现代交换原理与技术第1章 现代交换原理与技术
现代交换原理与技术
现代交换原理与技术一、交换原理的概述交换原理是指在通信网络中，通过一种机制将信息从一个通信线路传输到另一个通信线路的过程。
它是实现通信网络中信息传输的核心技术。
随着通信技术的发展，交换原理也在不断地发展和完善。
二、交换原理的分类1. 电路交换电路交换是指在通信网络中，通过建立一条物理连接来传输信息。
这种方式需要预先分配资源，并且在整个通话期间占用这些资源。
常见的电路交换技术包括电话系统中使用的电路交换和ISDN（Integrated Services Digital Network）系统中使用的电路交换。
2. 报文交换报文交换是指在通信网络中，将数据分割成多个报文进行传输，并且每个报文都带有目标地址和源地址等信息。
这种方式可以提高网络资源利用率，但需要额外的控制信息来管理数据包。
3. 分组交换分组交换是指将数据分成固定大小的数据包进行传输，并且每个数据包都带有目标地址和源地址等信息。
这种方式具有灵活性、可靠性高等优点，因此被广泛应用于现代计算机网络中。
三、现代分组交换技术1. 数据包交换数据包交换是指将数据分成固定大小的数据包进行传输，并且每个数据包都带有目标地址和源地址等信息。
这种方式可以提高网络资源利用率，同时也可以提高网络的可靠性。
2. 路由器路由器是一种专门用于处理分组交换的网络设备。
它可以根据目标地址将数据包发送到正确的目标设备，并且可以根据网络拓扑和负载情况来选择最佳路径。
3. 交换机交换机是一种专门用于处理局域网内部通信的网络设备。
它可以根据MAC地址将数据包发送到正确的目标设备，同时也可以通过学习和过滤等技术来保证局域网内部的安全性。
4. VLANVLAN（Virtual Local Area Network）是一种虚拟局域网技术，它可以将一个物理局域网划分成多个逻辑上独立的子网。
这种技术可以提高网络管理和安全性。
5. QoSQoS（Quality of Service）是一种服务质量保证技术，它可以根据不同应用程序对网络资源进行优先级调度，从而保证关键业务在网络拥塞时能够得到优先处理。
现代交换原理
现代交换原理1.3 主要的交换方式现代通信网中采用的交换方式主要有电路交换、分组交换方式。
1.3.1 电路交换电话交换一般采用电路交换方式。
电路交换方式是指两个用户在相互通信时使用一条实际的物理链路，在通信过程中自始至终使用该条链路进行信息传输，并且不允许其它计算机或终端同时共享该链路的通信方式。
电路交换属于电路资源预分配系统，即在一次接续中，电路资源预先分配给一对用户固定使用，不管电路上是否有数据传输，电路一直被占用着，直到通信双方要求拆除电路连接为止。
电路交换的特点①在通信开始时要首先建立连接，在通信结束时要释放连接；②一个连接在通信期间始终占用该电路，即使该连接在某个时刻没有信息传送，该电路也不能被其它连接使用，电路利用率低。
③交换机对传输的信息不作处理，对交换机的处理要求简单，但对传输中出现的错误不能纠正。
④一旦连接建立以后，信息在系统中的传输时延基本上是一个恒定值。
电路交换适合传输信息量较大且传输速率恒定的业务，如电话通信业务，但不适合突发性要求高和对差错敏感的数据业务。
1.3.2分组交换分组交换原来是为完成数据通信业务发展起来的一种交换方式，由于分组交换技术的迅速发展，现在利用分组交换技术不仅可以用来完成数据通信业务，也可以用来完成话音和视频通信。
分组交换利用存储——转发的方式进行交换。
在分组交换方式中，首先将需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3-10个字节的分组头，在分组头中包含有分组的地址和控制信息，以控制分组信息的传输和交换。
分组交换采用的是统计复用方式，电路的利用率较高。
但统计复用的缺点是可能产生附加的随机时延和丢失数据的可能。
这是由于用户传送数据的时间是随机的，若多个用户同时发送分组数据，则必然有一部分分组需要在缓冲区中等待一段时间才能占用电路传送，若等待的分组超过了缓冲区的容量，就可能发生部分分组的丢失。
另外，在分组交换中普遍采用逐段反馈重发措施，以保证数据传送是无差错的。
现代交换原理-重点及复习内容
