第二讲_交换技术的发展
1.交换技术的发展、演进(轨道交通)
1-计算机网络数据交换技术的发展
计算机网络数据交换技术的发展摘要：文章介绍了计算机网络数据交换的各个阶段：电路交换、报文交换和分组交换三个阶段，并且详细描述各个阶段的特点和其优缺点。
最后介绍了计算机网络数据交换技术发展的趋势。
关键词：网络；数据交换；电路交换；报文交换；分组交换计算机是上世纪四十年代随着二战而研制用于科学计算的产物，但是在上世纪七十年代，计算机多媒体功能的出现，使得计算机在企业中得以广泛的应用，计算机网络的出现使得计算机很快普及全球。
计算机网络主要的作用是进行数据交换，网络数据的交换主要经历过电路、报文交换和分组交换三个阶段。
一、电路数据交换电路交换数据源自十九世纪七十年代电话的出现，随着当时社会的需求和通信技术的发展，电路交换数据的方式由最初的人工接听方式、机电与电子自动交换方式、存储程序控制模拟和数字交换方式、第三方可编程交换方式等发展历程，现今人们正在研究融合多媒体格式的相互通信软交换技术。
在上世纪上半叶出现了半导体，此时人们就尝试将其应用在交换机中，同时引入电子技术，这就是电子交换机的雏形。
开始时是在交换机的控制部分引入电子技术，其话务部分依旧采用机械接点的方式，这时就衍生了半电子交换机、准电子交换机等技术的出现。
真正的全电子交换机出现是在微电子技术和数字技术的出现后，才得以快速发展。
一九四六年第一台以冯.诺依曼结构设计的计算机诞生，对交换技术产生了巨大的影响。
随后的二十年里，人们将脉冲编码调制(PCM)技术成功的应用于通信传输系统，这大大提高了通话的质量、同时也节约了线路设备的成本。
随着数字通信技术和PCM技术的快速发展，人们设计出将PCM技术应用于数据交换中。
此时，世界各国就开始研制控制数字交换机。
交换技术从传统的模拟交换进入到了数字交换时代的标志是一九七零年在法国的拉尼翁成功的开通了世界上第一台程控数字交换系统。
程控数字交换技术所采用的PCM数字传输和数字交换，该技术首先应用在信息数字化中，接着应用于普通电话通信，并且为开通用户电报、数据传送等非话业务也提供了有利的条件。
网络交换技术的发展
网络交换技术的发展摘要本文介绍了关于网络交换技术的发展，从最基本的电路交换到宽带交换技术，对于宽带交换技术作了详细的介绍，最后为下一步的网络转型提供了一些建议和思路。
关键词网络交换技术电路变换分组交换宽带交换自从1876年bell发明电话，人们就意识到了用中心点结合电话线，诞生最早的电话交换技术以来，经历了电路交换技术、分组交换技术和宽带交换技术的发展。
1电路交换技术公众电话网(PSTN网)和移动网(包括GSM网和CDMA网)采用的都是电路交换技术，它的基本特点是采用面向连接的方式，在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路，通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束，并且在电路的建立和释放过程中都需要利用相关的信令协议。
这种方式的优点是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，交换设备成本较低，但同时带来的缺点是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。
2分组交换技术电路交换技术主要适用于传送和话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。
数据通信具有很强的突发性，需要进行无差错的传输。
分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式，它的基本特点是面向无连接而采用存储转发的方式，将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据，并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元即分组。
采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，每个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点，这样在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。
分组交换比电路交换的电路利用率高，但时延较大。
3宽带交换技术的发展1)ATM技术在20世纪80年代末由原CclTr提出了宽带综合业务数字网的概念，并提出了一种全新的技术——异步传输模式(ATM)。
交换技术发展趋势
交换技术发展趋势引言在信息技术快速发展的时代，交换技术作为通信领域的核心技术，也在不断进步和演变。
本文将从网络交换技术的发展历程、当前的技术趋势以及未来的发展方向等方面进行探讨，希望能够对读者对交换技术的了解和认识有所帮助。
