珠海电子信息(交换)第一章

1、 程控数字交换与交换网程控数字交换与交换网 叶敏叶敏 北邮出版社北邮出版社 程控数字交换技术原理程控数字交换技术原理 张文东张文东 北邮出版社北邮出版社综合业务数字网综合业务数字网 程时端程时端 人民邮电出版社人民邮电出版社现代交换原理现代交换原理 金惠文金惠文 电子工业大学出版社电子工业大学出版社现代通信网中的交换技术现代通信网中的交换技术 敖发良等敖发良等 重庆大学出版社重庆大学出版社 二、通信业务概述二、通信业务概述3、数据通信业务数据通信业务 -对对“数据数据”信号进行传递和交换的信号进行传递和交换的 通信业务。通信业务。 -“数据数据”是预先约定的具有某种含是预先约定的具有某种含 义

2、的数字、字母或符号以及它们义的数字、字母或符号以及它们 的组合。的组合。 -数据通信是计祘机与计祘机、计数据通信是计祘机与计祘机、计 祘机与终端、终端与终端之间的祘机与终端、终端与终端之间的 通信。通信。 4、多媒体业务多媒体业务 -一次业务的进行中交换的信息的类一次业务的进行中交换的信息的类型不是一种，而是语音、文本、图像、型不是一种，而是语音、文本、图像、声频、视频、数据等多种类型综合体。声频、视频、数据等多种类型综合体。 -多媒体技术是通信、计祘机和视多媒体技术是通信、计祘机和视频三者融合的新技术。频三者融合的新技术。 三、通信网的分类三、通信网的分类 对通信网可从不同角度进行分类，对通

3、信网可从不同角度进行分类，主要有以下五种：主要有以下五种：1 1、从通信网支持不同业务分类、从通信网支持不同业务分类 电话通信网电话通信网 电报通信网电报通信网 数据通信网数据通信网 综合业务数字网综合业务数字网 2、从通信网采用不同传送模式分类从通信网采用不同传送模式分类 电路传送网：电路传送网：PSTNPSTN、ISDNISDN 分组传送网：分组交换网（分组传送网：分组交换网（X.25)X.25) 帧中继网（帧中继网（FRFR） 异步传送网：异步传送网：B-ISDNB-ISDN3、从通信网采用不同传输媒体分类从通信网采用不同传输媒体分类 有线通信网有线通信网 无线通信网无线通信网4 4、从

4、通信网不同使用场合分类、从通信网不同使用场合分类 公用通信网公用通信网 专用通信网专用通信网5、从通信网传输和交换不同信号分从通信网传输和交换不同信号分类类 数字通信网数字通信网 模拟通信网模拟通信网一一. .交换机的产生交换机的产生通信就是在信息的源和目的之间进行传递通信就是在信息的源和目的之间进行传递的过程的过程. .最简单的通信系统是只有两个用户终端和最简单的通信系统是只有两个用户终端和连接两个用户终端的传输线路构成的通信连接两个用户终端的传输线路构成的通信系统系统-点到点的通信方式点到点的通信方式. .如图如图1.11.1终端传输媒介终端消息消息图1.1 点对点通信 当存在多个终端，且

5、希望它们中的任何当存在多个终端，且希望它们中的任何两个都可以进行点对点通信时，最直接两个都可以进行点对点通信时，最直接的方法是把所有终端两两相连，如图的方法是把所有终端两两相连，如图1.21.2所示。这样的一种连接方式称为全互连所示。这样的一种连接方式称为全互连式。式。图1.2 多用户全互连式连接 全互连式连接存在下列一些缺点：全互连式连接存在下列一些缺点： (1) (1) 当存在当存在N N个终端时，需用个终端时，需用N(N-1)/2N(N-1)/2 线对，线对数量以终端数的平方增加线对，线对数量以终端数的平方增加 (2) (2) 当这些终端分别位于相距很远的两当这些终端分别位于相距很远的两

6、 地时，两地间需要大量的长线路。地时，两地间需要大量的长线路。 (3) (3) 每个终端都有每个终端都有N-lN-l对线与其它终端相对线与其它终端相 接，因而每个终端需要接，因而每个终端需要N-1N-1个线路接个线路接 口。口。 (4) 增加第增加第N+1N+1个终端时，必须增设个终端时，必须增设N N对线对线 路。当路。当N N较大时，无法实用化。较大时，无法实用化。 (5) (5) 由于每个用户处的出线过多，因此维由于每个用户处的出线过多，因此维 护工作量较大。护工作量较大。 如果在用户分布密集的中心安装一个设如果在用户分布密集的中心安装一个设备备交换机交换机(switch(switch，