《现代交换原理》第1章概论全互连式的缺点(P1)：1、线对数量随终端数的平方增加。
2、当终端相距较远时，两地间需要大量的长途线路。
3、每个终端都有(N-1)对线与其他终端连接，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。
因此，全互连式仅适合于终端数目较少，地理位置相对集中，且可靠性要求很高的场合。
有了交换设备(P2)：1、尽管增加了交换设备费用，但它的利用率很高，相比之下，总的投资费用将下降。
2、易于组成大型网络数据通信和语音通信的区别(P3)1、通信对象不同。
2、传输可靠性不同。
一般而言，数据通信的比特差错率必须控制在10^-8以下，而话音通信比特差错率可高达10^-3。
3、通信的平均持续时间和通信建立请求响应不同。
4、通信过程中信息业务量特性不同。
利用电话网络进行数据传输的缺点(P4)：1、在电话网络中进行数字信号传输至少需要经过A/D和D/A两次变换，增加了信号传输的开销。
2、数据量很大时信道无法满足传输要求。
3、数据量很小时会浪费网络传输资源。
电路交换的主要优缺点(P5)：电路交换的主要优点①信息的传输时延小，且对一次接续而言，传输时延固定不变。
②交换机对用户的数据信息不存储、分析和处理传用户数据信息时不必附加许多控制信息，交换机在处理方面的开销比较小信息传输效率比较高。
③信息的编码方法和信息格式由通信双方协调，不受网络的限制。
电路交换的主要缺点①电路接续时间较长。
②电路资源被通信双方独占，电路利用率低。
③不同类型的终端（终端的数据速率、代码格式、通信协议等不同）不能相互通信。
④有呼损。
报文交换(P5)：基本原理是“存储—转发”。
1、报文交换的主要优点①可使不同类型的终端设备之间相互进行通信。
②在报文交换的过程中没有电路接续过程，且线路利用率高。
③无呼损。
④可实现同文报通信，即同一报文可以由交换机转发到不同的收信地点。
2、报文交换方式的主要缺点①信息的传输时延大，而且时延的变化也大。
现代交换技术重点整理
第1章：绪论交换的基本概念，通信网的三要素：终端设备传输系统交换系统数据通信和话音通信的区别：1，通信对象不同，数据通信实现的是计算机和计算机之间，以及人与计算机之间的通信，而话音通信实现的是人与人之间的通信。
2，传输可靠性不同，数据通信要求更高，话音相对较小3，通信的平均持续时间和通信建立响应不同，数据通信持续时间要短，建立连接的时间也短。
话音通信过程相反。
4，通信过程中信息业务量特性不同电路交换和分组交换的优缺点电路交换的主要优点：1，信息传输时延小，对一次连续而言，传输时延固定不变。
2，信息的传输效率比较高3，信息的编码方法和信息格式有通信双方协调，不受网络的限制缺点：1，电路的连续时间较长，当传输较短信息时，通信通道建立的时间可能大于通信时间，网络利用率低2，电路利用低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，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的互通4，有呼损，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第2章：交换单元与交换网络1）连接的三种表示形式（函数表示形式，排列表示形式，图像表示形式）及它们间的相互转换2）T、S接线器及TST网络的工作原理3）Clos无阻塞网络基本结构和条件Clos网络结构：两边各有r个对称的m*n矩形交换单元，中间是m个r*r 的正方型交换单元。
每个交换单元都与下一级的各个交换单元有连接且仅有一条连接。
m,n,r是整数决定了交换单元的容量，称为网络参数记作C（m,n,r）三级clos网络无阻塞的条件：m>=2n-1.4）Banyan网的构成方法、自由选路的概念以及阻塞情况判断第3章：电路交换技术及接口电路电路交换呼叫接续过程：三个阶段：1，呼叫建立2，消息传输3，话终释放电路交换系统的基本功能：连接、信令、终端接口、控制功能。
模拟用户接口的七大功能：能对7个基本功能做简单解释。
1、馈电：所有连接在交换机上的电话分机用户，都由交换机向其馈电。
9040313《现代交换技术》课程标准.