交换技术的发展历程早期的交换技术早期的交换技术主要是电路交换，在电话通信中得到广泛应用。
电路交换的原理是在通信建立之前，通过物理电路将通信双方进行连接，使其能够直接相互传递信息。
然而，电路交换存在资源浪费、通信效率低等问题，无法满足日益增长的通信需求。
随着计算机网络的普及和互联网的发展，交换技术也逐渐演进为分组交换。
分组交换通过将信息数据按照一定的字节大小进行分组，每个数据包都附带目的地址等信息，通过网络传输到目的地后再进行拆包，将数据重新组装。
这种方式更加灵活、高效，可以适应不同应用的需求。
分组交换的一个重要技术是以太网交换。
以太网交换使用MAC地址来唯一标识设备，通过交换机将数据包从源设备转发到目的设备，而不是广播到整个网络。
这样可以大大提高网络的带宽利用率和传输效率。
软件定义网络（SDN）软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）是当前交换技术的热门趋势之一。
SDN将网络控制平面与数据转发平面进行解耦，通过集中式的控制器对网络进行灵活的管理和控制。
SDN可以根据应用需求实时调整网络规模、流量分配和策略等，提高网络的灵活性和可编程性。
数据中心网络随着云计算和大数据等技术的发展，数据中心网络成为了交换技术的重要应用场景。
数据中心网络需要满足低延迟、高带宽和高可靠性的要求。
为了提高数据中心网络的性能，研究者们提出了一系列创新技术，如数据中心网络拓扑优化、多路径路由算法、可编程数据平面等。
IPv6随着互联网的发展和IPv4地址资源枯竭的临近，IPv6作为下一代互联网协议得到了广泛的关注。
IPv6拥有更大的地址空间、更好的安全性和更强的可扩展性。
现代交换技术发展与趋势
现代交换技术的发展趋势摘要随着信息技术的发展，信息交流的日益频繁，移动通信网络与各种通信技术在社会生产与生活中扮演着越来越重要的角色。
这种情况下，交换技术作为一种可以实现数据的瞬间储存与转发的重要通信技术，也取得了很大的发展成就，但同时，为了适应这种日益暴增的信息传输，交换技术的未来发展方向又在何方？这是一个值得我们深思的问题。
一、交换技术的发展历史交换技术发展大致可以分为三个阶段：1.1）人工交换发展阶段：第一部磁石式人工交换机。
1.2）自动交换机发展阶段：机电式交换机。
1.3）电子式自动交换阶段：现如今的数字程控式交换机。
二、历史使用的典型交换技术每段历史的发展，都伴随着不断的探索与研究，一次次的改进，一次次的失败，才换来了如今先进的科学技术。
所以，我认为，当前的交换技术，也需要经历我们艰苦不懈的探究，才能得到发展。
2.1）电路交换技术电路交换技术是电信网络交换技术发展的最初形式与第一阶段。
该阶段的典型移动网络代表为GSM与CDMA，其原理是通过一条具备一定宽度的线路保证双方的通信。
通信的过程中，该线路的资源将无法再做他用，直到此次通信完成才能释放。
这种电路交换技术的最主要的应用特点是在稳定的有一定宽度的线路的基础上能够有效的保证双方的通信质量，并且操作简单，支撑成本低。
但同时也存在一定的缺陷，即每一次通信线路只能为当时的信双方提供服务，不利于网络资源的有效利用。
2.2）分组交换技术随着科学技术的发展，人们通信需求量的增加，原有的电路交换技术已经不能满足人们的通信需求了。
同时，传统电路交换技术所提供的单一语音业务也无法适应移动数据业务的变化，于是分组交换技术应运而生。
分组交换技术的主要原理是，在数据传输前，先根据情况对其进行分割，并在新的分段的始端添加不同的字段。
在这个过程中，不仅能完成数据的校验工作，还能实现有效的数据分组。
同以往的电路交换技术相比较，新的分组交换技术的应用优势是通过识别数据开头的字段完成发送任务，不仅免去了连接环节，还在发送中实现了对带宽的合理分配。
交换技术的发展综述
超高速、大容量交换技术
总结词
随着互联网流量的爆炸式增长，超高速、大容量交换技术成为未来的发展趋势。
详细描述
随着云计算、大数据、物联网等技术的快速发展，网络流量呈指数级增长，传统 的交换机已无法满足需求。超高速、大容量交换机能够提供更高的数据传输速率 和更大的吞吐量，支持更多的并发连接，满足不断增长的网络需求。
未来交换技术的发展方向与挑战
未来交换技术的发展方向包括软件定义网 络（SDN）、网络功能虚拟化（NFV）、 光交换等。
未来交换技术面临的挑战包括如何进一 步提高交换速度、降低功耗、提升可靠 性和安全性等方面的问题。
光交换利用光信号的高速传输特性，实 现了高速、大容量的数据交换，是未来 数据中心和云计算的重要支撑技术。
电路交换技术具有实时性强的优点，适用于对通信质量要求较高的场合，如电话通 信。
但电路交换技术也存在资源利用率不高的缺点，因为通信链路在建立后通常保持固 定状态，即使通信双方没有数据传输任务。
基于分组交换技术
分组交换技术是一种动态分配通信链路资源的方 式，通过将数据分割成多个分组进行传输。
分组交换技术具有灵活性高、资源利用率高的优 点，适用于数据通信和互联网应用。