7、也叫交换节点，也叫交换节点) )，每个用户的终端设备经用户线连接到交换每个用户的终端设备经用户线连接到交换机上，则可克服全互连式连接存在的问题机上，则可克服全互连式连接存在的问题。如图如图1.31.3所示所示图1.3 用户通过交换机连接 18761876年，美国人贝尔发明了电话年，美国人贝尔发明了电话以来，电话交换技术经历了从：以来，电话交换技术经历了从： 人工人工 自动自动 机电机电 电子电子 布控布控 程控程控 空分空分 时分时分 模拟模拟 数字数字 的发展过程。的发展过程。通信网概述通信网概述 最简单的通信网仅由一台最简单的通信网仅由一台交换机组成，如图交换机组成，如图1.41.4所示。

8、所示。交 换 机用 户 接 口用 户 环 线图1.4 由一台交换机组成的通信网 当用户数量很多且分布的区域较广时，一当用户数量很多且分布的区域较广时，一台交换机不能覆盖所有用户，这时就需要台交换机不能覆盖所有用户，这时就需要设置多台交换机组成如图设置多台交换机组成如图1.51.5所示的通信网。所示的通信网。通信网汇接交换机市话交换机用户交换机中继线用户线图1.5 多台交换机组成的通信网 网中直接连接电话机或终端的交换机称为网中直接连接电话机或终端的交换机称为本地交换机或市话交换机，相应的交换局本地交换机或市话交换机，相应的交换局称为端局或市话局；称为端局或市话局； 仅与各交换机连接的交换机称为

9、汇接交换仅与各交换机连接的交换机称为汇接交换机机 通信网中，交换功能由交换机完成的通信网中，交换功能由交换机完成的. .交交换的信号有语音信号，还有图像、数据等换的信号有语音信号，还有图像、数据等非话音业务及多媒体业务非话音业务及多媒体业务, ,不同的业务不同的业务, ,交交换机所采用的交换方式不同换机所采用的交换方式不同. .目前在通信网中采用或曾经提出的交换方式目前在通信网中采用或曾经提出的交换方式主要有以下几种主要有以下几种: : 电路交换电路交换 多速率电路交换多速率电路交换 快速电路交换快速电路交换 分组交换分组交换(X.25)(X.25) 帧中继帧中继(FR)(FR) 帧交换帧交换

10、 ATMATM交换交换 IPIP交换交换 光交换光交换 软交换软交换 对于上述交换方式按照对于上述交换方式按照信息传递模式信息传递模式和和交换信息类型交换信息类型的不同信号传送方式如下的不同信号传送方式如下分类分类: :电路传送方式电路传送方式 （CTMCTMcircuit transfer mode)circuit transfer mode)分组传送方式分组传送方式 (PTM-packet transfer mode)(PTM-packet transfer mode) 异步传送方式异步传送方式 (ATM-asynchronous transfer mode)(ATM-asynchrono

11、us transfer mode)三、三、现代交换技术的发展过程现代交换技术的发展过程1.1.电路交换（电路交换（Circuit SwitchingCircuit Switching）电电路传送模式路传送模式以恒定的比特率传递信息，建立实时的以恒定的比特率传递信息，建立实时的电路连接。电路连接。 如：程控交换机中，语音信号的如：程控交换机中，语音信号的传递速率为传递速率为64kb/s64kb/s。不适合宽带综合业务（图、文、声、像）不适合宽带综合业务（图、文、声、像）并传的要求。并传的要求。2.2. 多速率电路交换（多速率电路交换（Multi-rate circuit Multi-rate c

12、ircuit Switching)Switching)电路传送模式电路传送模式 克服电路交换只提供单一速率的缺点，对克服电路交换只提供单一速率的缺点，对电路交换改进而来。电路交换改进而来。 可以同时以多种不同速率进行信息交换。可以同时以多种不同速率进行信息交换。适应不同速率的业务。适应不同速率的业务。 实现的方法有实现的方法有如下如下两种：两种： 规定基本信道的速率规定基本信道的速率 在建立连接时根据业务的要求定义在建立连接时根据业务的要求定义N N个基本信道（即将个基本信道（即将N N个基本信道捆绑起个基本信道捆绑起来），构成一个更高速率的信道。来），构成一个更高速率的信道。 定义多种速率的

