第五講 信號(hào)的交換技術(shù)-刪節(jié)版

2023/2/11通信導(dǎo)論張冬梅(zhangdm@)北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2023/2/12第五章信號(hào)的交換2023/2/13主要內(nèi)容5.1交換技術(shù)概述5.2數(shù)字程控交換5.3報(bào)文交換與分組交換

2023/2/145.1交換技術(shù)概述5.1.1基本概念5.1.2交換技術(shù)的發(fā)展2023/2/155.1.1基本概念交換概念的引入節(jié)省資源，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本；降低控制的復(fù)雜度，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性交換網(wǎng)絡(luò)定義(P81)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中繼線、本地交換機(jī)、匯接交換機(jī)2023/2/16多用戶(hù)間的互連缺點(diǎn)：不經(jīng)濟(jì)，線路投資大，線路利用率低使用不方便，要將電話機(jī)和很多對(duì)線連接起來(lái)安裝維護(hù)困難，當(dāng)N個(gè)終端時(shí)，需要N(N-1)/2個(gè)連線，增加N+1個(gè)終端時(shí)，必須增設(shè)N個(gè)線路。2023/2/17交換設(shè)備的基本功能尋址；連接建立，路由選擇；計(jì)費(fèi)、監(jiān)視用戶(hù)狀態(tài)；連接釋放2023/2/18一臺(tái)交換機(jī)組成的通信網(wǎng)SWITCHTELEPHONY電話交換機(jī)必須具備下列功能

及時(shí)發(fā)現(xiàn)用戶(hù)的呼叫請(qǐng)求；記錄被叫用戶(hù)號(hào)碼；判別被叫用戶(hù)當(dāng)前的忙閑狀態(tài)；若被叫空閑，交換機(jī)應(yīng)能選擇一條空閑的鏈路臨時(shí)將主叫、被叫用戶(hù)話機(jī)連通，使雙方進(jìn)入通話狀態(tài)；通話結(jié)束后，交換機(jī)必須及時(shí)進(jìn)行拆線釋放處理；同一時(shí)間內(nèi)交換機(jī)要允許若干對(duì)用戶(hù)同時(shí)進(jìn)行通話且互不干擾。使任意兩個(gè)交換機(jī)所帶的用戶(hù)自由通話；2023/2/195.1.2交換技術(shù)的發(fā)展模擬交換技術(shù)步進(jìn)制自動(dòng)交換機(jī)：史端喬發(fā)明縱橫制自動(dòng)交換機(jī)空分式/時(shí)分式電子交換機(jī)電路交換特點(diǎn)：預(yù)先分配資源典型代表：程控交換2023/2/1105.1.2交換技術(shù)的發(fā)展(續(xù))報(bào)文交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式交換交換單位：報(bào)文適用：傳輸報(bào)文較短，實(shí)時(shí)性要求較低典型系統(tǒng)：公用電報(bào)網(wǎng)2023/2/1115.1.2交換技術(shù)的發(fā)展(續(xù))分組交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式交換交換單位：分組適用：傳輸報(bào)文較長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性要求較高典型系統(tǒng)：公用分組網(wǎng)(X.25網(wǎng))2023/2/1125.2電路交換5.2.1呼叫處理的一般過(guò)程5.2.2電路交換與交換網(wǎng)絡(luò)2023/2/1135.2.1呼叫處理的一般過(guò)程摘機(jī)檢測(cè)撥號(hào)號(hào)碼分析接續(xù)、被叫用戶(hù)振鈴被叫用戶(hù)摘機(jī)、計(jì)費(fèi)掛機(jī)2023/2/114

甲乙用戶(hù)線市話發(fā)端分局市話收端分局局間中繼線用戶(hù)線主叫摘機(jī)撥號(hào)音撥號(hào)占用占用證實(shí)數(shù)字（被叫號(hào)碼）證實(shí)振鈴音撥號(hào)回鈴音摘機(jī)應(yīng)答通話市話呼叫接續(xù)示意圖2023/2/1155.2.2電路交換與交換網(wǎng)絡(luò)(1)電路交換基本過(guò)程電路建立(circuitestablishment)數(shù)據(jù)傳送(datatransfer)電路斷連(circuitdisconnect)2023/2/1165.2.2電路交換與交換網(wǎng)絡(luò)(2)一個(gè)公用電信網(wǎng)的組成用戶(hù)(Subscriber)用戶(hù)線路/環(huán)路(Subscriberline/loop)交換局(Exchange)中繼線(Trunk)2023/2/117

用戶(hù)話機(jī)

交換機(jī)