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SUMMARY
交换技术的发展综述
目录
CONTENTS
• 引言 • 交换技术分类 • 交换技术的演进 • 交换技术的应用场景 • 未来交换技术的发展趋势 • 结论
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SUMMAR Y
01
引言
交换技术的定义与重要性
REPORT
交换技术的发展范文
交换技术的发展范文交换技术是信息通信领域中的一项重要技术，负责在网络中转发和处理数据包。
随着互联网的迅速发展，交换技术也在不断演进和进步，以满足日益增长的网络流量和对带宽的需求。
下面将从交换技术的起源、发展和趋势等几个方面，对交换技术的发展进行详细的介绍。
交换技术的起源可以追溯到20世纪70年代末，当时计算机网络起初只是一个小规模的局域网。
在这个时期，主要使用网桥作为数据包的转发设备。
网桥通过学习网络中各个主机的物理地址，将数据包从一个端口转发到另一个端口（目标地址），从而实现了数据包的交换。
但是由于网桥是通过物理地址进行转发，无法解决广播风暴等问题，所以交换技术的发展亟待突破。
随着计算机网络的扩大和互联网的普及，交换技术在80年代迎来了重大的突破，交换机的出现。
交换机是一种基于网络层和链路层的设备，可以实现对数据包进行智能转发和处理。
首先，交换机通过学习和维护主机的MAC地址表，对数据包进行转发。
其次，交换机可以根据IP地址和端口号等信息，实现数据流的管理和控制。
这使得交换机能够有效地解决广播风暴和冲突等问题，提高了网络的运行效率和吞吐量。
随着互联网的飞速发展，交换技术也在不断创新和演进。
一方面，交换机的功能越来越强大，能够实现更复杂的数据处理和管理。
例如，虚拟局域网（VLAN）技术可以将物理上分散的主机划分为逻辑上的局域网，提高了网络的隔离性和安全性。
另一方面，交换机的端口数量和速率也不断增加。
10/100M以太网、千兆以太网和万兆以太网等交换机技术的出现，大大提高了网络的传输速度和带宽。
当前，交换技术正朝着更高速率、更可靠性和更灵活性的方向发展。
一方面，交换技术正在迈向下一代以太网（NGE）时代。
NGE可以支持速率高达400Gb/s的数据传输，满足未来云计算、大数据和物联网等新应用对网络带宽的需求。
另一方面，软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）等新技术不断涌现，为交换技术带来了全新的发展机遇。
交换技术的发展历程
交换技术的发展历程
交换技术的发展历程可以追溯到20世纪初的电报交换系统。
在这个时期，交换系统主要依赖人工操作，需要操作员通过插入插头或拨动开关来实现电话线路的连接与断开。
随着电信技术的进一步发展，自动交换机的概念出现了。
第一个自动交换机于1892年在美国纽约安装并投入使用。
这种自动交换机通过机械方式实现了电话线路的接通与转接，其中使用了旋转选择器等机械元件。
20世纪中叶，电子交换机开始出现。
电子交换机利用电子元器件和电子开关实现电话线路的连接与断开。
早期的电子交换机主要采用电子换接矩阵和电子开关矩阵，通过多路复用和分时技术来提高线路的利用率。
在20世纪70年代，数字交换机开始投入使用。
数字交换机将语音信号转换为数字信号，并采用存储转发的方式进行数据传输。
这种交换技术大大提高了电话网络的容量和质量，并为后续的增值业务（如传真、数据传输等）提供了基础。
随着互联网的迅速发展，IP交换技术也应运而生。
IP交换技术将语音、视频和数据等不同类型的信息都转换为数据包，并利用互联网协议进行传输。
这种交换技术实现了不同网络之间的互联互通，为全球范围内的多媒体通信提供了基础。
随着技术的不断进步，交换技术也在不断演进。
现代交换技术不仅可以实现高容量、高质量的语音通信，还可以支持视频通
话、群组通信、实时多媒体传输等多种应用。
同时，交换技术也逐渐融入到移动通信、云计算和物联网等领域，为人们的日常生活和工作提供了更加便利和智能的通信服务。
交换技术的发展概述
虚拟信道标识符VCI 识别逻辑信道
无连接数据业务
信头仅含目标地址
面向连接的电路交换数据 信头指定通信链路
路漫漫其悠远
电路交换、分组交换到ATM交换
✓ ATM交换优点： 信元头功能简化，信元头处理速度加快 采用固定长度的信元，信息域长度相对分组交换中的分 组较短，能降低ATM交换节点内部缓冲器的容量，减 少信息在缓冲器中的排队时延和时延抖动
机械交换器（机械交点）
用机械的方式让两条线的交点连通
如：磁石人工交换机 、步进式和纵横式的自动控制的交换器
电子交换器（电子交点）
通过一个有源固体器件（如晶体管、晶闸管等）的导通 和截止来实现交点的通断
数字交换器
不采用交点闭合方式。参考计算机总线技术，首先将输 入的数字信号存储在一个固定的缓存器中，然后在控制 系统的控制下读出，再经过总线送到指定的输出端。 注：交换与控制是两个相对独立的概念，模拟交换同样可 以是程控的，如至今仍可看到的程控纵横式模拟交换机
