現(xiàn)代交換技術(shù)概論

1、 西安工業(yè)大學(xué)西安工業(yè)大學(xué) 現(xiàn)代交換原理現(xiàn)代交換原理 Modern Switch Principle 課程概況課程概況教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)計(jì)劃教學(xué)計(jì)劃參考書參考書一、教學(xué)內(nèi)容一、教學(xué)內(nèi)容第第1章：概論（章：概論（3）第第2章：交換單元和交換網(wǎng)絡(luò)（章：交換單元和交換網(wǎng)絡(luò)（7）第第3章：電路交換技術(shù)及接口電路（章：電路交換技術(shù)及接口電路（4）第第4章：存儲(chǔ)程序控制原理（章：存儲(chǔ)程序控制原理（2）第第5章：分組交換及幀中繼技術(shù)（章：分組交換及幀中繼技術(shù)（4）第第6章：信令系統(tǒng)（章：信令系統(tǒng)（2）第第7章：章：ATM交換技術(shù)（交換技術(shù)（4）第第8章：路由器及章：路由器及IP交換技術(shù)（交

2、換技術(shù)（3）第第10章：軟交換技術(shù)（章：軟交換技術(shù)（3）二、教學(xué)目標(biāo)二、教學(xué)目標(biāo)交換系統(tǒng)是通信網(wǎng)的重要組成部分交換系統(tǒng)是通信網(wǎng)的重要組成部分, ,它是一它是一個(gè)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，在個(gè)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，在實(shí)時(shí)多任務(wù)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)的控制管理下，完成信息處理的應(yīng)用系統(tǒng)?？刂乒芾硐拢瓿尚畔⑻幚淼膽?yīng)用系統(tǒng)。使學(xué)生能夠?qū)﹄娦啪W(wǎng)絡(luò)中的電信交換技術(shù)有使學(xué)生能夠?qū)﹄娦啪W(wǎng)絡(luò)中的電信交換技術(shù)有較為全面的了解，開拓學(xué)生的思維和視野，為較為全面的了解，開拓學(xué)生的思維和視野，為今后從事通信技術(shù)的各項(xiàng)工作打下良好的基礎(chǔ)。今后從事通信技術(shù)的各項(xiàng)工作打下良好的基礎(chǔ)。 三、參考書三、參考書現(xiàn)代交換原理現(xiàn)代交換原理桂海

3、源編著桂海源編著 人民郵電出版社人民郵電出版社現(xiàn)代電信交換基礎(chǔ)現(xiàn)代電信交換基礎(chǔ)雷振明編著雷振明編著 人民郵電出版社人民郵電出版社ATM交換技術(shù)交換技術(shù) 陳錫生編著陳錫生編著 人民郵電出版社人民郵電出版社分組交換工程分組交換工程 杜治龍編著杜治龍編著 人民郵電出版社人民郵電出版社綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) 程時(shí)端編著程時(shí)端編著 人民郵電出版社人民郵電出版社現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù) 張繼榮等張繼榮等 西安電子科技大學(xué)出西安電子科技大學(xué)出版社版社1.1 交換和通信網(wǎng)交換和通信網(wǎng)1.2 電話交換電話交換1.3 數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換1.4 寬帶交換技術(shù)寬帶交換技術(shù)1.5 光交換技術(shù)光交換技術(shù)1.6 軟交換

4、技術(shù)軟交換技術(shù) 問題：?jiǎn)栴}： 什么是通信什么是通信? 通信是指按約定規(guī)則進(jìn)行的信息傳送通信是指按約定規(guī)則進(jìn)行的信息傳送。 Communication, Com.或或Comm. Telecommunication ，Telecom.n 信息、消息與信號(hào)信息、消息與信號(hào) 信息信息是消息包含的有效內(nèi)容。是消息包含的有效內(nèi)容。 信息是抽象的、本質(zhì)的，消息是信息的物理形式，消息信息是抽象的、本質(zhì)的，消息是信息的物理形式，消息包含的信息多少可用信息量來度量。包含的信息多少可用信息量來度量。 消息消息是信息的載體，消息需調(diào)制成信號(hào)才能在信道中傳是信息的載體，消息需調(diào)制成信號(hào)才能在信道中傳輸。輸。 信號(hào)信號(hào)是

