第七章交换技术基础
第7章 ATM交换技术
制作：邵黎
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第7章 ATM交换技术
三、ATM信元传送处理的基本原则
1．信息发送顺序
从字节1起始，8bit的字节以增序方式
发送；对于各域而言，首发比特是最高有
效位（the Most Significant Bit，MSB）。
对信息域不采取任何纠错和检错措施。
制作：邵黎
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第7章 ATM交换技术
缺省方式
纠正信头的 一位错码。
接收端信头差错控制方式
制作：邵黎
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第7章 ATM交换技术
3．信元定界方法
由于信元之间没有使用特别的分割 符，信元的定界也借助于信头差错控制 HEC字节实现。 三种不同的状态： 搜索态、预同步态和同步态。
PBX
PBX
NNI
专用UNI ATM网络 工作站
公用ATM交换机
高清晰度电视
家用电话
B-ISDN
制作：邵黎
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第7章 ATM交换技术
异步转移模式ATM是一种采用异步时 分复用方式、以固定信元长度为单位、面 向连接的信息转移（包括复用、传输与交 换）模式。
信元的格式与业务类型无关，任何业 务的信息都经过分割后封装成统一格式的 信元。用户信息透明地穿过网络(即网络对 它不进行处理)。
ATM 交换机 UNI
制作：邵黎
8
电话 数据 图像
ATM 复用系统
第7章 ATM交换技术
公共电话
LAN
用户家区 专用UNI ATM交换机 专用UNI
d i g i t a l
d i g i t a l
第七章ATM交换技术
第七章ATM交换技术本章教学基本要求：1．了解ATM的定义及信元结构；2．理解虚信道和虚通路；3．理解ATM协议分层结构；4．理解ATM交换的基本原理；5．理解ATM连接的建立和清除；6．掌握ATM交换机的组成；7．掌握ATM交换结构。
本章教学主要内容：一、ATM的基本概念二、B-ISDN/ATM协议三、ATM交换的基本原理四、ATM交换机的组成五、ATM交换结构六、ATM连接建立和清除一、ATM的基本概念1．ATM的定义ATM（Asynchronous Transfer Mode），即异步转移模式，被ITU-T定义为宽带综合业务数据网B-ISDN的信息传输模式。
术语“转移”包括了传输和交换两个方面，所以转移模式是指信息在网络中传输和交换的方式。
“异步”是指在接续和用户中带宽的分配方式。
因此，ATM就是在用户接入、传输和交换级综合处理各种通信量的技术。
2．ATM的信元结构ATM信元的长度是固定的，而且信元的长度较小，只有53字节，分为信头和净荷两部分，信头为5个字节，净荷为48个字节。
ATM信元的信头内容在用户-网络接口（UNI）和网络节点接口（NNI）中略有差别，如图7.1所示。
(1)GFC：一般流量控制，4比特。
仅用于UNI接口，用于控制ATM接续的业务流量，减少用户边出现的短期过载。
只控制产生于用户终端方向的信息流量，而不控制网络方向的业务流量。
(2)VPI：虚通道标识，其中NNI为12比特，UNI为8比特。
(3)VCI：虚通路标识，16比特，标识虚通道内的虚通路，VCI与VPI的组合来标识一个虚连接。
(4)PTI：净荷类型指示，3比特，用来指示信元类型。
(5)CLP：信元丢失优先级，1比特。
用于信元丢失级别的区别，CLP为1，表示该信元为低优先级，为0则为高优先级，当传输超限时，首先丢弃的是低优先级信元。
(6)HEC：信头差错控制，8比特，监测出有错误的信头，可以纠正信头中1比特的错误。
现代交换技术_07分组交换技术
7．2 X ．25简介
在广域网中最先得到使用的分组网协议是 X ． 25 ， X．25协议定义了数据终端设备DTE和公用分组交换网之间 的接口。目前，传统的分组交换技术显得有些过时，但分 组交换是后来发展的各种数据交换技术（如帧中继、ATM 交换等）的基础，因此了解X．25协议的原理和技术对理 解帧中继、ATM交换技术是十分必要的。 X．25是在传输介质质量较差、终端智能较低、对通 信速率要求不高的历史背景下，由ITU-T的前身CCITT制 定的，包含复杂的差错控制和流量控制措施，能提供中低 速率的数据通信业务，主要用于广域互连