局間中繼線

用戶(hù)線

2023/2/1185.3報(bào)文交換與分組交換電路交換的缺點(diǎn)對(duì)于數(shù)據(jù)連接,線路利用率低;通信的設(shè)備必須同速率、同碼型。因此,電路交換不適合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信使用2023/2/119報(bào)文交換采用‘存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)’，以報(bào)文為單位進(jìn)行交換無(wú)呼損，不需要叫通對(duì)方就可發(fā)送報(bào)文提高了線路的利用率交換機(jī)需有大的存儲(chǔ)容量不適用于即時(shí)交互式數(shù)據(jù)通信報(bào)文交換方式原理2023/2/120分組交換采用‘存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)’，與報(bào)文交換以報(bào)文為單位交換不同，分組交換采用分組packet為單位分組是將報(bào)文截成許多短的、規(guī)格化了的‘分組’，便于交換機(jī)處理。2023/2/121分組交換工作原理2023/2/122分組交換特點(diǎn)‘分組’實(shí)時(shí)性比報(bào)文交換高線路統(tǒng)計(jì)復(fù)用，通信線路的利用率高可靠性高，分段進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，分組自動(dòng)選擇路由技術(shù)復(fù)雜，每個(gè)分組要有附加信息，編碼效率低；處理多速率、多格式，協(xié)議復(fù)雜，交換機(jī)的處理能力要求高。2023/2/123

電路交換和分組交換的比較連接方式電路交換：面向連接方式，通過(guò)信令建立連接，連接用不同的時(shí)隙表示；分組交換：面向連接和無(wú)連接方式，用戶(hù)信息封裝在分組中，分組頭中有完成交換所需要的選路信息2023/2/124

電路交換和分組交換的比較交換方式電路交換：通過(guò)同一線上或不同線上時(shí)隙之間的交換完成電路交換，路由在連接建立時(shí)確定，一個(gè)連接的所有信息經(jīng)過(guò)相同的路由；分組交換：每個(gè)分組利用各自分組頭部的選路信息獨(dú)立的完成交換，同一業(yè)務(wù)的不同分組在網(wǎng)絡(luò)中可經(jīng)過(guò)不同的路由2023/2/125

電路交換和分組交換的比較資源利用電路交換：建立連接時(shí)就為各個(gè)連接分配網(wǎng)絡(luò)資源（即預(yù)先分配網(wǎng)絡(luò)資源）；分組交換：分組只在發(fā)送時(shí)才占用網(wǎng)絡(luò)資源（即動(dòng)態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)資源）2023/2/126

電路交換和分組交換的比較交換時(shí)延電路交換：交換時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)小且固定；分組交換：交換時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)較大

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電路交換和分組交換的比較靈活性電路交換：靈活性差，交換速率單一，不支持多種業(yè)務(wù)；分組交換：多種業(yè)務(wù)可共享網(wǎng)絡(luò)資源，可實(shí)現(xiàn)多速率交換。2023/2/128分組交換工作模式虛電路面向連接的服務(wù)建立預(yù)定的路由，分組沿預(yù)定路由傳輸按序到達(dá)數(shù)據(jù)報(bào)無(wú)連接服務(wù)分組獨(dú)立傳輸亂序到達(dá)2023/2/129通信網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)對(duì)比電路交換數(shù)據(jù)報(bào)分組交換虛電路分組交換專(zhuān)用的傳輸通路沒(méi)有專(zhuān)用通路沒(méi)有專(zhuān)用通路數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸分組傳輸分組傳輸報(bào)文不保存分組在傳遞出去之前有可能保存分組在傳遞出去之前必須保存在整個(gè)會(huì)話過(guò)程建立通路為每個(gè)分組建立路由為整個(gè)會(huì)話過(guò)程建立路由呼叫建立時(shí)延，傳輸時(shí)延可以忽略分組傳輸時(shí)延呼叫建立時(shí)延，分組傳輸時(shí)延呼損制排隊(duì)制排隊(duì)制程控交換機(jī)路由器分組交換機(jī)通常無(wú)速率和編碼轉(zhuǎn)換有速率和編碼轉(zhuǎn)換有速率和編碼轉(zhuǎn)換2023/2/130通信網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)對(duì)比（續(xù)）電路交換數(shù)據(jù)報(bào)分組交換虛電路分組交換超負(fù)荷阻塞新呼叫的建立，對(duì)于已建立的呼叫沒(méi)有時(shí)延超負(fù)荷會(huì)增加分組時(shí)延超負(fù)荷會(huì)增加分組時(shí)延用戶(hù)進(jìn)行差錯(cuò)控制網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)對(duì)單個(gè)分組負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)對(duì)分組序列負(fù)責(zé)固定帶寬傳輸動(dòng)態(tài)使用帶寬動(dòng)態(tài)使用帶寬按順序到達(dá)可能會(huì)亂序到達(dá)按順序到達(dá)呼叫建立后無(wú)額外開(kāi)銷(xiāo)比特每個(gè)分組中都有額外開(kāi)