交换技术交换和通信网共32页文档
通信系统与技术基础-交换技术与网络
2.2.3 程控电话交换网络
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程控电话交换机的实质，就是电子计算机控制的电话 交换机。它以预先编好的程序来控制交换机的接续动作， 优点非常明显。
我国的PSTN为例，它分为本地电话网（市话网）和长 途电话网（长途网）两种。
我国的PSTN从建立之初起，很长一段时间采取的是5 级结构，如图2-6（a）所示。
制器。
2.3.3 软交换网络的特点
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软交换的特点： 1．基于分组 2．开放的网络结构 3．业务与呼叫控制 分离，与网络分离 4．业务与接入介质 分离 5．快速提供新业务
软交换网络是多种逻辑功 能实体的集合。它提供综 合业务的呼叫控制、连接 和部分业务功能，相对于 传统程控交换技术，软交 换网络是新一代电信网语 音/数据/视频业务的核心 设备。
2.3.2 软交换网络结构
软交换网络是一个可以 同时向用户提供语音、 数据、视频业务的开放 网络。它采用一种分层 的网络结构，使得组网 更加灵活和方便。软交 换网络一共分为4层，从 下往上依次为接入层、 传送层、控制层、业务 层，如图2-8所示。
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图2-8 软交换网络结构
2.3.2 软交换网络结构
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WCDMA分为终端、（无线）接入网、3G核心网三部 分，如图2-7所示。
图2-7 WCDMA网络架构
2.2.4 移动电话交换网络
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终端： 终端即用户终 端设备（User Equipment， UE），它主要 包括射频处理 单元、基带处 理单元、协议 栈模块及应用 层软件模块
接入网：
3G核心网：
步进制自动电 话交换机 自动接续 可靠性差，易 损坏，动作慢， 结构复杂，体 积大，机械噪 声大
纵横制自动电话 交换机 自动接续 不管是“纵横制” 还是“步进制”， 都是利用电磁机 械动作接线的， 所以它们同属于 “机电式自动电 话交换机”。
交换技术交换与通信网汇总
扫描驱动电路 ——对话路设备的状态进行扫 描，以便送入CPU进行分析处理， CPU发出的指令经驱动电路控制话路设 备动作。
I/O设备 —— 键盘，显示器，打印机等。
二 目前程控交换机的组成
• 交换网络 • 外围接口电路
用户电路
模拟用户电路 数字用户电路
中继单元 模拟中继单元
• •
管从 “业 这理务 一的开 代展”通角网信度络网来主看要络，开。展基于话音、文字或图像的单一媒体业务，
• “下一代”网络应当开展基于视频、音频和文字图像的混合多媒体业务。
• 从电信网络层以下所采用的核心技术来看，
• “这一代”网络是以TDM电路交换为基础的网络，
• “下一代”网络在网络层以下将以分组交换为基础构建。
通信网越大，后者的优点越明显。
如图N1=.110用0户时间，互连构 交换式通成通信信网网需100根线
图1.2 用户间通过交换设备 构成通信网
互连式通信网需100×99÷2=4950根线
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终端 中继线
用户小交换机 用户线
市话交换机 汇接交换机
图1.3 大型通信网
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结论
交换设备是通信网的重要组成 部分，交换设备的好坏决定了通信网 的好坏。
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3、计算机网的交换方式——分组交换 packet switching
将报文分成若干个报文组（packet)，每个报文组要加上地址、 编号、校验码，然后以报文组为存储转发单位逐节点转发，到达 目的地再按编号组装成原报文。
分组交换有两种工作模式：数据报、虚电路方式。
数据报方式：以分组为基本单位逐节点转发，且不同分组 可
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软交换网络的体系结构图
交换技术1