OSI一开始就按照电信网的思路来对待网络，坚持“网络提供 的服务必须是非常可靠的”这样一种观点，因此OSI在网络层(以 及其他的各个层次)采用了虚电路服务。 然而美国 ARPANET 的一些专家则认为，根据多年的实践证明， 不管用什么方法设计网络，网络(这可能由多个网络互连而成)提 供的服务并不可能做得非常可靠，用户主机仍要负责端到端的可 靠性。所以他们认为：让网络只提供数据报服务就可大大简化网 络层的结构。 当然，网络出了差错不去处理而让两端的主机来处理肯定会 延误一些时间，但技术的进步（光纤的出错的概率远小于电缆传 输）传输使得网络出错的概率已越来越小，因而让主机负责端到 端的可靠性不但不会给主机增加更多的负担，反而能够使更多的 应用在这种简单的网络上运行。因特网能够发展到今天这样的规 模，充分说明了在网络层提供数据报服务是非常成功的。 但是，随着因特网的迅速发展，要求因特网不仅要传输数据 信息，还需要传输对时间同步有严格要求的话音业务和视频业务， 这些业务对网络的服务质量有很高的要求，为了满足这些业务的 要求，在因特网上又出现了将无连接技术和面向连接技术紧密结 合的多协议标签交换MPLS。
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”。
通信专业实务——互联网技术——通信工程师考试习题库(教材)
通信专业实务——互联网技术——通信工程师考试习题库(教材)通信专业实务——互联网技术——通信工程师考试习题库（教材）第一章数据通信基础一、单选题1、对于一个物理网络，数据的最大传输单元是由（协议）决定的。
2、在当前的数据通信网络中，存在以下交换方式（电路方式、分组方式、帧方式、信元方式）。
3、与电路交换方式相比，分组交换方式的优点是（提高了线路的有效利用率）。
4、计算机网络中各节点之间传输方式采用（串行方式）。
5、每秒传输二进制码元的个数称为（数据传信率）。
二、多项选择题1、数据通信有以下特点（人-机或机-机通信、数据传输的准确性和可靠性要求高、传输速率高，要求接续和传输时间响应快、通信持续时间差异大；）。
2、数据通信系统中，利用纠错编码进行差错控制的方式主要有（前向纠错、检错重发、反馈校验、混合纠错；）3、计算机通信网可以划分为两部分，它们是（通信子网、资源子网）。
4、以下属于数据通信网络的网络有（DDN、X.25、ATM、FR（帧中继））。
5、从网络覆盖范围划分，可以有（广域网、城域网、局域网；）。
三、是非判断题1、模拟信号可以转换为数字信号传输，同样数字信号也可以转换为模拟信号传输。
（V）2、数据通信是人-机或机-机之间的通信，必须按照双方约定的协议或规程进行通信。
（V）3、数据传输速率，至每秒传输的数据字节数，单位是比特/秒或是bit/s。
（X）4、为了充分利用资源，可以采用复用技术，将多路信号组合在一条物理信道上进行传输。
（V）5、局域网的传输介质通常有同轴电缆、双绞线、光纤、无线4中。
（V）第二章数据通信网络与协议一、单选题1、被称作分组数据网的枢纽的设备为（分组交换机）。
2、帧中继技术主要用于传递（数据）业务。
3、在帧中继中和X.25协议中类似的是（帧格式）。
4、关于B-ISDN的叙述错误的是（B-ISDN的中文名称为窄带综合业务数字网）。
5、信元是一种固定长度的数据分组。
一个ATM信元长（53个字节，前5个字节称为信头，后面48个字节称为信息域）。
交换技术
3、分组交换
与报文交换类似，只是将报文分 成多个分组，每个分组中包括有目的 地址，源地址校验字节等，是一个个 相对独立的信息单元，每个分组长度 是可变的。
分组交换的两种方式
1、数据报方式
每个分组沿不同的路径到达目的节点， 因而各分组到达的次序不一样，需要重新 排序。
2、虚电路方式
在源节点和目的节点见先建立一条逻 辑通路，分组沿这个逻辑通路传输。
交换 1
VPI=12 VCI=15
交换 2
VPI=16 VCI=08
VPI=2
交换 3
VCI=5
入端口：1；6 出端口：12；15
入端口：12；15 出端口：16；8
入端口：16；8 出端口：2；5
VPI/VCI交换举例
三、交换网络中的信头处理
ATM交换节点的主要任务是： （1） VPI/VCI转换 （2） 将信元从输入口传递到适当的输出口 为了完成上述任务，ATM交换机采用了两种方法： 自路由（self-routing）准则； 表控（table-controlled）准则。
2、报文交换
将信息分成一个单元，称为报文。 各个报文在网络中的传输是相对独立的。 每个报文中除了包含正文信息外， 还包含有一个信息头和一个信息尾，信 息头有源节点地址，目的的节点地址等， 信息尾有误码检测信息
报文交换的特点