“现代交换技术”课程标准招生对象：高中毕业生及同等学力者教学时数：40H学历层次：高职课程代码：9040313修业年限：全日制三年学分数： 2.0适用专业：通信技术制订人：李志敏一、课程概述1．课程定位课程性质：《现代交换技术》课程是通信技术专业技术课程。
课程任务：本专业以培养从事“通信网络工程施工技术人员”、“通信网络设备维护工程师”、“移动通信优化工程师”为主要目标，兼顾“通信网络产品的售前”，“通信产品销售”、“通信网络管理技术人员”、“网络工程师”等职业能力的培养，针对此目标，本课程目标是使学生掌握现代交换系统原理和技术的同时，了解各类交换技术的特点和工作原理，为从事软交换、IMS等现代通信系统和计算机通信系统与电话网接口的开发、使用与维护打下必要的基础。
以及在理解和掌握现代交换技术中涉及的呼叫处理原理与信令系统的基础上处理在移动通信系统维护与优化过程碰到的疑难问题利用现代交换技术解决。
课程在课程体系中所处地位：本课程是在学生掌握各类专业基础课程的要求之上（包括电路基础、模拟电子、数字电子、计算机网络技术、通信原理、通信传输技术等专业课程），针对专业人才从事移动通信工程工作中所涉及的基本移动通信知识、工作技能与要求所开设的专业技术课程。
2．设计思路（1）内容设计本课程主要培养学生移动通信技术工程领域的专门知识，掌握移动通信工程中所涉及的现代交换技术，一部分涉及软交换、IMS与现代通信系统和计算机通信系统与电话网接口的开发、使用与维护。
另外一部分涉及移动通信系统维护与优化过程碰到的疑难问题利用现代交换技术解决。
第一部分以现代交换技术的原理与技术为主讲解。
第二部分以现代交换技术原理与技术基础解决移动通信系统项目的实际问题。
在各个项目中结合理论知识与实际操作知识展开多媒体教学，以实际项目工作对人员的团队、独立工作能力及本课程之外的知识能力（如作图能力、文档处理能力等）的基本要求展开实训教学。
（2）教学设计该课程是学生在基本完成了所有通信技术的专业基础课程条件下展开，此时近似于工作环境，所以本课程尽量模拟工程工作中常见的培训方式进行，教学场所以多媒体教室与实训室作为主，在多媒体教室用培训的方式进行主要知识点的讲授，将各个知识点以项目形式组织，各个项目交叉包含本课程所有知识点，使学生能掌握完成各个项目的知识、工作流程等内容，在实训室验证各个项目，以移动通信系统工程中进行的各个项目为例要求学生以小团队的方式完成各个项目。
现代交换原理 (8)
2
虚电路不同于电路交换中的物理连接，而是逻辑连 接。虚电路并不独占电路，在一条物理线路上可以同 时建立多个虚电路，以达到资源共享。
虚电路方式在一次通信过程中具有呼叫建立、数据 传输和释放呼叫三个阶段，有一定的处理开销，但一 旦虚电路建立，数据分组按照已建立的路径通过网络， 分组能按照发送顺序到达终点，在每个中间节点不需 要进行复杂的选路，对数据量较大的通信效率高。但 对故障较为敏感，当传输链路或交换节点发生故障时 可能引起虚电路的中断。
铃装置。其主要功能是完成信令的发送与接收。 转换设备-叉簧，其主要功能是使用户线在通话设
备与振铃设备之间转换，接通或断开用户直流环路。
二）电话机的基本工作原理
按照发出信号的方式，电话机可分为拨号脉冲电话 机和双音多频DTMF电话机。 1、拨号脉冲电话机的工作原理
挂机状态
振铃状态
摘机状态
拨号状态
三
3-9
X1
（ 三 或 3-9
X2
四）
X1=1、3、5、7、9
X2=0、2、4、6、8
x
x
X（或
不存在）
(1) 国际长途呼叫
是指发生在不同国家之间的电话通 信，需要两个或更多的国家通信网的配 合完成。 国际自动拨号程序为： 00＋国家号码＋被叫国的国内有效号码
其中 ‘00’为国际长途字冠，国家号 码采用不等位编号制度，由1-3位组成
分组交换利用存储——转发的方式进行交换。 在分组交换方式中，首先将需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3-10个字节的分组头，在分 组头中包含有分组的地址和控制信息，以控制分组信 息的传输和交换。
现代交换原理与通信网技术——第1章_交换概论
图1.14虚电路方式特点
数据报采用无连接工作方式（CL—Connection Less）， 在呼叫前不需要事先建立连接，而是边传送信息边选路，
并且各个分组依据分组头中的目的地址独立地进行选路。
图1.15数据报方式特点
面向连接工作方式和无连接工作方式的特点
（1）面向连接工作方式的特点：
