现代交换技术第1章 概论

控制简单
控制复杂
固定比特率
可变比特率
（四）IP 交 换
▪ Internet的基本思想 ▪ Internet的问题
IP over ATM有两种模式： 叠加模型：CIP、LANE、MPOA 集成模型：IP交换、Tag交换、MPLS
（五）光 交 换 技 术
光
光电
电
光 电 电光
信
交
号
光电
换
光电 电光
光 信 号
西安工业大学
现代交换原理
Modern Switch Principle
课程概况
➢教学内容 ➢教学目标 ➢教学计划 ➢参考书
一、教学内容
第1章：概论（3） 第2章：交换单元和交换网络（7） 第3章：电路交换技术及接口电路（4） 第4章：存储程序控制原理（2） 第5章：分组交换及帧中继技术（4） 第6章：信令系统（2） 第7章：ATM交换技术（4） 第8章：路由器及IP交换技术（3）
链路建立、信息传送、释放链路 优点 ➢时延小 ➢传输效率高 ➢信息的编码方法与信息格式不受网络限制 缺点 ➢电路接续时间长 ➢电路利用率低 ➢用户终端的制式受限 ➢有呼损
1.3.4 报 文 交 换 基本原理
以存储/转发方式在网络中传送数据的交换方式。
基本过程
存储报文、分析报文中的收报人地址、报文转发。 有多个报文送往同一地点时，要排队按顺序发送。 报文传送中有检错和纠错措施。
MRS
SCP
控制平面 交换平面
SoftSwitch
SoftSwitch
IP 核心网
接入平面 IAD AMG
宽窄带接入
SG TMG UMG PSTN
UMG PLMN/3G
回顾与小结
▪本次课主要介绍了通信网主要交换技术和通信 网的发展历程。 ▪了解通信网的业务和各类交换技术的产生背景， 理解它们的工作原理和技术特征，了解通信网 的发展趋势。
1.3.4 报 文 交 换
报文交换的时延 分组交换的时延
1.3.4 报 文 交 换
优点 ➢可实现不同类型终端之间的通信 ➢线路利用率高 ➢无呼损 缺点 ➢时延及时延变化大 ➢交换设备要有大容量的存储设备 ➢不适用于即时交互式数据通信
1.3.5 分 组 交 换 基本原理
把报文截成比较短的、被规格化了的“分组”， 以分组为信息单位，以存储/转发方式在网络中 传送数据的交换方式。 分组交换也叫包交换。
1.1交换与通信网
（一）点到点通信
信源 变换器 信道 反变换器 信宿
发送端
噪声源
接收端Biblioteka Baidu
消
电信号
电信号
消
息 终端
传输媒介
终端 息
点对点通信
1.1 通信网概述
如何实现任意两个用户之间的通信？
最简单、最直接的方式就是两两互相连接。
1
6
2
5
3
4
1.1 通信网概述
▪全互连方式存在什么问题？
（1）N2 问题；
分组长度=？ 开销与时延
1.3.5 分 组 交 换
交换节点A
交换节点B
分组1 分组2 分组3 分组4 分组5
分组1 分组2 分组3 分组4 分组5
分组交换的过程
交换节点C
传输时延 存储时延 处理与排队时延
1.3.5 分 组 交 换
▪优点： 1）采用存储/转发方式，支持异种终端间的可变速率
通信要求 2）线路利用率高 3）具有差错控制功能，传输可靠性高 4）经济性好
1
6
2
（2）经济性问题；
（3）可操作性问题；
5
3
（4）控制和管理问题。
4
▪在实际应用中，全互连方式仅用于终端数目少、地 理位置集中、可靠性要求很高的场合。
1.1 通信网概述
如何实现任意两个用户之间的通信？
▪要实现多用户间的通信，需要一个合理的拓扑结 构将多个用户有机地连接在一起，并定义标准的 通信协议，以使它们能协同工作，这样就形成了 一个通信网。
1.1 通信网概述
（二）交换式通信网
1
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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。
1.1 通信网概述
（二）交换式通信网
用户交换机 PBX
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
1.2 电话交换
▪交换式通信网首先用于电话通信，并采用电路交换方式构成 电话通信网络。 ▪20世纪60年代以后，个人计算机日益普及，迫切需要数据通 信，来共享计算机的计算和存储资源，因此，计算机连网成 为现实的需要，这就出现了交换技术的另一个重要分支—— 数据交换。
光 交 换
光 信 号
（五）软 交 换 技 术
NGN（下一代网络）
一个能够提供语音、数据、视频和多媒体业务的基于
分组传送的、业务开放的网络架构。
基本特征：
▪ 基于分组传送技术
▪ 提供全业务
基本目的：简化结构，推
▪ 具有QOS保证
进网络和/或业务融合。
▪ 网络与业务分离
▪ 自由接入和通用移动性。
（五）NGN与软交换
信息传送单位：帧
快速分组交换FPS
X.25和帧中继处理流程比较
（三） ATM 交 换
ATM（ Asynchronous Transfer Mode ）是ITU-T 为B-ISDN确定的复用、传输和交换模式，其设计目标 是在一个统一的网络平台上用分组交换技术来实现话 音、数据、图像等业务的综合传送。
1.3.5 分 组 交 换
▪缺点： 1）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）。 2）分组长度可变，存储管理复杂。 3）协议处理复杂，时延大。 4）网络附加信息多，长报文通信效率较低。
（二）分 组 交 换 ▪ 分组交换的两种工作模式
