网络交换新技术

2013 年秋季学期研究生课程考核

（读书报告、研究报告）

考核科目:网络交换技术

学生所在院（系）:电子与信息工程学院

学生所在学科:信息与通信工程

学生姓名:

学号:

学生类别:

考核结果阅卷人

第 1 页（共6 页）

网络交换新技术

摘要

随着科技的进步，通信网络技术发展的日新月异，交换技术作为通信网的核心技术，也在不断的演进和发展，近些年来涌现出一大批交换新技术新方法，其中以软交换技术和光交换技术尤为突出。本文在介绍通信网发展的前提下，重点阐述了下一代网络（NGN）的特点，并对其关键技术软交换多了介绍，分析了其发展前景；然后介绍了光交换技术的概念和相关技术，讨论了其未来的发展趋势；最后针对最近发展很迅速的云技术，介绍了适应云网络的交换机的研究现状，引入了锐捷和华为分别开发的两款云级交换机。

关键词：NGN，软交换技术，光交换技术，云级交换机

当前，通信网络技术正面临着百年未遇的巨变，电信网、互联网和有线电视网的融合正在成为网络发展和演进的主题。下一代通信网（nest generation network，NGN）将是一个以软交换为核心并逐步向IMS过渡，以光网络和分组传送技术为基础，业务开放的网络。

通信网是现代信息社会的基础设施，交换设备是通信网的重要组成部分，而交换技术是通信网的核心技术。随着通信网向数字化、智能化、综合化、宽带化、个人化方向的快速发展，各种新型交换技术不断涌现，交换领域出现“新技术层出不穷，多种技术同时发展”的局面，这些技术将按下一代网络的框架在传送、控制、业务等层面进行融合。

本文就近些年来已取得重要进展和正在深入研究的网络交换新技术展开讨论，重点介绍NGN与软交换，光交换以及云交换技术，了解网络技术的最新成果。

1NGN与软交换技术

下一代网络（NGN）是集话音、数据、视频和多媒体业务于一体的全新网络构架。传统电信网络的交换技术基础是程控交换机所构成的网络，而下一代网络的交换技术基础则是以软交换所构成的信息网络交换平台，软交换技术可以说是上一代网络与下一代网络的中转枢纽，软交换的思想是在电信网向下一代网络演进的过程中产生的，它充分吸取了电信网、智能网和IP技术的优点，采用开放是分层体系结构，实现了网络和业务的融合，具有巨大的优越性。

1.1NGN

NGN是在网络业务量和电信外部环境几乎同时发生巨大变化的前提下，电信业试图利用最新技术成果来适应发展、变革和竞争需要而提出的下一步网络发展的总体设想和思路。NGN是电信发展史上的一个里程碑，它标志着新一代电信网络时代的到来。从广义上讲，NGN泛指一个以IP为中心的全业务网络，可以支持多业务的融合，支持固定接入以及移动接入。

2004年2月，国际电信联盟远程通信标准化组织（ITU-T）对NGN给出的定义是：NGN是一个分组网络，它提供包括电信业务在内的多种业务，能够利用多种带宽和具有QoS能力的传送技术，实现业务功能和底层传送技术的分离；它提供用户对不同业务提供商网络的自由接入，并支持通用移动性，实现用户对

业务使用的一致性和统一性。

NGN是业务驱动的网络，业界公认的主要特征有：

（1）业务和终端趋于IP化；

（2）高速宽带，能综合实时业务、非实时业务、宽带业务、窄带业务以及多媒体业务；

（3）业务网采用业务与呼叫控制分离、呼叫与承载分离的体系结构；

（4）安全可信的网络；

（5）能够保证电信级的服务质量；

（6）有良好的生态模型和商业价值链

1.2软交换技术

传统电信网络是基于程控交换机的网络，NGN是基于软交换的网络。我国信息产业部电信传输研究所对软交换的定义是：“软交换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。”由此看来，软交换的基本含义是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制和信令互通。

从广义上看，软交换泛指一种体系结构，包括了4个功能层面：媒体/接入层、传输层、控制层和业务/应用层，如图所示。它主要由软交换设备、信令网关、应用服务器、IDA（integrated access device）等组成。如下图：

业务/应用层

控制层

传输层

媒体/接入层

从狭义上讲，软交换指交换设备，定位在控制层。软交换是NGN的控制功能实体，为NGN具有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功能，是NGN 网络呼叫和控制的核心。

在软交换系统中，核心交换设备是软交换机/软交换服务器，它提供传统的长途和本地电话业务，完成信令处理等功能。除了软交换机外，在边缘接入层还有很多软交换设备可分为窄带接入设备和宽带接入设备。所谓窄带接入，简单地可以认为是利用软交换机、网关等设备替代现有的电话汇接局和端局，它的网络

中除了包含软交换设备外，还涉及中继网关和接入网关。所谓宽带接入，简单地可以认为是利用软交换等设备为综合接入设备、智能终端用户提供业务，它的网络组织中除了包含软交换等核心网络设备之外，更重要的是终端。

目前，国内外很多运营商都部署了商用的软交换网络，基于软交换技术的NGN有了长足的进步，软交换作为电信网络的发展方向得到了业界的认同，网络设备的实际能力已超过实际的业务需要，从技术层面上看是乐观的。但总体上，NGN在技术和市场上还在继续完善发展中，期待着软交换等核心技术的进一步研究。

2光交换技术

目前，光纤已成为通信网的主要传输媒介。以电子技术为基础的交换方式，无论是数字程控交换、ATM交换、还是高速路由器，他们的交换容量都受到电子期间工作速度的限制。因为光技术在高速宽带信号上由于电交换，研究和开发具有高速宽带大容量潜力的光交换技术势在必行。

光交换被认为是未来宽带通信网最具潜力的新一代交换技术，基于光纤的全光网络方案能提供高速、大容量的传输及处理服务，打破信息传输的“瓶颈”，可以在很长时间内适应高速宽带业务的带宽需求。全光网络是指光信息流在网络中传输及交换时始终以光的形式存在，而不需要经过光电、电光转换。也就是说，信息从源节点到目的节点的传输过程中始终在光域内，波长成为全光网络最基本积木单元。由于全光网络中的信号传输全部在光域内进行，因此，全光网络具有对信号的透明性，通过波长选择器实现路由选择。

目前的全光网络，并非是整个网络的全部光学化，而是信息流在传输和交换过程中以光的形式存在，控制部分仍然用电路方法实现。这是由于目前光逻辑器件的功能还比较简单，不能完成控制部分的复杂的逻辑处理功能，因此，现有的光交换控制单元还要由电信号来完成，即所谓的电控光交换。在控制单元的输入端进行光电转换，而在输出端完成电光转换。随着光器件技术的发展，光交换技术的最终发展趋势将是光控光交换，就目前来说，力图实现整个网络的全光化是不现实的也是不必要的。

与电交换技术类似，光交换技术按照交换方式可分为光路光交换和分组光交换。如下图：

光交换

光路光交换

空分

时分

波分

混合

分组

突发

标记

时隙路由

波导空分

自由空间

分组光交换

不同的交换技术可以支持不同粒度的交换，其中，波导空分、自由空间和波分光交换类似于现存的电路交换网，是粗粒度的信道分割。时分和分组光交换属于信道分割粒度较细的交换。

另外，针对目前光电路交换和光分组交换存在的一些问题，近年来，人们提出了光突发交换技术和自动交换光网络。随着快速波长变换技术的成熟，光突发