現(xiàn) 代 交 換 技 術 第一章

現(xiàn)代交換技術第一章第1頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六第一章概論一、交換概念的引入

1、點對點通信系統(tǒng)2、多點通信及連接圖1點對點通信系統(tǒng)基本結構示意圖第2頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六二、交換設備1、交換機的概念根據(jù)電子和電氣工程師協(xié)會（IEEE）的定義，交換機應能在任意的兩條用戶線之間建立和釋放一條臨時的通信鏈路。2、交換機的組成和工作原理第3頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六圖2交換機工作原理示意圖第4頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六為完成轉接接續(xù)任務，交換機必須具有以下基本功能：(1)能及時發(fā)現(xiàn)哪一個用戶有呼叫請求；(2)能記錄被叫用戶話機號碼；(3)能判別被叫用戶當前的忙閑狀態(tài)；(4)若被叫用戶空閑，能選擇一條空閑線路將主、被叫話機連通，使雙方進入通話狀態(tài)；(5)通話結束時，交換機必須及時進行拆線釋放處理；(6)在同一時間內交換機要允許若干對用戶同時進行通話，且互不干擾。第5頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六圖3數(shù)字程控交換機的基本組成第6頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六三、電話交換和公用電話交換網(wǎng)絡PSTN1、電話交換第7頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六圖4一次呼叫處理過程示例第8頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六上圖的流程簡單說明如下：①當用戶摘機時，用戶摘機信號送到發(fā)端交換機；②發(fā)端交換機收到用戶摘機信號后，立即向主叫用戶送出撥號音；

③主叫用戶撥號，將被叫用戶號碼送給發(fā)端交換機；

④發(fā)端交換機根據(jù)被叫號碼選擇局向及中繼線，發(fā)端交換機在選好的中繼線上向終端交換機發(fā)送占用信號，并把被叫用戶號碼送給終端交換機；⑤終端交換機根據(jù)被叫號碼，將呼叫連接到被叫用戶，向被叫用戶發(fā)送振鈴信號，并向主叫用戶送回鈴音；第9頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六⑥當被叫用戶摘機應答時，終端交換機接到應摘機信號，終端交換機將應答信號轉發(fā)給發(fā)端交換機；

⑦用戶雙方進入通話狀態(tài)，這時，線路上傳送話音信號；⑧話終掛機復原，傳送拆線信號；⑨終端交換機拆線后，回送一個拆線證實信號，一切設備復原。

第10頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六2、通信網(wǎng)的一般概念通信網(wǎng)將各終端設備通過交換系統(tǒng)按一定的拓撲模式組合在一起，實現(xiàn)任意兩個終端用戶的連接。組成：用戶終端設備

交換設備

傳輸設備第11頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六3、PSTN的構成（公用電話交換網(wǎng)）PSTN有市內電話網(wǎng)和長途電話網(wǎng)兩部分組成，通過撥號自動接通線路，可進行市內（本地）之間的通信，也可實現(xiàn)不同城市和地區(qū)間的通信第12頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六1）本地網(wǎng)本地網(wǎng)是指在一個長途編號區(qū)范圍內，由若干個端局或者由若干個端局和匯接局及局間中繼、長市中繼、用戶線和話機終端所組成的電話網(wǎng)。圖5市話網(wǎng)的基本組成第13頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六

2）國內長途網(wǎng)我國的電話網(wǎng)自1986年以來實行五級的等級結構，即由四級長途交換中心和第五級交換中心即端局組成。圖6四級匯接制長途網(wǎng)的結構

五級結構與行政區(qū)劃基本一致長途網(wǎng)：四級中心

C1、C2、C3、C4本地網(wǎng)