交换技术一、交换技术的概念交换技术可以识别数据帧中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口，记录在自己内部的一个MAC地址表中。
目前，第2层交换技术已经成熟。
从硬件上看，第2层交换机的接口模块都是通过高速背板/总线（速率可高达几十Gbps）交换数据的，2层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。
二、各种交换技术1、传统的第2层交换技术谈到交换，从广义上讲，任何数据的转发都可以叫做交换。
但是，传统的、狭义的第2层交换技术，仅包括数据链路层的转发。
2层交换机主要用在小型局域网中，机器数量在二、三十台以下，这样的网络环境下，广播包影响不大，2层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低廉价格，为小型网络用户提供了完善的解决方案。
总之，交换式局域网技术使专用的带宽为用户所独享，极大地提高了局域网传输的效率。
可以说，在网络系统集成的技术中，直接面向用户的第2层交换技术，已得到了令人满意的答案。
2、具有路由功能的第3层交换技术第3层交换技术是1997年前后才开始出现的一种交换技术，最初是为了解决广播域的问题。
经过多年发展，第3层交换技术已经成为构建多业务融合网络的主要力量。
在大规模局域网中，为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划分成多个小局域网，这样必然导致不同子网间的大量互访，而单纯使用第2层交换技术，却无法实现子网间的互访。
为了从技术上解决这个问题，网络厂商利用第3层交换技术开发了3层交换机，也叫做路由交换机，它是传统交换机与路由器的智能结合。
简单地说，可以处理网络第3层数据转发的交换技术就是第3层交换技术。
从硬件上看，在第3层交换机中，与路由器有关的第3层路由硬件模块，也插接在高速背板/总线上。
这种方式使得路由模块可以与需要路由的其它模块间，高速交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制。
现代 第5章 交换技术
重复，以保证接收到的消息无差错。
No.7信号系统能满足多种通信业务的要求，可用于电话网、智能网和 综合业务网等。还能作为一种可靠的传送系统，在交换局和特种服务中心 之间进行其它形式的信息传递（如管理和维护信息）。No.7信号系统是通 信网向综合化、智能化发展不可缺少的支撑系统。
统中使用的交叉接点大多是由大规模集成电路构成的交换矩阵，具有开 关速度快（微秒级）、体积小、功耗小、无机械磨损、寿命长等优点。 有M条入线和N条出线的阵列称为M×N矩阵。为了能把M条入线中的任 何一条接到N条出线中的任何一条，它需要M×N个交叉接点。这种能 使每一条入线皆可和每一条出线相接的交叉矩阵称为“全利用度”的交 叉矩阵，它要使用数量巨大的交叉接点，很不经济。 减少交叉接点数量的根本途径是使用多级交叉矩阵或采用数字交换。
第5.1节、交换的必要性
单单位位用用户户
家家庭庭用用户户
电电视视机机
同轴电缆
便便携携计计算算机机
网线 电话线
交换网
固固定定电电话话
无线信道
节节目目提提供供商商 内内容容提提供供商商 服服务务提提供供商商
移移动动终终端端
第5.1节、交换的必要性
通信网的目的是使一个用户能在任何时间、以任何方式、与任何地点的 任何人、实现任何形式的信息交流（5W）。显然，不可能把千百万用 户的通信终端都以直达通信电路一一连接起来，因为，N个用户彼此直 连需要N(N−1) / 2条电路，即使只有100个用户（N=100）的小单位， 彼此直连也需4950对线，何况用户可能还有移动通信的要求。
一般的用户可能并没有感受到交换网的存在，那么你拨打的电话是如 何找到对方并建立通话？你的计算机又是如何在Internet找到需要的内容？
通信工程师实务-交换技术(完整版)
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1
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交换技术概述
消息
电信号
电信号
终端
传输媒介
终端
制作：邵黎
消息
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第1章 交换技术概述
话音
数据
制作：邵黎
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第1章 交换技术概述
当存在多个终端时，人们希望其中任 意两个终端之间都可以进行点对点通信。
