现代交换技术课件(第五章 交换机的硬件2
合集下载
交换机ppt课件
•若有多个端口具有相同的最低根路径花费， 则具有最高优先级的端口为根端口。
•若有两个或多个端口具有相同的最低根路径 花费和最高优先级，则端口号最小的端口为 默认的根端口。
根端口
根交换机
SW X
100baseT
根端口(F) 非根桥
SW Y
10baseT
决定网段的选取交换机
•开始时，所有的交换机都认为自己是LAN的选取 交换机。 •当交换机接收到具有更低根路径花费的（同一个 LAN中）其他交换机发来的BPDU，该交换机就不 再宣称自己是选取交换机。 •如果在一个LAN中，有两个或多个交换机具有同 样的根路径花费，具有最高优先级的交换机被先为 选取交换机。
10 Gbps
2
1
1 Gbps
4
1
100 Mbps
19
10
10 Mbps
100
100
•最短路径是cost累加，而cost是基于链路的 速率的
STP术语：桥协议数据单元BPDU： Bridge Protocol Data Unit
1.交换机发送的用来创 建逻辑无环路的数据包 称为BPDU
2 协议标识 1 版本：0 1 信息类型：0
MAC地址表不稳定
服务器/主机 X 单点帧 交换机 A
路由器 Y
MAC：00-A0-D1-D4-35-2C
端口 0 端口1
交换机 B
网段 1 单点帧 端口0
端口1
网段 2
• 主机X发送一单点帧给路由器Y • 路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到 • 交换机A和B都学习到主机X的MAC地址对应端口0
•在一个LAN中，只有选取交换机可以接收和转发 帧，其他交换机的所有端口都被置为阻塞状态
•若有两个或多个端口具有相同的最低根路径 花费和最高优先级，则端口号最小的端口为 默认的根端口。
根端口
根交换机
SW X
100baseT
根端口(F) 非根桥
SW Y
10baseT
决定网段的选取交换机
•开始时，所有的交换机都认为自己是LAN的选取 交换机。 •当交换机接收到具有更低根路径花费的（同一个 LAN中）其他交换机发来的BPDU，该交换机就不 再宣称自己是选取交换机。 •如果在一个LAN中，有两个或多个交换机具有同 样的根路径花费，具有最高优先级的交换机被先为 选取交换机。
10 Gbps
2
1
1 Gbps
4
1
100 Mbps
19
10
10 Mbps
100
100
•最短路径是cost累加，而cost是基于链路的 速率的
STP术语：桥协议数据单元BPDU： Bridge Protocol Data Unit
1.交换机发送的用来创 建逻辑无环路的数据包 称为BPDU
2 协议标识 1 版本：0 1 信息类型：0
MAC地址表不稳定
服务器/主机 X 单点帧 交换机 A
路由器 Y
MAC：00-A0-D1-D4-35-2C
端口 0 端口1
交换机 B
网段 1 单点帧 端口0
端口1
网段 2
• 主机X发送一单点帧给路由器Y • 路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到 • 交换机A和B都学习到主机X的MAC地址对应端口0
•在一个LAN中，只有选取交换机可以接收和转发 帧，其他交换机的所有端口都被置为阻塞状态
现代交换第5章--分组交换技术及IP技术
为了实现双方不同速率的数据终端之间的互通，要 控制速率较高的终端进入分组网的流量，即控制进 入虚电路的分组数。
分组交换机的缓冲存储器处理能力是动态分配的， 通信线路的资源也是动态复用的，当某一时刻某一 局部区域的待通信业务量过大时，就会超过交换机 与通信线路的承受能力，而使很多分组丢失，丢失 的分组要重传，更加重了网路的负担，最终导致全 网通过量急剧下降。因而从网路角度也要对各虚电 路的流量与链路的流量进行控制，从而使全网的分 组流量在设计范围内防止上述拥塞现象的发生。
分组交换的工作方式
数据交换的三种方式
电路交换、报文交换、分组交换
分组交换的工作方式：
面向无连接 数据报方式 面向连接 虚电路方式
分组交换的工作原理
分组交换的工作原理(续)
DTE:A-C:数据报(datagram)方式
甲
乙
C1
交换机
交换机
甲
丙
乙
C2
交换机
交换机
交换机
分组交换的工作原理(续)
分组头格式
通用格式 识别符
分组头
分组头 格式
QDSS 逻辑信道组号 逻辑信道号
分组类型标识符
QDSS 通用格式识别符的组成 （4比特）
通用格式识别符由分组头第1个字节的8-5位组成。 Q比特(第8比特)称为限定符比特，用来区分传输的分
组是用户数据还是控制信息。Q＝0表示是控制信息， Q＝1表示是用户数据。 D比特（第7比特)为传送确认比特，D=0表示数据组由 本地确认(DTE-DCE之间确认)，D=1表示数据分组进行 端到端(DTE与DTE)确认。 SS比特(第6、5比特)为模式比特，SS=01表示分组的 顺序编号按模8方式工作，SS=10表示按模128方式工作。
