第二讲_交换技术的发展

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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
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。
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@mail.xjtu.edu.cn
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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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 ...
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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。
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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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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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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
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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
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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
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。
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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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
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
全模拟电话网 中继系统数字化 汇接交换机数字化
百度文库
（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
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
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
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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
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软交换
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