不管是面向物理的连接还是面向逻辑的连接，其通信 过程可分为三个阶段：连接建立、传送信息、连接拆 除。 一旦连接建立，该通信的所有信息均沿着这个连接路 径传送，且保证信息的有序性（发送信息顺序与接收 信息顺序一致） 信息传送的时延相比无连接工作方式要小。
图1.10PCM30/32路同步时分复用系统
(4)信息传送无差错控制 (5)信息具有透明性 (6)基于呼叫损失制的流量控制
综述:
通过上述对电路交换特点的分析，我们不难看到：通 信网的业务特性决定了所采用的交换方式的特点，换 句话说，通信网采用的交换方式一定要适应其业务特 性。电话通信网中的话音业务，具有实时性强、可靠 性要求不高的特点，而电路交换不管是其面向连接的 特点，还是对信息无差错控制、透明传输以及基于呼 叫损失制的流量控制特点，都满足了话音业务的特性， 因而电话通信网采用电路交换方式。 电路交换由于无差错控制机制，因而对数据交换的可 靠性没有分组交换高，不适合对差错敏感的数据业务； 同时由于电路交换采用固定带宽分配方式，因而其电 路利用率低、不适合突发（burst）业务。电路交换适 合于实时性、恒定速率的业务。
1.2.8 IP交换
在这里我们所说的IP交换是指一类IP与ATM融合的技术它 主要有两大类：叠加模型、集成模型。 属于叠加模型的IP交换技术主要有CIP 、 IPOA和MPOA。 在叠加模式中，IP层运行于ATM层之上，实现信息传送 需要两套地址——ATM地址和IP地址、两种选路协议— —ATM选路协议和IP选路协议，还需要地址解析功能， 完成IP地址到ATM地址的映射。 属于集成模型的IP交换技术主要有IP交换、Tag交换和 MPLS。在集成模式中，只需要—种地址——IP地址， 一种选路协议——IP选路协议，无需地址解析功能，不 涉及ATM信令，但需要专用的控制协议来完成3层选路 到2层直通交换机构的映射。
现代交换原理与技术练习及答案
现代交换原理与技术练习及答案现代交换原理与技术练习题第1章绪论一、填空题7-1“竹信”就是用一根_________连结两个小竹筒，在竹筒的一方可以听见另一方小声说话的声音。
绳子7-2人类用电来传送信息的历史是由_________开始的。
电报7-3电报（Telegraph）是一种以_________________传送信息的方式，即所谓的数字方式。
符号（点、划）7-4“电信”是使用有线、无线、光或其它_____________系统的通信。
电磁7-5在电信系统中，信息是以电信号或___________信号的形式传输的。
光7-6交换设备的作用就是在需要通信的用户之间_________________，通信完毕拆除连接，这种设备就是我们今天常说的电路交换机。
建立连接7-7通信网由用户终端设备、_______________设备和传输设备组成。
交换7-8在由多台交换机组成的通信网中，信息由信源传送到信宿时，网络有___________连接和无连接两种工作方式。
面向7-9电路就是在通信系统中两个终端之间（有时须通过一个或多个交换节点）为了完成_____________传递而建立的通信路径。
信息7-10物理电路是终端设备之间为了传送信息而建立的一种________连接，终端之间可通过这种连接接收/发信息。
实7-11信息在通信网中的传送方式称为传送模式，它包括信息的复用、传输和________方式。
交换7-12时分复用，就是采用___________分割的方法，把一条高速数字信道分成若干条低速数字信道，构成同时传输多个低速数字信号的信道。
时间7-13交换技术从传统的电话交换技术发展到综合业务交换技术在内的现代交换技术，经历了人工交换、机电交换和_________交换三个阶段。
电子7-14电路交换技术是一种主要适用于_________业务的一种通信技术。
实时7-15分组交换采用的路由方式有数据报和_________两种。
现代交换原理与技术 ppt课件
A
TSi
B
20
• 时分接线器由话音存储器
和控制存储器组成。
• 话音存储器用于暂存用户
话音信息，又称缓冲存储
器。SM的容量取决于输
入复用线上每帧的时隙数
• 控制存储器用于存语音
信息的存放地址；CM的
容量取决于输入复用线上
每帧的时隙数
• CM每个单元的字长(n)取
决于SM的存储单元数；
21
• T接线器有两种工作方
传送、拆除连接3个阶段，连接的建立需要一个时
间过程；无连接网络不为用户的通信过程建立和
拆除连接。
• 面向连接每个交换机为每个呼叫选路，要维持连
接状态表，而无连接方式为每个信息选路，不需
要维持。
• 用户信息量大时，采用面向连接方式效率高。
11
3、信息传送模式
• 1、同步传输模式（STM）