分组交换机的缓冲存储器处理能力是动态分配的， 通信线路的资源也是动态复用的，当某一时刻某一 局部区域的待通信业务量过大时，就会超过交换机 与通信线路的承受能力，而使很多分组丢失，丢失 的分组要重传，更加重了网路的负担，最终导致全 网通过量急剧下降。因而从网路角度也要对各虚电 路的流量与链路的流量进行控制，从而使全网的分 组流量在设计范围内防止上述拥塞现象的发生。
分组交换的工作方式
数据交换的三种方式
电路交换、报文交换、分组交换
分组交换的工作方式：
面向无连接 数据报方式 面向连接 虚电路方式
分组交换的工作原理
分组交换的工作原理(续)
DTE:A-C:数据报(datagram)方式
甲
乙
C1
交换机
交换机
甲
丙
乙
C2
交换机
交换机
交换机
分组交换的工作原理(续)
分组头格式
通用格式 识别符
分组头
分组头 格式
QDSS 逻辑信道组号 逻辑信道号
分组类型标识符
QDSS 通用格式识别符的组成 （4比特）
通用格式识别符由分组头第1个字节的8-5位组成。 Q比特(第8比特)称为限定符比特，用来区分传输的分
组是用户数据还是控制信息。Q＝0表示是控制信息， Q＝1表示是用户数据。 D比特（第7比特)为传送确认比特，D=0表示数据组由 本地确认(DTE-DCE之间确认)，D=1表示数据分组进行 端到端(DTE与DTE)确认。 SS比特(第6、5比特)为模式比特，SS=01表示分组的 顺序编号按模8方式工作，SS=10表示按模128方式工作。
《现代通信网技术》课件第五章 分组交换(jj)
P 100
P 010
F 000
F 110
F 001
4、数据链路建立与拆除 通信区全过程
收发网络层分组（封在 I中）用S对I差控流控
三 X.25虚电路
1、两个DTE之间的虚电路：2个LCN，LCN短，只有本地意义，两个不同 的（DTE—DCE）的链路可用相同的LCN； 2、DTE—DCE之间的物理链路上可建立多条至不同目的地的虚电路； 3、通信全过程
帧的表示方法
帧类 别 命令 响应 1
II
0
RR RR 1 S RNR RNR 1
REJ REJ 1
SABM
1
DISC
1
U
DM 1
UA 1
FRMR 1
编 234
N（S） 000 010 001 111 100 111 100 110
码 5 678
P/F
N（R）
P/F
N（R）
P/F
N（R）
P/F
N（R）
R2路由表
目的主机 下一跳R 距离 网络号 20.0.0 30.0.0 10.0.0 40.0.0
R3路由表
目的主机 下一跳R 距离 网络号 30.0.0 40.0.0 20.0.0 10.0.0
3、分组类型与功能
分组类型
第三字节
DTE—DCE
DCE—DTE
87 6 5 4 3
呼叫请求 呼叫接受 清除请求
2、虚电路建立
A？ ？20 ？C ？78
2、分组转发
１、三层虚信道三层复用 ２、随路信令 呼叫建立与用户数据同一 虚信道
84
七 流量控制
作用：1、网络过载引起吞吐量下降、拥塞、延时增加； 2、网络锁死、网络与用户速率匹配。
《交换机基础知识》课件
交换机的防护措施
访问控制列表（ACL）：通过设置ACL， 可以限制网络流量，保护交换机免受未经 授权的访问和攻击
VLAN隔离：将不同的用户或部门划分 到不同的VLAN中，可以减少广播风暴 和未经授权的访问
端口安全：通过绑定MAC地址和端口， 可以防止未经授权的设备接入网络
加密传输：采用SSL/TLS等加密技术， 保护数据在传输过程中的安全性
交换机路由配置的案例分析：通过具体案例分析，介绍交换机路由配置的实际应用和效果，包括 网络拓扑结构、设备连接方式、路由协议选择等。
交换机的性能指标
吞吐量
时延
定义：时延是指交换机接收数据帧后，处理该数据帧所需要的时间
影响因素：交换机的硬件性能、软件算法、数据帧长度等
分类：转发时延、排队时延、转发时延+排队时延 测试方法：通过发送大量数据包并计算平均时延来测试交换机的时延性 能
交换机的应用场景
企业网络中的应用
企业局域网建设
企业数据中心建设
企业广域网建设 企业分支机构互联
校园网中的应用
添加项标题
校园网概述：介绍校校园网中的应用，如接入层交换机、 汇聚层交换机和核心层交换机
添加项标题
校园网中的交换机选型：根据校园网的需求，选择合适的交换机 型号和配置
丢包率
定义：丢包率是指在传输过程中，数据包丢失的比例
影响因素：网络拥堵、设备故障、线路质量等
测试方法：通过发送大量数据包并统计丢失的数据包数量来计算丢包率
性能指标意义：丢包率越低，网络传输的稳定性和可靠性越高
带宽利用率
定义：交换机在单位时间内传输数据的能力 影响因素：数据包大小、网络拥堵程度、交换机性能等 评估方法：通过测试网络带宽利用率来评估交换机的性能 优化方法：合理配置交换机参数、优化网络结构等
现代交换原理概论PPT课件
（二）交换式通信网
1
6
2
1
6
2
5
开关
3
5
设备
3
4 4
N2问题变成了N条用户线，由交换机组成的交换式通
信网容易组成大型网络。
《现代交换原理 》
电子信息工程学院
1.1交换与通信网
（二）交换式通信网
用户交换机
市话交换机
汇接交换机
用户线
中继线
交换式通信网组网示意图
《现代交换原理 》
电子信息工程学院
1.1交换与通信网
