交换的概念
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对于终端用户数量较多，分布范围较广的情况， 最好的连接方法是在用户分布密集中心处安装一个设 备，把每个用户终端设备（比如电话机）分别用专用 的线路（电话线）连接到这个设备上，如图12―1（b） 所示。当任意两个用户之间要进行通信时，该设备就 把连接这两个用户的开关接点合上，将这两个用户的 通信线路接通。
第12章 数据交换技术
当两个用户通信完毕，再把相应的开关接点断开，两 个用户间的连线也就随之切断。这样，对N个用户只需 要N对连线，即N条线路（一般一条线路由一对连线组 成）就可以满足要求，线路的投资费用大大降低。这 种能够完成任意两个用户之间通信线路连接与断开作 用的设备称为交换设备或交换机。
第12章 数据交换技术
第12章 数据交换技术
12.1 交换的概念
对于点到点的通信，只要在通信双方之间建立一 个连接即可。而对于点到多点或多点到多点的通信 （也就是具有多个通信终端），最直接的方法就是让 所有通信方两两相连，如图12―1（a）所示。这样的 连接方式称为全互连式。全互连式存在以下缺点：
第12章 数据交换技术
（1）当存在N个终端时需要N（N-1）/2条连线，连 线数量随终端数的平方而增加，通常称为N2问题。
（2）当这些终端分别位于相距很远的地方时，相 互间的连接需要大量的长途线路。
（3）每个终端都有N-1根连线与其它终端相接，因 而每个终端都需要N-1个线路接口。
（4）增加第N+1个终端时，必须增设N条线路。 显然，全互连式成本较高，连接复杂，仅适合于 终端数目较少、地理位置相对集中且可靠性要求很高 的场合。
如果要给交换机下一个定义的话，我们可以这样 说，能够将多个输入和多个输出随意（一般是两两连 通或切断）连通或切断的设备就叫交换机。需要指出， 上述交换原理及交换机定义在概念上强调的是通信线 路的物理交换，即能够看得见摸得着的线路的连接和 切断。而后面介绍的分组交换以及网络交换机除了有 类似的物理交换概念之外，还有看不见摸不着的逻辑 交换，比如，ATM中的VC交换。希望读者学完本章后 能够用心体会其中的奥秘。
第12章 数据交换技术
用户8 用户7
用户1 用户2
用户6 用户5
用户3 用户4 (a) 通信用户的全互连
图12―1 通信终端连接方式示意图
第12章 数据交换技术
用户8
用户7
用户1
用户6
用户2
用户5
用户3 用户4 (b ) 通信用户通过交换设备连接
图12―1 通信终端连接方式示意图
第12章 数据交换技术
第12章 数据交换技术
12.3 常用的交换技术
从100多年前最早应用于电话网的线路交换开始， 经过人们的不断努力，现在交换技术已经从单一方式 发展为多种形式，如线路交换、报文交换、分组交换、 ATM交换等。而这些交换技术大都是随着计算机网络 的发展应运而生，并且从前面的介绍中我们已经看到 交换在通信中的重要地位，所以，要想很好地掌握通 信和网络知识，必须了解和掌握交换技术。下面我们 主要针对数据（计算机网络）通信向大家简要介绍上
。
第12章 数据交换技术
12.3.1 线路交换 线路交换（也ຫໍສະໝຸດ Baidu电路交换）是在信息（数据）的
发送端和接收端之间，直接建立一条临时通路，供通 信双方专用，其它用户不能再占用，直到双方通信完 毕才能拆除。其特点是直接由物理链路连通，没有其 它用户干扰、没有非传输时延；缺点是通路建立时间 较长，线路利用率不高（也就是长途电话费用高的原 因）。该方式适合大数据量的信息传输。
第12章 数据交换技术
引入交换设备后，交换设备就和连接在其上的用 户终端设备以及它们之间的传输线路构成了最简单的 通信网，并可由多个交换设备构成实用的大型通信网， 如图12―2所示。处于通信网中的任何一台交换设备都 可以称为一个交换节点。
第12章 数据交换技术
汇接 交换机 市话 交换机 用户 交换机
第12章 数据交换技术