13、基本信道定义多种速率的基本信道 如：定义速率为如：定义速率为156.672Mb/s156.672Mb/s的基本信的基本信道，规定信道的结构道，规定信道的结构H H、B B、D D及信道速率，及信道速率，如下：如下：*1 1条条H4H4信道（信道（139.264Mb/s139.264Mb/s） -分配可视电话分配可视电话* *7 7条条H1H1信道（信道（2.048Mb/s2.048Mb/s） -分配立体声音乐高速数据分配立体声音乐高速数据* *1 1条同步信道（条同步信道（64kb/s64kb/s） -分配同步信号分配同步信号多速率的电路交换，仍然采用恒定多速率的电路交换，仍然采用恒定的比特率

14、传递信息，对于带宽资源的比特率传递信息，对于带宽资源的利用不利。的利用不利。 如：如：H1H1信道占用时，再有信道占用时，再有H1H1信信道的业务，即使此时道的业务，即使此时H4H4信道空闲，信道空闲，也不能传送。也不能传送。3.3. 快速电路交换（快速电路交换（FCS-fast Circuit FCS-fast Circuit SwitchingSwitching） 为克服电路交换固定分配带宽不能适应为克服电路交换固定分配带宽不能适应突发业务的发展而提出。突发业务的发展而提出。 只有再发送信息时，才分配网络资源只有再发送信息时，才分配网络资源（建立电路连接），不发送信息时就释（建立电路连接）

15、，不发送信息时就释放资源。提高了带宽的利用率。放资源。提高了带宽的利用率。 设计和控制复杂，要求交换系统在很短设计和控制复杂，要求交换系统在很短时间内建立连接和拆线，实现困难。时间内建立连接和拆线，实现困难。4.4. 分组交换（分组交换（PS-Packet SwitchingPS-Packet Switching） 分组传送模式分组传送模式 把要传送的信息分成若干个分组把要传送的信息分成若干个分组（packet)packet)，每个分组中有个分组头，含，每个分组中有个分组头，含有可供选路的信息和其他控制信息，采用有可供选路的信息和其他控制信息，采用“存储存储转发转发”方式在各节点，灵活的传方式

16、在各节点，灵活的传送。送。 传递信息灵活传递信息灵活, ,路由忙时可以排队等待，路由忙时可以排队等待，无阻塞。无阻塞。两种方式：虚电路方式两种方式：虚电路方式 数据报方式数据报方式不适合实时性较强的语音业务，而适合突不适合实时性较强的语音业务，而适合突发对差错敏感的数据业务。发对差错敏感的数据业务。复杂的协议（复杂的协议（X.25X.25）处理，导致分组交换）处理，导致分组交换只适应中低速数据通信，存储和管理也比只适应中低速数据通信，存储和管理也比较复杂。较复杂。5.5. 帧交换和帧中继（帧交换和帧中继（FRFR） 分组传送模式分组传送模式针对分组交换的缺点，对分组交换进行改革针对分组交换的缺

17、点，对分组交换进行改革改进型的分组交换。改进型的分组交换。简化了协议和网络的功能、可支持高速度的简化了协议和网络的功能、可支持高速度的数据通信。数据通信。分组交换（分组交换（X.25X.25）适用于）适用于2Mb/s2Mb/s以下的工作速以下的工作速率。率。帧交换：简化了协议，速率提高二到四倍。帧交换：简化了协议，速率提高二到四倍。帧中继：进一步简化协议，可适应帧中继：进一步简化协议，可适应140Mb/s 140Mb/s 的速率，适合突发性的数据业务。的速率，适合突发性的数据业务。6.6. ATMATM交换交换异步传送模式异步传送模式B-ISDNB-ISDN是面向宽带多媒体业务的网络，对是面向

18、宽带多媒体业务的网络，对各种业务都要支持。对各种业务都要支持。对B-ISDNB-ISDN信息传送模信息传送模式在时间透明性和语义透明性提出了较高式在时间透明性和语义透明性提出了较高的要求。的要求。CTMCTM技术特点：技术特点： 固定分配带宽，面向物理连接，同步时固定分配带宽，面向物理连接，同步时分复用，适应实时话音业务有较好的时间分复用，适应实时话音业务有较好的时间透明性。透明性。 PTMPTM技术特点：技术特点： 动态分配带宽，面向无连接或逻缉连动态分配带宽，面向无连接或逻缉连接，统计时分复用，适应有突发特性的数接，统计时分复用，适应有突发特性的数据通信业务，有较好的语义透明性。据通信业务