（1）数据报(DG：Datagram) （2）虚电路(VC：Virtual Circuit) 交换虚电路(SVC：Switched Virtual Circuit) 永久虚电路(PVC：Permanent Virtual Circuit)
（1）固定长度的信元中继 5字节
48字节
信元头
负载（净荷）
（2）信头简化：以减少交换节点处理开销
（3）面向连接（CO）
（三） ATM 交 换
（4）异步时分（ATD）交换
▪ STD：Synchronous Time Division 同步时分交换 ▪ ATD：Asynchronous Time Division 异步时分交换
1.3.2利用电话网进行数据传输
计算机 调制解调器（MODEM） 电话线 电路交换
缺点： 1、信道无法满足数据量大时的传输要求； 2、数据量小时会浪费网络资源。
1.3.3 电路交换
（1）基本过程：
交换节点A
链路建立、信息传送、释放链路。
交换节点B
交换节点C
建立
传送 释放
电路交换的基本过程
1.3.3电 路 交 换
TS0
TSi
TSn TS0
TSi
TSn
C
B
AC
B
A
(a) STD（连接和时隙位置一一对应）
X Z Y Z空Y Z空X X空
(b) ATD（属于同一连接的各信元不占用固定的时隙位置）
电路域
（三） ATM 交 换
分组域
电路 多速率 快速
异步传送 快速 分组
交换 电路交换 电路交换 模式（ATM） 分组交换 交换
《现代交换技术》 张继荣等 西安电子科技大学出
版社
第1章 概 论
1.1 交换和通信网 1.2 电话交换 1.3 数据交换 1.4 宽带交换技术 1.5 光交换技术 1.6 软交换技术
1.1 交换与通信网
▪ 问题： 什么是通信?
▪ 通信是指按约定规则进行的信息传送。 ▪ Communication, Com.或Comm.
（一） 快速电路交换
▪不为每个呼叫专门分配和保留其所需的带宽， 提高了带宽的利用率。 ▪连接建立和拆除要有相当高的速度，否则难以 实现。
▪只有当信息发送时才建立真正的连接，时延 比电路交换大。
（二）帧 中 继
数据传送阶段协议大为简化 分组交换：X.25协议-OSI的1、2、3层
信息传送单位：分组 帧中继：协议-OSI的1、2（核心功能）层
思考题
1、在通信网中为什么要引入交换的概念？ 2、目前交换技术主要有那几种？ 3、简述数据通信与话音通信的主要区别。 4、名词解释：
交换 通信网 交换设备 传输设备 终端设备 主叫 被叫 端局 汇接局 中继线 用户线
1.3.1 数据交换
➢电话通信和数据通信都是以传送信息为目的，两者 之间有什么不同呢？
▪通信对象不同 ▪业务特征不同 ▪持续时间和实时性要求不同 ▪可靠性要求不同
1.3.1 数据交换
根据信息传递时是否预先建立端到端的连接， 通信网交换技术分为两大类：
面向连接型（CO,Connection Oriented） 无连接型（CL,Connectionless ） ➢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。
1.4 宽 带 交 换 技 术 什么是宽带交换？ 为什么需要宽带交换? 电信业务及媒体流特性的变化
（一） 快速电路交换
基本思想：只在信息传送时才分配带宽和资源。
➢在电路交换基础上提出的改进措施 ➢在有信息传送时快速建立通道 ➢在无信息传送时释放传输通道 ➢带宽为基本速率的某个整数倍 ➢对网络的要求：快速测知信源是否发送数据及 高速的计算能力
▪ 软交换（SoftSwitch） 是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一， 它独立于传送网络，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。
（五） NGN与软交换
业务平面
iOSS
Policy Application Location RADIUS Server Server Server Server
Telecommunication ，Telecom.
1.1交换与通信网
信息、消息与信号
▪ 信息是消息包含的有效内容。 ▪ 信息是抽象的、本质的，消息是信息的物理形式，消息
包含的信息多少可用信息量来度量。 ▪ 消息是信息的载体，消息需调制成信号才能在信道中传
输。 ▪ 信号是信息的电磁形式，是消息的物理载体。
第10章：软交换技术（3）
二、教学目标
➢交换系统是通信网的重要组成部分,它是一 个以计算机为基础，在实时多任务操作系统的 控制管理下，完成信息处理的应用系统。
➢使学生能够对电信网络中的电信交换技术有 较为全面的了解，开拓学生的思维和视野，为 今后从事通信技术的各项工作打下良好的基础。
三、参考书
《现代交换原理》桂海源编著 人民邮电出版社 《现代电信交换基础》雷振明编著 人民邮电出版社 《ATM交换技术》 陈锡生编著 人民邮电出版社 《分组交换工程》 杜治龙编著 人民邮电出版社 《综合业务数字网》 程时端编著 人民邮电出版社
1.3.5 分 组 交 换
▪ 分组交换与电路交换的比较 ▪ 电路交换以电路连接为目的。信息传送时与交换系 统无关。
▪ 分组交换以信息分发为目的。交换机对分组逐个加 工处理（差错控制、流量控制等），并根据分组头中 的地址和控制域，将分组分发到出端口。
▪ 电路交换是一种“粗放”的交换方式，只管连接而 不管传送的信息。分组交换比较“精细”，对传送的 信息进行管理。