以最基本的一种交换——电话交换为例， 为了让任意两个用户在需要时都可以进行 通话，在用户数很少时，可以采用个个相 连的方法。
制作：邵黎
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第1章 交换技术概述
线对数=6
每个通信终端通过一 对专门的用户环线连 到交换机的线路接口
交换机
用户接口 用户环线
用户终端与交换机之 间的连接线路
交 需换要机时图负在1责两.3监用用测户户各之通个 间过交用 建换户 立机状 和互态 释连，组成通信不（性网足急1）：剧用上户升多；时连接管理复杂
制作：邵黎
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第1章 交换技术概述
解决办法： 将电话网进行分区，并采用汇接制。 把电话网划分为若干个“汇接区”， 在汇接区内设置汇接局，下设若干个端局。 汇接局是端局的交换中心，在端局之 间接续中继呼叫，负责汇接本汇接区的本 地和长途业务。
制作：邵黎
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第1章 交换技术概述
利用汇接交换机互连多个 端局交换机，疏导本交换 区各交换机之间的互通业 务。
1.3.1 光交换技术 1.3.2 软交换技术
制作：邵黎
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第1章 交换技术概述
电话通信是利用声/电变换传输人类语 言的一种电信系统。从电话机输出的话音 信号是与声音一致的电信号，其频率和幅 度与声音频率和声压基本成线性关系，随 时间作连续变化。国际上确定300～ 3400Hz这个频段作为标准的传送电话的 通信频带，该频带可保证电话通信有足够 良好的清晰度，硬件上也容易实现。
通信交换技术
1.3 通信交换技术
1、报文交换的基本概念 报文交换（又称存储转发交换）： 与电路交换的原理不同，不需要提供通信双方 的物理连接，而是将所有接收的报文暂时存储； 传送内容:用户信息+目的地址+源地址 交换节点:分析目的地址和选择路由 应用：公用电信网的电报自动交换 可进行速率、码型变换，具有差错控制措施,发送多目 的地址的报文
分组交换具有以下6个特点
信息传送的最小单位是分组（Packet） 分组由分组头和用户信息组成(分组头含有选路和 控制信息) 面向连接（逻辑连接）和无连接两种工作方式: 统计时分复用（动态分配带宽）
统计时分复用的基本原理
1.3 通信交换技术
统计时分复用的基本原理:是把时间划分为不等长的时间片 ，长短不同的时间片就是传送不同长度分组所需的时间，对每路 通信没有固定分配时间片，而是按需来使用。当某路通信需要传 送的分组多时，所占用的时间片的个数就多；传送的分组少时， 所占用的时间片的个数就少。这也就意味着使用这条复用线传送 分组时间的长短，由此可见统计时分复用是动态分配带宽的。 信息传送有差错控制 信息传送不具有透明性 基于呼叫延迟制的流量控制 分组交换的技术特点决定了它不适合对实时性要求较高 的话 音业务，而适合突发（burst）和对差错敏感的数据业务。
1.3 通信交换技术
光交换：
光信号的电交换
转换过程不仅效率低下，而且由于涉及到电信号 的处理，要受到电子器件速率“瓶颈”的制约。
1.3 通信交换技术
光交换： 光交换是基于光信号的交换; 在整个光交换过程中，信号始终以光的形式存在， 在进出交换机时不需要进行光/电转换或者电/光转换， 从而大大提高了网络信息传送和处理能力。
交换节点A
交换技术课件
分组交换技术的应用场景
互联网接入
分组交换技术广泛应 用于互联网接入，提 供高速、可靠的上网
服务。
局域网互连
通过分组交换网实现 不同局域网之间的互 连互通，促进信息共
享和业务协同。
移动通信
分组交换技术用于移 动通信网络中，支持 数据业务的传输和控
制。
专网建设
利用分组交换技术构 建专用网络，满足政 府、企业等不同行业
开放性
软交换技术采用开放式体 系架构，可以与其他网络 设备和系统进行互操作和 集成。
软交换技术的应用场景
移动通信网络
固定电话网络
软交换技术可以用于构建移动通信网络的 核心网络部分，支持移动用户之间的通信 和移动用户与固定用户之间的通信。
软交换技术可以用于构建固定电话网络的 核心网络部分，支持固定用户之间的通信 和固定用户与移动用户之间的通信。
的特殊需求。
分组交换技术的发展趋势
高效性能
随着通信技术的发展，分组交换技术 将不断提升传输速率和处理能力，以
满足更高的通信需求。
安全保障
加强分组交换网络安全保障机制的研 究和应用，提高网络的安全性和可靠