（四）通信网的结构 用户驻地网、接入网和核心网
接入网 SNI
UNI
核心网
SNI 接入网
UNI
驻地网
公用设施
驻地网
用户设备
《现代交换原理 》
电子信息工程学院
（四）通信网的结构
用户驻地网CPN
Customer Premises Network CPN是用户自有网络，指用户终端至业务集中点之间所 包含的传输及线路等相关设施。小至终端，大至局域网。 实现用户和业务的集中，信息的变换与适配、复用与交 换、寻址与选路等功能。
(1) 实现独立于交换节点的控制逻辑。 (2) 实现对交换节点业务控制。 (3) 提供智能化、个性化、差异化服务。
基本业务的呼叫建立、执行控制在交换节点实现，但很 多新的电信业务则转移到业务节点中。
《现代交换原理 》
电子信息工程学院
1.1.2 通信网的定义与构成
（三）通信网的类型
按信号方式划分：模拟通信网和数字通信网。
电子信息工程学院
1.1交换与通信网
1.1.1 从点到点通信到通信网
（一）点到点通信
现代交换原理与技术数据交换技术实用PPT
13
6.2 分组交换技术
• 分组交换的概念
14
分组交换
• 也称包交换，是以信息分发为目的， 把从输入端进来的数据按一定长度 分割成若干个数据段，这些数据段 叫做分组（或包），并且在每个信 息分组中增加信息头及信息尾，表 示该段信息的开始及结束。
15
分组交换的基本原理
• 分组交换（Packet Switching）， 也称“信息包交换”。1980年出 现了X.25建议，制定了分组交换的 标准框架。
39
• 而且，由于没有第3层，帧中继的帧直接通过交换 机，也就是说，交换机在帧的尾部还未收到之前， 就可以把帧的头部发送给下一个交换机，因而被 称为流水线方式。一旦出错，网络不负责纠错、 立即丢弃，由高层协议发出重传请求，然后由智 能化用户端(如计算机)负责重传。这样一来，花费 的时间要比X.25多，因而帧中继仅在误码率极低 的网络(如光缆)中才可行。图6.5对比 了分组交换 网与帧中继的确认方式，从中可以看到：分组交 换网每传输一次数据均需反馈证实，而帧中继这 省略了这个步骤，从而加快了传输速度。
– 如同电话电路一般，需要“呼叫建立、发送、 拆线”三个阶段。
• 永久虚电路(PVC：Permanent Virtual Circuit)：
– 如同专线，两终端在申请合同期间，无须呼叫 建立与拆线。
26
2．数据报（Datagram）
• (1) 无须呼叫和释放阶段，只有传 输数据阶段，消除了除数据通信外 的其他开销。
29
PAD
• 其中，分组装拆设备PAD是终端与网 络的接口，负责整合信息，使之满足 网络传输。例如，非分组数据与分组 数据之间的转换，划分分组，并在分 组包上加上字头、校验码。完成分组 后，在PAD至交换机的中速线路上， PAD还需完成交织复用等功能。而远 程集中器PCV则可看成是PAD的扩充。
6.2 分组交换技术
• 分组交换的概念
14
分组交换
• 也称包交换，是以信息分发为目的， 把从输入端进来的数据按一定长度 分割成若干个数据段，这些数据段 叫做分组（或包），并且在每个信 息分组中增加信息头及信息尾，表 示该段信息的开始及结束。
15
分组交换的基本原理
• 分组交换（Packet Switching）， 也称“信息包交换”。1980年出 现了X.25建议，制定了分组交换的 标准框架。
39
• 而且，由于没有第3层，帧中继的帧直接通过交换 机，也就是说，交换机在帧的尾部还未收到之前， 就可以把帧的头部发送给下一个交换机，因而被 称为流水线方式。一旦出错，网络不负责纠错、 立即丢弃，由高层协议发出重传请求，然后由智 能化用户端(如计算机)负责重传。这样一来，花费 的时间要比X.25多，因而帧中继仅在误码率极低 的网络(如光缆)中才可行。图6.5对比 了分组交换 网与帧中继的确认方式，从中可以看到：分组交 换网每传输一次数据均需反馈证实，而帧中继这 省略了这个步骤，从而加快了传输速度。
– 如同电话电路一般，需要“呼叫建立、发送、 拆线”三个阶段。
• 永久虚电路(PVC：Permanent Virtual Circuit)：
– 如同专线，两终端在申请合同期间，无须呼叫 建立与拆线。
26
2．数据报（Datagram）
• (1) 无须呼叫和释放阶段，只有传 输数据阶段，消除了除数据通信外 的其他开销。
29
PAD
• 其中，分组装拆设备PAD是终端与网 络的接口，负责整合信息，使之满足 网络传输。例如，非分组数据与分组 数据之间的转换，划分分组，并在分 组包上加上字头、校验码。完成分组 后，在PAD至交换机的中速线路上， PAD还需完成交织复用等功能。而远 程集中器PCV则可看成是PAD的扩充。
现代交换技术第章PPT课件
.
26
静合接点
2
1
用户外线 3
5
4 6
动合接点 线圈
RJ
振铃 继电器
用户内线
铃 流
振铃电路
处
理
振铃驱动器
机
振铃控制
.
27
用户外线
用户内线
RJ
振
理
振铃驱动器
机
振铃控制
.
28
用户外线
用户内线
RJ
振铃 继电器
铃 流
振铃电路
处
理
振铃驱动器
机
振铃控制
.
