现代交换原理与技术第1章 现代交换原理与技术

1.3.4 软交换技术
• 在传统的交换网络中，当需要增加新业 务时，需要对网络中相关的交换机和其信 令系统进行改造，业务提供周期长且成本 高。而软交换技术提供了一种全开放的体 系架构，它将业务层与呼叫控制分离，更 利于提供各种新业务。
1.4 主要的交换方式
• 所谓交换方式是指交换节点为完成其交 换功能所采用的互通技术。现代通信网中 常用的交换方式从交换的思想和根本方式 上来区分，可分为电路交换和分组交换方 式
现代交换原理与技术第1章 现代交换原理与技术
目录
• 第1章 交换技术概论 • 第2章 电话通信网 • 第3章 数字程控交换技术 • 第4章 信令系统 • 第5章 移动交换技术 • 第6章 数据交换技术 • 第7章 NGN与软交换技术 • 第8章 光交换技术
第1章 交换技术概论
1.1 交换的基本概念 1.2 电话机的基本组成及工作原理 1.3 电话交换机的类型及发展 1.4 主要的交换方式
多个终端时
• 当存在多个终端，且希望它们中的任何两个用 户都可以进行点对点的通信时，最直接的方法 是把所有终端两两相连，如图1.2所示。这样 的一种连接方式称为全互连式，但这种方式存 在以下问题：
1. 当存在N个终端时需要线对数为N(N-1)/2，线对数量 随终端数的平方增加。
2. 当这些终端分别位于相距很远的两地时，两地间需 要大量的长途线路。
1.4.1 电路交换
• 所谓电路，可以是一对铜线、一个频段， 或者是时分复用电路上一个时隙，它是承 载用户信息的物理层媒质。电路交换就是 在通信的两个终端之间建立一条专用传输 通道，完成通信双方信息交换的方式。
• 以电路为单位。
•
电路交换是最早出现的一种交换方式，
它是针对最早的语音通信来设计的。语音
1.1 交换的基本概念
• 通信 ——从发送方 向 接收方 传递消息， • 目的 ——获取信息。 • 电信系统中，信息是以电信号的形式承载的。 • 一个电信系统至少应由终端和传输媒介组成，如
图1.1所示。
• 终端将含有信息的消息，如话音、图片、视频等 转换成可在传输介质里传输的电信号，同时将来 自传输媒介的电信号还原成原始消息；传输媒介 则把电信号从一个地方传送到另一个地方，这种 仅涉及两个终端的通信方式称为点对点通信。
电话交换机的发展
机电式 自动交 人工交 换阶段 换阶段
电子式 自动交 换阶段
软交换 阶段
人工交换机阶段
• 磁石式交换机 • 磁石式交换机和它的用户电话机中都装有磁石式发电机，
所以叫做“磁石式”
共电式人工交换机
• 它取消了用户电话机里的电源（指电池和 手摇发电机），由电话局统一供电，所以 叫做“共电式”。
• C．N条线路
D．2N条线路
• 3.在需要通信的用户之间建立连接，通信完成后拆 除连接的设备是（ ）。
• A．终端 B．交换机
• C．计算机 D．调制解调器
• 4.本局呼叫通常是指主、被叫用户在（ ）。
• A.同一交换局
B.不同的交换局
• C.通过转接的两个交换局 D.本地网内的两用户
• 5. 在面向连接的网络中，每个分组的路由是在（ ）时 确定的。
• 1.通话设备：分为送话器和受话器，即话筒和听筒，主要完 成声电转换。
• 2.信号设备：分为发信设备和受信设备。发信设备一般采用 双音多频（Dual Tone Multi Frequency）方式，它用高、低两 个不同的频率来代表一个拨号数字，DTMF的号码表示方法 如表1.1所示。 受信设备完成信号的接收，现在一般采用电 子振铃器，振铃电流是90±15V，25±3Hz。
• 分组交换采用存储-转发的方式进行交换。在分组交 换方式中，首先将需要传送的信息划分为一定长度的 分组，并以分组为单位进行传输和交换。在每个分组 中都有一个分组头，含有可供选路的信息和其他控制 信息。
优点
• ① 灵活性强,各分组可通过不同路径传输。 • ② 转发延时小——适用于交互式通信。 • ③ 某个分组出错可以仅重发出错的分组—
端
。
和终