路漫漫其悠远
从人工交换到程控交换－控制方法
SPC技术的优点：
➢ 通过软件程序的修改，可方便地更改交换机的组成结构 和工作性能等。
➢ 极大地改善交换机的话务处理能力 1、提高用户的呼叫能力 2、提高用户的应答能力 3、提高通话组交换到ATM交换
✓电路交换
当一个用户呼叫另一用户时，交换机要立即在这两个用 户之间建立起电路连接，并且这条连接通路在用户通话 期间必须始终保持畅通，直到通话结束了才被释放，中 间不能再被其它呼叫使用。 优点： 实时交换，适合延迟要求高的交互式话音通信 缺点： 通信链路必须在通话前准备就绪，通话期间不能再被其 它用户使用，链路的利用率低 ，不适用于数据通信；存 在呼损现象。
网络交换技术的发展
网络交换技术的发展摘要本文介绍了关于网络交换技术的发展，从最基本的电路交换到宽带交换技术，对于宽带交换技术作了详细的介绍，最后为下一步的网络转型提供了一些建议和思路。
关键词网络交换技术电路变换分组交换宽带交换自从1876年bell发明电话，人们就意识到了用中心点结合电话线，诞生最早的电话交换技术以来，经历了电路交换技术、分组交换技术和宽带交换技术的发展。
1电路交换技术公众电话网(PSTN网)和移动网(包括GSM网和CDMA网)采用的都是电路交换技术，它的基本特点是采用面向连接的方式，在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路，通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束，并且在电路的建立和释放过程中都需要利用相关的信令协议。
这种方式的优点是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，交换设备成本较低，但同时带来的缺点是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。
2分组交换技术电路交换技术主要适用于传送和话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。
数据通信具有很强的突发性，需要进行无差错的传输。
分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式，它的基本特点是面向无连接而采用存储转发的方式，将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据，并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元即分组。
采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，每个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点，这样在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。
分组交换比电路交换的电路利用率高，但时延较大。
3宽带交换技术的发展1)ATM技术在20世纪80年代末由原CclTr提出了宽带综合业务数字网的概念，并提出了一种全新的技术——异步传输模式(ATM)。
交换技术的发展
交换技术的发展1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。
其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。
与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。
而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。
与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。
交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。
现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。
类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。
交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。
协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。
利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。
如理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps的传输速率。