1、在通信之前不建立连接所以时延 无法预测，不能支持实时业务通信； 2、各个中转节点要接收完整个报文 后才能进行下一步处理，时延较大； 3、每个中转节点要实现复杂的差错 控制和应答重发功能，速率太慢。
功能： 功能：控制振铃电路向用户振铃
监 视
功能： 功能：通过微处理机检测用户线环路电
流的变化来监视话机的摘挂机状态和拨 号脉冲信号等
路由交换技术基础知识
路由交换技术基础知识路由交换技术是现代计算机网络中的重要概念，它是实现网络连接和数据传输的关键。
在本文中，我们将介绍路由交换技术的基础知识，包括路由器、交换机、路由表以及路由选择算法等内容。
一、路由器的概念和功能路由器是计算机网络中的一种设备，主要用于实现数据的转发和传输。
它通过查找目标地址并根据路由表进行转发选择，将数据包从源地址传输到目标地址。
路由器在网络中起到了连接各个子网和传输数据的关键作用。
除了传输数据包的功能，路由器还具有一些其他的功能，比如网络地址转换（NAT）、QoS（Quality of Service）等。
通过网络地址转换，路由器可以将内部网络的私有IP地址转换为公网IP地址，实现内部网络和外部网络的连接。
QoS功能可以根据网络连接的需求，为不同的数据流分配带宽和优先级，保证网络服务的质量。
二、交换机的概念和功能交换机是计算机网络中的另一种设备，用于实现局域网内部的数据交换。
它可以根据MAC地址识别数据包的目标设备，并将数据包仅转发到目标设备所在的端口，从而实现数据的高效传输。
交换机具有避免网络冲突、提高网络性能、实现安全隔离等功能。
通过避免网络冲突，交换机可以避免数据包在网络中的碰撞，提高数据传输的效率。
通过提高网络性能，交换机可以提供更高的数据传输速率和带宽，满足用户对网络性能的需求。
通过实现安全隔离，交换机可以将网络分割成多个虚拟局域网（VLAN），实现不同网络之间的隔离和安全控制。
三、路由表的概念和作用路由表是路由器中的一种数据结构，用于存储路由器所知道的网络之间的连接关系。
每个路由表条目包含了目标网络的网络地址、下一跳路由器的IP地址以及用于选择下一跳路由器的路由选择算法。
路由表的作用是指导路由器在传输数据时选择最佳路径。
路由器通过查找目标地址，并根据路由表中的信息进行转发选择，将数据包沿着最佳路径传输到目标地址所在的网络。
路由表的更新是由路由选择协议来完成的，路由选择协议可以根据网络拓扑的变化动态地更新路由表信息。
现代交换原理第7章ATM交换技术
7.2.4 ATM协议参考模型
物理层
ATM层
ATM适配层(AAL)
高层
用户面
高层
控制面
管理面
面管理
层管理
7.2.4 ATM协议参考模型
B-ISDN协议参考模型由3个平面组成 用户面（User Plane）： 负责用户信息的传送，采用分层结构。 控制面（Control Plane）： 提供呼叫和连接的控制功能，主要涉及信令功能，也采用分层结构。 管理面（Management Plane）： 提供面管理与层管理两种管理功能。面管理实现与整个系统有关的管理功能，并完成各个面之间的协调功能；层管理实现网络资源与协议参数的管理，并处理各层中的操作与维护（OAM）信息流，面管理不分层，层管理是分层的。
7.1 ATM与B-ISDN的产生与发展
研究热点
ATM交换结构 ATM网的业务流控制 话音通过ATM（VOA） IP与ATM的融合 ATM与智能网（IN）的结合 光ATM交换
7.2 ATM基本原理
ATM特点：
01
添加标题
采用了固定长度的信元，并简化了信元头功能
02
添加标题
采用了异步时分复用方式
VPI
VPI
VCI
VCI
VCI
PT
HEC
CLP
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字节
(1) UNI的信头结构 GFC（Generic Flow Control）：一般流量控制字段，4bit，用于接入流量控制。
7.2.1 ATM信元及其结构
7.2.1 ATM信元及其结构
VPI/VCI：选路信息，唯一标识一个逻辑子信道。 VPI（Virtual Path Identifier）：虚通道标志，8bit，可标识256条虚通道。 VCI（Virtual Channel Identifier）：虚信道标志，16bit，可标识65536条虚信道。 PT（Payload Type）：净荷类型，3bit，表示信息段传送的信息类型 CLP（Cell Loss Priority）：信元丢弃优先权，1bit，CLP=0，表示高优先级；CLP=1,表示低优先级，若遇到拥塞要丢弃信元时，CLP=1的信元将首先丢弃。 HEC（Head Error Control）：信头差错控制，8bit，检验信头是否出错，不检测信息段。