C5、Tm(匯接局)第14頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六第一級為大區(qū)中心局即C1級，網(wǎng)狀網(wǎng)結構六個大區(qū)，即華北、東北、華東、中南、西南、西北。北京、廣州、上海、天津、沈陽、南京、武漢、成都、西安第二級為省中心局即C2級，30個第15頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六隨著通信技術的進步、長途骨干光纖的鋪設和本地網(wǎng)的建設，我國長途電話網(wǎng)的等級結構已由四級逐步演變成為兩級，整個電話通信網(wǎng)相應地由五級網(wǎng)向三級網(wǎng)過渡，即兩級長途交換中心和一級的本地交換中心。匯接全省轉接（含終端）長途話務的交換中心為省級交換中心，用DC1表示；匯接本地網(wǎng)長途終端話務的交換中心用DC2表示。第16頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六圖7(a)長途電話二級網(wǎng)等級結構及網(wǎng)路組織示意圖第17頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六三級結構長途網(wǎng)：兩級交換中心，D1、D2本地網(wǎng)：

DL、Tm(匯接局)圖7(b)國內電話網(wǎng)目前的結構第18頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六3）國際長途網(wǎng)國內長途電話網(wǎng)經(jīng)國際局進入國際電話網(wǎng)。原國際電報電話咨詢委員會（CCITT）于1964年提出等級制國際自動局的規(guī)劃，國際局分為一、二、三級國際交換中心，分別以CT1、CT2、CT3表示。CTCenterTransit其中國際中心局共有六個，紐約（美洲區(qū)）、悉尼（澳洲區(qū)）、倫敦（西歐、地中海區(qū)）、莫斯科（東歐、中西亞區(qū)）、東京（東亞區(qū)）和新加坡（東南亞區(qū)）第19頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六20分為CT1、CT2和CT3三級CT1之間呈網(wǎng)狀連接CT1至CT2，CT2至CT3均為星型連接CT1和CT2只連接國際電路CT3連接國際和國內電話網(wǎng)，稱為國際接口局第20頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六4、

電話網(wǎng)的編號制度格式：字冠+國家地區(qū)號+國內長途區(qū)號+局號+用戶號用途：路由選擇的依據(jù)地址：邏輯地址和物理地址第21頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六三、信道復用技術多路復用(multiplexing)可以將許多用戶數(shù)據(jù)流組成一個長時間的大的帶寬流，這樣用戶可以在傳輸?shù)慕?jīng)濟規(guī)模中獲益。1、信道復用方式多路復用是將N條輸入信道多路復用成一條輸出信道的技術。多路復用常分為同步時分多路復用、統(tǒng)計時分多路復用與頻分多路復用三種。第22頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六圖9三種典型的信道復用方式第23頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六2信道利用率我們所說的信道是具有固定容量的通信鏈路，它的測量單位是bps，也就是說，信道時間中的每一秒都被分成一定數(shù)量的稱為比特時間的時間片，它的數(shù)量等于信道容量。平均數(shù)據(jù)率除以信道容量就是信道利用率。第24頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六四、電路交換的特點在電路交換(circuitswitching)中，需要為數(shù)據(jù)流分配一定的路徑與帶寬，在數(shù)據(jù)流存在的過程中將保持不變。每個信道的容量進一步被分成一定數(shù)量的邏輯信道，這些固定速率的邏輯信道稱為電路(circuit)。

圖10電路交換方式第25頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六

電路交換比其他方案容易實現(xiàn)。但是，因為數(shù)據(jù)流被指定了固定速率的電路，所以在數(shù)據(jù)流具有突發(fā)性特點的情況下，電路容量的利用率很低。這就是電路交換為什么常用于話音傳輸，而不常用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?。因為電路交換為呼叫分配固定的帶寬，所以不存在隊列延時，可以保證數(shù)據(jù)流從源節(jié)點到目的節(jié)點經(jīng)過的最大端到端延時。第26頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六五、分組交換1、分組交換的基本原理