这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率（6道信息流X14880bps／道信息流）。
专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。
一、几种交换技术1.端口交换端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。
以大主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。
现代通信中交换技术的发展
路， 如果没有空闲的连接通路 ， 通信就不能进行 ， 也就是存在
呼损 。
为 了克服 电路交换 资源独 占， 通信 线路利用率 低 ， 存在 呼损 ， 各种不 同终端之 间不 能互通等 问题 ， 们提 出了报文 人
交换 。
议、 图像传输 等业务 的需求 迅速增加 ， 宽的需求 也越来 对带
Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｖｉ ｏ ｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ ｓ ｎ ｉ
Ｉ 坛 Ｔ论
科 技 视 界
２１ 年 ０ 月第 １期 ０２ ４ ２
现代通信中交换技术的发展
雷 娟
（ 津开发 区职 业技 术学 院 中国 天津 ３ ０ ５ ） 天 ０ ４ ７
通信 是指 人与人之 间通过某种 媒介进行 信息 交流与传
技术 ， 是报文交换技术的改进 。报文交换是以报 文为单位 ， 而 分组交换需要将用户传送 的信息分割成若 干个组 ， 附有分 并 组头 ， 分组头中含有地 址及其控 制信 息 ， 每个分 组标识 后 ． 在
一
时性要求 高的通信业务 ， 信息 的传 输时延小 ， 电路 交换时对 用户 的信息不 进行存储 、 分析 和处 理 ， 息在终端 之 间进 行 信 “ 明” 透 传输 ， 处理方面 的开 销 比较小 ， 在 信息 的传 输效率 比
越高 ， 导致了宽带综合业务数字 网（ —Ｓ Ｎ 的 问世。Ａ Ｍ交 Ｂ ＩＤ ） Ｔ
换是支持 Ｂ ＩＤ —Ｓ Ｎ的一种交换技术 ， 是一种先进的交换 方式 。
２ 报 文交 换
报文交换 的基 本原 理是 “ 存储一转发 ” 这种方式不要求 ，
既能像 电路交换方式一样适用于实时业 ， 又能像分组交换方
别 的用户使用。由于讲话双方总是 一个在说 。 一个在 听， 因此 电路 空闲时间占大约 ５ ％。其次 ， ０ 电路交换 中也存在着一定
交换技术的发展概述(PPT 28张)
由软交换机设备构成，完成各种呼叫控制，并负责相 应业务处理信息传送。
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软交换
软交换
是基于IP协议或ATM技术的分组化的光传送网，为业 务媒体流和控制信息流提供统一的、保证QoS的高速 分组传送平台。
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软交换
软交换
主要向用户提供各种接入手段，实现媒体格式的转换。 主要设备包括信令网关SG、中继媒体网关TG、接入媒 体网关AG、综合接入网关（IAD）和各类用户终端
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电路交换、分组交换到ATM交换
消息交换
消息前添加报头 存储－计算路由－确定出线－等空闲再发送 优点： 不要求两个终端间的线路和交换机同时空闲 中继线的利用率得到了大大的提高 缺点： 要求系统要有足够大的存储器，以保证数据不被丢失 交换时延大，不适合于交互式的实时通信 将整个文件打包成一条报文，也不适用于文件长度差异 很大的计算机通信。
当一个用户呼叫另一用户时，交换机要立即在这两个用 户之间建立起电路连接，并且这条连接通路在用户通话 期间必须始终保持畅通，直到通话结束了才被释放，中 间不能再被其它呼叫使用。 优点： 实时交换，适合延迟要求高的交互式话音通信 缺点： 通信链路必须在通话前准备就绪，通话期间不能再被其 它用户使用，链路的利用率低 ，不适用于数据通信；存 在呼损现象。
信头
地址和控制信息
虚拟信道标识符VCI 识别逻辑信道 无连接数据业务 信头仅含目标地址 面向连接的电路交换数据 信头指定通信链路
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电路交换、分组交换到ATM交换
ATM交换优点： 信元头功能简化，信元头处理速度加快 采用固定长度的信元，信息域长度相对分组交换中的分 组较短，能降低ATM交换节点内部缓冲器的容量，减 少信息在缓冲器中的排队时延和时延抖动
现代交换技术发展与趋势
现代交换技术的发展趋势摘要随着信息技术的发展，信息交流的日益频繁，移动通信网络和各种通信技术在社会生产和生活中扮演着越来越重要的角色。