计算机网络实训教程-第七章-交换机路由器的配置
Access模式多用于接入层，也称为接入模式。如图 所示，可以将交换机的端口工作模式分别设置为 干道模式和接入模式，PC和交换机之间设置为接 入模式，交换机之间设置为干道模式。
interface range可以对一组端口进行统一配置，如果已知端口是直接与 PC连接的，并且没有接路由器、交换机和集线器的情况下可以使用 spanning-tree portfast命令来设置快速端口，快速端口不再经历生成树 的4个状态，直接进入转发状态，以提高接入速度。
拟局域网。通过该技术，虚拟局域网可以限制广 播范围，并能够形成虚拟工作组，动态管理网络。
划分VLAN的方法
基于端口划分VLAN 基于MAC地址划分VLAN 基于网络层协议划分VLAN 基于IP组播划分VLAN 基于策略划分VLAN 基于用户定义、非用户授权划分VLAN
VLAN拓扑图
Cisco 2950交换机Switch1与4台PC主机相连，4台主 机PC1, PC2, PC3和PC4的IP地址分别是192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1.3和192.168.1.4。在没有为交 换机划分VLAN的情况下，4台PC主机可以互相连 通。根据要求，可以为Switch1划分VLAN，即要 求：PC1与PC2划分在一个VLAN中，可以互相连 通；PC3与PC4划分在另一个VLAN中，可以互相 连通；VLAN 2中的主机和VLAN 3中的主机不能 互相连通。
第7章 交换机和路由器的配置
路由器和交换机基础 交换机的VLAN配TP配置
7.1 路由器
配置途径
(1) Console口接终端或运行终端仿真软件的 PC；
第七章ATM交换技术
ATM信头功能有限，网络节点处理十分简单，提高了速度。
• 4、交换方式灵活
信元的长度小，可以用硬件和软件实现交换。
• 5、信元在网络中传送速度高
各节点只对信元的头部进行处理，信息字段保持不变。
ATM兼具电路和分组传送方式的优点 （1）ATM可以看作是电路传送方式的改进。
• ①电路传送方式中，时间划分为时隙，一个时隙传送一个用户 数据，按数据在时间位置进行区分。
物理层向上与ATM层交互信元，向下必须适配不同的传 输系统。
1．物理介质子层提供的物理接口 ITU-T和“ATM论坛”将物理接口分为三类，即基于SDH、
基于信元和基于PDH的接口。下面进行简要介绍。 （1） ITU-T制定的接口标准 ITU-T建议书I.432定义了两个基于光纤同步数字系列(SDH)
这种小而固定长度的数据单元减少了组装、拆卸信元及 信元在网络中排除等待的时延，确保更快、更简单的进行交 换和多路复用，从而支持高速的传输速率。
1 8
信元结构：定长，53个字节的信息段
从 第
字 节
位内
开发
始送
顺
序
二、ATM信元的信头格式 ATM信元在网络中的功能是由信头来实现的。网络中的各
个 节点根据信头来识别信元是属于哪一个连接。
数据通信具有一定的突发性（传输速率不恒定），因而电 路交换不适合数据业务传送的要求。虽然在技术上可以实现电 路交换的多速率、高速度的信息传送，但是信息的处理和控制 复杂，硬件设备成本很高。
• （2）分组交换技术
• 在分组交换通信网中，信息的传递以存储/转发的方式 进行，采用统计复用方法提高带宽的利用率，另一方 面为了保证数据传递的可靠性，在数据链路层采用逐 段转发、差错校正的控制措施。
以太交换机基本技术
1. 交换机技术基础1.1.以太网简介以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，组建于七十年代早期。
Ethernet(以太网）是一种传输速率为10Mbps的常用局域网（LAN）标准。
在以太网中，所有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问（CSMA/CD）方法，采用竞争机制和总线拓朴结构。
基本上，以太网由共享传输媒体，如双绞线电缆或同轴电缆和多端口集线器、网桥或交换机构成。
在星型或总线型配置结构中，集线器/交换机/网桥通过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接。
以太网系统由三个基本单元组成：●物理介质，用于传输计算机之间的以太网信号；●介质访问控制规则，嵌入在每个以太网接口处，从而使得计算机可以公平的使用共享以太网信道；●以太帧，由一组标准比特位构成，用于传输数据。
Ethernet 基本网络组成：●共享媒体和电缆：10BaseT（双绞线），10Base-2（同轴细缆），10Base-5（同轴粗缆）。
