交換技術(shù)第一章

交換技術(shù)基礎(chǔ)陳美娟通信與信息工程學(xué)院1課程說明本課程在專業(yè)中的地位和作用:通信與信息工程學(xué)院“通信工程”專業(yè)，專業(yè)基礎(chǔ)課。掌握交換技術(shù)的基本原理，為今后新交換方式的學(xué)習(xí)以及從事電信方面的工作和研究打下堅實基礎(chǔ)。課程性質(zhì)：必修課考核性質(zhì)和方式：考試，閉卷。課時/學(xué)分:56課時，3.5學(xué)分。教學(xué)特點：理論教學(xué)為主，4課時實驗。建議學(xué)習(xí)方法：課堂筆記、理論聯(lián)系實際。故不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江海。-荀子《勸學(xué)篇》成績計算方法100=30+70=平時成績+期末考試平時成績：課堂表現(xiàn)（考勤）15%作業(yè)（數(shù)量+質(zhì)量）70%實驗（操作+報告）15%主要內(nèi)容第一章緒論第二章同步時分交換網(wǎng)絡(luò)第三章數(shù)字程控電話交換第四章7號共路信令（SS7）第五章窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字交換（N-ISDN)第六章移動交換（PLMN）第七章智能網(wǎng)業(yè)務(wù)交換（IN）第八章ATM交換（B-ISDN）第九章軟交換（SS）授課計劃------>>>>第一章緒論 交換的一般概念 交換技術(shù) 電信交換網(wǎng) 電信交換基本技術(shù) 交換和路由 1.1交換的一般概念以電話交換為例--->電話交換網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展--->我國電話網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)--->關(guān)注其中交換機的功能--->1.1交換的一般概念以電話交換為例①網(wǎng)狀互聯(lián)：如果用戶數(shù)為N，則互聯(lián)線對數(shù)為N(N-1)/2；連線太多，不實用1.1交換的一般概念以電話交換為例②引入交換節(jié)點用戶線連到交換機；由交換機控制任意一對用戶之間的接續(xù)；所需的連接線對數(shù)為N。交換技術(shù)：switchingtechnology交換：switch交換機電話機傳真機用戶線1011配線架通常都不會直接將程控交換機上的用戶線直接掛機電話，因為這樣布線非常的混亂，這里需要用到一個設(shè)備叫：配線架模擬電話傳真機配線架背板用戶接入板程控交換機桌面1.1交換的一般概念以電話交換為例③形成電話交換網(wǎng)：當(dāng)電話用戶分布的區(qū)域較廣時，要設(shè)置多個交換節(jié)點，交換節(jié)點之間用中繼線（Trunk）相連。交換機交換機中繼線中繼線交換機1.1交換的一般概念以電話交換為例④引入?yún)R接交換節(jié)點：當(dāng)交換的范圍更廣時，交換節(jié)點之間也不能網(wǎng)狀互聯(lián)，而要引入?yún)R接交換節(jié)點，以便進一步節(jié)省網(wǎng)絡(luò)傳輸資源。（下圖為2級結(jié)構(gòu)的本地網(wǎng)）電話機匯接局端局本地網(wǎng)某本地網(wǎng)電話網(wǎng)結(jié)構(gòu)1.1交換的一般概念以電話交換為例⑤我國電話交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：目前長途電話網(wǎng)中的長途交換節(jié)點一般要分為幾級，形成逐級匯接的交換網(wǎng)。我國等級制電話網(wǎng)結(jié)構(gòu)--->在網(wǎng)絡(luò)中，交換節(jié)點控制的接續(xù)類型--->>>17交換節(jié)點控制的接續(xù)類型*本局接續(xù)：本交換機所屬用戶線之間的接續(xù)。出局接續(xù)：本交換機用戶線和出中繼線之間的接續(xù)。入局接續(xù)：入中繼線和本交換機用戶線之間的接續(xù)。轉(zhuǎn)接接續(xù)：入中繼線和出中繼線之間的接續(xù)。LocalCallOutgoingCallIncomingCallTransitCallLSALSBMS1MS2User1User2User3User4User1->>User2LSAUser1-User4LSAUser1->>User3LSBUser1->>User3MS2提問：接續(xù)類型?匯接局MS端局ALSA中繼線中繼線端局BLSBA1A2A3A4B1B2B3B4本局接續(xù)出局接續(xù)入局接續(xù)轉(zhuǎn)接接續(xù)交換節(jié)點必須具備的基本功能能正確接收和分析從用戶線或中繼線發(fā)來的呼叫控制信號。能正確接收和分析從用戶線或中繼線發(fā)來的地址信號。能按目的地址正確地進行選路以及在中繼線上轉(zhuǎn)發(fā)信號。能控制連接的建立。能按照所收到的釋放信號拆除連接。匯接局TS端局ALSA中繼線中繼線端局BLSBA1A2A3A4B1B2B3B41.2交換技術(shù)兩大類交換技術(shù)*：電路交換（CS－CircuitSwitching）分組交換（PS－PacketSwitching）1.2.1電路交換電路交換基本過程3個階段*呼叫連接建立階段；信息傳送（通話）階段；連接釋放階段。面向連接*電路交換連接的建立階段

信令/消息主叫：摘機-聽撥號音-撥號-聽回鈴音被叫：振鈴-應(yīng)答信息傳送階段

語音信號連接的釋放階段

信令/消息主叫：前向拆線被叫：后向拆線另一方聽忙音電路交換舉例C和D通話只經(jīng)過一個本地交換機。本局接續(xù)通話在C到D的連接上進行((((交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA電路交換舉例((((交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCAA和B通話經(jīng)過4個交換機通話在A到B的連接上進行主叫被叫電路交換的特點*－1