信息在网络中从一点到另一点的传输也像火车在铁 路上从一地到另一地的运行似地要经过若干个交换 节点（车站）才能完成，这种节点对信息的转发方 式（车站引导火车的运行方式，比如扳道岔）就称 为交换方式。
综上所述，所谓交换就是指各通信终端之间 （比如计算机之间，电话机之间，计算机与电话机 之间等）为交换信息所采用的一种利用交换设备进 行连接的工作方式。
第12章 数据交换技术
12.2 交换的基本功能
从上述由开关构成的中心交换设备进行信息交换 的过程可知，交换的基本功能就是在连接到交换设备 上的任意的入线和出线之间建立连接，或者说是将入 线上的信息分发到出线上去。这样，任何一个主叫用 户（提出通信要求者）的信息，无论是话音、数据还 是文本图像等，均可通过在通信网中的交换节点发送 到所需的任何一个或多个被叫用户处。
电话 机 中继 线 用户 线
图12―2 通信网示意图
第12章 数据交换技术
图中直接与电话机或终端连接的交换机称为本地 交换机或市话交换机，相应的交换局称为端局或市话 局；仅与各交换机连接的交换机称为汇接交换机。当 距离很远时，汇接交换机也称为长途交换机。用户终 端与交换机之间的线路称为用户线，其接口称为用户 网络接口（UNI），交换机之间的线路称为中继线，其 接口称为网络接口（NNI）。
第12章 数据交换技术
对于一个交换节点，至少应具备下述功能： (1)能正确接收和分析来自UNI或NNI的呼叫信令； (2)能正确接收和分析来自UNI或NNI的地址信令； (3)能按照目的地址正确地进行路由选择并通过NNI 转发信号； (4)能控制连接的建立； (5)能按照要求拆除连接。 所谓信令是指通信系统中的控制指令，它用于在 指定的终端之间建立临时通信信道，并维护网络本身 的正常运行。而信令传送时所遵循的规则就是信令协 议和信令方式。
第12章 数据交换技术
图12―2中的用户交换机（PBX）常用于一个集团 的内部。PBX与市话交换机之间的中继线数目常常远 比PBX所连接的用户线数目少，因此当集团中的电话 主要用于内部通信时，采用PBX要比将所有话机都连 至市话交换机更经济。当PBX具有自动交换能力时， 又称为PABX。
我们用一个生活中的例子描述一下交换过程，一 个通信网（比如一个计算机网络）是由许多相互交叉 的节点连接而成，就像我们熟悉的铁路交通网是由许 多火车站连接起来的一样。
第12章 数据交换技术
当两个用户通信完毕，再把相应的开关接点断开，两 个用户间的连线也就随之切断。这样，对N个用户只需 要N对连线，即N条线路（一般一条线路由一对连线组 成）就可以满足要求，线路的投资费用大大降低。这 种能够完成任意两个用户之间通信线路连接与断开作 用的设备称为交换设备或交换机。
第12章 数据交换技术
第12章 数据交换技术
12.1 交换的概念
对于点到点的通信，只要在通信双方之间建立一 个连接即可。而对于点到多点或多点到多点的通信 （也就是具有多个通信终端），最直接的方法就是让 所有通信方两两相连，如图12―1（a）所示。这样的 连接方式称为全互连式。全互连式存在以下缺点：
第12章 数据交换技术
（1）当存在N个终端时需要N（N-1）/2条连线，连 线数量随终端数的平方而增加，通常称为N2问题。
（2）当这些终端分别位于相距很远的地方时，相 互间的连接需要大量的长途线路。
（3）每个终端都有N-1根连线与其它终端相接，因 而每个终端都需要N-1个线路接口。
（4）增加第N+1个终端时，必须增设N条线路。 显然，全互连式成本较高，连接复杂，仅适合于 终端数目较少、地理位置相对集中且可靠性要求很高 的场合。
如果要给交换机下一个定义的话，我们可以这样 说，能够将多个输入和多个输出随意（一般是两两连 通或切断）连通或切断的设备就叫交换机。需要指出， 上述交换原理及交换机定义在概念上强调的是通信线 路的物理交换，即能够看得见摸得着的线路的连接和 切断。而后面介绍的分组交换以及网络交换机除了有 类似的物理交换概念之外，还有看不见摸不着的逻辑 交换，比如，ATM中的VC交换。希望读者学完本章后 能够用心体会其中的奥秘。
第12章 数据交换技术
用户8 用户7
用户1 用户2
