第五講 信號的交換技術(shù)-刪節(jié)版

1、2022-3-251通 信 導(dǎo) 論張 冬 梅()北京郵電大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2022-3-252第五章 信號的交換2022-3-253主要內(nèi)容n5.1 交換技術(shù)概述n5.2 數(shù)字程控交換n5.3 報文交換與分組交換 2022-3-2545.1 交換技術(shù)概述n5.1.1 基本概念n5.1.2 交換技術(shù)的發(fā)展2022-3-2555.1.1 基本概念n交換概念的引入n節(jié)省資源，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本；n降低控制的復(fù)雜度，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性n交換網(wǎng)絡(luò)n定義(P81)n拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)n中繼線、本地交換機(jī)、匯接交換機(jī)2022-3-256點對點的電話通信點對點的電話通信發(fā)話器發(fā)話器受話器受話器受話器受話器發(fā)話器發(fā)話器電

2、話機(jī)電話機(jī)電話機(jī)電話機(jī)電源電源電源電源發(fā)話器發(fā)話器受話器受話器受話器受話器發(fā)話器發(fā)話器電話機(jī)電話機(jī)電話機(jī)電話機(jī)電源電源二二四四轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換二二四四轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換2022-3-257多用戶間的互連缺點：1. 不經(jīng)濟(jì)，線路投資大，線路利用率低2. 使用不方便，要將電話機(jī)和很多對線連接起來3. 安裝維護(hù)困難，當(dāng)N個終端時，需要N(N-1)/2 個連線， 增加N+1 個終端時，必須增設(shè)N個線路。2022-3-258電話機(jī)的發(fā)明18751875年年6 6月月2 2日貝爾和沃森發(fā)明了電話日貝爾和沃森發(fā)明了電話（原始的電磁式電話）（原始的電磁式電話）18771877年愛迪生發(fā)明了碳精式送話器年愛迪生發(fā)明了碳精式送話器

3、+ +手柄手柄+ +呼叫設(shè)備（電鈴）呼叫設(shè)備（電鈴）+ +手搖發(fā)電機(jī)手搖發(fā)電機(jī)+ +干電池干電池（磁石式電話機(jī)）（磁石式電話機(jī)）18821882年出現(xiàn)了共電式電話機(jī)年出現(xiàn)了共電式電話機(jī)（沒有手搖發(fā)電機(jī)和干電池，通話所用電源由交換機(jī)供給）（沒有手搖發(fā)電機(jī)和干電池，通話所用電源由交換機(jī)供給）2022-3-25918961896年美國人愛立克森發(fā)明了旋轉(zhuǎn)式電話撥號盤年美國人愛立克森發(fā)明了旋轉(zhuǎn)式電話撥號盤19201920年美國人坎貝爾發(fā)明了消側(cè)音電路年美國人坎貝爾發(fā)明了消側(cè)音電路（自動電話機(jī)（自動電話機(jī)- -撥號盤電話機(jī)）撥號盤電話機(jī)）6060年代電子學(xué)飛速發(fā)展、年代電子學(xué)飛速發(fā)展、7070年代大規(guī)模

4、集成電路出現(xiàn)年代大規(guī)模集成電路出現(xiàn)( (電子電話機(jī)電子電話機(jī)- -按鍵式電話機(jī)按鍵式電話機(jī)) )8080年代隨著年代隨著N-ISDNN-ISDN的應(yīng)用出現(xiàn)了數(shù)字電話機(jī)的應(yīng)用出現(xiàn)了數(shù)字電話機(jī)電話機(jī)的發(fā)明2022-3-2510n交換設(shè)備的基本功能n尋址；n連接建立，路由選擇；n計費、監(jiān)視用戶狀態(tài)；n連接釋放2022-3-2511一臺交換機(jī)組成的通信網(wǎng)電話交換機(jī)必須具備下列功能 n及時發(fā)現(xiàn)用戶的呼叫請求；n記錄被叫用戶號碼；n判別被叫用戶當(dāng)前的忙閑狀態(tài)；n若被叫空閑，交換機(jī)應(yīng)能選擇一條空閑的鏈路臨時將主叫、被叫用戶話機(jī)連通，使雙方進(jìn)入通話狀態(tài)；n通話結(jié)束后，交換機(jī)必須及時進(jìn)行拆線釋放處理；n同一時間