这种情况下，交换技术作为一种可以实现数据的瞬间储存和转发的重要通信技术，也取得了很大的发展成就，但同时，为了适应这种日益暴增的信息传输，交换技术的未来发展方向又在何方？这是一个值得我们深思的问题。
一、交换技术的发展历史电话交换技术发展大致可以分为三个阶段：1.1）人工交换发展阶段：第一部磁石式人工电话交换机。
1.2）自动交换机发展阶段：机电式交换机。
1.3）电子式自动交换阶段：现如今的数字程控式交换机。
二、历史使用的典型交换技术每段历史的发展，都伴随着不断的探索和研究，一次次的改进，一次次的失败，才换来了如今先进的科学技术。
所以，我认为，当前的交换技术，也需要经历我们艰苦不懈的探究，才能得到发展。
2.1）电路交换技术电路交换技术是电信网络交换技术发展的最初形式和第一阶段。
该阶段的典型移动网络代表为GSM和CDMA，其原理是通过一条具备一定宽度的线路保证双方的通信。
通信的过程中，该线路的资源将无法再做他用，直到此次通信完成才能释放。
这种电路交换技术的最主要的应用特点是在稳定的有一定宽度的线路的基础上能够有效的保证双方的通信质量，并且操作简单，支撑成本低。
但同时也存在一定的缺陷，即每一次通信线路只能为当时的信双方提供服务，不利于网络资源的有效利用。
2.2）分组交换技术随着科学技术的发展，人们通信需求量的增加，原有的电路交换技术已经不能满足人们的通信需求了。
同时，传统电路交换技术所提供的单一语音业务也无法适应移动数据业务的变化，于是分组交换技术应运而生。
分组交换技术的主要原理是，在数据传输前，先根据情况对其进行分割，并在新的分段的始端添加不同的字段。
在这个过程中，不仅能完成数据的校验工作，还能实现有效的数据分组。
同以往的电路交换技术相比较，新的分组交换技术的应用优势是通过识别数据开头的字段完成发送任务，不仅免去了连接环节，还在发送中实现了对带宽的合理分配。
第二讲_交换技术的发展
全模拟电话网 中继系统数字化 汇接交换机数字化
（a）
模拟电话机
（b）
（c）
市话交换机数字化
用户环线数字化 (综合数字通信网IDN) 多种业务 终端综合化
（d）
（e ）
数字电话机
数字计算机
数字传真机 市话 交换机 汇接 交换机 市话 交换机
模数或数模转换器
综合业务数字网
窄带ISDN和宽带ISDN－－2Mbit/s速率门限
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电路交换、分组交换到ATM交换
分组交换
把消息交换中的消息划分成许多较短的、具有统一格式 的“分组”，每个分组都加上地址和控制信息，再对各 分组执行存储转发过程 优点： 分组相对比较小，所要求的交换机的存储容量以及每个 分组的传输延时都比消息交换小，可能用于实时性要求 较高的交互式通信。传输可靠性较高。 缺点： 数据包分得越小，对于整条消息来说增加的额外开销就 越多，有用信息的相对传输延时增大，一般来说只用于 非实时的数据通信
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电路交换、分组交换到ATM交换
消息交换
消息前添加报头 存储－计算路由－确定出线－等空闲再发送 优点： 不要求两个终端间的线路和交换机同时空闲 中继线的利用率得到了大大的提高 缺点： 要求系统要有足够大的存储器，以保证数据不被丢失 交换时延大，不适合于交互式的实时通信 将整个文件打包成一条报文，也不适用于文件长度差异 很大的计算机通信。
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从人工交换到程控交换－控制方法
人工交换机
大部分控制功能由人工完成
自动交换机
第一个自动交换机产生
机电制和布控制控制系统 只能进行基本的呼叫接续处理 存储程序控制（SPC）系统 依靠预先存储在存储器中的程序和数据来引导微机对各 种信令进行处理，并对交换网络和各种接口进行必要的 控制，以完成呼叫处理功能和OAM功能的。
现代交换技术的发展与趋势
现代交换技术的发展与趋势(总19页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--现代网络交换技术的发展与趋势摘要近年来，由于通信技术的不断发展，人们对新业务需求的增加，给通信事业的发展带来了新的挑战，当前迫切需要一个能够将语音、数据和图像融合在一起的网络。
通信网络正在从电路交换向以软交换为核心的下一代网络演进。
下一代网络NGN(Next Generation Network)是一个综合性的开放网络，它以分组交换技术为基础，以软交换技术为核心。
NGN需要得到许多新技术的支持，关键技术是软交换技术、高速路由/交换技术、大容量光传送技术和宽带接入技术。
随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始兴起，2013年12月4日下午，工业和信息化部向中国联通、中国电信、中国移动正式发放了第四代移动通信业务牌照（TD-LTE），此举标志着中国电信产业正式进入了4G时代，这将大大有利于下一代网络的发展，下一代网络的建设成为越来越重要的话题之一。