• 2、异步传输模式（ATM）
行运行，每台处理器有自己的专用存储器，也可
设公用存储器，便于通信。P52图3-14
• 多级控制系统--- 按交换机的控制功能层次的高
低配置处理机。
– 对于低层次的 控制简单得任务重的控制功能由用户
式：
• 1、“顺序写入、控制
读出”，简称输出控制
方式。
• 2、“控制写入，顺序
读出”，简称输入控制
方式。
22
(3)控制方式：输出控制
话音存储器SM
输出控制方式
• 顺序写入，控制读出
例：
• 若T型接线器的输入
和输出复用线上1帧
有32个时隙，完成输
入TS２0内话音信息
“a”交换到输出
TS15内。
TS20
• 通信网——将许多的终端系统通过若干交换系
现代交换原理与技术
现代交换原理与技术一、概述现代交换原理与技术是指在现代通信网络中实现数据、声音和图像等信息交换的原理和技术。
随着信息技术的快速发展和互联网的普及，现代交换原理与技术在通信领域起着举足轻重的作用。
本文将深入探讨现代交换原理与技术的相关概念、基本原理和应用。
二、交换原理的基本概念2.1 交换网络的定义交换网络是一种分组交换网络，它通过将数据分成较小的数据包进行传输，利用交换设备实现数据包的转发和交换。
交换网络的基本组成部分包括交换机、路由器和交换处理器等。
2.2 电路交换和分组交换2.2.1 电路交换电路交换是指在通信过程中，通过建立一条专用的物理通路来传输数据。
它要求通信双方在通信开始前预留一条独占的通路，并在整个通信过程中一直占用该通路。
2.2.2 分组交换分组交换是将长消息划分为较小的数据块，每个数据块称为数据包或分组。
在分组交换中，数据包可以按照不同的路径独立传输，接收方根据分组中的地址信息将分组重新组装成完整的消息。
三、交换原理的基本原理3.1 多路复用和分解多路复用是指多个信号共用一个物理通道的技术，通过在发送端将多个信号进行合并，然后在接收端将多个信号分解出来。
这样可以提高通信线路的利用率。
3.2 报文交换和分组交换的区别报文交换是指将整个报文作为一个单位进行传输，需要占用通信线路的整个传输时段。
而分组交换将长消息分割成较小的数据块，并且每个数据块可以独立传输，提高了通信线路的利用率。
四、交换技术的应用4.1 电信交换技术电信交换技术是指在电信网络中实现数据、声音和图像等信息交换的技术。
它广泛应用于固定电话网络、移动通信网络和宽带接入网络等领域。
4.2 数据交换技术数据交换技术是指在计算机网络中实现数据交换的技术。
它包括局域网（LAN）、广域网（WAN）和互联网等网络技术，广泛应用于企业内部的信息交换和互联网的数据传输。
4.3 交换技术的发展趋势随着信息技术的不断发展，交换技术也在不断进步。
现代交换技术知识点梳理
第一章绪论（2学时）本章重点：电话交换网结构、电话机结构及工作原理、程控数字交换机的基本结构及工作原理。
本章难点：电话机的工作原理、程控数字交换机的工作原理。
2学时知识点层次教学要求互连通信网络I了解初级互通网络、交换机互连网络、电话交换网结构。
电话机结构及工作原理Ⅱ掌握电话机的基本结构及工作原理和通信过程。
交换机结构及工作原理Ⅲ熟悉程控数字交换机的基本结构及工作原理和通信过程。
交换技术的发展概况I了解交换技术的发展历程。
下一代网络的体系结构Ⅱ掌握下一代网络的体系结构及特点。
第二章电路交换技术（10学时）本章重点：电路交换系统的硬件结构、电路交换机的基本功能、时分交换单元、空分交换单元、TST交换网络、DSN交换网络、数据驱动的程序流程结构、时间表调度方式、信令处理程序、交换系统性能评价指标。
本章难点：电路交换机的基本功能、时分交换单元、空分交换单元、TST交换网络、DSN交换网络、数据驱动的程序流程结构、信令处理程序流程。
2学时知识点层次教学要求电路交换技术的特点I了解电路的定义和电路交换技术的特点。
电路交换机的分类I了解电路交换机常用的分类方法。
电路交换呼叫接续过程Ⅱ掌握电路交换呼叫接续过程的三阶段和信令交互关系。
电路交换系统的硬件结构Ⅲ熟悉程控数字交换机的硬件功能组织结构。
电路交换机的基本功能Ⅲ熟悉程控数字交换机各组成模块的基本功能。
2学时知识点层次教学要求数字交换网络I了解数字交换网络的作用和特点。
共享存储器时分交换单元Ⅲ熟悉共享存储器型时分交换单元的电路组织结构。
空分型交换单元Ⅲ熟悉空分型交换单元的电路组织结构。
共享总线型时分交换单元Ⅲ熟悉共享总线型时分交换单元的电路组织结构。
CLOSE交换网络模型Ⅱ掌握CLOSE交换网络模型及3级可重排无阻塞CLOSE网络。
2学时知识点层次教学要求TST网络工作原理Ⅱ掌握TST网络工作原理及建立双向通路过程。