電路交換是一種實時交換要在通信的用戶間建立專用的物理連接通路，從而又引起以下的特點：在通信前先要有連接建立過程；只要用戶不發(fā)出釋放信號，即使通信暫時停頓，物理連接仍然保持；物理連接的任何部分發(fā)生故障都會引起通信的中斷；僅當(dāng)呼叫建立與釋放時間相對于通信的持續(xù)時間很小時才呈現(xiàn)高效率。((((交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA電路交換的特點*－2交換機對連接電路上傳送的媒體信息不作處理，只是原封不動地透明傳送，因此既可以傳送話音信號，也可以傳送數(shù)據(jù)信號。用作數(shù)據(jù)傳送時不進行速率、碼型的變換。對傳送的信息無差錯控制措施。用基于呼叫損失制的方法來處理業(yè)務(wù)流量，過負荷時呼損率增加，但不影響已建立的呼叫。呼叫立即損失制((((交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA你說啥？這里的“連接”指的是“通信信道”。在模擬通信系統(tǒng)中就是實線連接；在數(shù)字通信系統(tǒng)中就是PCM系統(tǒng)中的一個時隙，每個通信用戶被指定分配一個固定的時隙，稱為同步時分（STD）。電路交換的特點概括*-1連接建立后，即使無信息傳送，此連接也不能被其它用戶使用。

為連接固定分配帶寬，且為該通信用戶所獨占。0123293031PCM:pulsecodemodulation,脈沖編碼調(diào)制STD:SynchronousTimeDivision每時隙速率：64kb/s電路交換的特點概括*-2連接需要預(yù)先建立，因此有一定的連接建立時延，連接建立后的媒體信息傳輸時延可以忽略不計，但是信息傳輸沒有差錯控制，不能保證數(shù)據(jù)交換的可靠性。不適合于：突發(fā)(burst)業(yè)務(wù)和對差錯敏感的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

*適合于：電話交換、文件傳送、高速傳真。有建立時延、無差錯控制：思考什么是面向連接通信？電路交換（CS）是面向連接通信嗎？為什么說電路交換帶寬是固定分配？為什么說電路交換是一種實時交換？如何理解電路交換機對信息的透明傳輸？電路交換CS

可以改進的地方?--->331.2.1多速率電路交換（MRCS）

電路交換建立的連接通路通常只有一種傳送速率，例如64kb/s。為了適應(yīng)多種業(yè)務(wù)的需要，例如較高帶寬的業(yè)務(wù)，可以采用多速率電路交換，也就是將幾條連接捆綁起來給用戶使用。雖然多速率電路交換可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要提供不同的帶寬，但是其速率類型極其有限，僅限于某個基本速率（例如8kb/s或64kb/s）的整數(shù)倍，無法滿足業(yè)務(wù)多樣性的需求，而且交換機的實現(xiàn)比較復(fù)雜，成本將顯著增加。因此，多速率電路交換并沒有得到實際應(yīng)用。1.2.1快速電路交換（FCS）快速電路交換的基本思路是只在信息要傳送時才分配帶寬和有關(guān)資源。在呼叫建立時，要求通路上的交換節(jié)點分配并“記憶”所需的帶寬和去向，但并不占用該帶寬，稱之為邏輯連接。當(dāng)用戶發(fā)送信息時，交換機才通過呼叫標(biāo)識確定并激活該邏輯連接，形成物理連接。雖然快速電路交換提高了帶寬利用率，但控制復(fù)雜，時延和呼損比通常的電路交換大，靈活性又不如分組交換，因此也未得到實際應(yīng)用。

1.2.2分組交換報文交換－1（messageswitching）機制：存儲轉(zhuǎn)發(fā)**（storeandforward）報文交換又稱為存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換，它不需要事先為通信雙方建立物理連接，而是將所接收的報文暫時存儲。報文中除了用戶要傳送的信息以外，還有目的地址和源地址。交換節(jié)點要分析目的地址和選擇路由，并在該路由上排隊，等待到有空閑電路時才發(fā)送到下一交換節(jié)點。報文交換－2公用電信網(wǎng)的電報自動交換是報文交換的典型應(yīng)用，有的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)也采用報文交換方式。報文交換可以進行速率、碼型的變換，具有差錯控制措施，可以發(fā)送多目的地址的報文，過負荷時則導(dǎo)致時延的增加。報文交換的基本過程和時延的構(gòu)成分組交換技術(shù)－1（packetswitching）機制：存儲轉(zhuǎn)發(fā)**（storeandforward）。分組交換和報文交換的不同之處：分組交換首先將報文分割為若干較小的數(shù)據(jù)包，稱為分組（packet）；然后分別發(fā)送各個分組；接收端再將這些分組組裝為原來的報文。由于分組的長度較小，存儲轉(zhuǎn)發(fā)的時延將顯著下降**。分組交換技術(shù)－2每個分組包含一個分組頭，其中有可供選路的信息和其它控制信息。分組交換節(jié)點對所收到的各個分組分別處理，按其中的選路信息選擇去向，發(fā)送到能到達目的地的下一交換節(jié)點。正是由于分成多個分組，也增加了開銷。為此，分組長度的確定是一個重要的問題。分組長度縮短會進一步減少時延而增加開銷分組長度加大則減少開銷而增加時延分組長度的選擇要兼顧到時延與開銷兩個方面。