本文探讨的是下一代网络的关键交换技术：软交换技术和光交换技术，及其所支持的下一代网络技术。
【关键词】软交换光交换光纤通信下一代网络 NGN目录一、下一代网络的关键交换技术 (1)二、软交换 (3)三、光交换 (6)四、NPN关键交换技术的发展前景 (12)五、参考文献 (12)一、下一代网络的关键交换技术随着信息技术的发展，信息交流的日益频繁，移动通信网络和各种通信技术在社会生产和生活中扮演着越来越重要的角色。
这种情况下，交换技术作为一种可以实现数据的瞬间储存和转发的重要通信技术，也取得了很大的发展成就，但同时，为了适应这种日益暴增的信息传输，交换技术的未来发展方向又在何方？这是一个值得我们深思的问题。
交换技术的发展历史电话交换技术发展大致可以分为三个阶段：1）人工交换发展阶段：第一部磁石式人工电话交换机。
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软交换
软交换
是以IP网作为核心承载网的分组话音技术。它提出了一 个新概念：将呼叫控制、业务承载、业务逻辑相分离， 再采用标准的通信协议进行连接和交互。可更加灵活地 在网络上提供业务。 软交换不是用一种的新的交换技术代替已有的交换技术， 而是把基于各种不同交换技术的网络融合起来，从业务 层面实现网络的融合。 广义上讲，软交换是一种体系结构，并不是一个单独的 设备；是一系列分布于IP网络之上的设备的总称。
第二讲 交换技术的发展
主讲：张国梅 地址：西一楼543 电话：82668772-543 zhanggm@
本节课内容
模拟交换与数字交换
从人工交换到程控交换 电路交换、分组交换到ATM交换 软交换
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交换技术发展历程简单回顾
1878年，第一台交换机出现
交换机的发展主要集中在控制交换器接续的控制技术的 发展上。
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模拟交换与数字交换－接续技术
交点通断的实现技术发展
机械交换器（机械交点）
用机械的方式让两条线的交点连通
如：磁石人工交换机 、步进式和纵横式的自动控制的交换器
电子交换器（电子交点）
通过一个有源固体器件（如晶体管、晶闸管等）的导通 和截止来实现交点的通断
数字交换器
不采用交点闭合方式。参考计算机总线技术，首先将输 入的数字信号存储在一个固定的缓存器中，然后在控制 系统的控制下读出，再经过总线送到指定的输出端。 注：交换与控制是两个相对独立的概念，模拟交换同样可 以是程控的，如至今仍可看到的程控纵横式模拟交换机
下一代网络NGN 对网络业务需求急剧增长：语音、数据、视频业务、实 时多媒体流等；更高的安全性、可靠性和高性能。 运营商、业务提供商、网络用户，均希望网络能够在现 有高度异构的通信基础设施上提供开放、稳定、高性能、 可重用、可编程的服务； NGN:能屏蔽底层通信基础设施的多样性；能提供一种 统一开放的、可伸缩的、安全稳定和高性能的融合服务 平台；能快速灵活地开发、定制和部署新业务。 NGN通常和软交换联系在一起，它是一个以软交换为 核心、光网络为基础、采用分组型传送技术的开放式融 合网。
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电路交换、分组交换到ATM交换
消息交换
消息前添加报头 存储－计算路由－确定出线－等空闲再发送 优点： 不要求两个终端间的线路和交换机同时空闲 中继线的利用率得到了大大的提高 缺点： 要求系统要有足够大的存储器，以保证数据不被丢失 交换时延大，不适合于交互式的实时通信 将整个文件打包成一条报文，也不适用于文件长度差异 很大的计算机通信。
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从人工交换到程控交换－控制方法
人工交换机
大部分控制功能由人工完成
自动交换机
第一个自动交换机产生
机电制和布控制控制系统 只能进行基本的呼叫接续处理 存储程序控制（SPC）系统 依靠预先存储在存储器中的程序和数据来引导微机对各 种信令进行处理，并对交换网络和各种接口进行必要的 控制，以完成呼叫处理功能和OAM功能的。
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电路交换、分组交换到ATM交换
ATM交换优点： 信元头功能简化，信元头处理速度加快 采用固定长度的信元，信息域长度相对分组交换中的分 组较短，能降低ATM交换节点内部缓冲器的容量，减 少信息在缓冲器中的排队时延和时延抖动
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电路交换、分组交换到ATM交换
电路交换、分组交换和 ATM交换比较 ...