TST网络电路组织结构Ⅲ熟悉TST交换网络电路组织结构。
北邮版《现代交换原理》课后习题参考答案
第一章1.1为什么说交换设备是通信网的重要组成部分？转接交换设备是通信网络的核心，它的基本功能是对连接到交换节点的传输链路上的信号进行汇集、转接和分配，实现多点到多点之间的信息转移交互。
1.2 电话通信网中两个用户终端进行通信时，交换机要完成那些操作？•交换机不断扫描用户线，以便及时检查用户摘机；•当用户摘机时，扫描器识别到用户摘机并将用户信息送到中央处理器分析，如果是合法用户，由中央处理器驱动信号音与用户连接，向用户送拨号音；•用户拨号信息（脉冲或双音频）由扫描器（或收号器）识别并送中央处理器分析处理（号码分析）；•若被叫空闲，则主叫预占一交换网络话路，同时给被叫振铃，向主叫送回铃音；•被叫听振铃摘机，交换机将主叫预占的话路与被叫接通，于是主被叫可通话。
•交换机监视通话双方，一方挂机后发出拆线指令，一次通话完成。
或参考P7:BL10~P8:L101.3 一个普通电话机是怎样工作的？以号盘话机为例说明：参考课本P6：L8~L141.5 如何理解ATM交换综合了电路交换和分组交换的优点.1）采用固定长度的ATM信元异步转移复用方式。
2）ATM采用面向连接并预约传输资源的方式工作。
3）在ATM网络内部取消差错控制和流量控制，而将这些工作推到网络的边缘设备上进行。
4）ATM信元头部功能降低。
1.7 光交换技术的特点是什么？1）提高节点吞吐量。
2）降低交换成本。
3）透明性。
第二章2.1说明空分交换和时分交换，模拟交换和数字交换，布控交换和程控交换的基本概念。
答：书 21 页 2.1.2节2.2电路交换系统有哪些特点？1）电路交换是面向连接的交换技术。
2）电路交换采用静态复用、预分配带宽并独占通信资源的方式。
3）电路交换是一种实时交换，适用于对实时性要求高的通信业务。
2.3电路交换系统在呼叫处理方面应有哪些基本要求？答：书 23页 2.2.2节2.4电路交换机由哪些基本功能模块组成，并说明各模块作用？由终端接口功能、连接功能信令功能和控制功能等模块组成，终端接口功能主要作用是适配外部线路传输信号的特性要求，将外部信号传送格式与适合交换机内部连接功能所要求的格式进行相互转换，并协同信令功能模块收发信息。
现代交换原理与技术--整理版
第一章1、无连接网络和面向连接网络的特点：面向连接适用于大批量、可靠数据传输业务,但网络控制较复杂；无连接方式控制简单,适用于突发性强、数据量少的业务。
2、已经出现的交换技术有哪些？各有何特点？电路交换、分组交换、快速分组交换、ATM交换、网络交换A、带宽固定,电路利用率低。
实时性强。
无差错控制,不适于数据传输。
基于呼损制方式工作。
B、采用存储/转发方式,支持异种终端间的可变速率通信要求采用统计时分复用,线路利用率高具有差错控制功能,传输可靠性高经济性好C、快速分组交换进一步简化协议,只保留核心功能,以提供高速、高吞吐量、低时延的服务D、固定长度的信元、面向连接、异步时分〔ATD交换E、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。
3、比较电路交换、分组交换、ATM交换的异同电路交换是最落后的交换方式,先要建立电路连接〔可以使虚拟电路,然后进行数据交换,数据交换结束之后释放电路。
这种方式交换方式比较可靠,但是网络利用效率很低。
现在一般不采用这种这种交换方式了。
分组交换是现在最常见的交换方式,它是把一个数据报分成若干个片段,然后分别同时发送,每个数据片段所经过的线路路由可能是不一样的,每个数据片段走什么路由要根据网络的具体情况和所使用的路由协议来决定。
到达目的节点之后,再把所有数据片段重新组装好。
这种交换方式的线路使用效率很高。
ATM通信技术将现有的线路交换方式数字通信方式与分组通信方式加以综合。
首先, ATM允许凭借信元标记定义和识别个人通信；就此而论,ATM装配普通的分组传输方式。
第二,ATM与分组方式通信紧密相连,因此,它只有当有业务要传送时才利用带宽。
第三, 像分组交换一样,在呼叫建立阶段,ATM支持服务质量<QoS>协商,并通过在多种连接中共享其传输媒体而支持虚电路的利用。
但是也有明显差别,因为分组方式一般利用可变长度的分组,而ATM则将固定长度分组的ATM信元作为其基本的传输媒介。
精品课件-现代交换原理与技术课件-赵瑞玉-第1章 现代交换原理与技术
• 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。