注意分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

發(fā)送分組結(jié)點交換機主機在結(jié)點交換機

A

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點交換機

C

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點交換機

E

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達目的主機

H5分組交換技術(shù)－3分組交換的時延與報文交換的時延比較：由于收到一個分組后立即可以發(fā)送，不必存儲等待整個報文的到達，因此分組交換的時延小于報文交換**。分組交換的時延報文交換的時延三種交換的比較P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報文報文報文ABCDABCDABCD報文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報文P2P1連接釋放分組交換網(wǎng)的示意圖H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5發(fā)送分組H2向H6發(fā)送分組注意分組路徑的變化！結(jié)點交換機主機分組交換可提供兩種服務(wù)方式*虛電路（VC-VirtualCircuit）方式數(shù)據(jù)報（DG-Datagram）方式虛電路和數(shù)據(jù)報虛電路方式*在用戶數(shù)據(jù)傳送前先要通過發(fā)送呼叫請求分組建立端到端之間的虛電路；虛電路建立后，屬于同一呼叫的數(shù)據(jù)分組均沿著這一虛電路傳送；最后通過呼叫清除分組來拆除該虛電路。從呼叫建立過程看，虛電路方式和電路交換類似，不同之處在于：虛電路并非物理連接，而是邏輯連接。虛電路并不獨占線路，在一條物理線路上可以同時建立多個虛電路，也就是建立多個邏輯連接，以達到資源共享。0VC8/1123VC1/5/33031虛電路方式*虛電路雖然只是邏輯連接，畢竟也需要建立連接，因此不論是物理連接還是邏輯連接，都屬于面向連接（CO-ConnectionOriented）的方式。電路交換虛電路面向連接兩種虛電路**交換虛電路（SVC-SwitchedVirtualCircuit）永久虛電路（PVC-PermanentVirtualCircuit）通過用戶發(fā)送呼叫請求分組的方式建立起來的虛電路如果應(yīng)用戶預(yù)約，由網(wǎng)絡(luò)運營者預(yù)先建立的固定的虛電路。它沒有虛電路建立過程，可直接進入數(shù)據(jù)傳送階段。人工操作，對交換節(jié)點進行設(shè)置數(shù)據(jù)報方式*數(shù)據(jù)報方式不存在邏輯連接，同一報文的各個分組的傳送互相獨立，原則上各個分組可以經(jīng)由不同的路徑到達目的地。由于不需要建立連接，稱其為無連接（CL-Connectionless）方式。*IP網(wǎng)絡(luò)的路由采用的就是無連接方式，因此廣義地說，可將IP網(wǎng)絡(luò)歸為數(shù)據(jù)報方式的分組交換網(wǎng)絡(luò)。虛電路和數(shù)據(jù)報方式的時延分組交換的時延圖可理解為采用數(shù)據(jù)報方式的分組交換的時延。如果是虛電路方式，還應(yīng)增加呼叫建立階段和清除階段。

數(shù)據(jù)報方式的分組交換的時延分組交換PS

可以改進的地方?--->時代前進53快速分組交換－出現(xiàn)時的環(huán)境

早期傳輸媒介：架空明線、電纜。-----傳輸可靠度？現(xiàn)在光纖系統(tǒng)的大量部署。----傳輸可靠度非常高高度可靠的光纖傳輸系統(tǒng)不再需要鏈路層復(fù)雜的差錯控制和流量控制功能。另外，終端系統(tǒng)的日益智能化，例如個人計算機的大量出現(xiàn)，也具備了以端到端的方式進行差錯控制的能力?？焖俜纸M交換－1早期的分組交換均采用逐段鏈路的差錯控制和流量控制，數(shù)據(jù)幀傳送出現(xiàn)差錯時可以重發(fā)，傳送質(zhì)量有保證，可靠性高。但由于協(xié)議和控制復(fù)雜，信息傳送時延大，只能用于非實時的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。快速分組交換（FPS-FastPacketSwitching）的思想是盡量簡化協(xié)議，使其只包含最基本的核心網(wǎng)絡(luò)功能。網(wǎng)絡(luò)不再提供差錯校正功能，而將此功能交由終端去完成，以實現(xiàn)高速、高吞吐量、低時延的交換傳送。典型的快速分組交換方式就是幀中繼（FR-FrameRelay)、ATM（AsynchronousTransferMode，異步傳遞模式）?？焖俜纸M交換－2傳統(tǒng)分組交換包含物理層、鏈路層和分組層三層，對應(yīng)于OSI七層結(jié)構(gòu)的下三層，每一層都有其特定的功能。分組層傳送的數(shù)據(jù)單元稱為分組鏈路層傳送的數(shù)據(jù)單元稱為幀幀中繼取消了分組層，鏈路層也大為簡化，只保留了幀的定界、同步、透明性、差錯檢測等核心功能，檢測到錯誤幀就予以丟棄，不再重發(fā)。幀中繼就好像是為數(shù)據(jù)幀的傳送提供了一條透明的中繼通路，由此得名為幀中繼。OSI:OpenSystemInterconnection開放系統(tǒng)互聯(lián)ATM交換－1ATM：異步傳送模式（AsynchronousTransferMode）**ITU-T提出的B-ISDN（寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)：BroadbandIntegratedServicesDigitalNetwork）**的核心技術(shù)。在相當(dāng)一段時間內(nèi)被認為是未來寬帶通信網(wǎng)最佳的復(fù)用、傳輸和交換模式。ATM交換支持高速、高吞吐量和高服務(wù)質(zhì)量的信息交換，能提供靈活的帶寬分配，適應(yīng)從很低速率到很高速率的綜合業(yè)務(wù)交換的要求。ATM交換－2ATM交換的數(shù)據(jù)單元長度是固定的，稱為信元（cell）。信元就是長度固定為53個字節(jié)的短分組，其中開頭5個字節(jié)稱為信頭（header），放置信元本身的控制信息；其余48個字節(jié)稱為凈荷（payload），即用戶需傳送的具體信息。短信元可以降低交換節(jié)點內(nèi)部的緩沖器開銷，減小排隊時延和時延抖動，提高傳送性能；固定長度的信元則可以簡化交換控制和緩沖器管理，可用硬件完成分組交換，以實現(xiàn)高速交換。*從分組交換的角度看，ATM交換是信元中繼，屬于虛電路交換方式，在傳送信息之前必需先建立虛連接。*ATM交換是一種快速分組交換技術(shù)**ATM交換－3ATM交換是一種快速電路交換技術(shù)**時分電路交換方式（CS）采用的是同步時分（STD）方式ATM交換則屬于異步時分（ATD）方式