5、信息的電磁形式，是消息的物理載體。是信息的電磁形式，是消息的物理載體。 （一）點(diǎn)到點(diǎn)通信（一）點(diǎn)到點(diǎn)通信信源信源發(fā)送端發(fā)送端變換器變換器信道信道反變換器反變換器信宿信宿噪聲源噪聲源接收端接收端電信號(hào)電信號(hào)電信號(hào)電信號(hào)消消息息消消息息傳輸媒介傳輸媒介點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信最簡(jiǎn)單、最直接的方式就是兩兩互相連接。最簡(jiǎn)單、最直接的方式就是兩兩互相連接。如何實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)用戶之間的通信？如何實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)用戶之間的通信？全互連方式存在什么問題？全互連方式存在什么問題？（1）N2 問題；問題；（2）經(jīng)濟(jì)性問題；）經(jīng)濟(jì)性問題；（3）可操作性問題；）可操作性問題；（4）控制和管理問題。）控制和管理問題。在實(shí)際應(yīng)用中

6、，全互連方式僅用于終端數(shù)目少、地在實(shí)際應(yīng)用中，全互連方式僅用于終端數(shù)目少、地理位置集中、可靠性要求很高的場(chǎng)合。理位置集中、可靠性要求很高的場(chǎng)合。 要實(shí)現(xiàn)多用戶間的通信，需要一個(gè)合理的拓?fù)浣Y(jié)要實(shí)現(xiàn)多用戶間的通信，需要一個(gè)合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將多個(gè)用戶構(gòu)將多個(gè)用戶有機(jī)有機(jī)地連接在一起，并定義標(biāo)準(zhǔn)的地連接在一起，并定義標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，以使它們能協(xié)同工作，這樣就形成了通信協(xié)議，以使它們能協(xié)同工作，這樣就形成了一個(gè)通信網(wǎng)。一個(gè)通信網(wǎng)。 如何實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)用戶之間的通信？如何實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)用戶之間的通信？（二）交換式通信網(wǎng)（二）交換式通信網(wǎng)N2問題變成了問題變成了N條用戶線，由交換機(jī)組成的交換式通信條用戶線，由交換

7、機(jī)組成的交換式通信網(wǎng)容易組成大型網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)容易組成大型網(wǎng)絡(luò)。 （二）交換式通信網(wǎng)（二）交換式通信網(wǎng)交換式通信網(wǎng)首先用于電話通信，并采用交換式通信網(wǎng)首先用于電話通信，并采用電路交換電路交換方式構(gòu)成方式構(gòu)成電話通信網(wǎng)絡(luò)。電話通信網(wǎng)絡(luò)。20世紀(jì)世紀(jì)60年代以后，個(gè)人計(jì)算機(jī)日益普及，迫切需要數(shù)據(jù)通年代以后，個(gè)人計(jì)算機(jī)日益普及，迫切需要數(shù)據(jù)通信，來共享計(jì)算機(jī)的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，因此，計(jì)算機(jī)連網(wǎng)成信，來共享計(jì)算機(jī)的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，因此，計(jì)算機(jī)連網(wǎng)成為現(xiàn)實(shí)的需要，這就出現(xiàn)了交換技術(shù)的另一個(gè)重要分支為現(xiàn)實(shí)的需要，這就出現(xiàn)了交換技術(shù)的另一個(gè)重要分支 數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換。電話通信和數(shù)據(jù)通信都是以傳送信息為目的，兩者電話

8、通信和數(shù)據(jù)通信都是以傳送信息為目的，兩者之間有什么不同呢？之間有什么不同呢？通信對(duì)象不同通信對(duì)象不同業(yè)務(wù)特征不同業(yè)務(wù)特征不同 持續(xù)時(shí)間和實(shí)時(shí)性要求不同持續(xù)時(shí)間和實(shí)時(shí)性要求不同 可靠性要求不同可靠性要求不同 根據(jù)信息傳遞時(shí)是否預(yù)先建立端到端的連接，根據(jù)信息傳遞時(shí)是否預(yù)先建立端到端的連接，通信網(wǎng)交換技術(shù)分為兩大類：通信網(wǎng)交換技術(shù)分為兩大類：面向連接型（面向連接型（CO,Connection Oriented）無連接型（無連接型（CL,Connectionless ）面向連接適用于大批量、可靠數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，但網(wǎng)面向連接適用于大批量、可靠數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，但網(wǎng)絡(luò)控制較復(fù)雜；絡(luò)控制較復(fù)雜；無連接方式控制簡(jiǎn)單