性。
融合发展
分组交换技术将与电路交换、卫星通 信等技术相互融合，形成更加灵活和 多样化的通信解决方案。
稳定性。
数据通信和多媒体通信场景
02
分组交换技术更为合适，因为它可以更好地处理大量数据和多
媒体内容。
需要高度可编程和可定制的场景
03
软交换技术是最佳选择，因为它可以通过软件实现高度灵活的
通信控制和管理。
06
交换技术的应用与发展趋势
ห้องสมุดไป่ตู้ 当前应用中的交换技术
移动通信网络及交换技术
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移动交换系统概述
1．移动台（MS）
它是移动网的用户终端设备，其主要功能如下：
① 能通过无线接入通信网络，完成各种控制和处理以及提 供主叫或被叫通信业务。
② 具备与使用者之间的人-机接口，当移动用户和市话用 户建立呼叫时，移动台与最近的基站之间确立一个无线信道， 并通过MSC与市话用户通话；同样，任何两个移动用户的通话也 必须通过MSC建立。
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用户安全技术
2．用户鉴权
用户鉴权也称为用户认证。确认移 动台
通过无线传送的移动用户识别（IMSI）是否是 签约的IMSI，即确认用户的合法身份，防止无 权用户接入网络。 用户鉴权由鉴权中心（Authority Center， AC）、位置寄存器（VLR）和用户 配合完成。
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用户安全技术
3．用户通信信息的加密
1．人工漫游
两地运营部门预先定有协议，为对方预留一定数量的 漫游号，用户漫游前必须提出申请。该方式用于A，B两地 尚未连网的情况。
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移动交换系统概述
2．半自动漫游
漫游用户至访问区发起呼叫时由访问区人工
台辅助完成。
3．自动漫游
这种方式要求网络数据库通过7号信令网互 连，网络可自动检索漫游用户的数据，并自动 分配漫游号，对于用户来说没有任何感觉。
过通信网中的交换节点发送给所需的任何一个或
多个被叫用户。 当电话用户分布的区域较广时，就需设置 多个交换节点，交换节点之间用中继线相连，如 图所示。
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交换的基本概念
采用多个交换节点
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交换节点的基本功能
为完成交换接续，交换节点必须具备的最基本 的功能如下。 （1）能正确接收和分析从用户线或中继线发 来的呼叫信号。 （2）能正确接收和分析从用户线或中继线发 来的地址信号。 （3）能按目的地址正确地进行选路以及在中继 线上转发信号。 （4）能控制连接的建立。 （5）能按照所收到的释放信号拆除连接。 11
7-交换技术与通信网-王珺-清华大学出版社
4. 业务自动化部署
SD路N控由协制议器 Controller
控
路由协议
制
面
转发表
SDN交换机 Switch
转发表
SDN交换机 Switch
转发表
SDN交换机 Switch
数 据 面
6
SDN 网络架构
三层三接口
Application Layer
应应应应 用用用用
应应应应 用用用用
应用层
Northbound Interface
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SDN 网络架构-应用层
三层三接口
Application Layer
应应应应 用用用用
应应应应 用用用用
应用层
负载均衡 拥塞监测和管理 时延监测和管理安全 拓扑发现（LLDP） ……
应用程序软件
业务编排=====业务自动部署 Orchestration==Automation
参考：张卫峰. 深度解析SDN利益、战略、技术、实践[M].北京:电子工业出版社,2014.1
Application Layer
应应应应 用用用用
Control Layer
API API
Controller
应应应应 用用用用
应用层
API API
Controller
控制层
SDN应用的多样性 北向接口的复杂性
REST API 接口 Intent 接口
参考：Software-Defined Networking:The New Norm for Networks，ONF White PaperApril 13, 2012
