电话交换用户的数据信息透明传输，信息的传输效率较高电路资源被通信双方独占，电路利用率低有呼损，即可能出现由于对方用户终端设备忙或交换网负载过重而呼叫不通,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,2数据交换系统,数据通信和话音通信的区别？通信对象不同传输可靠性要求不同通信的平均持续时间不同信息的业务量特征不同数据通信使用的系统电路交换报文交换分组交换,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,报文交换,采用存储转发，以报文为单位进行交换无呼损，不需要叫通对方就可发送报文提高了线路的利用率交换机需有大的存储容量不适用于即时交互式数据通信,报文交换方式原理,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,2数据交换系统,数据通信和话音通信的区别？通信对象不同传输可靠性要求不同通信的平均持续时间不同信息的业务量特征不同数据通信使用的系统电路交换报文交换分组交换,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,分组交换（1）,采用存储转发，与报文交换以报文为单位交换不同，分组交换采用分组packet为单位分组是将报文截成许多短的、规格化了的分组，便于交换机处理。,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,分组交换工作原理,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,分组交换（2）,两种工作模式数据报Datagram每个数据分组都包含终点地址信息，独立寻找路径，在网络终点需要重新排序。传输时延大，时延差别大，对网络故障适应性强。虚电路VirtualCircuit类似电路交换，通信要经过连接建立、数据传输、连接拆除三个阶段,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,分组交换（3）,特点分组实时性比报文交换高线路统计复用，通信线路的利用率高可靠性高，分段进行差错校验，分组自动选择路由技术复杂，每个分组要有附加信息，编码效率低；处理多速率、多格式，协议复杂，交换机的处理能力要求高。,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,3宽带交换系统,业务发展的需要宽带交换技术快速电路交换快速分组交换帧中继异步转移模式ATMIP交换标记交换,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,快速电路交换,有信息传送时快速建立通道，没有信息传送时立即释放通道线路利用率高带宽为基本速率的整数倍系统必须能在非常短的时间内建立和拆除连接，交换机的信令处理能力要求极高,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,快速分组交换帧中继,帧中继的产生传输环境的变化高速数据传输的需求帧中继（分组交换的改进）取消原网络完成的逐段链路的差错控制，由网络的边缘完成；交换节点只进行差错检查基本数据单元为帧，实现不同协议的数据的封装和传输在链路层引入数据链路连接标示符DLCI，完成分组交换的虚电路功能用于LAN之间的互联,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,帧中继的虚电路,1,2,3,FRS4,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,帧中继的虚电路,1,2,3,FRS4,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,帧中继的应用,FrameRelayNetwork,上海分公司局域网LAN,北京总部局域网LAN,广州分公司局域网LAN,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,异步转移模式ATM,综合电路交换和分组交换的优点特点存贮转发，适应不同速率要求采用信元方式,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,异步转移模式ATM,综合电路交换和分组交换的优点特点存贮转发，适应不同速率要求采用信元方式面向连接并且预约资源，减少时延差，保证传输有序，但有呼损取消逐段链路的差错控制、流量控制支持各种电信业务,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,异步转移模式ATM,综合电路交换和分组交换的优点特点存贮转发，适应不同速率要求采用信元方式面向连接并且预约资源，减少时延差，保证传输有序，但有呼损取消逐段链路的差错控制、流量控制支持各种电信业务,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,异步转移模式ATM,综合电路交换和分组交换的优点特点存贮转发，适应不同速率要求采用信元方式面向连接并且预约资源，减少时延差，保证传输有序，但有呼损取消逐段链路的差错控制、流量控制支持各种电信业务,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,X.25分组帧中继FR异步转移模式ATM的比较,终端,终端,交换节点,完全差错控制,完全差错控制,有限差错控制,有限差错控制,完全差错控制,完全差错控制,X.25分组,异步转移模式ATM,帧中继FR,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,电路交换、分组交换、ATM的关系,电路交换物理信道固定时隙透明传输实时控制简单,分组交换虚信道不定长、多速率统计复用非实时控制复杂,ATM定长、多速率实时、控制复杂,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,ATMCoreNetwork,FRAME,RELAY,ATM核心网（CoreNetworks）,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,IP交换,IP交换认为路由器是IP网中的最大瓶颈，希望借助ATM技术来完全替代传统的路由器技术IP交换是在ATM交换机硬件的基础上附加一个IP路由软件及控制交换器组成两种数据流持续期长、业务量大的用户数据流由ATM交换机交换FTP多媒体视频、音频持续期短、业务量小、呈突发分布的用户数据流由IP路由交换DNSSNMPSMTP,IP交换控制器,ATM交换机,IP交换机,突发业务面向流业务,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,标记交换,基于传统路由器的ATM承载IP的技术把数据的传递从路由变为交换建立标记信息库TFIB，IP地址出口标记；硬件方式完成TFIB的检索和数据转发。,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,4光交换系统,光技术在传输系统中广泛应用目前的交换设备多为电交换,电交换,光-电,光-电,光-电,电-光,电-光,电-光,电信号,电信号,光交换,光信号,光信号,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,4光交换系统,光技术在传输系统中广泛应用目前的交换设备多为电交换光交换优点减少光电转换的损伤、提高交换速度、成本降低光交换方式空分交换波分交换时分交换自由空间交换,北京邮电大学计算机学院通信技术中心,空分交换,采用半导体的光开关,入线12