●转发器或集线器●网桥●交换机以太网协议：IEEE 802.3标准中提供了以太帧结构。
当前以太网支持光纤和双绞线媒体支持下的四种传输速率：●10 Mbps – 10Base-T Ethernet（802.3）●100 Mbps – Fast Ethernet（802.3u）●1000 Mbps – Gigabit Ethernet（802.3z)）●10 Gigabit Ethernet – IEEE 802.3ae1.2.以太网交换机简介以太网交换机，也称为交换式集线器，是简化（典型）的网桥，一般用于互连相同类型的LAN（例如：以太网/以太网的互连）。
工作在 OSI 网络参考模型的第二层上.以太网交换机，也称为交换式集线器，一般用于互连相同类型的LAN（例如：以太网/以太网的互连）。
作为局域网的主要连接设备，以太网交换机成为应用普及最快的网络设备之一。
随着交换技术的不断发展，以太网交换机的价格急剧下降，交换到桌面已是大势所趋。
交换技术基础-话务理论
第一章
时间分割多路复用原理
抽样？
抽样定理：抽样频率=被抽样信号带宽的两倍
语音带宽：4k Hz (300 ~ 3400 Hz)
抽样频率 = 8k Hz
模拟信号的抽样
01压扩法编码来自02CCITT建议采用的压扩律：A律或U律
03
A律通用于欧洲，30/32 路PCM采用
04
U律通用于北美、日本， 24 路PCM采用
客服系统BHCA
过负荷控制是在BHCA值超出交换机的设计负荷时，进行的呼叫限制。
要求交换机在超出负荷50%时，保证不底于90%的呼叫成功率。
如果不进行呼叫限制，交换机的处理能力在超负荷情况下，会急剧下降。
过负荷控制
03
每个用户终端呼叫率*平均占用时间*用户终端数
04
平均同时占用数
话务量
小时呼、分呼
爱尔兰
百秒呼
1爱尔兰 = 1小时呼 = 60分呼 = 36百秒呼
忙时：一天中话务量最大的一个小时
01
03
02
04
05
话务量表示单位
忙时试呼次数(Busy Hour Call Attempts )
单位 （呼叫次数/小时）
01
02
呼叫处理能力(BHCA)
局内呼叫
出局呼叫
入局呼叫
汇接呼叫
出中继呼叫
入中继呼叫
呼叫分类
总呼叫量 = B+C+E+F = A+D
一次试呼处理，指一次完整的呼叫接续：摘机 – 通话 – 挂机
1
只考虑最大始发话务量。（用户0.1Erl/用户、中继0.7/话路）
2
平均呼叫时长：用户60秒，中继线90秒。客服业务（15秒）
路由交换技术基础知识
路由交换技术基础知识
路由交换技术是计算机网络领域中一种重要的数据传输方式，通过路由器将数据包从源地址传输到目的地址。
在这种技术下，数据包通过一系列路由器跳转，最终到达目的地。
本文将介绍路由交换技术的基础知识，包括其原理、作用及优势。
路由交换技术的原理是基于路由器的工作原理。
路由器是一种网络设备，能够根据目的地址在不同网络之间传输数据包。
当数据包到达路由器时，路由器会根据数据包的目的地址选择最佳的路径进行传输。
这种选择路径的过程称为路由。
路由交换技术的作用主要是实现网络数据的快速传输和有效管理。
通过路由交换技术，数据包可以在不同网络之间实现高效传输，保证数据的快速到达目的地。
同时，路由交换技术还能够对网络流量进行有效管理，避免网络拥堵和数据丢失。
路由交换技术相比其他传输方式具有一些优势。
首先，路由交换技术能够实现灵活的网络拓扑结构，使网络更加稳定和可靠。
其次，路由交换技术支持不同网络之间的互联，实现了互联网的建立和发展。
最后，路由交换技术还能够提高网络的安全性，通过路由器实现网络的隔离和保护。
路由交换技术是计算机网络中一种重要的数据传输方式，通过路由器实现数据包的传输和管理。
路由交换技术的原理是基于路由器的
工作原理，作用是实现网络数据的快速传输和有效管理，优势是实现灵活的网络拓扑结构、支持不同网络的互联以及提高网络的安全性。
通过路由交换技术，我们可以更好地构建和管理网络，实现数据的高效传输和安全传输。
第7章 交换技术基础(程控数字交换技术-叶敏版)
7.369 73.69 8.522 75.75
9.685 77.48 10.78 80.85
回本节
7.2 交换网络的内部阻塞
链路 在入线和出线之间还有内部各级之间的 连线，叫做“链路”。 内部阻塞 由于交换网络内部级间链路不通而导致 呼叫损失掉的情况叫做交换网络的“内部 阻塞”。
第七章 交 换 技 术 基 础
7.4 可靠性设计
系统的正常运行时间可用平均故障间隔时间 （MTBF：Mean Time Between Failures）表示。 总的运行时间应是正常运行时间MTBF加上平 均故障检修时间（MTTR：Mean Time To Repair）。 可用性A可简写为：