交换技术与通信网
提纲
教学目标 软件定义网络（SDN） 网络功能虚拟化（NFV） 云计算（Cloud Computing） 移动边缘计算（MEC）
交换技术概述
（3）分组的形成
从上述分析可知， 从上述分析可知，把一条实在的线路 分成许多逻辑上的子信道， 分成许多逻辑上的子信道 ， 将线路上传输 的数据组附加上逻辑信道号， 的数据组附加上逻辑信道号 ， 就可以让来 自不同数据源的数据组在一条线路上交织 传输， 传输 ， 接收端很容易将它们按逻辑信道号 区分开来，实现了线路资源的动态分配。 区分开来，实现了线路资源的动态分配。
电信号 消息 终端 传输媒介
电信号 终端 消息
图1.1 点对点通信系统
当存在多个终端时， 当存在多个终端时，人们希望其中任 意两个终端之间都可以进行点对点通信。 意两个终端之间都可以进行点对点通信。 由此可见， 实现通信必须要有三个要 由此可见 ， 素，即终端、传输和交换。 即终端、传输和交换。
图1.4 采用多个交换节点
1.1.2 交换节点的基本功能
交换节点可控制以下的接续类型。 交换节点可控制以下的接续类型。 （ 1） 本局接续 ： 本局用户线之间的 ） 本局接续： 接续。 接续。 （ 2） 出局接续 ： 在用户线与出中继 ） 出局接续： 线之间的接续。 线之间的接续。 （ 3） 入局接续 ： 在入中继线与用户 ） 入局接续： 之间的接续。 之间的接续。
（4）转接接续：在入中继线与出中 ）转接接续： 继线之间的接续。 继线之间的接续。 为完成上述的交换接续， 为完成上述的交换接续，交换节点必 须具备的最基本的功能如下。 须具备的最基本的功能如下。 （1）能正确接收和分析从用户线或 ） 中继线发来的呼叫信号。 中继线发来的呼叫信号。
（2）能正确接收和分析从用户线或中 ） 继线发来的地址信号。 继线发来的地址信号。 （3）能按目的地址正确地进行选路以 ） 及在中继线上转发信号。 及在中继线上转发信号。 （4）能控制连接的建立。 ）能控制连接的建立。 （5）能按照所收到的释放信号拆除连 ） 接。
第二。通信网与交换技术 杨教授
主要优点： • 灵活的通信控制方式 • 信息的传输时延较小，变化范围不大 • 线路动态统计复用，通信线路（包括中继线路 和用户环路）的利用率很高 • 可靠性高 主要缺点： • 由网络附加的传输信息较多，对长报文通信的 传输效率比较低 • 技术实现复杂
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2.2 交换单元与交换网络
2.2.1信号形式 1.同步时分复用信号 • 划分基本时间单位帧，每帧分成若干时隙，顺 序编号，编号相同的时隙成为一个子信道，传 递一个话路的信息。称为位置化信道。 2.统计时分复用信号 • 每个分组前附加标志码，即路由标记。各分组 在输入时使用不同时隙，标志码相同的分组属 于一次接续。看作一个子信道，可以是任何时 隙。这样划分成若干子信道，称，线路可以以它的最高输能力 工作，大大提高了线路的利用率。 • 不需要叫通对方就可发送报文，无呼损 主要缺点： • 信息通过交换机时产生的时延大，而且 时延的变化也大，不利于实时通信 • 交换机要有能力存储用户发送的报文， 应具有高速处理能力和大的存储容量 • 不适用于即时交互式数据通信
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交换方式
同步时分复用信号 统计复用信号
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交换单元分类 按使用需要的不同 • 集中型：入线数大于出线数，可称集中器。 • 分配型：入线数与出线数相等，可称连接器。 • 扩散型：入线数小于出线数，可称扩展器。 按信息流向分 • 有向交换单元：信息经过交换单元只能入线进， 出线出，具有唯一确定的方向 • 无向交换单元：每一个条既可入也可出，具有 发送和接收功能。入线数与出线数必相等，也 可称为单连交换单元
• 数据报方式 类似于报文传输方式，将每个分 组作为一份报文来对待，每个数据分组中都包 含终点地址信息，分组交换机为每一个数据分 组独立地寻找路径，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，在网络终 点需要重新排序。 • 虚电路方式 两个用户终端设备在开始互相传 输数据之前必须通过网络建立逻辑上的连接， 一旦这种连接建立以后，用户发送的数据（以 分组为单位）将通过该路径顺序经网络传送到 达终点。当通信完成之后用户发出拆链请求， 网络清除连接。
现代交换技术PDF
