现代交换原理 第1章 概论

1、1现代交换原理现代交换原理河北工程大学信息与电气工程学院通信与信息工程系付佳22课程内容课程内容交换概论交换概论 第一章第一章交换单元与交换网络交换单元与交换网络 第二章第二章电路交换技术电路交换技术 第三、四章第三、四章分组交换技术分组交换技术 第五章第五章信令系统信令系统 第六章第六章ATMATM交换技术交换技术 第七章第七章IPIP交换技术交换技术 第八章第八章光交换技术光交换技术 第九章第九章软交换技术软交换技术 第十章第十章3参考书目参考书目n现代交换原理与通信网技术现代交换原理与通信网技术 n 卞佳丽等编著卞佳丽等编著 北邮出版社北邮出版社nATM交换技术交换技术n 陈锡生编著陈锡

2、生编著 人民邮电出版社人民邮电出版社n分组交换工程分组交换工程n 杜治龙编著杜治龙编著 人民邮电出版社人民邮电出版社n综合业务数字网综合业务数字网n 程时端编著程时端编著 人民邮电出版社人民邮电出版社4一、交换概论5本章主要内容本章主要内容1.电信交换基本概念电信交换基本概念2.各种交换方式各种交换方式6点对点通信系统点对点通信系统1、电信交换的基本概念、电信交换的基本概念终端终端传输媒介传输媒介终端终端电信号电信号电信号电信号消息消息消息消息点对点通信：只有两个终端的通信。点对点通信：只有两个终端的通信。7话音话音数据数据用拨号吗？用拨号吗？称连接两个话机的这一对线为称连接两个话机的这一对线

3、为一条线路。一条线路。多个用户如何通信？多个用户如何通信？点对点通信举例点对点通信举例8(终端终端=5、线对数、线对数=10)无交换的多个终端的通信无交换的多个终端的通信l用户数增多时：用户数增多时：l用户线数急剧增多；用户线数急剧增多；若终端数为若终端数为n，则线对数为，则线对数为 n(n-1)/2（当终端（当终端n=100时，线对数时，线对数=100X(100-1)/2=4950）l每个用户如何确定与其他每个用户如何确定与其他用户通话的问题；用户通话的问题；l每新增加一个用户的处理每新增加一个用户的处理问题。问题。可靠性高可靠性高以全互连的方式两两相连。以全互连的方式两两相连。 优点优点缺

4、点缺点9引入交换的终端间通信引入交换的终端间通信用户间通过交换机连接用户间通过交换机连接交换机交换机用户线用户线出现交换机，出现交换机，完成各个用户完成各个用户之间的接续之间的接续100条；变为变为5000条)1(21-nnn优点优点用户线数大大减少用户线数大大减少10l交换：在通信的源和目的终端之间建立通信交换：在通信的源和目的终端之间建立通信信道，实现信息传递的过程。信道，实现信息传递的过程。l交换机：能在任意选定的两条用户线之间建交换机：能在任意选定的两条用户线之间建立和（而后）释放一条通信链路。立和（而后）释放一条通信链路。交换概念交换概念？讨论：如何扩大范围？讨论：如何扩大范围？11

5、多个交换节点组成的通信网多个交换节点组成的通信网中继线中继线市话交换机市话交换机汇接交换机汇接交换机用户交换机用户交换机12l交换设备：即交换机，完成交换的功能。交换设备：即交换机，完成交换的功能。l终端设备：完成用户消息与电信号的转换，以及电信终端设备：完成用户消息与电信号的转换，以及电信号的发送和接收。号的发送和接收。l用户线：用户终端设备与交换机之间的线路。用户线：用户终端设备与交换机之间的线路。l中继线：交换机之间的线路。中继线：交换机之间的线路。l传输设备：完成信号的远距离传输，由用户线、中继传输设备：完成信号的远距离传输，由用户线、中继线及其他相关传输系统设备构成。线及其他相关传输

6、系统设备构成。l通信网：通信网是一种使用交换设备，传输设备，将通信网：通信网是一种使用交换设备，传输设备，将地理上分散用户终端设备互连起来实现通信和信息交地理上分散用户终端设备互连起来实现通信和信息交换的系统。换的系统。 l通信网三要素：交换设备、传输设备和用户终端设备。通信网三要素：交换设备、传输设备和用户终端设备。几个概念几个概念交换设备是通信网的核心，决定了通信网的类型。交换设备是通信网的核心，决定了通信网的类型。132、各种交换方式、各种交换方式q电路交换电路交换q报文交换报文交换q分组交换分组交换q帧中继帧中继qATM交换交换qIP交换交换q光交换光交换q软交换软交换交换方式的发展是

7、随着通信网的发展而发展，交换方式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。不同业务的通信有不同的特点，其交换方式也不同。14各种交换方式各种交换方式CTM - Circuit Transfer Mode(电路传送模式电路传送模式)PTM - Packet Transfer Mode(分组传送模式分组传送模式)ATM - Asynchronous Transfer Mode(异步传送模式异步传送模式)IP交换、光交换、软交换交换、光交换、软交换多多速速率率电电路路交交换换快快速速电电路路交交换换ATM 交交换换帧帧中中继继报报文文交交换换电电路路交交换换分分组

8、组交交换换PTMCTM15语音业务与数据业务区别语音业务与数据业务区别l语音业务语音业务电话网电话网电话通信电话通信电路交换电路交换l数据业务数据业务数据网数据网数据通信数据通信分组交换等分组交换等通信方式通信方式 通信对象通信对象实时性实时性可靠性可靠性持续时间持续时间电话通信电话通信人人高高低低5分钟分钟数据通信数据通信计算机计算机低低高高1-50秒秒16n主要用于电话通信网中，完成电话交换主要用于电话通信网中，完成电话交换n电话通信过程电话通信过程打电话过程打电话过程n三个阶段三个阶段 n建立连接建立连接n信息传递信息传递n拆除连接拆除连接n连接：交换机根据被叫号码在主、被叫之间连接：交