9、，適用于突發(fā)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)量少無連接方式控制簡(jiǎn)單，適用于突發(fā)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)量少的業(yè)務(wù)。的業(yè)務(wù)。計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 調(diào)制解調(diào)器（調(diào)制解調(diào)器（MODEM） 電話線電話線 電路交換電路交換缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、信道無法滿足數(shù)據(jù)量大時(shí)的傳輸要求；、信道無法滿足數(shù)據(jù)量大時(shí)的傳輸要求；2、數(shù)據(jù)量小時(shí)會(huì)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源。、數(shù)據(jù)量小時(shí)會(huì)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源。（1）基本過程：）基本過程：鏈路建立、信息傳送、釋放鏈路。鏈路建立、信息傳送、釋放鏈路。交換節(jié)點(diǎn)交換節(jié)點(diǎn)A交換節(jié)點(diǎn)交換節(jié)點(diǎn)B交換節(jié)點(diǎn)交換節(jié)點(diǎn)C建立建立傳送傳送釋放釋放電路交換的基本過程電路交換的基本過程優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)時(shí)延小時(shí)延小傳輸效率高傳輸效率高信息的編碼方法與信息格式不受網(wǎng)絡(luò)限制信息的編碼

10、方法與信息格式不受網(wǎng)絡(luò)限制缺點(diǎn)缺點(diǎn)電路接續(xù)時(shí)間長(zhǎng)電路接續(xù)時(shí)間長(zhǎng)電路利用率低電路利用率低用戶終端的制式受限用戶終端的制式受限有呼損有呼損鏈路建立、信息傳送、釋放鏈路鏈路建立、信息傳送、釋放鏈路基本原理基本原理以以存儲(chǔ)存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)方式在網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)據(jù)的交換方式。方式在網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)據(jù)的交換方式?；具^程基本過程存儲(chǔ)報(bào)文、分析報(bào)文中的收?qǐng)?bào)人地址、報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)。存儲(chǔ)報(bào)文、分析報(bào)文中的收?qǐng)?bào)人地址、報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)。有多個(gè)報(bào)文送往同一地點(diǎn)時(shí)，要排隊(duì)按順序發(fā)送。有多個(gè)報(bào)文送往同一地點(diǎn)時(shí)，要排隊(duì)按順序發(fā)送。報(bào)文傳送中有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)措施。報(bào)文傳送中有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)措施。 報(bào)文交換的時(shí)延報(bào)文交換的時(shí)延 分組交換的時(shí)延分組交換的時(shí)延

11、優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)不同類型終端之間的通信可實(shí)現(xiàn)不同類型終端之間的通信線路利用率高線路利用率高無呼損無呼損缺點(diǎn)缺點(diǎn)時(shí)延及時(shí)延變化大時(shí)延及時(shí)延變化大交換設(shè)備要有大容量的存儲(chǔ)設(shè)備交換設(shè)備要有大容量的存儲(chǔ)設(shè)備不適用于即時(shí)交互式數(shù)據(jù)通信不適用于即時(shí)交互式數(shù)據(jù)通信基本原理基本原理把報(bào)文截成比較短的、被規(guī)格化了的把報(bào)文截成比較短的、被規(guī)格化了的“分組分組”，以分組為信息單位，以存儲(chǔ)以分組為信息單位，以存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)方式在網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)方式在網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)據(jù)的交換方式。傳送數(shù)據(jù)的交換方式。分組交換也叫包交換。分組交換也叫包交換。 分組長(zhǎng)度分組長(zhǎng)度=？ 開銷與時(shí)延開銷與時(shí)延交換節(jié)點(diǎn)交換節(jié)點(diǎn)A交換節(jié)點(diǎn)交換節(jié)點(diǎn)B交換節(jié)點(diǎn)交換節(jié)點(diǎn)