STD（同步時分）&ATD（異步時分）STD（SynchronousTimeDivision）：通過時間位置來區(qū)別每一個邏輯信道ATD（AsynchronousTimeDivision）：通過標(biāo)記來區(qū)別每一個邏輯信道STD（同步時分）交換機為每個連接分配一個固定的時隙（TS-TimeSlot）。以PCM30/32路一次群鏈路為例，每個復(fù)用幀有32個時隙，周而復(fù)始。假定在呼叫建立過程中將TS1分配給了連接A，則每幀的TS1始終是傳送連接A的用戶信息；直到連接拆除為止。ATD（異步時分）在ATD中，一個信元占用一個時隙，但是不同復(fù)用幀的同一時隙位置中的信元不一定屬于同一連接?；蛘哒f，對于給定的連接來說，它的信元在復(fù)用幀中所占用的時隙數(shù)取決于該連接傳送信息的瞬時速率。當(dāng)連接傳送速率較大時，分配到的時隙數(shù)就較多，反之就較少，甚至不分配時隙。即，屬于同一呼叫連接的信元，可以或密或疏地在復(fù)用鏈路上出現(xiàn)。這樣可以實現(xiàn)按需分配帶寬**，提高網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率。STD&ATD---電路交換&ATM交換**時隙數(shù)：STD：一個時隙（每個連接分配一個時隙）ATD：可多可少（一個信元占用一個時隙。每個連接的信元在復(fù)用幀中所占用的時隙數(shù)取決于該連接傳送信息的瞬時速率）時隙位置：STD：固定（同一連接占用的時隙位置固定）ATD：不固定（不同復(fù)用幀的同一時隙位置中的信元不一定屬于同一連接）帶寬：STD：固定分配ATD：按需分配小結(jié)－電路交換和分組交換具有可靠連接保證的電路交換力圖根據(jù)按需分配的原則為呼叫動態(tài)分配帶寬，提出了基于ATD的快速電路交換方式；具有高效帶寬利用率的分組交換力圖簡化協(xié)議功能和分組結(jié)構(gòu)，提出了基于中繼方式的快速分組交換方式；最后，兩者結(jié)合形成了技術(shù)性能優(yōu)異的支持各種類型信息傳送的ATM交換方式。電路交換分組交換快速電路交換快速分組交換ATM交換1.3電信交換網(wǎng)各種交換方式各具技術(shù)特點，適合于不同類型信息的傳送，電信運營商基于這些交換技術(shù)建立了各種業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，提供相應(yīng)的電信業(yè)務(wù)。電話交換網(wǎng)X.25公用數(shù)據(jù)網(wǎng)ISDN網(wǎng)幀中繼網(wǎng)B-ISDN網(wǎng)光交換網(wǎng)公用交換分組數(shù)據(jù)網(wǎng)PSPDN-PublicSwitchedPacketDataNetwork公用電話交換網(wǎng)PSTN-PublicSwitchedTelephoneNetworkFR–FrameRelayIntegratedServiceDigitalNetworkBroadBandISDN---ATM1.3.1電話交換網(wǎng)機電式電話交換模擬程控交換數(shù)字程控交換PSTNPSTN：PublicSwitchedTelephoneNetwork人工電話交換機時代人工電話交換機時代1876年貝爾發(fā)明了電話，1878出現(xiàn)了第一部人工磁石電話交換機人工磁石電話交換機：電話機要配有干電池作為通話電源用手搖發(fā)電機發(fā)送交流的呼叫信號人工共電交換機：通話電源由交換機統(tǒng)一供給共電電話機中不需要手搖發(fā)電機，而由話機直流環(huán)路的閉合向交換機發(fā)送呼叫信號。人工電話交換機時代機電式電話交換步進制交換機機動制交換機縱橫制交換機步進制&機動制交換機步進制交換機：1889年美史端喬用戶通過話機的撥號盤，可以直接控制交換機中電磁繼電器與上升旋轉(zhuǎn)型選擇器的動作，從而完成電話的自動接續(xù)。機動制交換機用戶的撥號脈沖由交換機內(nèi)的公用設(shè)備記發(fā)器接收和轉(zhuǎn)發(fā)，再控制接線器的動作。采用了記發(fā)器可以譯碼，增加了選擇的靈活性，而且可以不一定按十進制方式工作。 無論是步進制還是機動制，選擇器均須進行上升和/或旋轉(zhuǎn)的動作，噪聲大，易于磨損，通話質(zhì)量欠佳，維護工作量大?？v橫制交換機縱橫制（crossbar）交換機：縱橫制的技術(shù)進步主要體現(xiàn)在兩個方面：采用了比較先進的縱橫接線器，雜音小，通話質(zhì)量好，不易磨損，壽命長，維護工作量減少。采用公共控制方式，將控制功能與話路設(shè)備分開，使得公共控制部分可以獨立設(shè)計，功能增強，靈活性提高，接續(xù)速度快，便于匯接和選擇迂回路由以及實現(xiàn)長途自動化。 因此，縱橫制遠比步進制和機動制先進，更重要的是，公共控制方式的實現(xiàn)孕育著計算機程序控制方式的出現(xiàn)。模擬程控交換1965年，美國開通了世界上第一個程控交換局。程控也就是用軟件來控制交換機的動作。機電式交換采用控制邏輯電路方式，稱為布線邏輯控制，是用硬件來控制交換機的動作的。存儲程序控制（SPC-StoredProgramControl）程控模擬程控交換SPC控制部分話路部分程控交換的優(yōu)越性－1靈活性大，適應(yīng)性強SPC方式可以適應(yīng)電信網(wǎng)各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、性能要求和變化發(fā)展，在諸如編號計劃、路由選擇、計費方式、信令方式和終端接口等方面，都具有充分的靈活性和適應(yīng)性。能提供多種新服務(wù)性能SPC方式通過軟件編程可以提供多種新服務(wù)性能，如縮位撥號、熱線、鬧鐘服務(wù)、呼叫等待、呼叫前轉(zhuǎn)、會議電話等。便于實現(xiàn)共路信令下面將述及，共路信令需要在公共的信令鏈路上傳送大量話路的控制信息，交換機必須對此進行高速的處理。顯然，只有在采用了SPC方式以后，共路信令才能實現(xiàn)和發(fā)展。程控交換的優(yōu)越性－2操作維護管理功能的自動化使用軟件技術(shù)，可以使交換系統(tǒng)的操作維護管理自動化，并增強功能，提高質(zhì)量。硬件的自動測試與故障診斷話務(wù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析用戶數(shù)據(jù)與局數(shù)據(jù)的修改等功能還可適應(yīng)集中的維護操作中心和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的建立和發(fā)展。適應(yīng)現(xiàn)代電信網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)代電信網(wǎng)要不斷開放新業(yè)務(wù)，要與計算機技術(shù)和計算機通信密切結(jié)合，因此作為電信網(wǎng)的交換節(jié)點的程控化，顯然是現(xiàn)代電信網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)條件之一。數(shù)字程控交換－120世紀70年代推出數(shù)字程控交換在話路部分交換的是經(jīng)過脈沖編碼調(diào)制（PCM-PulseCodeModulation）變換后的數(shù)字化的話音信號交換機中的交換矩陣要采用數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)（DSN-DigitalSwitchingNetwork）。