• 2．电话机的基本组成部分有 通话 、 信号 转换设备 。
、和
• 3．第一台自动电话交换机是由 史端乔 发明的。
• 4.目前在各种通信网中所采用的交换方式有 电路 和 分 组 。在电话通信网中一般采用的是电路方式，而在数据通信 网中更多的是采用分组方式。
• 5.分组交换网中在处理分组流时有两种方法，即 数据报交换 和虚电路。
—效率高。 • ④ 以分组为单位，节省存储空间，降低费
用。
缺点
• ① 附加信息多，影响了效率 • ② 需要分割报文和重组报文，增加了端站
点的负担
虚电路方式
• 所谓虚电路是指两个用户在进行通信之前要通 过网络建立逻辑上的连接。一次通信具有呼叫 建立、数据传输和呼叫清除三个阶段。分组按 已建立的路径顺序通过网络，在预先建好的路 径上的每个节点都知道把这些分组引导到哪里 去，不再需要路由选择判定。这种方式分组的 顺序容易保证，分组传输时延比数据报小，而 且不容易产生数据分组的丢失，它是一种面向 连接的交换方式。虚电路方式又分为永久虚电 路和交换虚电路。
电路交换主要优点
• （1）信息传输延迟时间小（对于一次连接来说， 传输延迟是固定不变的）。
• （2）交换机对用户的数据信息不进行存储、分析 和处理，交换机在处理方面的开销小，对用户的 数据信息不需要附加许多用于控制的信息，传输 效率高。
• （3）信息的编码方法和信息格式不受限制，即可 在用户间提供“透明”的传输。
• 6.分组交换其特点是采用 （同步/统计）时分复用；带宽 固 定/可变）、资源利用率 （高/低）；其缺点是传输时延 （大 /小）。
二、选择题
• 1.人类用电来传递信息最早的是（ ）。
• A．电话 B．电报
• C．收音机 D．电视
• 2.N个终端采用全互连方式组成的通信网，需要 （ ）。
• A．N（N-1）/2条线路 B．N-1条线路
3. 每个终端都有N-1对线与其它终端相接，因而每个终 端需要N-1个线路接口。
4. 增加第N+1个终端时，必须增设N对线路。
• 当用户数量增多时，为了解决这些问题，可以在 用户分布密集的中心安装一个设备，把每个用户 的电话机或其他终端设备都连接在这个设备上
• 交换（switching），即接续，就是在通信的源和 目的之间建立通信信道，实现信息传送的过程。
数据报方式
• 数据报方式是独立地传送每一个数据分组。每 一个数据分组都包含终点地址的信息，每一个 节点都要为每一个分组独立地选择路由，因此， 一份报文包含的不同分组可能沿着不同的路径 到达终点。
• 数据报方式在用户通信时不需要有呼叫建立和 释放阶段，对短报文传输效率比较高，对网络 故障的适应能力较强，但属于同一报文的多个 分组独立选路，故不能保证分组按序到达，因 此目的站点需要按分组编号重新排序和组装。
方独占物理电路
•
C．永久虚电路没有虚电路呼叫建立阶段 D．属于
存储转发交换
三、简答题
• 1. 什么叫用户线？什么叫中继线？ • 2. 电话交换机的四种基本接续功能是什么？ • 3.分组交换与电路交换在交换思想上有什么
本质的区别？二者各有哪些特点？
• 2.时分数字程控交换机
• 标志着交换技术从传统的模拟交换进入数字交换 时代
• 数字程控交换机的特点是将程控、时分、数字技术 融合在一起，由于程控优于布控，时分优于空分， 数字优于模拟，所以数字程控交换机相对于以前的 其它制式交换机有以下许多优点：
• ● 体积小，耗电省； • ● 通话质量高； • ● 便于保密； • ● 方便提供多种新业务； • ● 维护方便，可靠性高； • ● 灵活性好，适应性强； • ● 可以采用公共信令。
本章小节
• 本章主要讲解了交换技术的基础和基本概 念。
• 从交换的基本概念开始 • 先解释在通信网络中为什么需要交换机，
然后讲解了电话机的基本组成和工作原理， 在此基础上讲解了电话交换机的发展历程， 最后从技术角度讲述了目前的一些主要交 换方式。
习题
• 一、填空题
• 1．电话通信网的三要素是 交换 、 传输
电路交换的 缺点
• （1）电路的接续时间较长。当传输较短信息时，建立 电路和电路释放时间较长，传送不经济。