A MTBF MTBF MTTR
第七章 交 换 技 术 基 础
7.3.1 计算BHCA的基本模型
〈例〉某处理机用于呼叫处理的时间开销平 均为0.85（称它为占有率），固有开销 a=0.29,处理一个呼叫平均需要32ms，则可得
3210 0.85 0.29 N 3600
(0.85 0.29) 3600 N 63000 次/小时 3 32 10
第七章 交 换 技 术 基 础
1 2
1 5 6 10 11
15
15
1
50
51
100
1
50
51
100
图7-3 全利用度线束
图7-4 部分利用度线束
回本节
7.1.3 爱尔兰呼损公式及其应用
爱尔兰呼损公式 在已知话务量和规定呼损情况下要计算出线需 要使用呼损公式，爱尔兰公式只适用于明显损失 制全利用度系统。 爱尔兰公式： n
呼损概率 （1）呼损：如果用户在一次呼叫时，由 于在交换网络中找不到空闲出线而未能完 成通话，把它叫做“呼叫损失”，简称 “呼损”。主要是由出线全忙造成的。 （2）有两种对待呼损的不同处理方式： 明显损失制和等待制。
7第7章-ATM交换技术
引言
异步转移模式(ATM)旳产生 设想一种新旳方案，即具有电路互换那样控制
简朴、实时性好旳特点，又具有分组互换旳统 计复用那样资源利用率高旳特点。 ATM方案：
VCI1 VCI2
图7.9 虚连接和VC及VP交换
ATM旳虚连接过程
虚信道连接（VCC） 虚通路连接（VPC）
UNI
VC交换机 VPI＝1 VCI＝1
NNI VP交换机
VPI＝2 VCI＝45
UNI NNI
VC交换机
VPI＝5 VCI＝45
VPI＝20 VCI＝30
图7.10 VCC和VPC连接过程
特点 顾客独占通信信道，实时响应好，能确保 传送时延要求，但不适应变比特业务应用，慢速 业务挥霍资源，迅速业务难以实现。
引言
分组互换旳特点， 在分组互换通信网中，信息旳传递都是以分组
为单位进行传播、复接和互换旳。分组互换一 方面采用统计复用措施提升带宽旳利用率，另 一方面为了确保数据传递旳可靠性，在数据链 路层采用逐段转发、差错校正旳控制措施。这 种控制措施确保了数据旳正确传递，但同步也 致使传播数据产生附加旳随机时延。
ATM旳虚电路
虚电路，就是将一条物理通道划提成一定数量旳 组/群，称作虚通路(VP)，再把每个VP细提成 若干虚信道(VC)，分别用VPI、VCI进行标识。
VPI
VPI
VCI
VPI
传输路径
VPI
VCI
VPI
VPI
VCI
图7.8 VPI与VCI的概念
ATM旳虚连接
7 ip交换技术
比特 8 7 GFC VPI VCI VCI HEC PT 6 5 4 3 VPI VCI 2 1 1 2 3 CLP 4 5
11
VPI/VCI(Virtual Path Identifier/Virtual Channel Identifier): 选路信息. PT(Payload Type): 有3个比特,表示净荷类型. CLP(Cell Loss Priority): 表示信元丢失优先级,只有一个比特,CLP=0,表示高优 先级;CLP=1,表示低优先级,若遇到拥塞要丢弃信元时, CLP=1的信元将首先丢弃. HEC(Head Error Control): 为1个字节,用于信头差错控制.
5
1994年投入运营的美国北卡罗来纳信息高速公路, 1994年投入运营的美国北卡罗来纳信息高速公路,是美 年投入运营的美国北卡罗来纳信息高速公路 国第一个在州的范围内的公用ATM宽带网. ATM宽带网 国第一个在州的范围内的公用ATM宽带网. 在欧洲由法国,德国,英国, 在欧洲由法国,德国,英国,意大利和西班牙等国发起 的泛欧ATM宽带试验网, 1994年11月开始运行 ATM宽带试验网 月开始运行, 的泛欧ATM宽带试验网,于1994年11月开始运行,后来扩 大到欧洲的十多个国家,是覆盖面较广的ATM ATM试验网 大到欧洲的十多个国家,是覆盖面较广的ATM试验网 在亚洲的日本NTT与邮政省,香港电讯,新加坡电信,韩 在亚洲的日本NTT与邮政省,香港电讯,新加坡电信, NTT与邮政省 国电信,泰国的亚洲电信以及中国的广东, 国电信,泰国的亚洲电信以及中国的广东,北京和上海 电信管理局也进行过以ATM为基础的宽带网试验. ATM为基础的宽带网试验 电信管理局也进行过以ATM为基础的宽带网试验.试验的 业务平台有基于TCP IP的宽带数据 VOD,会议电视. TCP/ 的宽带数据, 业务平台有基于TCP/IP的宽带数据,VOD,会议电视. 试验的应用系统大致有家庭购物,远程医疗, 试验的应用系统大致有家庭购物,远程医疗,远程教学 等.