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
通信网中涉及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。
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。
最早的语音通信来设计的。语音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。
现代交换原理与技术 (1)
同步时分复用是指将一个时间段划分
为若干基本时间单位，我们将这个时间段 称之为帧，基本时间单位称之为时隙。
图1-9 两种复用方式比较
对同步时分复用信号的交换实际上是
对信息所在位置的交换，即时隙的内容在 时间轴上的移动，称为同步时分交换。
报文交换（Message Switching， MS）——适用于报文信息的传送。
分组交换（Packet Switching，PS）— 适于计算机分组数据信息的交换，如PDN、 LAN等。
（5）按服务范围划分
有长途网、本地网、广域网、城域网 和局域网。
（6）按收信者是否运动划分
有移动通信网和固定通信网。
当某一时间段某条物理电路没有信息 传送时，线路的传输能力不能为其他终端 服务。
因此，物理电路具有资源独占的特点。
虚电路：虚电路是终端设备之间为了 传送信息而建立的一种逻辑连接，终端之 间可通过这种连接接收/发送信息。
但是，当某一时间段某条虚电路没有 信息传送时，线路的传输能力可以为其他 终端服务。
2．信息网络的业务特点
（1）各种业务信息的传输要求具有不同的 速率。 （2）各种业务信息的传输要求具有不同的 突发率。
（3）各种业务信息的传输具有不同的误差 要求。
（4）各种业务信息的传输具有不同的时延 要求。
现代交换原理与技术
第 1 章 绪论
1.1
交换与通信网
1.2
交换技术
【本章内容简介】 绪论是本课程的奠 基部分，也是对课程整体的概述。
本章从交换与通信网的概念出发，阐 述了交换设备在通信网中的地位以及电信 网络常用的交换技术。
现代交换原理(1)
谈谈你对现代交换与通信网技术的发展以及应用方面的理解，可以从MPLS技术，或者软件交换技术，NGN等方面论述通信：是在信息的源和目的之间进行信息传递的过程交换：是在通信的源和目的终端之间建立通信信道，实现通信信息传送的过程。
通信网中为什么要引入交换？当用户终端数N较大时，采用两两互联的通信连接方式实现多个用户之间的通信所需线对数的数量很大，线路浪费大，投资大，要配置多路选择开关，操作复杂。
为实现多个终端之间的通信，引入了交换节点，用户终端只需要一对线对与交换机相连，节省了线路投资，组网灵活方便。
通信网三要素：交换设备，传输设备，用户终端设备。
哪几种交换方式，分别属于哪种传送模式？（电路交换、多速率交换、快速电路交换）电路传送模式（分组交换、帧交换、帧中继）分组传送模式（A TM 交换）异步传送模式电路传送模式：信息传送的最小单位是时隙，采用面向连接的工作方式，并且所建立的的连接为物理连接。
分组传送模式：信息传送的最小单位是分组，有面向逻辑连接（虚电路）和无连接（数据报）两种工作方式；采用统计时分复用方式，动态分配带宽，对所传送的信息要进行处理。
异步传送模式：信息传送的最小单位是信元，采用异步时分复用方式，采用面向连接的工作方式（逻辑连接）。
同步时分复用，异步时分复用概念同步时分复用原理：是把时间划分为等长的基本单位，一般称为帧，每个帧再划分为更小的单位叫做时隙。
时隙依据其在帧中的位置编号，假设一帧分为n个时隙，编号可以顺序记为0，1，2，…,n-1。
对一条同步时分复用的高速数字信道，那么这条高速的同步时分复用数字信道上就存在n条子信道，每个子信道也可以对应编号为0，1，2，…,n-1。
这些子信道有一个共同特征，就是依据数字信号子在每一帧中的时间位置来确定它是第几路子信道通过时间位置来识别每条通信。
异步时分复用原理：是把时间分为等长的时间片，用传递固定长度的信元。
此外，异步时分复用是依据信头中的标志X,Y,Z（VPI/VCI）来区分是哪路通信的信元，而不是靠时间位置来识别。
现代交换技术
现代交换技术现代交换技术现代交换技术是信息通信技术的一种重要方面，涉及到对信号的传输、路由、交换、控制和管理等多个方面。
随着社会发展和科技进步，交换技术也在不断的发展和改进。
本文将会围绕交换技术的基本原理以及相关技术进行系统地阐述。
1. 交换技术的基本原理交换技术的基本原理是将来自多个源点的信息经过网络中的交换节点进行路由和转发，最终到达目标节点。