圖11采用存儲轉發(fā)方式的分組交換第27頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六交換機收到一個分組后就把它暫存起來，然后根據(jù)分組中的地址信息、中繼電路的忙閑、隊列的長短等，選擇一條最佳的路由，將該分組在此路由的隊列中排隊等待，輪到該分組時就將它按預定的路由發(fā)送到下一個交換機，直至將分組交給收信終端。圖12分組交換方式第28頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六2、分組交換的兩種基本方式數(shù)據(jù)報方式數(shù)據(jù)報(datagram)分組網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)流中的每個分組獨立地選擇路由。存儲在路由器(或交換機)中的路由表負責指定到每個目的節(jié)點的輸出鏈路。路由表可以是靜態(tài)的，也可以是定期更新的。在后一種情況下，分配給目的節(jié)點的輸出鏈路取決于路由器判斷的到目的節(jié)點的最短路徑。隨著時間變化，鏈路的估計值可能會發(fā)生變化，所以連續(xù)的分組可能經(jīng)過不同的鏈路傳輸。因此，每個分組必須含有表示源節(jié)點與目的節(jié)點地址的比特。第29頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六圖13數(shù)據(jù)報方式第30頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六在虛電路(virtualcircuit)分組網(wǎng)絡中，在傳輸數(shù)據(jù)前要選擇一條固定路徑，它在呼叫建立階段中實現(xiàn)，這個過程與電路交換網(wǎng)絡相似。但是在虛電路交換中，并沒有固定速率電路與邏輯電路的概念。同一數(shù)據(jù)流的所有分組都沿著一條固定路徑傳輸，這條路徑稱為虛電路。分組中必須含有一個虛電路標識符，該標識符通常比數(shù)據(jù)報交換中需要的源節(jié)點與目的節(jié)點的地址標識符短一些。但是，呼叫建立階段需要花費時間，并產(chǎn)生在數(shù)據(jù)報分組網(wǎng)絡中不會產(chǎn)生的延時。第31頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六圖14虛電路方式第32頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六數(shù)據(jù)報與虛電路兩種方式的比較虛電路方式是面向連接的通信方式，開始時，需發(fā)送一個呼叫請求分組已建立端到端的網(wǎng)絡層的連接；而數(shù)據(jù)報不是面向連接的通信方式，無需先建立連接。數(shù)據(jù)報方式要求每一個分組都帶有源地址和目的地址，以便網(wǎng)絡為每一個分組選擇路由，對節(jié)點的處理能力要求較高；而虛電路僅在連接階段才需要全套地址，虛電路建立后，使用虛電路標識符——邏輯信道號來區(qū)別不同的虛電路上的分組，開銷比較省。虛電路各分組按原有的順序到達終點；而數(shù)據(jù)報則不能保證這一點。當節(jié)點和鏈路發(fā)生故障時，或局部地區(qū)流量過大，節(jié)點不勝負載時，數(shù)據(jù)報各分組可根據(jù)當時情況繞過這一點，從安全性和均衡網(wǎng)絡負載方面來看是較理想的；而虛電路一開始就確定了路由，因而靈活性就較差。第33頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六3、面向連接和無連接服務面向連接服務包括3個階段：連接建立階段、數(shù)據(jù)傳輸階段與連接拆除階段。

當用戶申請面向連接服務時，在電路建立階段應首先指定用戶應用所需要的服務質量，網(wǎng)絡才能夠決定它是否有足夠的資源來滿足用戶應用需要的服務質量，并且為該連接保留資源。

面向連接服務的數(shù)據(jù)傳輸除了表現(xiàn)在不同分組的傳輸延時變化上，還表現(xiàn)在它使用指定的傳輸電路上。希望得到可靠的順序報文傳輸?shù)挠脩魬?，都需要使用面向連接服務。第34頁，共39頁，2023年，2月20日，星期六當網(wǎng)絡實現(xiàn)無連接服務時，它每次傳輸一個數(shù)據(jù)分組到目的節(jié)點，并且各個分組之間相互獨立；

由于