9、换机根据被叫号码在主、被叫之间建立的一条专用物理通道。建立的一条专用物理通道。电路交换电路交换 (Circuit Switching)17电路交换过程电路交换过程N1N3N2N5N4用户用户A用户用户B你好！你好！建立连接阶段建立连接阶段信息传递阶段信息传递阶段拆除连接阶段拆除连接阶段面向物理连接面向物理连接18电路交换特点电路交换特点面向物理连接面向物理连接信道专用信道专用透明传输透明传输无差错控制无差错控制呼损制呼损制用基于呼叫损失制的方法来处理用基于呼叫损失制的方法来处理业务流量，过负荷时呼损率增加，业务流量，过负荷时呼损率增加，但不影响已建立的呼叫。但不影响已建立的呼叫。对通信信息不作

10、处理对通信信息不作处理( (信令除外信令除外) )，而是原封不动地传送。而是原封不动地传送。在通信的用户间建立专用的物理在通信的用户间建立专用的物理连接通路。（固定分配带宽）连接通路。（固定分配带宽）19报文交换（报文交换（Message Switching）报文：报文交换中信息传递的基本单位报文：报文交换中信息传递的基本单位 公用电信网的电报自动交换是报文交换的典型应用，公用电信网的电报自动交换是报文交换的典型应用，有的专用数据网也采用报文交换方式。有的专用数据网也采用报文交换方式。源地址源地址目的地址目的地址用户信息用户信息结束标志结束标志)！注意：将用户所有信息打包成一个报文！注意：将用

11、户所有信息打包成一个报文20报文交换报文交换n基本原理：存储基本原理：存储转发转发无连接无连接N1N3N2N5N4用户用户A用户用户B21报文交换的特点报文交换的特点n无连接无连接n信道共享信道共享n无呼损无呼损n实时性差实时性差22 ？讨论：针对数据通信的特点和要求，如何改进？讨论：针对数据通信的特点和要求，如何改进电路交换和报文交换方式来满足数据通信的要求？电路交换和报文交换方式来满足数据通信的要求？数据通信特点：数据通信特点：n突发性突发性n可靠性高可靠性高n时延要求不高时延要求不高n电路交换信道利用率低，而报文交换实时性差，电路交换信道利用率低，而报文交换实时性差，不满足许多数据通信系

12、统的实时性要求。不满足许多数据通信系统的实时性要求。23n分组交换将用户要传送的信息分割为若干个分组交换将用户要传送的信息分割为若干个分组（分组（packet），每个分组中有一个分组），每个分组中有一个分组头，含有可供选路的信息和其他控制信息。头，含有可供选路的信息和其他控制信息。分组交换分组交换（PS：Packet Switching）分组头分组头(标题标题)地址、信息类型、编号地址、信息类型、编号各个包分别独立传输各个包分别独立传输不定长的数据包不定长的数据包分组分组长度长度可选可选24n数据报数据报(DG：Datagram)方式方式n虚电路虚电路(VC：Virtual Circuit)方

13、式方式分组交换的两种工作方式分组交换的两种工作方式25n数据报不需要预先建立逻辑连接，而是按照数据报不需要预先建立逻辑连接，而是按照每个分组头中的目的地址对各个分组独立进每个分组头中的目的地址对各个分组独立进行选路。行选路。数据报数据报用户用户AN1N3N2N5N4用户用户B无连接无连接26虚电路虚电路 虚电路方式，就是在用户数据传送前先建立端到虚电路方式，就是在用户数据传送前先建立端到端之间的端之间的虚电路虚电路；一旦虚电路建立后，属于同一呼；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送，呼叫结束后叫的数据分组均沿着这一虚电路传送，呼叫结束后拆除虚电路。拆除虚电路。注意：注意

14、：虚电路虚电路不同于电路交换中的物理连接，而是不同于电路交换中的物理连接，而是逻辑连接。逻辑连接。面向虚（逻辑）连接面向虚（逻辑）连接用户用户AN1N3N2N5N4用户用户B27数据传送阶段协议大为简化数据传送阶段协议大为简化分组交换：分组交换：X.25协议协议-OSI的的1、2、3层层 信息传送单位：分组信息传送单位：分组帧中继：协议帧中继：协议-OSI的的1、2（核心功能）层（核心功能）层 信息传送单位：帧信息传送单位：帧帧中继（帧中继（Frame Relay）28固定长度的信元固定长度的信元 信元信元(cell)只有只有53个字节个字节(byte)，其中开头，其中开头5个字节称为信头个字

15、节称为信头(cell header)，其余，其余48个字节为个字节为信息域，或称为净荷信息域，或称为净荷(pay load)。q采用很短的信元可以减少交换节点内部的采用很短的信元可以减少交换节点内部的缓冲器容量以及排队时延和时延抖动。缓冲器容量以及排队时延和时延抖动。q信元的长度固定，则有利于简化交换控制信元的长度固定，则有利于简化交换控制和缓冲器管理。和缓冲器管理。ATM交换交换-异步传送模式异步传送模式29IP over ATM有两种模式：有两种模式：叠加模型：叠加模型：CIP、LANE、MPOA集成模型：集成模型：IP交换、交换、Tag交换、交换、MPLSIP交换交换30电交换电交换光光 电电光光 电电光光 电电光光 电电电电 光光光光 电电电电 光光光信号光信号光信号光信号光交换光交换光信号光信号光信号光信号光交换光交换31小结小结电信交换概论电信交换概论1、在通信网中为什么要引入交换的概念？、在通信网中为