19、，有较好的语义透明性。 ATMATM交换技术：交换技术： 以以PTMPTM为基础并融合了为基础并融合了CTMCTM高速化的优点发高速化的优点发展而成。展而成。 采用异步时分复用方式，实现了动态分配采用异步时分复用方式，实现了动态分配带宽，可适应任意速率的业务。带宽，可适应任意速率的业务。 固定长度的信元和简化的信头，实现了快固定长度的信元和简化的信头，实现了快速交换和简化了协议处理，提高了网络的速交换和简化了协议处理，提高了网络的传输处理能力。传输处理能力。7.IP7.IP交换交换 -IP-IP与与ATMATM融和的技术融和的技术 ATMATM是电信界为实现是电信界为实现B-ISDNB-ISD

20、N而提出的面向而提出的面向连接的技术。它集中了电路交换和分组交连接的技术。它集中了电路交换和分组交换的优点，具有可信的换的优点，具有可信的QoSQoS来保证语音、数来保证语音、数据、图像和多媒体信息的传输。据、图像和多媒体信息的传输。 以以IPIP协议为基础的协议为基础的InternetInternet的发展，使的发展，使IPIP成为当前计算机网络应用环境中的成为当前计算机网络应用环境中的“既成既成事实事实”标准和开放式系统平台。标准和开放式系统平台。. . ATMATM和和IPIP都是发展前景良好的技术，但它们都是发展前景良好的技术，但它们在发展过程中都遇到了问题。在发展过程中都遇到了问题。

21、 ATMATM技术是最佳的，而且技术是最佳的，而且ATMATM过于完善，其过于完善，其协议体系的复杂性造成了协议体系的复杂性造成了ATMATM系统研制、配系统研制、配置、管理、故障定位的难度；置、管理、故障定位的难度；ATMATM没有机会没有机会将现有设施推倒重来，构建一个纯将现有设施推倒重来，构建一个纯ATMATM网。网。 IPIP网络选路灵活网络选路灵活, ,但只能提供尽力而为但只能提供尽力而为(best effort)(best effort)的服务，没有任何有效的业的服务，没有任何有效的业务质量保证机制。务质量保证机制。 IPIP与与ATMATM融和的目的融和的目的: :将将IPIP选

22、路的灵活性选路的灵活性和和ATMATM交换的大容量和高速结合起来交换的大容量和高速结合起来. . ATM ATM技术与技术与IPIP技术在未来很长一段时间内技术在未来很长一段时间内将共存，并最终融合在一起。目前最看好将共存，并最终融合在一起。目前最看好的是支持两者结合的多协议标记交换的是支持两者结合的多协议标记交换(MPLS)(MPLS)技术，它的大部分标准已制定技术，它的大部分标准已制定8.光交换光交换 光纤传输技术在不断地进步，波分复用系光纤传输技术在不断地进步，波分复用系统在一根光纤中已经能够传输几百吉比特统在一根光纤中已经能够传输几百吉比特每秒到太比特每秒的数字信息。每秒到太比特每秒的

23、数字信息。( (传输越传输越来越使用光纤来越使用光纤) )。 未来的大型交换系统将需要处理总量达几未来的大型交换系统将需要处理总量达几百、上千太比特每秒的信息。百、上千太比特每秒的信息。 目前的电子交换和信息处理网络的发展已目前的电子交换和信息处理网络的发展已接近了电子速率的极限接近了电子速率的极限 为解决电子瓶颈限制问题，在交换系统中为解决电子瓶颈限制问题，在交换系统中引入光子技术，实现光交换。引入光子技术，实现光交换。 交换节点以电信号交换时，进出交换交换节点以电信号交换时，进出交换机时需要进行光电转换、电光转机时需要进行光电转换、电光转换。换。 光交换是基于光信号的交换。整个光光交换是基

24、于光信号的交换。整个光交换过程中，信号始终以光的形式存交换过程中，信号始终以光的形式存在，进出交换机时，不需要进行光在，进出交换机时，不需要进行光电转换、电光转换。电转换、电光转换。 它不受检测器、调制器等光电器件响应速它不受检测器、调制器等光电器件响应速度的限制，对比特速率和调制方式透明，度的限制，对比特速率和调制方式透明，可以大大提高交换单元的吞吐量。可以大大提高交换单元的吞吐量。 软交换是软交换是NGNNGN的控制功能实体，主要完的控制功能实体，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、成呼叫控制、资源分配、协议处理、计费等功能。计费等功能。 软交换可向用户提供现有电路交换机软交换可向用户提

