交换技术茅正冲第1章

程控交换原理,信息学院,教材及推荐书,现代交换技术茅正冲北京大学出版社现代交换原理与技术郑少仁电子工业出版社现代交换原理桂海源人民邮电出版社现代交换技术张继荣西安电子科技大学出版社,问题：什么是通信?什么是交换?,通信是指按约定规则进行的信息传送。Communication,Com.或Comm.。Telecommunication，Telecom.,1.1交换的基本概念,信息、消息与信号,信息是消息包含的有效内容。消息是信息的载体，消息需调制成信号才能在信道中传输。信号是信息的电磁形式，是消息的物理载体。信息是抽象的、本质的;消息是信息的物理形式，消息包含的信息多少可用信息量来度量。信号就是信息的具体声、光、电形式。,1.1交换的基本概念,（一）点到点通信,1.1交换的基本概念,点到点通信系统种类繁多，但还不能称为通信网。如何实现多个用户之间的通信？最简单、最直接的方式就是全互连式。,1.1交换的基本概念,全互连方式存在什么问题？（1）N2问题：N个终端的连线数为N(N-1)/2,即连接线的数量随终端数的平方增加；（2）经济性、可操作性问题：当终端距离较远时，两地之间需要大量的长途线、增加一个第N+1个终端，需要增加N对线；（3）控制和管理问题：每个终端都与其它N-1个终端相连接，接口数较多。,在实际应用中，全互连方式仅用于终端数目少、地理位置集中、可靠性要求很高的场合。,1.1交换的基本概念,如何解决？在用户分布密集的中心安装一台设备，每个用户通过专线与它相连。,N2问题变成了N条用户线。这里虽然增加了交换设备的费用，但却大大降低了线路的投资费用，因此总费用却是下降的。,开关设备,点对点通信,通信网,1.1交换的基本概念,人工交换机组成,1.1交换的基本概念,有了交换设备后，将交换设备和用户终端用线连接起来，就可构成一个通信网。,（一）最简单的通信网仅由一台交换机组成。每个通信终端通过一条专用的线路（称为用户线）与交换机的接口相连。,交换机组成的交换式通信网的优点是：容易组成大型网络。,（二）交换式通信网,交换式通信网组网示意图,1.1交换的基本概念,用户交换机（PBX)常用于一个集团内部，它与市话交换机的区别在于前者的中继线与后者的用户线相连，因此，PBX的每条中继线只相当于市话交换机的一个普通电话机，仅话务量较大。交换就是在公共网络的各终端用户之间，按所需目的地互相传递话音、数据、图像、视频的信息。,交换方式是交换节点为完成交换功能所采用的互通技术。目前广域网上使用的交换技术主要包括：电路交换、分组交换、帧中继、ATM技术、IP交换。电路交换和分组交换是通信网最基本的交换技术，帧中继、ATM以及各种IP交换则是基于这两种技术的综合或改进。交换技术的发展趋势：信道利用率越来越高，支持可变速率和多媒体业务，并具有复杂的协议体系来保证服务质量。,1.2交换方式,电路交换是以电路连接为目的的交换换式。是最早出现的一种交换方式。（1）基本过程：连接建立、信息传送、释放。（2）技术特点(优缺点)面向连接，实时性强。透明传输。带宽固定，电路利用率低基于呼损制方式工作。电路交换适合于电话通信、高速传真，不适合突发和对差错敏感的数据业务。,（一）电路交换,基本原理是为适应数据通信的要求而产生的交换方式，分组交换也叫包交换，它是以分组为信息单位，以存储/转发方式在网络中传送数据的交换方式。数据通信的特点报文交换,（二）分组交换,分组交换的过程,（二）分组交换,（二）分组交换,当某一用户A要向另一用户B传送信息时：不需要事先叫通与用户B之间的电路；只需与交换机接通，将信息传给交换机，由交换机接收和暂存；交换机根据分组中的用户B地址进行路由选择，并将分组送到输出队列中排队，等该输出线空闲时立即将分组发送给下一台交换机最后根据分组的路由将分组送到目的用户B。,技术特点：1）采用存储/转发方式，支持异种终端间的可变速率通信要求2）动态分配资源，采用统计时分复用，线路利用率高3）具有差错控制功能，传输可靠性高4）经济性好,（二）分组交换,分组交换缺点：1）技术实现复杂（交换机要完成转发、路由、流控、速率和规程转换等）。2）分组长度可变，存储管理复杂。3）协议处理复杂，时延大。4）网络附加信息多，通信效率较低。,（二）分组交换,分组交换提供的服务（根据交换机对分组的不同处理方式）（1）数据报(DG：Datagram)（2）虚电路(VC：VirtualCircuit)交换式虚电路(SVC,SwitchedVirtualCircuit)永久虚电路(PVC,PermanentVirtualCircuit),（二）分组交换,电路交换以电路连接为目的。