交換技術交換與通信網(wǎng)

1、1復習復習通信業(yè)務與通信終端通信業(yè)務與通信終端2 一、交換與通信網(wǎng) 二、通信網(wǎng)的種類及發(fā)展 三、交換技術的種類及發(fā)展 四、交換設備的組成本節(jié)內(nèi)容：交換技術本節(jié)內(nèi)容：交換技術13重點及難點重點及難點 交換技術與通信網(wǎng)的理解交換技術與通信網(wǎng)的理解4教學要求教學要求 掌握交換技術的種類與發(fā)展掌握交換技術的種類與發(fā)展 掌握通信網(wǎng)的種類及發(fā)展掌握通信網(wǎng)的種類及發(fā)展 了解交換設備的組成了解交換設備的組成5“交換交換” 信息傳輸：解決如何利用媒介傳輸信息。 信息交換：解決處于同一通信網(wǎng)中的用戶如何交換信息。6一、一、交換與通信網(wǎng)交換與通信網(wǎng)組成通信網(wǎng)的三個基本要素：組成通信網(wǎng)的三個基本要素： 終端終端： 傳

2、輸線路傳輸線路： 交換設備交換設備：將消息（話音、圖像、數(shù)據(jù)）轉換成媒介能將消息（話音、圖像、數(shù)據(jù)）轉換成媒介能夠接受的電信號形式，同時將來自傳輸媒介夠接受的電信號形式，同時將來自傳輸媒介的電信號還原成原始消息。如：電話機、的電信號還原成原始消息。如：電話機、 傳真機、計算機傳真機、計算機或稱傳輸媒介，信息的傳輸通道。如：或稱傳輸媒介，信息的傳輸通道。如：電纜、光纜、無線電波。電纜、光纜、無線電波。負責在任意的兩條用戶之間建立和（而后）負責在任意的兩條用戶之間建立和（而后）釋放一條通信鏈路。如：交換機、路由器。釋放一條通信鏈路。如：交換機、路由器。7圖圖1.1 用戶間互連構用戶間互連構 成通信

3、網(wǎng)成通信網(wǎng)用戶間通過交換設備用戶間通過交換設備構成通信網(wǎng)構成通信網(wǎng)圖圖1.2說明：說明： 在圖在圖1.2中，任意兩個終端需要通信（交換信息），可由交中，任意兩個終端需要通信（交換信息），可由交換設備控制相應的開關接點接通，為兩者提供一條通信鏈路，換設備控制相應的開關接點接通，為兩者提供一條通信鏈路，當通信結束，則相應的開關接點斷開，釋放通信鏈路。當通信結束，則相應的開關接點斷開，釋放通信鏈路。比較：比較： 互連式通信網(wǎng)可靠，不會出現(xiàn)通信阻塞，但成本高（需互連式通信網(wǎng)可靠，不會出現(xiàn)通信阻塞，但成本高（需 n(n-1)/2根線）。根線）。 通過交換設備構成的通信網(wǎng)有可能出現(xiàn)阻塞（不是一定會通過交換

4、設備構成的通信網(wǎng)有可能出現(xiàn)阻塞（不是一定會阻塞），成本低。阻塞），成本低。 通信網(wǎng)越大，后者的優(yōu)點越明顯。通信網(wǎng)越大，后者的優(yōu)點越明顯。 如如N=100時，時， 交換式通信網(wǎng)需交換式通信網(wǎng)需100根線根線 互連式通信網(wǎng)需互連式通信網(wǎng)需100992=4950根線根線8終端用戶小交換機市話交換機匯接交換機中繼線用戶線圖圖1.31.3大型通信網(wǎng)大型通信網(wǎng)9結結 論論 交換設備交換設備是通信網(wǎng)的重要組成是通信網(wǎng)的重要組成部分，交換設備的好壞決定了通信部分，交換設備的好壞決定了通信網(wǎng)的好壞。網(wǎng)的好壞。10二、二、通信網(wǎng)的種類及發(fā)展通信網(wǎng)的種類及發(fā)展現(xiàn)有的通信網(wǎng)：現(xiàn)有的通信網(wǎng)：電話網(wǎng)、電報網(wǎng)、傳真網(wǎng)、計電