现代交换技术课件第七章ATM交换
信元的传输和处理
传输方式
ATM信元采用异步传输方式，通过统计复用实现高带宽利用率。
处理流程
信元的处理包括信元复用、交换和去复用等步骤，其中交换是ATM网络的核心功能。
信元的交换和路由
交换方式
ATM交换机采用存储转发方式进行 信元交换，通过高速缓存存储信元并 实现快速交换。
路由选择
根据信元头的路由信息，ATM交换机 选择合适的输出端口将信元转发至目 的地。
移动通信网络
无线传输环境
移动通信网络面临无线传输环境的挑战，ATM技术能够提供可 靠的无线传输解决方案。
灵活的接入方式
ATM技术可以支持多种接入方式，如DSL、Cable Modem等， 满足不同用户的需求。
高效的资源管理
ATM技术采用高效的资源管理机制，能够实现动态的带宽分配 和流量控制，提高网络性能和资源利用率。
信元交换
将信元从一个交换单元转移到另一个交换单元，完成 信元的交换和路由。
01
ATM交换关键技 术
信元格式与信元头
信元格式
ATM信元采用固定长度的53字节，其 中48字节用于用户数据，5字节用于 信元头。
信元头
信元头包含多个字段，如VPI（虚通 道标识符）、VCI（虚通道连接标识 符）、PTI（优先级和类型标识符）等 ，用于标识和路由信元。
ATM交换单元
交换单元
ATM交换机的基本组成单 元，负责信元的交换和路 由。
输入/输出模块
负责将信元接入交换机或 从交换机送出。
控制单元
负责信元的路由选择和交 换。
ATM交换原理
信元识别
通过信元头的VPI/VCI字段识别不同的虚通道和虚路 径。
路由选择
4.交换技术基础
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过负荷控制
当出现在交换设备上的试呼次数超过它的设计负荷能力的 50％时，允许交换设备呼叫处理能力下降至设计负荷能力 的90％。
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过负荷控制
如果没有过负荷控制，则当交换机出现过负荷时，其控 制系统的处理能力下降很快。
有过负荷控制和无过负荷控制对比
27
习 题
28
24
过负荷控制
当交换设备出现过负荷时，交换机要采取过负荷控制， 以避免交换机的处理能力大幅下降。 过负荷控制采取的方法： 一般为分级的限制某些用户的呼叫，并且至少应做到 分4级进行限制，每级限制25％的用户呼叫，限制用 户的顺序从普通用户到优先级用户。 当过负荷程度下降时，应逐步减少呼叫限制的用户数。
21
影响BHCA的主要因素 的主要因素 影响
22
•影响 影响BHCA的主要因素 影响 的主要因素
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过负荷
如果在一个有效的时间间隔周期内（不包含峰值瞬 间），出现在交换设备上的试呼次数，即话务负荷超 过了交换机控制系统的设计处理能力时，则称该交换 交换 设备运行在过负荷状态。 设备运行在过负荷状态。 加入到交换设备上的总负荷中，超过它的设计负荷能 力部分称为过负荷部分。 过负荷部分。 过负荷部分 一般用负荷的百分数来表示。如加入到交换设备上试 呼总次数超过它的设计负荷能力的10％时，此时称为 10％过负荷。
17
计算BHCA的基本模型 的基本模型 计算
处理机的系统开销组成为： 系统开销＝固有开销＋ 系统开销＝固有开销＋非固有开销 系统开销：处理机时间资源的占用率 =处理机运行系统软件和应用软件的时间/统计时长 固有开销：与呼叫处理次数(话务量)无关的系统开销 =如任务调度程序和周期程序所占CPU的时间/统计时长 非固有开销：与呼叫处理次数有关的系统开销 =如执行处理呼叫的程序所占CPU的时间/统计时长
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线束，系统发生呼叫阻塞时，按明显损失制处理，则该系统达到
统计平衡状态时，可使用爱尔兰公式：
An
E n ( A )
n！ n Ai
ห้องสมุดไป่ตู้i！
i0
其中，A－－原发话务量（爱尔兰）；n－－输出线数
En(A)－－呼损，同时有n个呼叫的概率，即n条出线全被占用， 拒绝新呼叫造成的呼损。
可用于开局时，在已知话务量和规定QoS的情况下计算所需 输出线数；也可用于故障诊断和确定忙时。
7.1.1 话务量定义
1、什么叫话务量 电话用户进行通话要占用电话交换机的资源(交换网络、
中继线、处理机、信令设备等)。 用户通话次数的多少和每次通话时间都从数量上说明了用户
需要使用电话的程度，或者说交换机资源被占用的程度。
话务量：从数量上表明用户或中继线占用交换机资源的程度， 具有随机性和波动性。
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。
第七章交换技术基础
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。
