第五讲 信号的交换技术-删节版

2023/2/11通信导论张冬梅(zhangdm@)北京邮电大学计算机科学与技术学院2023/2/12第五章信号的交换2023/2/13主要内容5.1交换技术概述5.2数字程控交换5.3报文交换与分组交换

2023/2/145.1交换技术概述5.1.1基本概念5.1.2交换技术的发展2023/2/155.1.1基本概念交换概念的引入节省资源，降低网络建设成本；降低控制的复杂度，提高网络可靠性交换网络定义(P81)拓扑结构中继线、本地交换机、汇接交换机2023/2/16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。2023/2/17交换设备的基本功能寻址；连接建立，路由选择；计费、监视用户状态；连接释放2023/2/18一台交换机组成的通信网SWITCHTELEPHONY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；2023/2/195.1.2交换技术的发展模拟交换技术步进制自动交换机：史端乔发明纵横制自动交换机空分式/时分式电子交换机电路交换特点：预先分配资源典型代表：程控交换2023/2/1105.1.2交换技术的发展(续)报文交换存储转发式交换交换单位：报文适用：传输报文较短，实时性要求较低典型系统：公用电报网2023/2/1115.1.2交换技术的发展(续)分组交换存储转发式交换交换单位：分组适用：传输报文较长，实时性要求较高典型系统：公用分组网(X.25网)2023/2/1125.2电路交换5.2.1呼叫处理的一般过程5.2.2电路交换与交换网络2023/2/1135.2.1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2023/2/114

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2023/2/1155.2.2电路交换与交换网络(1)电路交换基本过程电路建立(circuitestablishment)数据传送(datatransfer)电路断连(circuitdisconnect)2023/2/1165.2.2电路交换与交换网络(2)一个公用电信网的组成用户(Subscriber)用户线路/环路(Subscriberline/loop)交换局(Exchange)中继线(Trunk)2023/2/117

用户话机

交换机

局间中继线

用户线

2023/2/1185.3报文交换与分组交换电路交换的缺点对于数据连接,线路利用率低;通信的设备必须同速率、同码型。因此,电路交换不适合计算机网络的数据通信使用2023/2/119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2023/2/120分组交换采用‘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。2023/2/121分组交换工作原理2023/2/122分组交换特点‘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。2023/2/123

电路交换和分组交换的比较连接方式电路交换：面向连接方式，通过信令建立连接，连接用不同的时隙表示；分组交换：面向连接和无连接方式，用户信息封装在分组中，分组头中有完成交换所需要的选路信息2023/2/124

电路交换和分组交换的比较交换方式电路交换：通过同一线上或不同线上时隙之间的交换完成电路交换，路由在连接建立时确定，一个连接的所有信息经过相同的路由；分组交换：每个分组利用各自分组头部的选路信息独立的完成交换，同一业务的不同分组在网络中可经过不同的路由2023/2/125

电路交换和分组交换的比较资源利用电路交换：建立连接时就为各个连接分配网络资源（即预先分配网络资源）；分组交换：分组只在发送时才占用网络资源（即动态分配网络资源）2023/2/126

电路交换和分组交换的比较交换时延电路交换：交换时延和时延抖动小且固定；分组交换：交换时延和时延抖动较大

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电路交换和分组交换的比较灵活性电路交换：灵活性差，交换速率单一，不支持多种业务；分组交换：多种业务可共享网络资源，可实现多速率交换。2023/2/128分组交换工作模式虚电路面向连接的服务建立预定的路由，分组沿预定路由传输按序到达数据报无连接服务分组独立传输乱序到达2023/2/129通信网络交换技术对比电路交换数据报分组交换虚电路分组交换专用的传输通路没有专用通路没有专用通路数据连续传输分组传输分组传输报文不保存分组在传递出去之前有可能保存分组在传递出去之前必须保存在整个会话过程建立通路为每个分组建立路由为整个会话过程建立路由呼叫建立时延，传输时延可以忽略分组传输时延呼叫建立时延，分组传输时延呼损制排队制排队制程控交换机路由器分组交换机通常无速率和编码转换有速率和编码转换有速率和编码转换2023/2/130通信网络交换技术对比（续）电路交换数据报分组交换虚电路分组交换超负荷阻塞新呼叫的建立，对于已建立的呼叫没有时延超负荷会增加分组时延超负荷会增加分组时延用户进行差错控制网络可能会对单个分组负责网络可能会对分组序列负责固定带宽传输动态使用带宽动态使用带宽按顺序到达可能会乱序到达按顺序到达呼叫建立后无额外开销比特每个分组中都有额外开