• （2）电路交换为用户分配固定位置、恒定带宽的电路。 话路接通后，即使无信息传送，也要占用通信电路， 空闲照样付费，因此电路利用率低。
• （3） 通信双方在信息传输、编码格式、同步方式、 通信协议等方面要完全兼容，这就限制了各种不同速 率、不同代码格式、不同通信协议的用户终端直接的 互通。
• 3.叉簧：完成外线与振铃电路与通话电路的转换，国标规定 叉簧寿命为20万次以上。
1.3．电话交换机的类型及发展
•
任意两个用户需要通话时，就可以由
交换机把它们之间连通，在通话完毕时，
交换机再把其间的连线拆掉。 将需要通话
的电话用户连接起来，并在电话结束时及
时拆断连线的设备称之为电话交换机。电
话交换机实现“电话交换”的功能。
•
A.建立电路连接
C.中继节点转发
B.建立虚电路 D.形成分组
• 6.在分组交换网中，信息在从源节点发送到目的节点过 程中，中间节点要对分组 （ ） 。
•
A.直接发送 B.存储转发
•
C.检查差错 D.流量控制
• 7.下列关于虚电路交换不正确的是 （ ） 。
•
A．各分组按发出顺序到达目的站节点 B．用户双
通信的特点是对差错率要求不高（因为人
对语音的误差有一定的容错能力），但是
对实时性要求较高，否则一句话需要很长
时间才传到对方，用户的通话体验就会很
差。
• 针对语音通信的这个基本要求，电路交换采用面 向连接的、独占电路的方式来满足实时性的要求。 电路交换主要包括建立连接、通信和释放连接三 个过程，建立连接阶段是根据用户所拨的电话号 码，由交换机负责连接一条电路，在通话阶段该 电路由该用户独占，即使他们不讲话，不传输信 息，该电路也不能分配给其他用户使用，其示意 图如图1.10所示。
• （2）出局接续：主叫用户线与出中继线之间建立的接续， 通信的主叫在本交换局，而被叫在另一个交换局.
• （3）入局接续：在入中继线与被叫用户之间建立的接续， 通信的被叫在本交换局，而主叫在另一个交换局。
• （4）转接接续：在入中继与出中继之间建立的接续，通 信的主、被叫都不在本交换局。
1.2 电话机的基本组成及工作原理
• （4）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。
• （5）物理连接的任何部分发生故障都会引起通信的中 断。
1.4.2 分组交换
• 随着计算机的发展，数据通信的需求越来越大，但数 据与语音的传输要求不同，采用电路交换不能很好地 满足数据通信的要求。语音通信的特点是差错率要求 不高，一般为10-6，但要求实时性强，要求在毫秒级。 数据通信刚好相反，它对实时性要求不高，可以在分 钟甚至小时级，但对差错率要求极高，一般要求误码 率达到10-9，同时还要进行差错控制，保证数据的完 全正确。
是不是中国所有 的电话用户都连 接在一个交换机 上？在中国难道 只有一个交换机
存在吗
通信网中涉百度文库到了以下几个基本概念
• （1）市话交换机 • （2）汇接交换机 • （3）中继线 • （4）用户线
1.1.2 交换机完成的四种接续类型
• （1）本局接续：本局用户线之间的接续，通信的主被叫 都在同一个局。
电子式自动交换机阶段/程控交换机
• 程控交换机，是计算机按预先编制的程序控制 接续的自动交换机，全称存储程序控制交换机。
• 1.空分程控交换机
•
1965年，美国贝尔实验室的第一部存储程序控制
的空分交换机问世。空分就是用户在打电话时要占用
一对线路，也就是要占用一个空间位置，一直到打完
电话为止。过去机电式的交换机都是空分方式的。
• 人工交换机的缺点是接续速度慢，工作量 大、易出差错，迫使人们寻求自动接续方 式。
机电式自动交换机阶段
• 1.步进制交换机
• 靠电话用户拨号脉冲直接控制交换机的接线器
一步一步动作的。 用户拨号每产生一个电脉冲， 自动交换机的接线器就动作一步。
• 2.纵横制交换机
• 纵横交换机的交换网络由纵横接线器组成，纵 横接线器由纵线（入线）和横线(出线)组成。