第七章交换技术基础
用户的电话呼叫完全是随机的，因此话务量是一个随机变量。
时间T内的话务量A： A=C×t
(7-1)
其中，C——T内发生的呼叫次数；
t——每次呼叫的平均占用时间。
话务量的单位为爱尔兰Erl 或小时呼TC。
也可用分钟呼(cm)或百秒呼(ccs)表示：
1Erl=1TC=60 cm=36 ccs
第七章交换技术基础
例1：一个交换机，其交换网络接1000个用户终端，每个用户 忙时话务量为0.1Erl，该交换机能提供123条话路同时接受123个 呼叫。求该交换机的呼损和线路利用率。
解：∵电路交换采用明显损失制 且，123条话路可同时接受123个呼叫→M=D全利用度线束 →符合爱尔兰公式应用条件 交换机的总话务量为 Ao=0.1 Erl×1000=100 Erl； 输出线数n=123；查爱尔兰表，可得呼损 E123(100)=0.3%。 话务流量损失 Ao×E=0.3%×100=0.3 Erl； 完成话务量Ac=Ao×(1-E)=99.7% ×100=99.7 Erl 通过了该交换机内的123条话路 ∴每条话路负荷99.7/123=0.8 Erl话务量，即
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
第七章交换技术基础
7.1.2 线束的概念
交换网络是若干输入线和能被这些输入线达到的若干输出线之 间的交叉矩阵。输出线可以组成一个或几个线束，满足：
对待呼损有两种不同处理方式： (1)明显损失制：如果用户呼叫不能立即接通时，公用交换设备 不再受理这次呼叫，用户立即听到忙音，表示本次呼叫遭到损失
需重新摘机呼叫，如电路交换； (2)等待制：用户呼叫不能立即接通时，不是立即听忙音而是等待 公用交换设备空闲时给予接续。接通顺序按排队系统。
不需重新呼叫，如分组交换，客服电话。
∵T=2hr，C=5，t=(800+300+700+400+50)/5=450s=0.125hr ∴A=C×t=0.625Erl ∴ A1=A/T=0.625/2=0.315Erl (≤1，表现单个用户的占用率)
第七章交换技术基础
3、呼损概率 呼叫损失(呼损)：在用户的一次呼叫过程中，由于在交换网络 中找不到空闲输出线或控制系统过负荷，而未能完成呼叫接续。 呼损是偶然事件，所以叫做呼损概率。
例、某交换机在一小时内共发生250次用户呼叫，每次呼叫的平均 占用时间为3分钟。则在这一小时内该交换机承受的话务量为： A=Ct=250×3/60=12.5Erl
交换系统能承受的话务量由交换网络可同时连接的话路数决定 现代局用数字交换机的话务量可达数万Erl以上。
第七章交换技术基础
2、忙时、忙时呼叫和忙时话务量 交换局一昼夜期间所承受的话务量，即平均同时占用数，
是变化的——波动性。 一昼夜时间内，话务最繁忙的一小时称为忙时。
第七章交换技术基础
话务量强度(话务流量)：单位时间内流过的话务量
A1=A/T=C×t / T
(7-2)
考虑交换局的机线数量时，总是以忙时话务量为基本数据。
通常所说的话务量，即指电话局在忙时的话务量强度，
是一个平均值——随机性。
例、设一个用户在2hr内共呼叫5次，每次呼叫的保持时间为 800s,300s,700s,400s,50s。求该用户的话务量A和话务量强度A1 解：
第七章交换技术基础
数字程控交换技术出现后，话务交换网络可实现无呼损。 影响交换系统QoS的因素除公用设备的数量外，还有处理机 的处理能力。 通信业务从语音拓展到数据、多媒体后，将输入信息统称 通信呼叫。话务理论发展为通信业务量理论，研究QoS与所需 通信设备间的关系。
第七章交换技术基础
7.1 话务量基本概念
第七章交换技术基础
2、部分利用度线束 任意一条输入线不能达到所有出线中的任意一条，只能达到 部分出线，D<M。 可能产生内部阻塞，即使输出线空闲也不能立即实现接续。 对应明显损失制和等待制两种情况。
第七章交换技术基础
7.1.3 爱尔兰呼损公式及其应用
对于交换节点，若呼叫到达是泊松过程，中继线是全利用度
第七章交换技术基础
4、原发话务量和完成话务量 原发话务量：流入到交换网络的输入线上的话务量。 Ao ——Offered traffic 完成话务量：在输出端送出的话务量，已完成接续。 Ac——Carried traffic 损失话务量：原发话务量与完成话务量之差，即由于交换 网络有阻塞而遭受损失的话务量。 AoB—Lost traffic
第 7章
交换技术基础
第七章交换技术基础
目前，电话业务仍是电信业务的主要内容。设计电话局交换 设备(交换网)及局间中继线配备数量时主要根据设备所要承受的 电话业务量(话务量)及规定的QoS (阻塞程度) 。 QoS：交换设备未能完成接续的电话呼叫业务量与用户发出的 电话呼叫量之比，即呼叫损失率。呼损越低，服务质量越高。 研究话务量、呼损与交换设备数量间固有关系的理论即为话务 理论。最早从事话务量研究的丹麦学者 A.K.Erlang在1909年发表了话务理论的经典著作。