5、話網(wǎng)、電報網(wǎng)、傳真網(wǎng)、計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)算機數(shù)據(jù)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)CATV、移動通信網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、微波通信網(wǎng)微波通信網(wǎng)、無線尋呼網(wǎng)、綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)無線尋呼網(wǎng)、綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ISDN。11電話網(wǎng)電話網(wǎng)主要業(yè)務為電話、圖文傳真、低速數(shù)主要業(yè)務為電話、圖文傳真、低速數(shù)據(jù)、慢速圖像。據(jù)、慢速圖像。電報網(wǎng)電報網(wǎng)主要業(yè)務為電報和低速數(shù)據(jù)（電子信主要業(yè)務為電報和低速數(shù)據(jù)（電子信箱）箱）傳真網(wǎng)傳真網(wǎng)主要利用電話網(wǎng)進行圖文傳真。主要利用電話網(wǎng)進行圖文傳真。計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)主要業(yè)務為計算機數(shù)據(jù)、分組主要業(yè)務為計算機數(shù)據(jù)、分組話音、圖像。計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)有各種類型，現(xiàn)話音、圖像。計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)有各種類型，現(xiàn)存

6、的計算機網(wǎng)如：公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)、公存的計算機網(wǎng)如：公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)、公用數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)、用數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)、Internet、金融網(wǎng)、教育科研、金融網(wǎng)、教育科研網(wǎng)以及各種局域網(wǎng)。網(wǎng)以及各種局域網(wǎng)。12有線電視網(wǎng)有線電視網(wǎng)CATV主要業(yè)務為視頻（電視）信主要業(yè)務為視頻（電視）信號及話音、數(shù)據(jù)。號及話音、數(shù)據(jù)。綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)在一網(wǎng)中實現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)、電在一網(wǎng)中實現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)、電報、視頻多種業(yè)務，而且象可視電話、圖文電報、視頻多種業(yè)務，而且象可視電話、圖文電視、視頻點播傳輸?shù)氖嵌嗝襟w信息，即一種業(yè)視、視頻點播傳輸?shù)氖嵌嗝襟w信息，即一種業(yè)務同時傳輸話音、圖像、視頻、文本的多媒體務同時傳輸話音、圖

7、像、視頻、文本的多媒體信息。信息。 此外還有此外還有移動通信網(wǎng)移動通信網(wǎng)、微波通信網(wǎng)微波通信網(wǎng)、無線尋無線尋呼網(wǎng)呼網(wǎng)等。等。13通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢：通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢：電話網(wǎng)電話網(wǎng) 各種單一業(yè)務通信網(wǎng)各種單一業(yè)務通信網(wǎng) 綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ISDN（Integrated Services Digital Network） NGN下一代網(wǎng)絡下一代網(wǎng)絡14在計算機網(wǎng)絡中，在計算機網(wǎng)絡中，“這一代這一代”網(wǎng)絡是以網(wǎng)絡是以IPv4為基礎的互聯(lián)網(wǎng)，為基礎的互聯(lián)網(wǎng)，“下一代下一代”網(wǎng)絡是以高帶寬以及網(wǎng)絡是以高帶寬以及IPv6為基礎的為基礎的NGI（下一代互聯(lián)網(wǎng)）。（下一代互聯(lián)網(wǎng)）。在傳輸網(wǎng)絡中，在傳輸

8、網(wǎng)絡中，“這一代這一代”網(wǎng)絡是以網(wǎng)絡是以TDM為基礎，以為基礎，以SDH以及以及WDM為代表的傳輸網(wǎng)絡，為代表的傳輸網(wǎng)絡，“下一代下一代”網(wǎng)絡是以網(wǎng)絡是以ASON（自動交換光網(wǎng)絡）以及（自動交換光網(wǎng)絡）以及GFP（通用幀協(xié)議）（通用幀協(xié)議）為基礎的網(wǎng)絡。為基礎的網(wǎng)絡。在移動通信網(wǎng)絡中，在移動通信網(wǎng)絡中，“這一代這一代”網(wǎng)絡是以網(wǎng)絡是以GSM為代表的網(wǎng)絡，為代表的網(wǎng)絡，“下一代下一代”網(wǎng)絡是以網(wǎng)絡是以3G（主要是（主要是WCDMA和和CDMA2000）為代表的網(wǎng)絡。）為代表的網(wǎng)絡。在電話網(wǎng)中，在電話網(wǎng)中，“這一代這一代”網(wǎng)絡是以網(wǎng)絡是以TDM時隙交換為基礎的程控交換機組成的電話網(wǎng)絡，時隙交換為基