交換機：阿爾卡特--E10 貝爾--S1240AT&T--4ESS、5ESS 愛立信--AXE10富士通--FETEX-150 中興--ZXJ-10華為--C&C08數(shù)字程控交換控制部分話路部分DSN數(shù)字程控交換－2信令技術(shù)上：7號共路信令方式?？刂萍夹g(shù)上：多機分散控制方式。靈活性高，處理能力增強，系統(tǒng)擴充方便而經(jīng)濟。采用匯編語言，C、CHILL等高級語言。對軟件的主要要求不再是節(jié)省空間開銷，而是可靠性、可維護性、可移植性和可重用性。使用了結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計、面向?qū)ο笤O(shè)計等軟件技術(shù)，并建立和不斷完善了用于程控交換軟件開發(fā)、測試、生產(chǎn)、維護的支撐系統(tǒng)。相對于模擬程控交換而言，數(shù)字程控交換顯示了以下的優(yōu)越性：體積??；交換網(wǎng)絡(luò)容量大，速度快，阻塞率低，可靠性高；便于采用數(shù)字中繼；數(shù)字程控交換－3數(shù)字程控交換仍然是電信網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)固定通信網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、智能網(wǎng)、專用通信網(wǎng)和企業(yè)通信網(wǎng)，特別是電話業(yè)務(wù)普遍使用數(shù)字程控交換技術(shù)。說明：電話交換網(wǎng)也能傳送數(shù)據(jù)信號，稱為電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。由于在電話網(wǎng)中，從終端到交換機之間的用戶接入段是模擬線路，因此傳送數(shù)據(jù)信號時終端必需配備調(diào)制解調(diào)器（modem），數(shù)據(jù)傳送速率一般為9.6kbit/s，最高不超過19.2kbit/s。ADSL在一對銅線上支持：上行速率512kb/s～1Mb/s下行速率1～8Mb/s有效傳輸距離在3～3.5km范圍以內(nèi)。1.3.2X.25公用數(shù)據(jù)網(wǎng)

X.25是ITU-T制訂的分組交換接口標(biāo)準。X.25網(wǎng)是第一個全球統(tǒng)一標(biāo)準的公用交換分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（PSPDN-PublicSwitchedPacketDataNetwork）X.25支持的數(shù)據(jù)傳送速率一般不超過64kbit/s，最大為2Mbit/s，屬于低速分組交換網(wǎng)絡(luò)。公用交換分組數(shù)據(jù)網(wǎng)PSPDN-PublicSwitchedPacketDataNetwork低速分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)PSTN-ISDNISDN用戶終端用戶終端IntegratedServiceDigitalNetworkPSTN用戶終端用戶終端PublicSwitchedtelephonenetwork1.3.3ISDN網(wǎng)