1交换的定义:交换就是在公共网络的各终端用户之间按所需目的地来互相传递话音、数据、图像、视频的消息2交换方式:电路交换方式第一层:物理层/公共交换电话网PSTN网络和移动网包括GSM网和CDMA网、分组交换第二层:数据链路层/分组交换网、帧中继第二层: 数据链路层/局域网、ATM第二层: 数据链路层/综合业务数据网B-ISDN网、IP交换技术第三层网络层/实施TCP/IP协议的web技术的内联网、软交换第三层网络层/NGN下一代网络、光交换技术第一层:物理层/高速全光网电路交换方式优点在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽并且实时性强时延小交换设备成本低。
缺点网络的带宽利用率不高一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态分配的电路都一直被占用。
分组交换1优点能够实现不用类型的数据终端设备之间的通信具有分组多路通信功能数据传输质量高、可靠性高。
比电路交换的电路利用率高比报文交换的传输时延较小但比电路交换时延大交互性好。
2工作方式:虚电路方式交换虚电路SVC、永久虚电路PVC、数据包方式虚电路特点面向连接的工作方式、分组按序传送、分组头简单、对故障敏感。
数据包特点无连接的工作方式、存在分组失序现象、分组头复杂、对网络故障的适应能力较强。
二者区别○1如果只传送少量的分组采用数据报方式传输效率高如果传输大量的数据分组采用虚电路方式传输效率高。
○2对于数据报方式在网络终点必须对分组重新排序对于虚电路方式在网络终点不需要对分组重新排序。
○3数据报方式单个数据分组传输时延大虚电路方式单个数据分组传输时延小。
○4数据报方式对网络的适应能力强3复用方式统计时分复用STDM 4分组的形成与格式图5通信协议: X.25交换网内部用专用电路连接到公用数据网上的分组式数据终端设备DTE与数据电路终接设备DCE之间的接口X.32利用电话线接入分组网按分组方式操作经公用电话交换网、综合业务数字网或公用电路交换网接入PSPDN的终端的DTE和DCE之间的接口协议X.75两个交换网之间帧中继快速分组交换1条件保证数字传输系统的优良的性能计算机终端系统的差错恢复能力。
交换技术
关于交换技术姓名学号班级联系方式摘要:为了进行通信，需要将通信双方的终端用传输信道联系起来，要是多个用户使用的点对点通信系统构成通信网，必须在用户终端之间适当的位置上设立交换及相应的交换设备。
随着技术的发展，网络交换技术共经历了四个发展阶段，电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术。
了解三种交换技术的特点，有利于我们更加清楚的去了解它们对现代通信网技术的推动作用。
关键字：电路交换技术报文交换技术分组交换技术1．电路交换技术以电路联接为目的的交换方式是电路交换方式。
电话网中就是采用电路交换方式。
人们可以打一次电话来体验这种交换方式。
打电话时，首先是摘下话机拨号。
拨号完毕，交换机就知道了要和谁通话，并为双方建立连接，等一方挂机后，交换机就把双方的线路断开，为双方各自开始一次新的通话做好准备。
因此，可以体会到，电路交换的动作，就是在通信时建立(即联接)电路，通信完毕时拆除(即断开)电路。
至于在通信过程中双方传送信息的内容，与交换系统无关。
电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路（由通信双之间的交换设备和链路逐段连接而成），由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小；通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强；双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题；电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号；电路交换的交换的交换设备（交换机等）及控制均较简单。
电路交换技术主要适用于传送话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。
首先数据通信具有很强的突发性，峰值比特率和平均比特率相差较大，如果采用电路交换技术，若按峰值比特率分配电路带宽则会造成资源的极大浪费，如果按照平均比特率分配带宽，则会造成数据的大量丢失。
其次是和语音业务比较起来，数据业务对时延没有严格的要求，但需要进行无差错的传输，而语音信号可以有一定程度的失真但实时性一定要高。