9、礎的程控交換機組成的電話網(wǎng)絡，“下一代下一代”網(wǎng)絡是指以分組交換和軟交換為基礎的電話網(wǎng)絡。網(wǎng)絡是指以分組交換和軟交換為基礎的電話網(wǎng)絡。 從業(yè)務開展角度來看，從業(yè)務開展角度來看，“這一代這一代”網(wǎng)絡主要開展基于話音、文字或圖像的單一媒體業(yè)務，網(wǎng)絡主要開展基于話音、文字或圖像的單一媒體業(yè)務，“下一代下一代”網(wǎng)絡應當開展基于視頻、音頻和文字圖像的混合多媒體業(yè)務。網(wǎng)絡應當開展基于視頻、音頻和文字圖像的混合多媒體業(yè)務。從電信網(wǎng)絡層以下所采用的核心技術來看，從電信網(wǎng)絡層以下所采用的核心技術來看，“這一代這一代”網(wǎng)絡是以網(wǎng)絡是以TDM電路交換為基礎的網(wǎng)絡，電路交換為基礎的網(wǎng)絡，“下一代下一代”網(wǎng)絡在網(wǎng)絡層以

10、下將以分組交換為基礎構建。網(wǎng)絡在網(wǎng)絡層以下將以分組交換為基礎構建。總體來說，我們認為廣義上的下一代網(wǎng)絡是指以軟總體來說，我們認為廣義上的下一代網(wǎng)絡是指以軟交換為代表，交換為代表，IMS為核心框架，能夠為公眾靈活提為核心框架，能夠為公眾靈活提供大規(guī)模視訊話音數(shù)據(jù)等多種通信業(yè)務，以分組交供大規(guī)模視訊話音數(shù)據(jù)等多種通信業(yè)務，以分組交換為業(yè)務統(tǒng)一承載平臺，傳輸層適應數(shù)據(jù)業(yè)務特征換為業(yè)務統(tǒng)一承載平臺，傳輸層適應數(shù)據(jù)業(yè)務特征及帶寬需求，與通信運營商相關，可運營、維護、及帶寬需求，與通信運營商相關，可運營、維護、管理的通信網(wǎng)絡。管理的通信網(wǎng)絡。15三、三、交換技術的發(fā)展及種類交換技術的發(fā)展及種類交換技術的發(fā)

11、展可以從兩個方面看：交換技術的發(fā)展可以從兩個方面看： 交換的控制方式交換的控制方式是隨著電子技術的發(fā)展而發(fā)展是隨著電子技術的發(fā)展而發(fā)展（設備方面）。（設備方面）。 交換方式交換方式的發(fā)展是隨著通信網(wǎng)的發(fā)展而發(fā)展，的發(fā)展是隨著通信網(wǎng)的發(fā)展而發(fā)展，不同業(yè)務的通信有不同的特點，其交換方式也不同業(yè)務的通信有不同的特點，其交換方式也不同（理論方面）。不同（理論方面）。16 控制方式的發(fā)展：控制方式的發(fā)展：交換方式的發(fā)展：交換方式的發(fā)展：人工交換人工交換機電式機電式電子式電子式自動交換自動交換電路交換電路交換報文交換報文交換分組交換分組交換快速電路快速電路交換交換ATM交換交換幀中繼幀中繼多協(xié)議標記交換多

12、協(xié)議標記交換MPLS三種基本交三種基本交換方式換方式寬帶交換方式寬帶交換方式軟交換軟交換單一業(yè)務網(wǎng)單一業(yè)務網(wǎng)寬帶綜合業(yè)務網(wǎng)寬帶綜合業(yè)務網(wǎng)下一代網(wǎng)絡171、電話網(wǎng)中的交換方式、電話網(wǎng)中的交換方式 -電路交換（電路交換（circuit switching） 主叫方通過撥號的方式通知網(wǎng)絡被叫方的電話號碼，主叫方通過撥號的方式通知網(wǎng)絡被叫方的電話號碼，網(wǎng)絡根據(jù)被叫方的號碼在主叫與被叫之間建立一條通網(wǎng)絡根據(jù)被叫方的號碼在主叫與被叫之間建立一條通路路特點：特點：通信之前先建立通路，通信時通路獨占，通信之前先建立通路，通信時通路獨占，通信結束，通路釋放。實時性好，線路利用率通信結束，通路釋放。實時性好，線路