在PSTN上傳送的話音信號已經(jīng)是數(shù)字信號，但從終端到網(wǎng)絡(luò)的接入段是模擬的，所以PSTN不能有效地提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。ISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)-IntegratedServiceDigitalNetwork），目的：在一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)上提供包括話音、視頻、數(shù)據(jù)、文本在內(nèi)的各種類型的業(yè)務(wù)。技術(shù)要點是：將PSTN的模擬UNI接口更新為數(shù)字接口，形成端到端全程數(shù)字傳送的綜合數(shù)字網(wǎng)（IDN-IntegratedDigitalNetwork）；將數(shù)字程控交換機更新為既能進行電話交換又能進行數(shù)據(jù)交換的綜合交換機；定義新的UNI信令和NNI信令；開發(fā)新的能支持各種業(yè)務(wù)的數(shù)字終端。ISDN從本質(zhì)上來說，ISDN并非融合網(wǎng)絡(luò)，只是一個重疊網(wǎng)絡(luò)：電話和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)還是分別采用電路交換技術(shù)和X.25分組技術(shù)；信道帶寬還是以電話網(wǎng)為基礎(chǔ)，限于64kbit/s的整數(shù)倍，很難提供任意速率的帶寬；終端更新成本和增益提升不匹配，不能為廣大用戶普遍接受。因此，盡管ISDN的想法很好，實際上并沒有獲得真正的規(guī)模發(fā)展，尤其是當(dāng)ATM技術(shù)提出后，ISDN已經(jīng)黯然失色。然而，ISDN技術(shù)思想被電信業(yè)廣為采用。蜂窩移動通信網(wǎng)就是借鑒ISDN的網(wǎng)絡(luò)參考模型確定其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的；ISDN的UNI信令被廣泛應(yīng)用，并演進為ATM網(wǎng)絡(luò)的用戶信令；ISDN的NNI信令被視為固定通信網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)信令；ISDN提出的三個階段業(yè)務(wù)描述方法被業(yè)界廣為接受。因此，ISDN在電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中有很重要的位置，目前都以PSTN/ISDN作為電路交換固定電信網(wǎng)的標(biāo)志。1.3.4幀中繼網(wǎng)幀中繼網(wǎng)采用幀中繼技術(shù)，支持的最高數(shù)據(jù)傳送速率可達34Mbit/s，屬于高速分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，在各國廣泛部署使用。幀中繼網(wǎng)采用面向連接技術(shù)。幀中繼可以提供兩種形式的虛電路：SVC（交換虛電路SwitchedVirtualCircuit）PVC（永久虛電路PermanentVirtualCircuit）典型應(yīng)用業(yè)務(wù)包括局域網(wǎng)互聯(lián)、虛擬專用網(wǎng)（VPN-VirtualPrivateNetwork）、大型文件傳送、塊交互型通信等。實際網(wǎng)絡(luò)提供的基本上都是PVC，主要應(yīng)用業(yè)務(wù)是局域網(wǎng)互聯(lián)。高速分組數(shù)據(jù)網(wǎng)1.3.5B－ISDN網(wǎng)ISDN信道是以64kbit/s語音信道為基礎(chǔ)構(gòu)建的，并不能滿足以圖像為代表的高帶寬業(yè)務(wù)的需求。隨著寬帶通信目標(biāo)的提出，國際電聯(lián)于1980年末提出了B-ISDN的概念，并確定以ATM作為網(wǎng)絡(luò)最佳的傳送模式，實現(xiàn)真正意義上的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)和綜合業(yè)務(wù)。圖像B-ISDNB-ISDN的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點就是ATM交換機，其主要物理接口是不同等級的SDH（SynchronousDigitalHierarchy）光纖接口，因此具有寬帶傳送的能力。相對而言，原先定義的基于64kbit/s的ISDN就稱為窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（N-ISDN）。ATM交換繼承電信網(wǎng)的基本原則，采用面向連接的虛電路交換方式。每個虛連接的帶寬可以根據(jù)實際需要設(shè)定，沒有單位帶寬的限制。虛電路BroadbandIntegratedServicesDigitalNetwork寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)交換－光交換電電電光光光1.3.6光交換網(wǎng)光纖傳輸系統(tǒng)密集波分復(fù)用DWDM：densewavelengthdivisionmultiplexing思考報文交換時延大于分組交換，對否？分組交換提供哪些服務(wù)？面向連接技術(shù)與無連接技術(shù)的區(qū)別？已經(jīng)學(xué)過哪些面向連接/無連接的技術(shù)？ATM既是一種快速電路交換又是一種快速分組交換技術(shù)，對否？ATM中英文是什么？采用了分組交換的哪種服務(wù)方式？是面向連接還是無連接？電路交換與虛電路方式中，建立的”連接“有什么區(qū)別？STD和ATD是什么？能夠?qū)崿F(xiàn)帶寬按需分配的是哪個？CS和ATM分別采用了哪種復(fù)用方式？1.4電信交換基本技術(shù)接口技術(shù)*互連技術(shù)*控制技術(shù)*信令技術(shù)*1.4.2接口技術(shù)各種交換系統(tǒng)都接有用戶線、中繼線。用戶線和中繼線終接在交換系統(tǒng)的用戶接口和中繼接口。不同類型的交換系統(tǒng)具有不同的接口技術(shù)數(shù)字程控電話交換要有適配模擬用戶線、模擬中繼線和數(shù)字中繼線的接口電路；N-ISDN交換要有適配2B+D的基本速率接口和30B+D的基群速率接口；移動交換要具有通往基站的無線接口；ATM交換要有適配不同碼率、不同業(yè)務(wù)的各種物理媒體的接口；光交換則要有不同形式的光接口和波分復(fù)用接口。接口技術(shù)主要由硬件實現(xiàn)，有些功能也可由軟件或固件實現(xiàn)。1.4.1互連技術(shù)實現(xiàn)任意入線與任意出線之間的互連可以是物理連接，也可以是虛連接。交換系統(tǒng)一般都具有：互連網(wǎng)絡(luò)（interconnectionnetwork）或稱為:交換網(wǎng)絡(luò)（switchingnetwork）在ATM和光交換中則稱為:交換結(jié)構(gòu)（switchingfabric）互連技術(shù)主要涉及硬件（hardware）技術(shù)互連技術(shù)包括以下幾方面：拓撲結(jié)構(gòu) 選路策略控制機理 阻塞特性故障防衛(wèi)1.4.1互連技術(shù)--拓撲結(jié)構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)可分為兩類：時分（timedivision）結(jié)構(gòu)和空分（spacedivision）結(jié)構(gòu)**。時分結(jié)構(gòu)包括共享媒體（總線或環(huán)）和共享存儲器。分組交換和ATM交換都可以采用時分結(jié)構(gòu)；數(shù)字程控電話交換通常使用由存儲器構(gòu)成的時分結(jié)構(gòu)，或?qū)r分結(jié)構(gòu)作為整個拓撲結(jié)構(gòu)的一部分；小容量的數(shù)字程控電話交換也可采用總線拓撲結(jié)構(gòu)?？辗纸Y(jié)構(gòu)是由交換單元（SwitchingElement-SE）構(gòu)成的單級或多級拓撲結(jié)構(gòu)?！翱辗帧钡暮x是指在拓撲結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在著多條并行的通路每條通路仍然可以采用時分復(fù)用的方式。1.4.1互連技術(shù)--選路策略選路策略主要針對多級空分拓撲結(jié)構(gòu)。這里所說的選路，不是整個電信網(wǎng)中各個交換節(jié)點之間的選路，而是交換節(jié)點的互連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的選路選路的目的：在互連網(wǎng)絡(luò)指定的入端與出端之間選擇一條可用的通路。