25、供现有电路交换机所能提供的所有业务，同时可向第三所能提供的所有业务，同时可向第三方提供可编程能力。方提供可编程能力。四、四、通信网络及其提供业务的能力通信网络及其提供业务的能力 公共交换电话网（公共交换电话网（PSTNPSTN） 音频和视频业务音频和视频业务 分组交换网（分组交换网（X.25X.25） 数据业务数据业务 DDNDDN 数据业务数据业务 帧中继网（帧中继网（FRFR） 数据业务数据业务 综合业务数字网（综合业务数字网（ISDNISDN） 多媒体业务多媒体业务 互联网（互联网（internet)internet) 多媒体业务、数据业务、音频和视多媒体业务、数据业务、音频和视频业务频

26、业务 移动公网移动公网 音频和视频业务音频和视频业务 1.技术上的优越性 提供新的服务性能、维护方便、可靠性高、灵活性大、便于向综合数字网发展、可采用公共信道系统及能快速采用电子技术新成果。 2.经济上的优越性 （1）交换设备方面 （2）线路设备方面 （3）维护和生产方面一、一、主要性能指标主要性能指标 1.1.主要业务性能指标主要业务性能指标 业务性能业务性能指的是交换机能够向用指的是交换机能够向用户提供的业务种类和方式。户提供的业务种类和方式。 （1）基本电话业务基本电话业务 如本地网用户间呼叫，长途呼叫，还如本地网用户间呼叫，长途呼叫，还可以实现自动拨号、自动计费，进行各可以实现自动拨号

27、、自动计费，进行各种特服呼叫、录音通知、公用电话服务、种特服呼叫、录音通知、公用电话服务、中间服务、呼叫禁止及用户观察等。中间服务、呼叫禁止及用户观察等。（2 2）补充）补充新新业务业务 免打扰免打扰 热线服务热线服务 会议电话会议电话 恶意呼叫跟踪恶意呼叫跟踪 号码显示号码显示 小交换机连选小交换机连选 限制呼叫限制呼叫 防止插入防止插入 缩位拨号缩位拨号 呼叫转移呼叫转移 叫醒服务叫醒服务 呼叫等待呼叫等待 遇忙回叫遇忙回叫 语音邮箱等。语音邮箱等。2.基本呼叫处理功能基本呼叫处理功能 交换机按服务范围可以分成交换机按服务范围可以分成 本地网内的交换机本地网内的交换机 长途交换机长途交换机

28、 对二者的呼叫处理功能的要求不同。对二者的呼叫处理功能的要求不同。3.程控交换机的容量指标程控交换机的容量指标 交换机能够承受的话务量交换机能够承受的话务量 呼叫处理能力呼叫处理能力 交换机能够接入的用户线和中继线交换机能够接入的用户线和中继线的最大数量的最大数量 过负荷控制能力等。过负荷控制能力等。4.交换系统的可靠性交换系统的可靠性 通常以可用度和不可用度来衡量。通常以可用度和不可用度来衡量。 一般要求局用交换机系统中断时间在一般要求局用交换机系统中断时间在4040年中不超过年中不超过2 2小时。小时。 22225.交换系统的可维护性交换系统的可维护性 通过以下指标描述：通过以下指标描述：

29、（1 1）故障定位准确度）故障定位准确度 故障发生后，故障诊断程序对于故障的故障发生后，故障诊断程序对于故障的定位准确度定位准确度（2 2）再启动次数）再启动次数 再启动再启动-当系统运行异常时，程序和当系统运行异常时，程序和数据能恢复到某个起点重新开始运行。数据能恢复到某个起点重新开始运行。6.QOS6.QOS标准标准（1 1）呼叫损失）呼叫损失（2 2）接续时延）接续时延数字交换网络模拟用户线模拟用户接 口模拟用户 线用户级模拟用户接 口远端模块数字用户线数字用户接 口数字中继线数字中继接 口模拟中继线模拟中继接 口信令设备话路子系统控制子系统处理机远端接口存储器打印机外存维护终端用户级数字中继接口数字中继