用户6 用户5
用户3 用户4 (a) 通信用户的全互连
图12―1 通信终端连接方式示意图
第12章 数据交换技术
用户8
用户7
用户1
用户6
用户2
用户5
用户3 用户4 (b ) 通信用户通过交换设备连接
图12―1 通信终端连接方式示意图
第12章 数据交换技术
第12章 数据交换技术
12.3 常用的交换技术
从100多年前最早应用于电话网的线路交换开始， 经过人们的不断努力，现在交换技术已经从单一方式 发展为多种形式，如线路交换、报文交换、分组交换、 ATM交换等。而这些交换技术大都是随着计算机网络 的发展应运而生，并且从前面的介绍中我们已经看到 交换在通信中的重要地位，所以，要想很好地掌握通 信和网络知识，必须了解和掌握交换技术。下面我们 主要针对数据（计算机网络）通信向大家简要介绍上
。
第12章 数据交换技术
12.3.1 线路交换 线路交换（也ຫໍສະໝຸດ Baidu电路交换）是在信息（数据）的
发送端和接收端之间，直接建立一条临时通路，供通 信双方专用，其它用户不能再占用，直到双方通信完 毕才能拆除。其特点是直接由物理链路连通，没有其 它用户干扰、没有非传输时延；缺点是通路建立时间 较长，线路利用率不高（也就是长途电话费用高的原 因）。该方式适合大数据量的信息传输。
第12章 数据交换技术
引入交换设备后，交换设备就和连接在其上的用 户终端设备以及它们之间的传输线路构成了最简单的 通信网，并可由多个交换设备构成实用的大型通信网， 如图12―2所示。处于通信网中的任何一台交换设备都 可以称为一个交换节点。
第12章 数据交换技术
汇接 交换机 市话 交换机 用户 交换机
第12章 数据交换技术
信息在网络中从一点到另一点的传输也像火车在铁 路上从一地到另一地的运行似地要经过若干个交换 节点（车站）才能完成，这种节点对信息的转发方 式（车站引导火车的运行方式，比如扳道岔）就称 为交换方式。
综上所述，所谓交换就是指各通信终端之间 （比如计算机之间，电话机之间，计算机与电话机 之间等）为交换信息所采用的一种利用交换设备进 行连接的工作方式。
第12章 数据交换技术
12.2 交换的基本功能
从上述由开关构成的中心交换设备进行信息交换 的过程可知，交换的基本功能就是在连接到交换设备 上的任意的入线和出线之间建立连接，或者说是将入 线上的信息分发到出线上去。这样，任何一个主叫用 户（提出通信要求者）的信息，无论是话音、数据还 是文本图像等，均可通过在通信网中的交换节点发送 到所需的任何一个或多个被叫用户处。
电话 机 中继 线 用户 线
图12―2 通信网示意图
第12章 数据交换技术
图中直接与电话机或终端连接的交换机称为本地 交换机或市话交换机，相应的交换局称为端局或市话 局；仅与各交换机连接的交换机称为汇接交换机。当 距离很远时，汇接交换机也称为长途交换机。用户终 端与交换机之间的线路称为用户线，其接口称为用户 网络接口（UNI），交换机之间的线路称为中继线，其 接口称为网络接口（NNI）。
第12章 数据交换技术
对于一个交换节点，至少应具备下述功能： (1)能正确接收和分析来自UNI或NNI的呼叫信令； (2)能正确接收和分析来自UNI或NNI的地址信令； (3)能按照目的地址正确地进行路由选择并通过NNI 转发信号； (4)能控制连接的建立； (5)能按照要求拆除连接。 所谓信令是指通信系统中的控制指令，它用于在 指定的终端之间建立临时通信信道，并维护网络本身 的正常运行。而信令传送时所遵循的规则就是信令协 议和信令方式。
第12章 数据交换技术
图12―2中的用户交换机（PBX）常用于一个集团 的内部。PBX与市话交换机之间的中继线数目常常远 比PBX所连接的用户线数目少，因此当集团中的电话 主要用于内部通信时，采用PBX要比将所有话机都连 至市话交换机更经济。当PBX具有自动交换能力时， 又称为PABX。
我们用一个生活中的例子描述一下交换过程，一 个通信网（比如一个计算机网络）是由许多相互交叉 的节点连接而成，就像我们熟悉的铁路交通网是由许 多火车站连接起来的一样。