13、利用率差。差。18 將整個報文信息（報文將整個報文信息（報文+目的地址目的地址+源地址）在網(wǎng)絡源地址）在網(wǎng)絡的每個節(jié)點處（交換局）都是先存儲，等輸出線路空閑的每個節(jié)點處（交換局）都是先存儲，等輸出線路空閑再轉發(fā)，直至送達目的地。再轉發(fā)，直至送達目的地。特點：特點：無需建立通路（無連接），實時性差，線路利無需建立通路（無連接），實時性差，線路利用率好（可在非高峰時期傳送）用率好（可在非高峰時期傳送）3、計算機網(wǎng)的交換方式、計算機網(wǎng)的交換方式分組交換分組交換 packet switching 將報文分成若干個報文組（將報文分成若干個報文組（packet)，每個報文組要加上地址、，每個報文組要加上地

14、址、編號、校驗碼，然后以報文組為存儲轉發(fā)單位逐節(jié)點轉發(fā)，到達編號、校驗碼，然后以報文組為存儲轉發(fā)單位逐節(jié)點轉發(fā)，到達目的地再按編號組裝成原報文。目的地再按編號組裝成原報文。分組交換有兩種工作模式：分組交換有兩種工作模式：數(shù)據(jù)報、虛電路方式。數(shù)據(jù)報、虛電路方式。數(shù)據(jù)報方式：數(shù)據(jù)報方式：以分組為基本單位逐節(jié)點轉發(fā)，且不同分組以分組為基本單位逐節(jié)點轉發(fā)，且不同分組可可 沿不同的路徑傳輸，類似報文交換。沿不同的路徑傳輸，類似報文交換。虛電路方式：虛電路方式：首先網(wǎng)絡在通信兩端建立邏輯連接，然后用戶首先網(wǎng)絡在通信兩端建立邏輯連接，然后用戶 數(shù)據(jù)以分組為單位沿該路徑順序傳送到達終點數(shù)據(jù)以分組為單位沿該路徑

15、順序傳送到達終點 （逐節(jié)點轉發(fā)）。類似于電路交換，但通路不（逐節(jié)點轉發(fā)）。類似于電路交換，但通路不 是一直占用。是一直占用。X.25分組交換網(wǎng)分組交換網(wǎng)采用虛電路方式。采用虛電路方式。InternetInternet采用的是數(shù)據(jù)報方式。采用的是數(shù)據(jù)報方式。分組交換的特點：分組交換的特點：實時性較好，線路利用率高。實時性較好，線路利用率高。21三種基本交換方式的比較三種基本交換方式的比較224、異步轉移模式、異步轉移模式 ATM Asynchronous Transfer Mode ATMATM是是ITU-TITU-T建議在寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)建議在寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)B-ISDNB-ISDN中中信

16、息復用、傳輸、交換的方式。信息復用、傳輸、交換的方式。ATMATM可以看成是分組交可以看成是分組交換和電路交換的結合，兼具兩者的優(yōu)點。換和電路交換的結合，兼具兩者的優(yōu)點。 ATMATM是將消息分成固定長度的信元進行存儲轉發(fā)，是將消息分成固定長度的信元進行存儲轉發(fā)，采用統(tǒng)計時分復用方式，即不同的業(yè)務根據(jù)信息速率采用統(tǒng)計時分復用方式，即不同的業(yè)務根據(jù)信息速率的不同決定信元的發(fā)送頻率，以適應綜合業(yè)務的需要。的不同決定信元的發(fā)送頻率，以適應綜合業(yè)務的需要。235、 多協(xié)議標記交換多協(xié)議標記交換MPLS Internet Internet已取得了巨大成功，但隨著用戶量的急已取得了巨大成功，但隨著用戶量的