由软交换机设备构成，完成各种呼叫控制，并负责相 应业务处理信息传送。
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软交换
软交换
是基于IP协议或ATM技术的分组化的光传送网，为业 务媒体流和控制信息流提供统一的、保证QoS的高速 分组传送平台。
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软交换
软交换
主要向用户提供各种接入手段，实现媒体格式的转换。 主要设备包括信令网关SG、中继媒体网关TG、接入媒 体网关AG、综合接入网关（IAD）和各类用户终端
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1889年，美国人史端乔
从人工交换到程控交换－控制方法
SPC技术的优点：
通过软件程序的修改，可方便地更改交换机的组成结构 和工作性能等。 极大地改善交换机的话务处理能力 1、提高用户的呼叫能力 2、提高用户的应答能力 3、提高通话能力
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电路交换、分组交换到ATM交换
电路交换
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电路交换、分组交换到ATM交换
ATM交换
异步传输模式（ATM）： 没有像STM一样的周期帧的概念，用被称作“信元”的 固定长度的块来传输数据，按信元进行统计复用，在时 间上没有固定的复用位置。
A B A C
信头
地址和控制信息
虚拟信道标识符VCI 识别逻辑信道 无连接数据业务 信头仅含目标地址 面向连接的电路交换数据 信头指定通信链路
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本章小结
交换的概念 交换式通信网，呼叫、信令、业务、ISDN 交换机结构：交换网络、接口、控制系统 交换技术的发展： 模拟 — 数字 人工 — 程控 电路 — 分组 — ATM — 软交换
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作业
1－ 8 1－10 1－11 1－12
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磁石式人工交换机
纵横制机电式自动交换机接续器
当一个用户呼叫另一用户时，交换机要立即在这两个用 户之间建立起电路连接，并且这条连接通路在用户通话 期间必须始终保持畅通，直到通话结束了才被释放，中 间不能再被其它呼叫使用。 优点： 实时交换，适合延迟要求高的交互式话音通信 缺点： 通信链路必须在通话前准备就绪，通话期间不能再被其 它用户使用，链路的利用率低 ，不适用于数据通信；存 在呼损现象。
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电路交换、分组交换到ATM交换
电路交换、消息交换和分组交换总体比较
终端 交换机 交换机 终端
电路交换
呼叫 (a) 消息传输
消息交换
分组交换
(b)
(c)
虚拟电路分组交换
(d)
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电路交换、分组交换到ATM交换
虚电路与电路交换的区别
虚电路不同于电路交换中的物理连接，它是一种逻辑连 接（没有做物理的连通），发起呼叫的用户并不独占给 它分配的线路，只在有分组要传输时，呼叫时指定的线 路才连通并被该分组占用。 一条物理线路上可同时建立多个虚电路 虚拟电路分组交换，属于“面向连接”的交换方式
步进制机电式自动交换机接续示意图
华为C&C08数字程控交换机
大唐SP30超级数字程控交换机
中兴ZXJ10数字程控交换机
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电路交换、分组交换到ATM交换
分组交换
把消息交换中的消息划分成许多较短的、具有统一格式 的“分组”，每个分组都加上地址和控制信息，再对各 分组执行存储转发过程 优点： 分组相对比较小，所要求的交换机的存储容量以及每个 分组的传输延时都比消息交换小，可能用于实时性要求 较高的交互式通信。传输可靠性较高。 缺点： 数据包分得越小，对于整条消息来说增加的额外开销就 越多，有用信息的相对传输延时增大，一般来说只用于 非实时的数据通信
交换技术从自动电话交换机开始发展
1892 1938 1965 1970 步进制 机电式 纵横制 机电式 存储程序控制 电子式 程控数字电话交换系统 直接控制 间接控制 程控交换机应用新阶段 PCM信号交换 数字交换
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模拟交换与数字交换－接续技术
接续信号的发展变化
用户环线 通信网 用户环线
W W W NW 1 1 1 1 1 1 2 2 出 2 2 出 2 2 出 (N-1)W W
入
入
入
...
N
...
...
...
N N
...
...
N
N N
电路交换
分组交换
ATM交换
报文交换 分组交换 帧交换 帧中继 ATM交换 快速电路交换 多速率电路交换 电路交换 电路交换
报文交换
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软交换
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电路交换、分组交换到ATM交换
ATM交换
同步传输模式（STM）： 周期性地以帧的格式发送数据，每帧由若干个时隙组成， 每个时隙在通信过程中分配给一个特定的用户，不同用 户的信息通过固定的时间复用位置进行标识。
帧同步 时隙1 帧周期 （帧1） 时隙n 帧同步 时隙1 帧2 时隙n
STM缺点： 时隙的动态分配非常困难，对帧结构的设计以及组帧技 术提出了很高的要求。
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软交换
软交换
呼叫控制 承载控制 地址翻译 路由 分层的体 系结构 网关控制 计费数据收集等 是NGN的控制中心
19/25软交换来自 软交换由各类业务服务应用平台构成，向用户提供各种增值 业务，存放业务逻辑和业务数据，并可通过应用服务 器提供应用编程接口（API）
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软交换
软交换
全模拟电话网 中继系统数字化 汇接交换机数字化
（a）
模拟电话机
（b）
（c）
市话交换机数字化
用户环线数字化 (综合数字通信网IDN) 多种业务 终端综合化
（d）
（e ）
数字电话机
数字计算机
数字传真机 市话 交换机 汇接 交换机 市话 交换机
模数或数模转换器
综合业务数字网
窄带ISDN和宽带ISDN－－2Mbit/s速率门限