29
监视（S）
监视就是对用户分机的摘挂机状态 和拨号脉冲信号进行监视。
53
三、数字用户电路
是数字用户终端设备与程控数字交换机之间的 接口电路。如数字话机、个人计算机、数字传真机 及数字图像设备等。
1、S接口：数字终端信息采用四线制方式时使用。 ►S接口的帧结构在250μs内要传送48bit，传送
速率为192kbit/s。 ►在目前的电话网中，用户线大都是二线制， 故
用户电路 用户电路
集
用线 户器
出话局路接系续 统
数 字
用户处理机
交
用户电路
远集 端线
数字中继
数字中继
换
用户电路
用器 户
模拟中继线
模拟中继
网
数字中继线 用户处理机
数字中继
络
信号部件
用户测试台
维护操作系统 系统监测台
输入/输出处理机
.
维护处理机 中央处理机
存储器
程序 数据
控制系统 6
用户电路 用户电路
振铃控制就是在处理机控制下，给 被叫用户送符合规定的振铃信号，以便 提示被叫用户有电话呼叫到来。
《交换技术基础》PPT课件
入线上发生呼叫时，能接续到指定路由的一条空闲出线上去 任意一对输入-输出线上只允许有一个呼叫。
10 精选PPT
线束按以下标准分为两类： 线束容量M——输出线数量 利用度D——每条输入线能达到的输出线范围 1、全利用度线束
线束中的任意一条出线能被任一条入线所达到，M=D， 只要有空闲出线即可接续，数字交换机采用。
20 精选PPT
7.3 控制部件的呼叫处理能力－－BHCA
评价一台程控交换机的话务能力一般有两个基本参数： 话务量：通过交换网络可以同时连接的路由数 BHCA(Busy Hour Call Attempts)：忙时试呼次数，单位时间内 控制设备能够处理的呼叫数，表明控制部件对呼叫的处理能力。
按ITU-T建议，我国电话网全程(发端-收端交换机)呼损： 数字长途电话网≤0.098；数字市内电话网≤0.027。
16 精选PPT
7.2 交换网络的内部阻塞
前面讨论的呼损仅仅是由于出线全忙而引起的。 实际上，交换机的交换网络往往由若干级组成。 在入线和出线间还有内部各级之间的链路。 内部阻塞：当交换网络内部级间链路全忙时，由于入线找不到 空闲链路而不能达到空闲出线，导致呼叫损失的情况。
可见中间链路数增加一倍，使网络的内部时隙数为输入/输出 时隙数的2倍时(本例中链路数=32，内部时隙数=512)，网络内部 阻塞概率很低，近似为0。 输入端AB级扩散，输出端BC级集中，以增加设备、提高成本 为代价。交换网络在整个交换机的成本中所占的比重不大。对于 采用体积小、功耗小的大规模集成电路构成的数字交换网络来说 是可行的。
明显损失制中，Ac=Ao(1-B)=Ao-AoB 其中， B——呼损，正常情况下很小，如规定1％或5‰，因此 通常在工程中不严格区分Ac或Ao；但设备超负荷时较大。 等待制中，Ac=Ao
10 精选PPT
线束按以下标准分为两类： 线束容量M——输出线数量 利用度D——每条输入线能达到的输出线范围 1、全利用度线束
线束中的任意一条出线能被任一条入线所达到，M=D， 只要有空闲出线即可接续，数字交换机采用。
20 精选PPT
7.3 控制部件的呼叫处理能力－－BHCA
评价一台程控交换机的话务能力一般有两个基本参数： 话务量：通过交换网络可以同时连接的路由数 BHCA(Busy Hour Call Attempts)：忙时试呼次数，单位时间内 控制设备能够处理的呼叫数，表明控制部件对呼叫的处理能力。
按ITU-T建议，我国电话网全程(发端-收端交换机)呼损： 数字长途电话网≤0.098；数字市内电话网≤0.027。
16 精选PPT
7.2 交换网络的内部阻塞
前面讨论的呼损仅仅是由于出线全忙而引起的。 实际上，交换机的交换网络往往由若干级组成。 在入线和出线间还有内部各级之间的链路。 内部阻塞：当交换网络内部级间链路全忙时，由于入线找不到 空闲链路而不能达到空闲出线，导致呼叫损失的情况。
可见中间链路数增加一倍，使网络的内部时隙数为输入/输出 时隙数的2倍时(本例中链路数=32，内部时隙数=512)，网络内部 阻塞概率很低，近似为0。 输入端AB级扩散，输出端BC级集中，以增加设备、提高成本 为代价。交换网络在整个交换机的成本中所占的比重不大。对于 采用体积小、功耗小的大规模集成电路构成的数字交换网络来说 是可行的。
明显损失制中，Ac=Ao(1-B)=Ao-AoB 其中， B——呼损，正常情况下很小，如规定1％或5‰，因此 通常在工程中不严格区分Ac或Ao；但设备超负荷时较大。 等待制中，Ac=Ao
《现代交换技术》课件
探讨数据中心网络交换技术的未来发展方向。
3
云计算中的数据中心网络交换技术应用
讲解云计算环境下数据中心网络交换技术的应用。
网络安全与交换技术
1 交换技术对网络安全的影响
探讨交换技术对网络安全的挑战和机遇。
2 交换技术在网络安全中的应用
介绍交换技术在网络安全领域中的具体应用。
3 新一代交换技术在网络安全中的作用
数据包交换技术
解释数据包交换技术的重要性和优势。
IP交换技术
探讨IP交换技术在现代网络中的应用。
以太网交换பைடு நூலகம்术
介绍以太网交换技术以及其在网络中的作用。
虚拟化交换技术
讨论虚拟化交换技术如何提高网络资源利用率。
数据中心网络交换技术
1
数据中心网络交换技术基础
介绍数据中心网络交换技术的基本知识和原理。
2
数据中心网络交换技术发展趋势
分析新一代交换技术在加强网络安全方面的作用。
结论
现代交换技术的发展 趋势
探索现代交换技术未来的发展 趋势和前景。
现代交换技术的优缺 点和应用前景
评估现代交换技术的优势和劣 势，以及其广泛应用的前景。
总结和展望
总结本课程内容，并展望未来 交换技术的发展。
《现代交换技术》PPT课件
导言
本节课程将介绍现代交换技术的重要性和目标，以及交换技术在不同场景中 的发展历程。
传统交换技术
电路交换技术
介绍传统电路交换技术的原 理和应用。
路由器交换技术
介绍传统路由器交换技术的 基本概念和工作原理。
ATM交换技术
介绍传统ATM交换技术的特 点和应用场景。
现代交换技术
交换技术教学课件PPT网络实用技术教学PPT
12
STP
干预STP选举根网桥，通过修改设备的优先级达 到指定设备成为根网桥，可以把SW2选举成根网 桥。