17、急劇增加，由多層路由器構成的網(wǎng)絡已趨于飽和，網(wǎng)劇增加，由多層路由器構成的網(wǎng)絡已趨于飽和，網(wǎng)絡經(jīng)常阻塞，用戶的業(yè)務質(zhì)量得不到保證，為此需絡經(jīng)常阻塞，用戶的業(yè)務質(zhì)量得不到保證，為此需用用ATMATM技術對傳統(tǒng)的技術對傳統(tǒng)的InternetInternet網(wǎng)絡進行改進。網(wǎng)絡進行改進。 IPIP交換和標記交換就是交換和標記交換就是ATMATM技術與技術與IPIP路由技術結合路由技術結合的兩個產(chǎn)物，最后這兩種產(chǎn)物技術統(tǒng)一成一個標準的兩個產(chǎn)物，最后這兩種產(chǎn)物技術統(tǒng)一成一個標準多協(xié)議標記交換多協(xié)議標記交換MPLSMPLS。246、軟交換、軟交換Soft Switch 軟交換技術是能夠?qū)F(xiàn)存網(wǎng)絡融合成以軟交換

18、技術是能夠?qū)F(xiàn)存網(wǎng)絡融合成以IPIP為中心同為中心同時可以支持語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務的下一代網(wǎng)絡時可以支持語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務的下一代網(wǎng)絡NGNNGN的關鍵技術。的關鍵技術。 軟交換的核心思想是通過軟件的方式實現(xiàn)原來電路軟交換的核心思想是通過軟件的方式實現(xiàn)原來電路交換機的控制、接續(xù)、業(yè)務處理等功能。交換機的控制、接續(xù)、業(yè)務處理等功能。25SCP策略服務器AAA服務器HRL應用服務器軟交換設備軟交換設備SGMGAGIPPBXIADH。323終端MGCP終端H。248終端SIP終端等WAGSS7網(wǎng)PSTN/ISDN無線網(wǎng)綜合接入IP/ATM 網(wǎng) 絡接入層控制層業(yè)務層傳輸層軟交換網(wǎng)絡的體系結構圖2

19、67、光交換技術、光交換技術 光技術在信息的傳輸中已得到廣泛應用，特別是在光技術在信息的傳輸中已得到廣泛應用，特別是在B-ISDN中幾乎所有的傳輸都采用光纖傳輸，而目前的交換機都是電交中幾乎所有的傳輸都采用光纖傳輸，而目前的交換機都是電交換機，采用光交換已是迫切需要。光交換技術處在研發(fā)階段。換機，采用光交換已是迫切需要。光交換技術處在研發(fā)階段。光電光電電光電光電 交 換光光電電光光電電電電光光電電光光電電 交交 換換光信號光信號光信號光信號光光 交交 換換光信號光信號采用光交換的優(yōu)點：采用光交換的優(yōu)點：減少了光電轉換的損傷。光信號的抗干擾能力遠遠高于電信號。減少了光電轉換的損傷。光信號的抗干擾

20、能力遠遠高于電信號。提高了交換速度。電交換的速度受電子器件的速度限制。提高了交換速度。電交換的速度受電子器件的速度限制。用戶電路用戶電路 交換網(wǎng)絡出中繼入中繼收號器 掃描與驅(qū)動電路中央處理器I/O設備存儲器 話路部分控制部分1、程控交換機的基本結構四、交換設備的組成四、交換設備的組成 程控交換機的組成程控交換機的組成中繼線用戶電路用戶電路交換機與用戶線之交換機與用戶線之 間的接口，向用戶話間的接口，向用戶話機提供通話電流，向處理機提供用戶狀機提供通話電流，向處理機提供用戶狀態(tài)等。態(tài)等。出入中繼出入中繼交換機之間的接口，或交換機與中繼線之交換機之間的接口，或交換機與中繼線之間的接口。間的接口。收號器收號器 接收用戶所撥的電話號碼。接收用戶所撥的電話號碼。掃描驅(qū)動電路掃描驅(qū)動電路 對話路設備的狀態(tài)進行掃對話路設備的狀態(tài)進行掃 描，以便送入描，以便送入CPU進行分析處理，進行分析處理， CPU發(fā)出的指令經(jīng)驅(qū)動電路控制話路設發(fā)出的指令經(jīng)驅(qū)動電路控制話路設備動作。備動作。I/O設備設備 鍵盤，顯示器，打印機等。鍵盤，顯示器，打印機等。 交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡 外圍接口電路外圍接口電路 用戶電路用戶電路 模擬用戶電路模擬用戶電路 數(shù)字用戶電路數(shù)字用戶電路 中繼單元中繼單元 模擬中繼單元模擬中繼單元 數(shù)字中繼單元數(shù)字中繼單元 操作管理和維護接口