5、內(nèi)交換機(jī)要允許若干對用戶同時進(jìn)行通話且互不干擾。n使任意兩個交換機(jī)所帶的用戶自由通話；2022-3-25125.1.2 交換技術(shù)的發(fā)展n模擬交換技術(shù)n步進(jìn)制自動交換機(jī)：史端喬發(fā)明n縱橫制自動交換機(jī)n空分式/時分式電子交換機(jī)n電路交換n特點：預(yù)先分配資源n典型代表：程控交換2022-3-25135.1.2 交換技術(shù)的發(fā)展(續(xù))n報文交換n存儲轉(zhuǎn)發(fā)式交換n交換單位：報文n適用：傳輸報文較短，實時性要求較低n典型系統(tǒng)：公用電報網(wǎng)2022-3-25145.1.2 交換技術(shù)的發(fā)展(續(xù))n分組交換n存儲轉(zhuǎn)發(fā)式交換n交換單位：分組n適用：傳輸報文較長，實時性要求較高n典型系統(tǒng)：公用分組網(wǎng)(X.25網(wǎng))202

6、2-3-25155.2 電路交換n5.2.1 呼叫處理的一般過程n5.2.2 電路交換與交換網(wǎng)絡(luò)2022-3-25165.2.1 呼叫處理的一般過程n摘機(jī)檢測n撥號n號碼分析n接續(xù)、被叫用戶振鈴n被叫用戶摘機(jī)、計費n掛機(jī)2022-3-2517 甲甲乙乙用戶線用戶線市話發(fā)市話發(fā)端分局端分局市話收市話收端分局端分局局間中繼線局間中繼線用戶線用戶線主叫摘機(jī)主叫摘機(jī)撥號音撥號音撥號撥號占用占用占用證實占用證實數(shù)字（被叫號碼）數(shù)字（被叫號碼）證實證實振鈴音振鈴音撥號撥號回鈴音回鈴音摘機(jī)摘機(jī)應(yīng)答應(yīng)答通話通話市話呼叫接續(xù)示意圖市話呼叫接續(xù)示意圖2022-3-2518電話交換機(jī)的發(fā)展n人工交換機(jī)人工交換機(jī)n人

7、工接續(xù)人工接續(xù)n步進(jìn)制交換機(jī)步進(jìn)制交換機(jī)n縱橫制交換機(jī)縱橫制交換機(jī)n電子交換機(jī)電子交換機(jī)n布線邏輯布線邏輯 晶體管代替電磁繼電器晶體管代替電磁繼電器n程序控制程序控制 模擬程控模擬程控 數(shù)字程控數(shù)字程控自動交換機(jī)自動交換機(jī)機(jī)電式機(jī)電式交換機(jī)交換機(jī)2022-3-2519幾個概念n布控：控制部件按邏輯關(guān)系設(shè)計好，用導(dǎo)線將各部件布控：控制部件按邏輯關(guān)系設(shè)計好，用導(dǎo)線將各部件連結(jié)起來用作交換控制。連結(jié)起來用作交換控制。n程控：交換機(jī)控制按一定的邏輯關(guān)系設(shè)計成軟件，存程控：交換機(jī)控制按一定的邏輯關(guān)系設(shè)計成軟件，存放在計算機(jī)中，由計算機(jī)控制硬件執(zhí)行控制。放在計算機(jī)中，由計算機(jī)控制硬件執(zhí)行控制。 n空分接續(xù)

8、：各通話接續(xù)由實線電路提供?？辗纸永m(xù)：各通話接續(xù)由實線電路提供。 n時分接續(xù)：不同的話路在時間上彼此分隔開來。時分接續(xù)：不同的話路在時間上彼此分隔開來。n數(shù)字方式：指通過交換網(wǎng)的信號是數(shù)字信號。數(shù)字方式：指通過交換網(wǎng)的信號是數(shù)字信號。 n模擬方式：指通過交換網(wǎng)的信號是模擬信號。模擬方式：指通過交換網(wǎng)的信號是模擬信號。 2022-3-2520程控交換機(jī)的組成n基本組成n話路設(shè)備n控制系統(tǒng)n用戶電路的組成n饋電、過壓保護(hù)、振鈴、監(jiān)視、編譯碼與濾波、混合電路、測試2022-3-25215.2.2 電路交換與交換網(wǎng)絡(luò)(1)n電路交換基本過程n電路建立(circuit establishment)n數(shù)據(jù)