其工作过程可以分为两个阶段：路由和交换。
路由的过程包括选择最佳的路径以及建立路径，而交换的过程则是在路由确定的路径上，将信息从一个节点传输到另一个节点的过程。
为了实现这两个过程，交换技术需要解决两个问题：传输介质和交换方式。
传输介质是信息在网络中传输的物理媒介，常见的传输介质包括双绞线、光纤、无线电波等。
交换方式则是不同节点之间实现数据交换的方式，其主要分为电路交换、报文交换和分组交换三种。
在电路交换中，被通信设备建立了一条物理电路，数据则在这条电路上交换。
这种交换方式传输速度快，但效率低，因为在电路占用的期间，其他通信设备无法使用电路。
在报文交换中，每个信息将被完整地发送到目标节点，这种方法效率较低，因为通信的首尾还需要各自发送一个控制字符才能完成，因此这种方法适用于数据量比较少和对可靠性要求较高的应用场景。
而在分组交换中，数据被分割成多个分组，每个分组带有目标节点的地址信息并通过网络传输。
在传输到目标节点之后，分组再进行重组，成为完整的数据。
分组交换的优势在于能够同时在一个链路上传输多个分组，由于任何时刻仅有一个节点访问链路，因此该方法利用率高，而且节点可以灵活地选择链路传输数据，也可以在传递过程中根据信息的实际情况选择不同类型链路。
2. 现代交换技术的类型2.1 电话交换网电话交换网是交换技术的一个重要分支，经过多年技术的发展，已经成为一个综合性的通信系统。
电话交换网采用电路交换的方式，将电话设备之间的通信线路连结成一个网络，实现了电话信息的互通。
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• 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。
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？
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。
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
通信网中涉及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。
•
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
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。
• （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。
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”。
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
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。
• 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。
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。
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。
• 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。
• （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
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。
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
• 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—
• 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。
• 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。
—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