交换原理与技术-教学大纲

《交换原理与技术》教学大纲

课程编号：TE3221104 TES3321104

课程名称：交换原理与技术

英文名称：Switching Principle and Technologies

学时： 72（讲课：60 实验：24/2）学分： 4

课程类型：限选、任选课程性质：专业课

适用专业：通信工程先修课程：数字电路、微机原理、通信原理等

开课学期：第6或7学期

一、课程的教学目标与任务

现代通信的主要方式是网络通信。现代通信网从本质上讲是通信技术与计算机技术相结合的产物。通信网包含两大工程：传输与交换，交换体制主要分为电路交换（CS）和分组交换（PS）两大类，各有优缺点和最适合的应用场合。随着数字技术的发展和计算机的普遍应用，采用电路交换方式的传统的交换机正在发展成为一种能交换话音、数据和图象等多种业务的的通信网组网设备。分组交换是计算机网络核心技术之一，在数据通信领域占有重要地位。随着科学技术的发展，交换技术又出现了融合电路交换和分组交换特点的新体制，如ATM交换、MPLS交换等。

本课程从通信网的全局出发，论述交换的基本原理、关键技术及应用。本课程要求学生重点掌握基本概念、基本原理和主要实现方法，适当结合一些实际应用系统，加深对原理和实现方法的理解。必须注意以下问题：

（1）对内容的具体讲解，要融合通信和计算机两大学科不甚相同的研究方法和知识体系；

（2）明确网络与交换的关系是全局与局部的关系，交换机是网络的核心设备，其采用的体制是随网络的应用需求而转移的。在这里应注意，一个问题的解决方案不是唯一的，一种交换体制的具体实现可能有多种途径；

（3）适当引入对交换系统进行理论分析的模型和方法。

二、本课程与其它课程的联系和分工

本课程为通信工程的一门专业课，内容涉及面广，必须先修“概率论”、“数字电路”、“微机原理”、“软件基础”、“通信原理”等专业基础课程。

三、课程内容及基本要求

(一) 概述 ( 3学时)

1.基本要求

（1）了解交换机在通信网中的地位和作用。

（2）了解交换技术发展概况。

（3）了解交换机的组成和各部分的功能。

（4）了解交换机的主要性能指标。

2.重点、难点

重点：交换式通信网的优点，交换技术的分类与应用，交换机的组成和性能指标。

难点：电路交换与分组交换的具体应用，交换机的组成和各部分的功能。

3.说明

概述部分以了解为主，应为后续内容做准备。要求学生在学完本课程后，再复习一遍本章的内容，那时会有更深的理解。

（二）交换理论基础（9学时）

1.基本要求

（1）熟练掌握几种典型的概率分布、生灭过程理论及其应用。

（2）掌握通信业务量、服务质量和话务负荷能力的概念、定义、计算。

（3）掌握明显损失制交换系统的基本理论，服务器利用度的概念、占用概率分布、呼损的计算。

（4）掌握等待制交换系统的基本理论。

2.重点、难点

重点：生灭过程在交换理论中的应用，呼损与利用率，等待制交换系统的基本理论。

难点：占用概率分布，呼损、服务质量和服务设备容量三者之间的关系。

3.说明

交换理论基础部分概念和公式较多，力求理解公式推导过程，掌握重要结论。

（三）电路交换网络与数字交换原理（8学时）

1.基本要求

（1）熟练掌握电路交换网络结构与阻塞率近似计算。

（2）熟练掌握数字交换器和数字交换网络的接续原理。

（3）掌握多级数字交换网络的结构、性能。

2.重点、难点

重点：网络结构与阻塞率，T交换器和S交换器，TST网络。

难点：最佳网络结构形式，时分交换原理，多级网络接续原理。

3.说明

重点讲授原理，并结合实际应用介绍典型网络结构。

（四）电路交换控制（10学时）

1.基本要求

（1）掌握电信网的组织结构。

（2）掌握信令系统的设计原理和No.7信令系统的应用。

（3）掌握存储程序控制原理以及常用的典型技术与方法。

（4）掌握交换机软件的分类及功能。

（5）掌握呼叫处理原理与过程。

2.重点、难点

重点：电信网结构和路由规划，交换机接口，信令设计，多机控制系统结构，分级调度输入处理和数据结构。

难点：电信网结构的演进，多机控制系统，数据结构。

3.说明

电路交换控制涉及内容多，应注重结合控制方法。

（五）分组交换（6学时）

1.基本要求

（1）掌握计算机网络的组成和协议体系结构。

（2）掌握异步时分复用和分组交换原理。

（3）掌握分组交换网的路由选择方法。

（4）了解分组交换性能分析的基本方法。

2.重点、难点

重点：数据报和虚电路方式的分组交换原理，路由选择方法，特别是自适应路由选择策略。

难点：存储转发，寻址与路由问题。

3.说明

以分组交换原理为主线，适当介绍相关内容。

（六）面向连接的快速分组交换（6学时）

1.基本要求

（1）掌握ATM网络结构、交换原理及协议参考模型。

（2）掌握ATM交换结构及基本原理。

（3）掌握交换结构中的信元缓存方法。

（4）了解ATM交换性能分析方法。

2.重点、难点

重点：面向连接的快速分组交换原理及交换结构。

难点：虚通路、虚通道的概念，ATM交换原理及实现技术。

3.说明

以讲述ATM交换体制为主，适当介绍相关协议。

（七）非连接型快速分组交换（6学时）

1.基本要求

（1）掌握互联网的概念及IP协议。

（2）掌握互联网的路由协议。

（3）掌握高性能路由器的关键技术。

2.重点、难点

重点：IP协议，路由协议，高性能路由器的基本结构。

难点：大容量高速路由器技术。

3.说明

以讲述IP高速路由技术为主，适当介绍相关协议。

（八）标记交换（4学时）

1.基本要求

（1）掌握MPLS的基本概念、MPLS网络结构和基本工作过程。

（2）了解MPLS路由器结构。

（3）了解MPLS的标记分发协议及标记交换路径的建立过程。

2.重点、难点

重点：MPLS的基本概念，网络结构和基本工作过程。

难点：MPLS交换机制。

3.说明

以讲述MPLS交换技术为主，适当介绍相关协议。

（九）局域网交换技术（4学时）