登录SW2进行如下操作： SW2>en SW2#conf t SW2(config)#spanning-tree vlan 1 priority 4096
//设置在STP协议中valn 1的优先级为4096，在这 里没有配置vlan所以用vlan 1. SW2(config)#exit SW2#sh spanning-tr
7
配置实例（续二）
配置R1： R1(config)#int fa0/0 //进入接口fa/0 R1(config-if)#no sh //开启fa0/0 R1(config-if)#exit //退出接口模式 R1(config)#int fa0/0.10 //接入子接口fa0/0.10 R1(config-subif)#encapsulation dot1q 10 //封装802.1Q协议,并将子接口
SW1(config-if)#exit //退出接口 16
配置实例（续二）
SW2配置： SW2(config)#spanning-tr portfast bpdu SW2(config)#spanning-tr backbonefast SW2(config)#int fa0/0 SW2(config-if)#no spanning-tr portfast SW2(config-if)#exit SW2(config)#int fa0/1 SW2(config-if)#no spanning-tr portfast SW2(config-if)#end
dot1q SW1(config-if-range)#switchport mode trunk SW1(config-if-range)#no sh SW1(config-if-range)#end
STP
干预STP选举根网桥，通过修改设备的优先级达 到指定设备成为根网桥，可以把SW2选举成根网 桥。
登录SW2进行如下操作： SW2>en SW2#conf t SW2(config)#spanning-tree vlan 1 priority 4096
//设置在STP协议中valn 1的优先级为4096，在这 里没有配置vlan所以用vlan 1. SW2(config)#exit SW2#sh spanning-tr
7
配置实例（续二）
配置R1： R1(config)#int fa0/0 //进入接口fa/0 R1(config-if)#no sh //开启fa0/0 R1(config-if)#exit //退出接口模式 R1(config)#int fa0/0.10 //接入子接口fa0/0.10 R1(config-subif)#encapsulation dot1q 10 //封装802.1Q协议,并将子接口
SW1(config-if)#exit //退出接口 16
配置实例（续二）
SW2配置： SW2(config)#spanning-tr portfast bpdu SW2(config)#spanning-tr backbonefast SW2(config)#int fa0/0 SW2(config-if)#no spanning-tr portfast SW2(config-if)#exit SW2(config)#int fa0/1 SW2(config-if)#no spanning-tr portfast SW2(config-if)#end
dot1q SW1(config-if-range)#switchport mode trunk SW1(config-if-range)#no sh SW1(config-if-range)#end
现代交换原理概论PPT
组成
控制部分主要由中央处理器、存 储器和输入/输出接口等组成。
功能
控制部分的主要功能是接收和处 理各种指令，根据指令的要求协 调各个部分的工作，实现交换机 的各种交换和控制功能。
输入/输出部分
作用
输入/输出部分负责提供人机交互的界面，实现交换机与外部设备 的连接和通信。
组成
输入/输出部分主要由各种类型的接口和控制设备组成，如键盘、 显示屏、打印机等。
电路交换的资源利用率较低，因为通 信链路在数据传输结束后仍会保留， 造成资源浪费。
电路交换的优点
电路交换能提供稳定的通信质量，适 用于实时、连续的数据传输，如电话 通信。
分组交换原理
分组交换原理概述
分组交换是一种动态分配通信链路资源的交换方式， 将数据分割成多个小段，每一段称为一个分组。
分组交换的优点
功能
输入/输出部分的主要功能是接收用户的输入指令和显示交换机的 状态信息，同时向外部设备发送相应的输出信号。
04
交换机的软件系统
操作系统
01
操作系统
操作系统是交换机软件系统的基础，负责管理硬件和软件资源，提供统
一的接口供上层软件使用，实现多任务并发处理和任务调度。
02
实时操作系统
实时操作系统是交换机软件系统的核心，具有实时性、可靠性和稳定性
采用分布式架构，实现负载均衡和容错能力，提高系统可用性和可 靠性。
数据同步
实现多节点间的数据同步，保证数据一致性和完整性。
跨平台兼容
支持多种操作系统和设备平台，实现跨平台的无缝数据交换。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
随着用户数量的增加，人工交换的效率低下、错误率高等问题逐渐凸显，无法满足大规模通信需求。
现代交换原理(全套课件488P)
…… 9
现代交换原理
第1章 概论
1.2 通信交换的基本技术
三、信令技术
任何通信网的正常通信都必须有信令来控制。在交换式通信网 络中，要使终端、交换机和传输系统协同运行，要实现任意用户之 间的呼叫连接并完成交换功能，以及要维持网络本身的正常运行， 都必须在信令的控制下有条不紊地进行。 信令过程是予以规范化的一系列协议。 针对各种不同的具体通信系统，可以有不同的信令过程及信令 方式。 不同角度划分： 1）用户信令与局间信令 2）随路信令与共路信令 3）监视信令、地址信令和维护管理信令
本书将主要介绍一些典型或先进的交换技术，具体包括：电路 交换、数字程控交换、分组交换和帧中继、ATM交换、多层交换以及 光交换。考虑到软交换作为下一代网络的核心技术，也将介绍软件 换技术。另外，鉴于交换网络及信令技术是交换技术的核心组成， 也将以独立章节专门介绍该两方面的内容。
15
现代交换原理
第1章 概论
6
现代交换原理
第1章 概论
1.2 通信交换的基本技术
一、接口技术
交换机一般都具有用户接口和中继接口，分别对应用户线和中 继线。 主要作用： 1）一方面将来自终端或其它交换机的各种传输信号转换成统一的 交换机内部工作信号，并按信号的性质分别将予以规范化的信令传 送给控制模块，将用户消息传送给互连网络，以便控制模块或互连 网络进行处理或接续 2）另一方面是将来自于交换机的信令或用户消息转换成适合用户 线或中继线传输的信号并通过这些线路发送出去。 针对处理的信号性质、不同类型的交换机所具有的接口技术也不完 全相同。
7
现代交换原理
第1章 概论
1.2 通信交换的基本技术
二、互连技术
交换机一般都具有互连网络（或称交换网络），任务是实现任 一入线与任一出线之间信号的接续互连 。 互连技术主要包括： （1）拓扑结构 交换网络都具有一定的拓扑结构。对于不同的交换机，其交换 网络的拓扑结构要依据交换方式、服务质量等因素来确定。拓扑结 构可分为时分结构、空分结构、时空分混合结构等。 （2）选路策略 对于具有多级空分拓扑结构的交换网络，一入端和一出端之间 在该网络内部可能存在多条并行通路，所以也需要为一个呼叫请求 选择一条合适的通路。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
a) 将信号音按125µ S间隔抽样,量化,编码运算，得到各抽 样点的PCM信号。 b) 送入ROM中,占用ROM若干个单元。
c) 对ROM作一般的PCM读出,即可得到频率为f的数字化音 频信号。 2）信号发生器的硬件结构示意图 500HZ的单音频信号发生器硬件结构如图5.1.8所示。
电 气 与 电 子 工 程 学 院
2)原理
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
17
现 代 交 换 技 术
（二）、数字音频信号的发送 1、和普通话音信号一样处理，通过数字交换网 络送出。 2、通过指定时隙（TS0/TS16）传送。 （三）、数字音频信号的接收 1、信号音的接收 2、多频信号的接收（图5.1.10所示）
School of Electrical and Electronic Engineering
11
现 代 交 换 技 术
读出数据 1 2 帧 脉 冲 1-16 循环 计数 器 译 码 器 16 1 2 ROM 16
图5.1.8 500HZ单音频信号发生器硬件结构 电 气 与 电 子 工 程 学 院
9
现 代 交 换 技 术
⑽ ⑾⑿ ⒀⒁⒂⒃⒄
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
125μS Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
2mS
图5.1.7单音频数字信号产生 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
10
现 代 交 换 技 术
机的系统，就是一种分布式控制系统。
优点： （1）引入新业务、新性能、新设备、新元件更加的灵 活、方便。 (2) 可靠性高
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
19
现 代 交 换 技 术
§5.1.3 控制子系统
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
20
现 代 交 换 技 术
控制子系统的主要设备是处理机。处理机的数量和分工有 各种配置方式，但归结起来可以分为三种基本的配置方式： 集中控制、分散控制、分布式控制 1．集中控制 某一交换机的控制系统由多台处理机组成，每一台处理机 均装载全部软件，可以完成所有控制功能，访问所有硬件资源， 这种控制方式就叫集中控制方式，见图5.1.11。
信号周期即重复周期。在此周期内各频率信号均 为整数循环。
即：单音频信号：T=m/f=l/f S 双音频信号：T=m/f=n/f=l/f 1 2 S 获取信号周期T的方法：取相应频率的最大公约数。
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
21
现 代 交 换 技 术
资源1 资源2 … 资源r
处 理 机 1
处 理 机 2
…
处 理 机 m
程序1
程序2
…
程序p
图5.1.11 集中控制方式
电 气 与 电 子 工 程 学 院
抽样频率fS =8000HZ；(同话音信号的PCM抽样频率）则： 抽样周期Ts =125µ S；
在一个信号周期内，抽样点数为16个。如图5.1.7所示。
由此可将单音频数字信号的产生原理描述为：
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
5
现 代 交 换 技 术
三、信令设备
完成音频信号的产生、发送和接收
（一）、数字音频信号的产生
1、音频信号的种类
单音频信号：450HZ的单音频信号（拨号音，回铃音，忙音）。 双音频信号：R2 信号（信号频率6中取2） 中国1号（前向信号6中取2
用户到交换机
用户向交换机发送的信号有拨号信息，它包括两种 形式：直流脉冲、双音多频（DTMF）。 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
8
现 代 交 换 技 术
2、单音频数字信号产生 1）原理
设：信号频率f=500HZ；则：信号周期T=2ms
School of Electrical and Electronic Engineering
12
现 代 交 换 技 术
2）ROM容量的节省法 一 周期音频信号的特点
一周期音频信号可分为4段，这4段波形有如下特点：
Ⅰ段和Ⅱ段是对称的（Ⅲ段和Ⅳ段也如此）。
Ⅰ、Ⅱ段和Ⅲ、Ⅳ段之间只差一个符号。
为此我们只需在ROM中存放Ⅰ段的编码信号。而在读的时候 按照一定的规则，即可得到所需的音频信号。
后向信号4中取2）
DTMF 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
6
现 代 交 换 技 术
交换机到用户
有各种信号音（单频，信号源450Hz或 950Hz的正弦波），交换机需要 产生的各种信号音的时间结构如图所示。
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
4
现 代 交 换 技 术
帧定位（再定时）
使输入的PCM码流的相位与网络内部局时钟相位同步，达 到与网络时钟的同步。
提取和插入随路信号
从PCM信息流中提取/插入TS16信令信息
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
18
现 代 交 换 技 术
f1 数字滤波
f2 数字滤波
f6 数字滤波
数 字 逻 辑 识 别
图5.1.10多频信号的接收 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
25
现 代 交 换 技 术
交换网络
预处理机
预处理机
预处理机
中央处理机 维护管理 处理机
图5.1.13 三级多机系统 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
26
现 代 交 换 技 术 3．分布式控制
是一个全分散的控制系统， 每个电路板上均配有单片
School of Electrical and Electronic Engineering
2
现 代 交 换 技 术
时钟提取
就是从输入的数据流中提取时钟信号，作为输入 数据流的基准时钟。同时该时钟信号还用来作为本端 系统时钟的外部参考时钟源。
码型变换
就是将交换机内部的传输码型转换为交换机外部 PCM线路上的传输码型。即将单极性不归零码转换成 HDB3型码（高密度双极性码）。
School of Electrical and Electronic Engineering
23
现 代 交 换 技 术
交换网络 处理机 0 公 共 存储器 存储器 0 存储器 1 … 存储器 n 处理机 1 处理机 n
…
图5.1.12 单级多机系统 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
16
现 代 交 换 技 术
例：产生700+900双音频信号
取700、900、8000的最大公约数为100HZ。这就是重复频 率。其周期为10MS。 即在10MS内，700HZ重复7次，900HZ重复9次，8000HZ重复 80次。 其中80即为抽样点数。它表示产生双音频信号需要占用 ROM80个单元。如果采用分段方法，则只需21个单元。
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
13
现 代 交 换 技 术
这样对于500HZ的音频信号只占用5个单元。 读取规则
1—5帧，读1—5单元；
6—9帧倒读，读4—1单元； 10—13帧正读，再读1—5单元；（极性相反） 14—16帧倒读，读4—1单元； （极性相反）
2）能适应不同的信令方式。（随路信令、共路信令） 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
1
现 代 交 换 技 术
3、功能
数字中继器的功能如图5.1.6所示
图5.1.6 数字中继器功能框图
电 气 与 电 子 工 程 学 院
24
现 代 交 换 技 术
2) 多级处理机系统（如图5.1.13）
预处理机
处理执行频繁而简单的功能，可以减少中央处理机的负荷 中央处理机 执行分析处理等较复杂的功能，也就是与硬件无直接关系 的较高层的呼叫处理功能； 维护管理处理机 专门执行维护管理的各种功能。 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
c) 对ROM作一般的PCM读出,即可得到频率为f的数字化音 频信号。 2）信号发生器的硬件结构示意图 500HZ的单音频信号发生器硬件结构如图5.1.8所示。
电 气 与 电 子 工 程 学 院
2)原理
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
17
现 代 交 换 技 术
（二）、数字音频信号的发送 1、和普通话音信号一样处理，通过数字交换网 络送出。 2、通过指定时隙（TS0/TS16）传送。 （三）、数字音频信号的接收 1、信号音的接收 2、多频信号的接收（图5.1.10所示）
School of Electrical and Electronic Engineering
11
现 代 交 换 技 术
读出数据 1 2 帧 脉 冲 1-16 循环 计数 器 译 码 器 16 1 2 ROM 16
图5.1.8 500HZ单音频信号发生器硬件结构 电 气 与 电 子 工 程 学 院
9
现 代 交 换 技 术
⑽ ⑾⑿ ⒀⒁⒂⒃⒄
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
125μS Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
2mS
图5.1.7单音频数字信号产生 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
10
现 代 交 换 技 术
机的系统，就是一种分布式控制系统。
优点： （1）引入新业务、新性能、新设备、新元件更加的灵 活、方便。 (2) 可靠性高
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
19
现 代 交 换 技 术
§5.1.3 控制子系统
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
20
现 代 交 换 技 术
控制子系统的主要设备是处理机。处理机的数量和分工有 各种配置方式，但归结起来可以分为三种基本的配置方式： 集中控制、分散控制、分布式控制 1．集中控制 某一交换机的控制系统由多台处理机组成，每一台处理机 均装载全部软件，可以完成所有控制功能，访问所有硬件资源， 这种控制方式就叫集中控制方式，见图5.1.11。
信号周期即重复周期。在此周期内各频率信号均 为整数循环。
即：单音频信号：T=m/f=l/f S 双音频信号：T=m/f=n/f=l/f 1 2 S 获取信号周期T的方法：取相应频率的最大公约数。
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
21
现 代 交 换 技 术
资源1 资源2 … 资源r
处 理 机 1
处 理 机 2
…
处 理 机 m
程序1
程序2
…
程序p
图5.1.11 集中控制方式
电 气 与 电 子 工 程 学 院
抽样频率fS =8000HZ；(同话音信号的PCM抽样频率）则： 抽样周期Ts =125µ S；
在一个信号周期内，抽样点数为16个。如图5.1.7所示。
由此可将单音频数字信号的产生原理描述为：
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
5
现 代 交 换 技 术
三、信令设备
完成音频信号的产生、发送和接收
（一）、数字音频信号的产生
1、音频信号的种类
单音频信号：450HZ的单音频信号（拨号音，回铃音，忙音）。 双音频信号：R2 信号（信号频率6中取2） 中国1号（前向信号6中取2
用户到交换机
用户向交换机发送的信号有拨号信息，它包括两种 形式：直流脉冲、双音多频（DTMF）。 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
8
现 代 交 换 技 术
2、单音频数字信号产生 1）原理
设：信号频率f=500HZ；则：信号周期T=2ms
School of Electrical and Electronic Engineering
12
现 代 交 换 技 术
2）ROM容量的节省法 一 周期音频信号的特点
一周期音频信号可分为4段，这4段波形有如下特点：
Ⅰ段和Ⅱ段是对称的（Ⅲ段和Ⅳ段也如此）。
Ⅰ、Ⅱ段和Ⅲ、Ⅳ段之间只差一个符号。
为此我们只需在ROM中存放Ⅰ段的编码信号。而在读的时候 按照一定的规则，即可得到所需的音频信号。
后向信号4中取2）
DTMF 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
6
现 代 交 换 技 术
交换机到用户
有各种信号音（单频，信号源450Hz或 950Hz的正弦波），交换机需要 产生的各种信号音的时间结构如图所示。
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
4
现 代 交 换 技 术
帧定位（再定时）
使输入的PCM码流的相位与网络内部局时钟相位同步，达 到与网络时钟的同步。
提取和插入随路信号
从PCM信息流中提取/插入TS16信令信息
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
18
现 代 交 换 技 术
f1 数字滤波
f2 数字滤波
f6 数字滤波
数 字 逻 辑 识 别
图5.1.10多频信号的接收 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
25
现 代 交 换 技 术
交换网络
预处理机
预处理机
预处理机
中央处理机 维护管理 处理机
图5.1.13 三级多机系统 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
26
现 代 交 换 技 术 3．分布式控制
是一个全分散的控制系统， 每个电路板上均配有单片
School of Electrical and Electronic Engineering
2
现 代 交 换 技 术
时钟提取
就是从输入的数据流中提取时钟信号，作为输入 数据流的基准时钟。同时该时钟信号还用来作为本端 系统时钟的外部参考时钟源。
码型变换
就是将交换机内部的传输码型转换为交换机外部 PCM线路上的传输码型。即将单极性不归零码转换成 HDB3型码（高密度双极性码）。
School of Electrical and Electronic Engineering
23
现 代 交 换 技 术
交换网络 处理机 0 公 共 存储器 存储器 0 存储器 1 … 存储器 n 处理机 1 处理机 n
…
图5.1.12 单级多机系统 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
16
现 代 交 换 技 术
例：产生700+900双音频信号
取700、900、8000的最大公约数为100HZ。这就是重复频 率。其周期为10MS。 即在10MS内，700HZ重复7次，900HZ重复9次，8000HZ重复 80次。 其中80即为抽样点数。它表示产生双音频信号需要占用 ROM80个单元。如果采用分段方法，则只需21个单元。
电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
13
现 代 交 换 技 术
这样对于500HZ的音频信号只占用5个单元。 读取规则
1—5帧，读1—5单元；
6—9帧倒读，读4—1单元； 10—13帧正读，再读1—5单元；（极性相反） 14—16帧倒读，读4—1单元； （极性相反）
2）能适应不同的信令方式。（随路信令、共路信令） 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering
1
现 代 交 换 技 术
3、功能
数字中继器的功能如图5.1.6所示
图5.1.6 数字中继器功能框图
电 气 与 电 子 工 程 学 院
24
现 代 交 换 技 术
2) 多级处理机系统（如图5.1.13）
预处理机
处理执行频繁而简单的功能，可以减少中央处理机的负荷 中央处理机 执行分析处理等较复杂的功能，也就是与硬件无直接关系 的较高层的呼叫处理功能； 维护管理处理机 专门执行维护管理的各种功能。 电 气 与 电 子 工 程 学 院
School of Electrical and Electronic Engineering