12、C分組分組1分組分組3分組分組4分組分組2分組分組1分組分組2分組分組5分組分組3分組分組4分組分組5傳輸時(shí)延傳輸時(shí)延存儲(chǔ)時(shí)延存儲(chǔ)時(shí)延處理與排隊(duì)時(shí)延處理與排隊(duì)時(shí)延分組交換的過程分組交換的過程優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 1）采用存儲(chǔ)）采用存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)方式，支持異種終端間的可變速率轉(zhuǎn)發(fā)方式，支持異種終端間的可變速率通信要求通信要求 2）線路利用率高）線路利用率高 3）具有差錯(cuò)控制功能，傳輸可靠性高）具有差錯(cuò)控制功能，傳輸可靠性高 4）經(jīng)濟(jì)性好）經(jīng)濟(jì)性好缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1）技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜（交換機(jī)要完成轉(zhuǎn)發(fā)、路由、流控、）技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜（交換機(jī)要完成轉(zhuǎn)發(fā)、路由、流控、速率和規(guī)程轉(zhuǎn)換等）。速率和規(guī)程轉(zhuǎn)換等）。 2）分組長(zhǎng)度可變

13、，存儲(chǔ)管理復(fù)雜。）分組長(zhǎng)度可變，存儲(chǔ)管理復(fù)雜。 3）協(xié)議處理復(fù)雜，時(shí)延大。）協(xié)議處理復(fù)雜，時(shí)延大。 4）網(wǎng)絡(luò)附加信息多，長(zhǎng)報(bào)文通信效率較低。）網(wǎng)絡(luò)附加信息多，長(zhǎng)報(bào)文通信效率較低。 分組交換的兩種工作模式分組交換的兩種工作模式 （1 1）數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)(DG(DG：Datagram)Datagram) （2 2）虛電路虛電路(VC(VC：Virtual Circuit)Virtual Circuit)交換虛電路交換虛電路(SVC(SVC：Switched Virtual Circuit)Switched Virtual Circuit)永久虛電路永久虛電路(PVC(PVC：Permanent Vi

14、rtual Circuit) Permanent Virtual Circuit) 電路交換以電路連接為目的。信息傳送時(shí)與交換系電路交換以電路連接為目的。信息傳送時(shí)與交換系統(tǒng)無關(guān)。統(tǒng)無關(guān)。 分組交換以信息分發(fā)為目的。交換機(jī)對(duì)分組逐個(gè)加分組交換以信息分發(fā)為目的。交換機(jī)對(duì)分組逐個(gè)加工處理（工處理（差錯(cuò)控制、流量控制差錯(cuò)控制、流量控制等），并根據(jù)分組頭中等），并根據(jù)分組頭中的地址和控制域，將分組分發(fā)到出端口。的地址和控制域，將分組分發(fā)到出端口。 電路交換是一種電路交換是一種“粗放粗放”的交換方式，的交換方式，只管連接而只管連接而不管傳送的信息不管傳送的信息。分組交換比較。分組交換比較“精細(xì)精細(xì)”，對(duì)

15、，對(duì)傳送的傳送的信息進(jìn)行管理信息進(jìn)行管理。 分組交換與電路交換的比較分組交換與電路交換的比較在電路交換基礎(chǔ)上提出的改進(jìn)措施在電路交換基礎(chǔ)上提出的改進(jìn)措施在有信息傳送時(shí)快速建立通道在有信息傳送時(shí)快速建立通道在無信息傳送時(shí)釋放傳輸通道在無信息傳送時(shí)釋放傳輸通道帶寬為基本速率的某個(gè)整數(shù)倍帶寬為基本速率的某個(gè)整數(shù)倍對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求：快速測(cè)知信源是否發(fā)送數(shù)據(jù)及對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求：快速測(cè)知信源是否發(fā)送數(shù)據(jù)及高速的計(jì)算能力高速的計(jì)算能力基本思想基本思想：只在信息傳送時(shí)才分配帶寬和資源。：只在信息傳送時(shí)才分配帶寬和資源。不為每個(gè)呼叫專門分配和保留其所需的帶寬，不為每個(gè)呼叫專門分配和保留其所需的帶寬，提高了帶寬的利用率。