信息传送时与交换系统无关。分组交换以信息分发为目的。交换机对分组逐个加工处理（差错控制、流量控制等），并根据分组头中的地址和控制域，将分组分发到出口端。电路交换是一种“粗放”的交换方式，只管连接而不管传送的信息。分组交换比较“精细”，对传送的信息进行管理。,分组交换与电路交换的比较,（二）分组交换,（三）帧中继,帧中继是一种快速分组交换技术，在X.25分组技术的基础上发展起来，采用动态分配传输带宽和可变长的帧的技术。与X.25协议相比更简化，只有下两层，没有第三层。而且在数据链路层也只保留核心功能如：帧定界、同步等。特点：以帧为单位传送和交换数据，在数据链路层复用和传送；,帧中继产生背景和应用传输系统：数字化、光纤化终端系统：智能化为简化或取消差错和流量控制创造了条件。应用范围：FR采用可变长度帧，适于突发信息传送。局域网（LAN）互连。,（三）帧中继,ATM（AsynchronousTransferMode）是ITU-T为B-ISDN确定的复用、传输和交换模式，其设计目标是在一个统一的网络平台上用分组交换技术来实现话音、数据、图像等业务的综合传送。ATM交换的基本特点：（1）固定长度的信元中继（2）信头简化：以减少交换节点处理开销,（四）ATM交换,异步时分（ATD）交换STD：SynchronousTimeDivision同步时分交换ATD：AsynchronousTimeDivision异步时分交换时分意味着复用，即一条物理链路可以由多个连接所共享，各自占用不同的时间位置。,TS0,TSi,TSn,TS0,TSi,TSn,(a)STD（连接和时隙位置一一对应）,(b)ATD（属于同一连接的各信元不占用固定的时隙位置）,这里的同步、异步与数字通信中的同步、异步有什么区别?,（四）ATM交换,引入了ATM适配层（AAL）AAL实现与特定业务类型相关的功能，以此来支持区分服务的能力，这对实现综合业务的传送目标来说至关重要，也是ATM与其他面向单业务优化设计的网络间的重要区别。,（三）ATM交换,1988年，确定了ATM的固定信元格式。90年代初期，小容量ATM交换机面世。90年代中期，美欧洲等开始建立ATM实验网。目前，其应用逐步从骨干网转移至接入，用于承载IP业务。,（三）ATM交换,IP交换是将第二层交换和网络流量管理能力与第三层路由功能的灵活性和可扩展性结合在一起的交换技术。1996年Ipsilon公司了提出IP交换的概念。1996年Cisco（思科）提出了标签交换的概念。1997年IETF提出了MPLS技术标准。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二层通路，就没有必要经过路由器转发数据包。,（五）IP交换,（六）软交换技术,在传统交换网络中，新业务或新功能的增加需要改造交换机和信令系统，提供周期长成本高。软交换是NGN（下一代网络）的核心技术，借鉴了业务由第三方开发实现这一思想，形成分层、全开放的体系架构。,（六）软交换技术,软交换位于NGN网络分层的控制平面,信息产业部电信传输研究所对软交换的定义是：“软交换是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一，它独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。”,（六）软交换技术,软交换的特点：高效灵活。其最大优势是能实现业务提供和网络控制分离、呼叫控制与业务承载连接分离；开放性。各网络部件之间均采用标准协议，便于独立发展；多用户。无论现在还是将来的用户都可以享用软交换提供的业务；强大的业务功能。,（六）软交换技术,（七）光交换技术,传统的交换技术数据转换成电信号进行交换，再转换成光信号传输光交换技术在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端,电路域,分组域,1.2交换方式,MRCS,1.2交换方式,NGN是下一代网络的简写，它是一个很松散的概念。不同领域有不同的看法。计算级网络：以IPV6为基础；传输网：以ASON(自动交换光网络)以及GFP（帧规程）为基础；移动通信网：3G,以WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA