现代交换原理作业

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第一章作业：
课本P20习题与思考题
1.2 在通信网中引入交换机的目的是什么？
答：在通信网中引入交换机，使用交换式通信网结构代替全互联方式，目的是节约大量的端口和线路的投资，从而容易组成大型网络。

1.3 无连接网络和面向连接网络各有什么特点？
答：（1）、面向连接一定至少具有以下三个阶段（状态）：连接建立、数据传输、连接释放。

由于进行了资源预留，因此面向连接的服务一般适用于传输要求高可靠性的应用领域或有大量连续数据传输的应用领域。

但面向连接的服务缺点是在传输短报文时效率不高。

（2）、面向无连接的服务往往进行“尽最大努力交付”的不可靠服务，很适于随机突发的数据环境，用于传送不太长的报文。

由于通信质量随技术的不断提高，面向无连接服务也可以用于承载一般的可靠应用（例如IP协议承载TCP协议的应用）。

需要注意的是：面向连接服务不一定是可靠服务，它只是可靠服务的必要条件而不是充分条件。

补充：请简述电路交换、虚电路分组交换、数据报分组交换、IP交换、软交换各有何特点？
答：（1）、电路交换优点：实时性强。

交换机处理开销小。

电路交换缺点：网络利用率低。

带宽固定，电路利用率很低。

有呼损。

要求通信双方信息速率匹配、编码格式、同步方式、通信协议等必须完全兼容。

（2）、分组交换的优点：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。

共享了通信网络，经济性好。

分组交换一般适用于随机突发短报文的数据环境。

分组交换缺点：技术实现复杂（交换机要完成转发、路由、流控、速率和规程转换等）。

分组长度可变，存储管理复杂。

协议处理复杂，时延大。

网络附加信息多，长报文通信效率较低。

数据报分组交换是面向无连接的，其传输时延较大，但对网络故障适应性好。

而虚电路分组交换是面向连接的，其传输时延小，具有面向连接的优点，但对网络故障适应能力差。

（3）、IP交换（IP Switching）是将计算机网络中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。

既解决了VLAN划分后子网必须依赖路由器互联的问题，又解决了传统路由器低速率、复杂所造成的网络瓶颈。

（4）、简单来说，软交换就是提供呼叫控制功能的软件实体。

它独立于传送网络（主要使用IP网络），主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。

第二章作业：
课本P44习题与思考题
2.3 电信交换的基本技术有哪些？
答：接口技术、信令技术、控制技术、交换节点内部的互连技术。

2.7 无阻塞网络的条件是什么？
答：设有3级网络，第1级为r个n×m的交换单元（扩展器），第2级为m个r×r的交换单元（分配器），第3级为r个m×n的交换单元（集中器），每个交换单元都与下一级交换单元有且只有一条连接，因此任意一条入线与出线之间均存在一条通过中间级的路由。

则此3级C(m,n,r)的CLOS网络的严格无阻塞条件是m≥2n-1。

对于多级CLOS网络，原理与3级CLOS网络类似，只要将3级网络中间一级代之以一个新的3级CLOS子网络即可。

2.10 简述BHCA的基本概念及其基本计算方法。

答：忙时试呼次数（Busy Hour Call Attempts，BHCA）即忙时单位时间内能处理的呼叫总数（包括了成功呼叫和不成功呼叫），其单位为：试呼次数/小时。

这一指标描述了控制部件对呼叫的处理能力，系统不过载时能允许的BHCA越大越好。

BHCA实质上就是忙时呼叫次数，即BHCA=C=A/t=用户话务量（Erl/用户）×用户数/每次呼叫平均占用时间（小时/次）+入中继线务量（Erl/线）×入中继线数/每次呼叫平均占用时间（小时/次）
补充1：对电话网和分组交换数据网保障其Qos的技术机制具体有那些？
答：（1）、差错控制：电话网不需要，分组交换数据网中常用检错重发、前向纠错、反馈校验等方法。

（2）、拥塞控制：电话网只需要对交换机进行过载控制即可；分组交换数据网主要用滑动窗口技术。

（3）、路由选择：电话网为静态路由并配以多条迂回路由；分组交换数据网中静态路由和动态路由都用。

（4）、流量控制：电话网不需要；分组交换数据网主要用高速缓存、ARQ、滑动窗口等。

补充2：设忙时从甲局流到乙局的话务量为10Erl，如果每次平均通话时间为4分钟，求①忙时内甲局向乙局发出了多少次呼叫？②忙时话务量等于多少小时呼、多少分钟呼、多少百秒呼？
解：（1）、∵A=C·t
∴C=A/t=10Erl/(4分钟÷60分钟/小时)=150次/小时
答：忙时内甲局向乙局发出了150次呼叫。

（2）、∵1Erl=60cm=36ccs
∴忙时话务量=10Erl=600cm=360ccs
补充3：某市话网中甲局流向乙局的话务量为20Erl，乙局流向甲局的话务量为30Erl，如果呼损率要求不大于1%，求甲乙两局间单向的全利用度中继线数量分别是多少？
解：（1）、求甲到乙局的单向中继线数。

∵A=20Erl，B=1%=0.01
根据爱尔兰呼损公式查爱尔兰B表得n在29至30之间∴n≥30条中继线
（2）、求乙到甲局的单向中继线数。

∵A=30Erl，B=1%=0.01
根据爱尔兰呼损公式查爱尔兰B表得n在41至42之间
∴n≥42条中继线
第三章作业：
课本P78习题与思考题
3.2 数字程控交换机模拟用户电路应具备哪些基本功能？
答：模拟用户电路提供交换机与模拟话机之间的接口，每个用户都必须接入一套为其专用的用户电路。

模拟用户电路要完成以下7大功能（BORSCHT）：
●馈电（Battery feeding）：向主叫或被叫的一方用户话机提供直流电源。

●过压保护（Overvoltage Protection）：防涌浪电流，把内线电压钳制为馈电规定的-48V 电压。

●振铃控制（Ringing control）：使得振铃信号在必要时被引入到用户线上。

●监视（Supervision）：来获得用户线回路的通/断状态。

●编译码和滤波（CODEC & filters）：任务是把模拟话音变为数字话音。

●混合电路（Hybrid circuit）：用于完成二线/四线转换功能。

●测试（Test）：把用户线接到测试设备上。

3.3 简述控制系统处理机的几种冗余配置方式。

答：
（1）、冷备用：平时备用机只加电而不保留呼叫处理数据（即只加电不工作），当主用机故障而倒向备用机时，呼叫处理数据（包括正在通话的话音）将全部丢失，新的主用机重新初始化并重启动交换机系统。

●优点：软、硬件结构简单。

●缺点：主备倒换会导致服务中断。

（2）、热备用：主、备处理机都保留呼叫处理数据，当主用机故障而倒向备用机时，呼叫处理数据基本不会丢失，原来处于通话或振铃状态的用户不会被中断，损失最多的只是少量正在呼叫处理但还没有接续成功的用户。

●优点：服务质量好，对故障反应快速。

●缺点：软、硬件结构复杂。

在热备用中，具体又包括三种热备用处理方式：
①同步方式双机热备用：主、备处理机同时接收信息，同时执行同一指令，并比较两处理机执行结果，如果相同，则转而执行下一条指令，其运行好像是一台处理机工作，但只有主用机真正向外设发命令并输出数据；如果不同，则服务退出，作紧急处理（可能导致主、备用机倒换）。

②互助结构（话务分担）双机热备用：多处理机平时按话务分担工作，当某处理机故障时，则它的工作由其他处理机负担。

③主/备用方式双机热备用：主用机运行处理，备用机只通电而不运行，但主用机工作时同时向备用机的内存写入呼叫处理数据，当主用机故障时可以立即倒向备用机（比冷备用系统倒换速度加快）。

3.12 按照实时性要求的不同，交换机中的呼叫处理程序可以分为哪几个级别，它们是如何调度的？
答：一般典型的分级如下：
●故障级：负责故障识别、故障紧急处理。

此种程序为最高优先级程序，由故障中断来启动执行。

●周期级：即具有固定执行周期的程序（例如各种扫描监控程序）。

此种程序为中等优先级，由时钟中断调用时间表或多级线性表来启动此种程序。

●基本级：没有时间制约或没有严格时间限制的程序。

此种程序实时性要求最低，可以延迟执行，可以等待、插空处理，为最低优先级，一般由队列启动此种程序。

补充1：一个呼叫处理的完整接续过程分哪9个步骤？
答：①主叫用户摘机呼叫；②送拨号音，准备收号；③收号；④号码分析；⑤接至被叫用户；⑥被叫用户振铃；⑦被叫应答通话；⑧话终（主叫先挂机）；⑨话终（被叫先挂机）：交换机复原此次通话所占用的路由，停止此次通话计费，向主叫用户送忙音。

结论：整个呼叫处理过程就是处理机监视、识别输入信号、分析、执行任务和输出命令，如此无限循环下去。

补充2：设一个T-S-T交换网络，如果有3条输入母线和3条输出母线，每母线1024个时隙，设输入级T接线器A为输入控制，输出级T接线器B为输出控制，中间级S接线器S为输入控制，要从输入母线3的TS12时隙通过内部TS38时隙交换到输出母线2的TS5时隙，求：①输入级T接线器A的SMA、CMA应在哪一单元填上什么数值？
②输出级T接线器B的SMB、CMB应在哪一单元填上什么数值？
③中间级S接线器S的CM应在哪一时隙时刻在哪一单元填上什么数值？
解：①对于TS12->TS38，输入级T接线器A为输入控制，所以其CMA第12单元填写38，SMA第38单元填写TS12时隙话音。

②对于TS38->TS5，输出级T接线器B为输入控制，所以其SMB第38单元填写TS38时隙话音，CMA第5单元填写38。

③对于母线3->母线2，中间级S接线器S为输入控制，所以在第38时隙时刻为其CM第3号单元填写2。

第四章作业：
课本P113习题与思考题
4.1 什么是信令为什么说它是通信网的神经系统
答：在通信设备之间相互交换的控制信息称为信令（Signaling）。

即在电话通信网中，除了要传输的语音之外的一切额外的信号和数据都是信令。

为了实现有效的消息传递，通信网节点设备之间必须交换信令来相互沟通，以协调各自的运行。

在直接连接的系统中必须同时支持同样的信令系统才能使呼叫接续得以实现，因此可以把信令系统看作是通信网的神经系统。

4.15 画图说明我国7号信令网的等级结构。

答：我国7号信令网等级结构为3级结构，其中高级信令转接点接为A、B双平面结构方式。

在双平面结构中，采用高级信令转接点HSTP、低级信令转接点LSTP、信令点SP的三级结构。

其中：
●各HSPP全网状互连形成A平面，并且各HSTP都存在一个备份，这些备份的HSTP也全网状互连形成B平面。

每对HSTP分属A、B两个平面，同一平面内全网状互连，不同平面间只有配对的HSTP作直接互联。

●链路冗余：每两个邻接信令点之间（SP-LSTP、LSTP-HSTP）的信令链路采用双份配置，按负荷分担方式工作。

这样形成所谓四倍备份冗余结构，这种结构具有更高的可靠性。

●路由冗余：每个SP至少和两个LSTP相连，每个LSTP至少和两个HSTP相连。

●此外，每个信令点都设置一定数量的冗余信令终端设备，这些终端可以自动地或人工地分配给信令链路。

（具体图示见课件4.4.5）
补充1 简述7号信令系统的分级结构和各级功能，并给出各级与OSI/RM的对应关系。

答:No.7信令系统传统的四级结构：
（1）、第一级、信令数据链路功能：完成OSI/RM物理层功能，并定义了信令数据链路，包括传输介质的物理、电气、功能特性以及链路接入节点的方法。

（2）、第二级：信令链路功能：完成OSI/RM数据链路层功能，其作用是保证信令消息比特流（帧）在相邻两个信令点/信令转接点之间的可靠传输。

其具体包括了差错控制、差错校正、差错率监视、流量控制等功能。

（3）、第三级：信令网功能：对应于OSI/RM网络层。

①MTP-3只提供无连接服务（数据报方式），不提供面向连接的服务，还不具备完整的信令网操作和管理功能。

MTP-3又分两个部分：
●信令消息处理（SMH）功能：负责发送信令消息的选路和接收信令消息的分配和转发。

●信令网管理（SNM）功能：在信令网发生异常情况时，据预定数据和网络状态信息调整信令消息路由和信令网设备配置，以保证信令消息的正常传送。

②信令连接控制部分（SCCP）:SCCP处于MTP-3之上，与MTP-3同属于网络层。

支持面向连接的虚电路方式的信令消息传送服务。

因此SCCP与MTP-3结合提供了OSI/RM网络层的完整功能。

（4）、第四级：用户部分（UP）：用户部分相当于OSI/RM的应用层，具体定义了各种业务所需要的信令消息和信令过程。

①传统的用户部分主要包括：
●电话用户部分（TUP）：支持电话业务，控制电话网接续和运行。

●数据用户部分（DUP）：支持电路交换数据业务（如PSDN、DDN）的接续和运行。

●ISDN用户部分（ISUP）：支持ISDN中话音和非话音用途的基本承载业务和补充业务提供所需信号功能。

②中间业务部分（ISP）：ISP相当与OSI/RM的传输、会话、表示层。

但由于No.7信令系统是一个专用通信子网，消息通信使用全双工，为了提高信令传送的实时性，尽可能减少不必要开销，因此目前ISP未定义，只作形式上的保留，待以后必要时进行扩充。

③事务处理能力应用部分（TCAP）：处于应用层。

TCAP主要用于对网络节点间的对话和操作请求进行管理，为各种应用业务信令过程提供基础服务。

TCAP虽然属于应用层，但其本质与具体应用无关。

具体应用由TCAP之上的协议来定义。

④与具体业务有关的各种应用部分（AP）
这些与具体业务有关的应用部分处于TCAP之上，提供具体应用，包括：
●No.7信令网的操作维护应用部分（OMAP）
●智能网应用部分（INAP）
●移动应用部分（MAP）。