16、提高了帶寬的利用率。連接建立和拆除要有相當(dāng)高的連接建立和拆除要有相當(dāng)高的速度速度，否則難以，否則難以實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。只有當(dāng)信息發(fā)送時(shí)才建立真正的連接，時(shí)延只有當(dāng)信息發(fā)送時(shí)才建立真正的連接，時(shí)延比電路交換大。比電路交換大。數(shù)據(jù)傳送階段協(xié)議大為簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)傳送階段協(xié)議大為簡(jiǎn)化分組交換：分組交換：X.25X.25協(xié)議協(xié)議-OSI-OSI的的1 1、2 2、3 3層層 信息傳送單位：分組信息傳送單位：分組幀中繼：協(xié)議幀中繼：協(xié)議-OSI-OSI的的1 1、2 2（核心功能）層（核心功能）層 信息傳送單位：幀信息傳送單位：幀X.25X.25和幀中繼處理流程比較和幀中繼處理流程比較 ATM ATM（ Asynch

17、ronous Transfer Mode Asynchronous Transfer Mode ）是）是ITU-TITU-T為為B-ISDNB-ISDN確定的復(fù)用、傳輸和交換模式，其設(shè)計(jì)目標(biāo)確定的復(fù)用、傳輸和交換模式，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是在一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上用是在一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上用分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)來實(shí)現(xiàn)話來實(shí)現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務(wù)的音、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務(wù)的綜合傳送綜合傳送。（1 1）固定長(zhǎng)度的信元中繼）固定長(zhǎng)度的信元中繼（2 2）信頭簡(jiǎn)化：以減少交換節(jié)點(diǎn)處理開銷）信頭簡(jiǎn)化：以減少交換節(jié)點(diǎn)處理開銷5字節(jié)字節(jié)48字節(jié)字節(jié)信元頭信元頭 負(fù)載（凈荷）負(fù)載（凈荷）（3 3）面向連接（）面向連接（C

18、OCO）（4）異步時(shí)分（）異步時(shí)分（ATD）交換）交換 STD：Synchronous Time Division 同步時(shí)分交換同步時(shí)分交換 ATD：Asynchronous Time Division 異步時(shí)分交換異步時(shí)分交換 CBA CBATS0TSiTSnTS0TSiTSnXZYZ空YZ空XX空(a) STD（連接和時(shí)隙位置一一對(duì)應(yīng)）（連接和時(shí)隙位置一一對(duì)應(yīng)）(b) ATD（屬于同一連接的各信元不占用固定的時(shí)隙位置）（屬于同一連接的各信元不占用固定的時(shí)隙位置）電路電路交換交換多速率多速率電路交換電路交換快速快速電路交換電路交換異步傳送異步傳送模式（模式（ATM）快速快速分組交換分組交換分

19、組分組交換交換控制簡(jiǎn)單控制簡(jiǎn)單控制復(fù)雜控制復(fù)雜固定比特率固定比特率可變比特率可變比特率電路域電路域分組域分組域 InternetInternet的基本思想的基本思想 InternetInternet的問題的問題IP over ATMIP over ATM有兩種模式：有兩種模式：疊加模型：疊加模型：CIPCIP、LANELANE、MPOAMPOA集成模型：集成模型：IPIP交換、交換、TagTag交換、交換、MPLSMPLS電交換光 電光 電光 電光 電電 光光 電電 光光信號(hào)光交換光信號(hào)光信號(hào)NGNNGN（下一代網(wǎng)絡(luò)）（下一代網(wǎng)絡(luò)）一個(gè)能夠提供語音、數(shù)據(jù)、視頻和多媒體業(yè)務(wù)的基于一個(gè)能夠提供語音、數(shù)據(jù)、視頻和多媒體業(yè)務(wù)的基于分組傳送的、業(yè)務(wù)開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。分組傳送的、業(yè)務(wù)開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)?；咎卣骰咎卣鳎?基于分組傳送技術(shù)基于分組傳送技術(shù) 提供全業(yè)務(wù)提供全業(yè)務(wù) 具有具有QOSQOS保證保證 網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)分離網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)分離 自由接入和通用移動(dòng)性。自由接入和通用移動(dòng)性?；灸康幕灸康模汉?jiǎn)化結(jié)構(gòu)，推：簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)和進(jìn)網(wǎng)絡(luò)和/ /或業(yè)務(wù)融合?；驑I(yè)務(wù)融合。 軟交換（軟交換（SoftSwitchSoftSwitch） 是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)以及下一代分組網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備之一，是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)以及下一代分組網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)