9、傳送(data transfer)n電路斷連(circuit disconnect)2022-3-25225.2.2 電路交換與交換網(wǎng)絡(luò)(2)n一個公用電信網(wǎng)的組成n用戶(Subscriber)n用戶線路/環(huán)路(Subscriber line/loop)n交換局(Exchange)n中繼線(Trunk)2022-3-2523 用戶話機(jī) 交換機(jī) 局間中繼線 用戶線 2022-3-25245.3 報文交換與分組交換n電路交換的缺點n對于數(shù)據(jù)連接,線路利用率低;n通信的設(shè)備必須同速率、同碼型。因此因此, ,電路交換不適合計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電路交換不適合計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信使用的數(shù)據(jù)通信使用2022-3-25

10、25報文交換n采用 存儲轉(zhuǎn)發(fā) ，以報文為單位進(jìn)行交換n無呼損，不需要叫通對方就可發(fā)送報文n提高了線路的利用率n交換機(jī)需有大的存儲容量n不適用于即時交互式數(shù)據(jù)通信報文交換方式原理2022-3-2526分組交換n采用 存儲轉(zhuǎn)發(fā) ，與報文交換以報文為單位交換不同，分組交換采用分組packet為單位n分組是將報文截成許多短的、規(guī)格化了的分分組組，便于交換機(jī)處理。2022-3-2527分組交換工作原理2022-3-2528分組交換n特點n分組分組 實時性比報文交換高n線路統(tǒng)計復(fù)用，通信線路的利用率高n可靠性高，分段進(jìn)行差錯校驗，分組自動選擇路由n技術(shù)復(fù)雜，每個分組要有附加信息，編碼效率低；處理多速率、多

11、格式，協(xié)議復(fù)雜，交換機(jī)的處理能力要求高。2022-3-2529 電路交換和分組交換的比較n連接方式n電路交換：面向連接方式，通過信令建立連接，連接用不同的時隙表示；n分組交換：無連接方式，用戶信息封裝在分組中，分組頭中有完成交換所需要的選路信息 2022-3-2530 電路交換和分組交換的比較n交換方式n電路交換：通過同一線上或不同線上時隙之間的交換完成電路交換，路由在連接建立時確定，一個連接的所有信息經(jīng)過相同的路由；n分組交換：每個分組利用各自分組頭部的選路信息獨立的完成交換，同一業(yè)務(wù)的不同分組在網(wǎng)絡(luò)中可經(jīng)過不同的路由 2022-3-2531 電路交換和分組交換的比較n資源利用n電路交換：建

12、立連接時就為各個連接分配網(wǎng)絡(luò)資源（即預(yù)先分配網(wǎng)絡(luò)資源）；n分組交換：分組只在發(fā)送時才占用網(wǎng)絡(luò)資源（即動態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)資源） 2022-3-2532 電路交換和分組交換的比較n交換時延n電路交換：交換時延和時延抖動小且固定；n分組交換：交換時延和時延抖動較大 2022-3-2533 電路交換和分組交換的比較n靈活性n電路交換：靈活性差，交換速率單一，不支持多種業(yè)務(wù)；n分組交換：多種業(yè)務(wù)可共享網(wǎng)絡(luò)資源，可實現(xiàn)多速率交換。 2022-3-2534分組交換工作模式n虛電路n面向連接的服務(wù)n建立預(yù)定的路由，分組沿預(yù)定路由傳輸n按序到達(dá)n數(shù)據(jù)報n無連接服務(wù)n分組獨立傳輸n亂序到達(dá)2022-3-2535通信網(wǎng)絡(luò)

13、交換技術(shù)對比電路交換電路交換數(shù)據(jù)報分組交換數(shù)據(jù)報分組交換虛電路分組及交換虛電路分組及交換專用的傳輸通路沒有專用通路沒有專用通路數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸分組傳輸分組傳輸報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會話過程建立通路為每個分組建立路由為整個會話過程建立路由呼叫建立時延，傳輸時延可以忽略分組傳輸時延呼叫建立時延，分組傳輸時延呼損制排隊制排隊制程控交換機(jī)路由器分組交換機(jī)通常無速率和編碼轉(zhuǎn)換有速率和編碼轉(zhuǎn)換有速率和編碼轉(zhuǎn)換2022-3-2536通信網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)對比（續(xù)）電路交換電路交換數(shù)據(jù)報分組交換數(shù)據(jù)報分組交換虛電路分組及交換虛電路分組及交換超負(fù)荷阻塞新呼叫的建立，對于已建立的呼叫沒有時延超負(fù)荷會增加分組時延超負(fù)荷會增加