用戶12345678中繼電路2選路策略

－條件選擇與逐級選擇95選路策略－條件選擇與逐級選擇－1條件選擇（conditionalselection）：不論互連網(wǎng)絡(luò)有幾級，作全盤觀察，在指定的入端與出端之間所有的通路中選用一條可用的通路。也稱通盤選擇。逐級選擇（stage-by-stageselection）：不作全盤考察，而是從入端的第1級開始，先選擇第1級交換單元的出線，選中一條出線以后再選擇2級交換單元的出線，以此類推，直到最末一級到達出端為止。選路策略－條件選擇與逐級選擇－2由于逐級選擇帶有某種盲目性，即選定前一級出線時沒有考慮后面幾級出線的情況，因此其阻塞率高于條件選擇。通常采用條件選擇，但只要互連網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量滿足指標(biāo)要求，也可采用逐級選擇。S1240數(shù)字程控電話交換系統(tǒng)的交換網(wǎng)絡(luò)就采用逐級選擇，但是增加了可重新選試多次的功能，即當(dāng)選試不成功時可以重新從入端起再進行逐級選擇，這就成為可重試逐級選擇，可以減少阻塞率。選路策略

－自由選擇與指定選擇98選路策略－自由選擇與指定選擇自由選擇：是指某一級出線可以任意選擇，不論從哪一條出線都可以到達所需的互連網(wǎng)絡(luò)出端。指定選擇：只能選擇某一級出線中指定的一條或一小群，才能到達所需的互連網(wǎng)絡(luò)出端。包括級數(shù)、級間互連方式等在內(nèi)的多級空分拓撲結(jié)構(gòu)一旦確定以后，哪幾級可以自由選擇和哪幾級只能指定選擇也隨之而定。自由選擇級可起擴大通路數(shù)、均衡業(yè)務(wù)流量的作用。有些多級空分結(jié)構(gòu)不存在自由選擇級。選路策略

－面向連接選路和無連接選路100選路策略－面向連接選路和無連接選路交換節(jié)點的互連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的選路通常采用面向連接選路，即預(yù)先在互連網(wǎng)絡(luò)指定的入端和出端之間選定一條通路，凡屬于該呼叫連接的用戶信息都在這一通路上傳送。無連接選路則不預(yù)先選定，而是在入端收到用戶信息時才臨時選路。電路交換要建立固定的物理連接，肯定采用面向連接選路。ATM交換機構(gòu)可采用面向連接選路，也可采用無連接選路。后者相當(dāng)每收到載有用戶信息的信元時才進行選路，屬于同一呼叫連接的信元會通過互連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的不同通路而引起失序，在互連網(wǎng)絡(luò)出端必須恢復(fù)其原有順序。1.4.1互連技術(shù)--控制機理這里的控制機理是泛指完成選路后還必須實現(xiàn)的一些控制，以使互連網(wǎng)絡(luò)能正常而有效地工作，并且符合服務(wù)質(zhì)量的要求。對于通常的程控電話交換系統(tǒng)的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)而言，完成選路后只要將所選通路的有關(guān)標(biāo)識寫入交換網(wǎng)絡(luò)的控制存儲器，即可實現(xiàn)正常的電路交換。ATM交換則比較復(fù)雜，虛連接建立后，在信息傳送階段仍要對隨機到來的信元完成選路控制；此外，控制機理可能還要包括競爭消除、反壓控制、隊列管理、優(yōu)選級控制等，在后續(xù)章節(jié)會做介紹。1.4.1互連技術(shù)--阻塞特性

阻塞特性反映了在呼叫建立或用戶信息傳送時，由于互連網(wǎng)絡(luò)的擁塞而遭受損失的現(xiàn)象。連接阻塞與傳送阻塞有阻塞與無阻塞連接阻塞與傳送阻塞－1對于電路交換，由于建立的是專用的物理連接，只有在呼叫建立階段會選不到空閑通路而遇到阻塞；一旦連接建立，在信息傳送階段就不會再遇到阻塞**。連接阻塞表示呼叫遭到拒絕，要重新發(fā)起呼叫，可稱為損失制（losssystem）。電路交換的互連網(wǎng)絡(luò)的阻塞特性用阻塞率（Blockingprobability）表示。阻塞率的含義：由于互連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部阻塞而不能建立連接的呼叫數(shù)與加入互連網(wǎng)絡(luò)總呼叫次數(shù)之比。電路交換N傳送阻塞阻塞率電路交換Y連接阻塞連接阻塞與傳送阻塞－3ATM交換在虛連接建立階段也會遇到阻塞**，當(dāng)然，判別是否阻塞的標(biāo)志與電路交換不一樣：電路交換是專用的物理連接（包括數(shù)字時分交換），通路只有空閑和占用兩種狀態(tài)；ATM交換是復(fù)用的虛連接，要看通路上是否還存在夠用的帶寬。ATM交換更注重傳送阻塞傳送阻塞：在信元傳送階段產(chǎn)生的阻塞**。由于是異步時分復(fù)用，屬于各個連接的信元會隨機地到來而在某個時刻發(fā)生傳送沖突。也就是說，在信元傳送階段會不斷產(chǎn)生競爭現(xiàn)象。競爭失敗的信元可在緩沖器中排隊等待或予以丟棄。排隊時緩沖器溢出造成信元丟失。信元丟失率（celllossrate-CLR）**ATM交換Y傳送阻塞信元丟失率-CLRATM交換Y連接阻塞1.4.1互連技術(shù)--故障防衛(wèi)互連網(wǎng)絡(luò)是交換系統(tǒng)的重要部件，一旦發(fā)生故障會影響眾多的呼叫連接，甚至全系統(tǒng)中斷。因此，互連網(wǎng)絡(luò)必須具備有效的故障防衛(wèi)性能。除了提高互連網(wǎng)絡(luò)硬件的可靠性以外，通常配置雙套冗余結(jié)構(gòu)，也可采用多平面結(jié)構(gòu)。1.4.3信令技術(shù)在電信網(wǎng)中要實現(xiàn)任意用戶之間的呼叫連接，完成交換功能，必須在信令的控制下有條不紊地進行。交換節(jié)點的信令系統(tǒng)可以理解為實現(xiàn)和配合各種信令協(xié)議和信令方式而需具有的所有硬件和軟件設(shè)施的總成。用戶信令&局間信令按照信令的作用區(qū)域劃分**用戶信令（subscribersignalling）用戶-網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）信令局間信令（inter-officesignalling）節(jié)點-節(jié)點接口（NNI）信令用戶信令用戶信令在用戶與交換節(jié)點之間的用戶線上傳送**。不同的網(wǎng)絡(luò)具有不同的UNI信令。電話網(wǎng)的用戶信令最為簡單，可以分為：監(jiān)視信令反映用戶狀態(tài)的信令，也稱為用戶狀態(tài)信令。最基本的用戶狀態(tài)就是摘機（off-hook）和掛機（on-hook）。地址信令就是主叫用戶發(fā)送的被叫號碼，作為交換節(jié)點進行選路的依據(jù)。根據(jù)話機類型的不同，有兩種方式發(fā)送地址信令：直流脈沖（Pulse）方式和雙音多頻（DTMF-DualToneMulti-Frequency）方式。目前使用的基本上都是DTMF話機。局間信令局間信令是電信網(wǎng)中各個交換節(jié)點之間傳送的信令**。更廣義地說，局間信令可以是電信網(wǎng)中各個網(wǎng)元之間傳送的信令**。局間信令可以分為**：隨路信令共路信令隨路信令雖然還在使用，但目前已普遍采用共路信令方式。信令的分類按照信令傳送通道與話音傳送通道之間的關(guān)系劃分**：**隨路信令：（CAS:ChannelAssociatedSignal)是指用傳送話音的通路來傳送與該話路有關(guān)的各種信令，或某一信令通路唯一地對應(yīng)于一條話音通道。CAS有兩個基本的特征：共路性，即信令與話音利用同一通道傳送；相關(guān)性，即信令通道與話音通道在時間位置上有對應(yīng)關(guān)系。**公共信道信令：（CCS:ChannelCommonSignal)又叫共路信令，是指傳送信令的通路與傳送話音的通路分開，信令有專用的傳送通道。CCS有兩個基本特征：分離性，即信令和話音信息在各自的通道上傳送；獨立性，即信令通道與話音通道之間不具有時間位置的關(guān)聯(lián)性。信令的分類隨路信令CAS-PCM一次群復(fù)幀同步第1&16路信令第15&30路信令隨路信令CAS－ChannelAssociatedSignalling隨路信令，是指信令與話音是在同一條通路上傳送。電話網(wǎng)的隨路信令也分為監(jiān)視信令與地址信令兩類，通常稱為:線路信令記發(fā)器信令隨路信令-線路信令linesignalling局間線路信令的作用是監(jiān)視局間中繼線上的呼叫狀態(tài)示閑、占用、占用證實、被叫應(yīng)答、掛機等。線路信令按傳送方向的不同，可分為**：前向（forward）信令和后向（backward）信令；按傳送媒介來分，可分為：模擬型線路信令和數(shù)字型線路信令隨路信令-記發(fā)器信令registersignalling局間記發(fā)器信令是完成電話交換接續(xù)的控制信令，主要是用于選擇路由和目的地的地址信令。為了加快接續(xù)速度，縮短相關(guān)公用設(shè)備的占用時間，記發(fā)器信令的傳送必須迅速而準確。記發(fā)器信令廣泛采用帶內(nèi)多頻信號，并可按電話交換網(wǎng)的不同要求而采用各種類型的記發(fā)器信令，例如脈沖方式或互控方式，端到端傳送或逐段轉(zhuǎn)發(fā)，前后向信令或僅有前向信令。我國電話網(wǎng)所用的1號信令系統(tǒng)的記發(fā)器信令采用多頻互控，端到端傳送。前向信令采用1380、1500、1620、1740、1860、1980HZ的高頻群，按6中取2編碼，最多可組成15種信號。帶內(nèi)多頻信號共路信令CCS-CommonChannelSignalling共路信令：是指信令通路與用戶信息通路分離，信令是在專用的信令數(shù)據(jù)鏈路上傳送。一條專用的高速信令數(shù)據(jù)鏈路可以傳送與大量的呼叫有關(guān)的信令。共路信令的主要優(yōu)點是傳送速度快，信令傳送與信息傳送互相獨立，靈活性高，信令的種類和容量大大增加，可以適應(yīng)現(xiàn)代電信網(wǎng)的發(fā)展。共路信令有6號信令和7號信令兩種，目前大量使用的都是7號信令。1.4.4控制技術(shù)控制技術(shù)主要由軟件實現(xiàn)，但有些也可用硬件實現(xiàn)。不同類型的交換系統(tǒng)各有其主要的控制技術(shù)。程控電話交換：數(shù)字分析路由和通路選擇并發(fā)進程管理分組交換：選路控制和流量控制A