《現(xiàn)代交換原理與技術(shù)》課件第1章 現(xiàn)代交換原理與技術(shù)

《現(xiàn)代交換原理》目錄第1章

交換技術(shù)概論

第2章

電話通信網(wǎng)

第3章

數(shù)字程控交換技術(shù)

第4章

信令系統(tǒng)

第5章

移動交換技術(shù)第6章

數(shù)據(jù)交換技術(shù)第7章NGN與軟交換技術(shù)第8章

光交換技術(shù)第1章

交換技術(shù)概論

1.1交換的基本概念1.2電話機的基本組成及工作原理1.3電話交換機的類型及發(fā)展

1.4主要的交換方式

1.1交換的基本概念通信——從發(fā)送方

向

接收方

傳遞消息，目的——獲取信息。電信系統(tǒng)中，信息是以電信號的形式承載的。一個電信系統(tǒng)至少應由終端和傳輸媒介組成，如圖1.1所示。終端將含有信息的消息，如話音、圖片、視頻等轉(zhuǎn)換成可在傳輸介質(zhì)里傳輸?shù)碾娦盘?，同時將來自傳輸媒介的電信號還原成原始消息；傳輸媒介則把電信號從一個地方傳送到另一個地方，這種僅涉及兩個終端的通信方式稱為點對點通信。多個終端時當存在多個終端，且希望它們中的任何兩個用戶都可以進行點對點的通信時，最直接的方法是把所有終端兩兩相連，如圖1.2所示。這樣的一種連接方式稱為全互連式，但這種方式存在以下問題：當存在N個終端時需要線對數(shù)為N(N-1)/2，線對數(shù)量隨終端數(shù)的平方增加。當這些終端分別位于相距很遠的兩地時，兩地間需要大量的長途線路。每個終端都有N-1對線與其它終端相接，因而每個終端需要N-1個線路接口。增加第N+1個終端時，必須增設(shè)N對線路。當用戶數(shù)量增多時，為了解決這些問題，可以在用戶分布密集的中心安裝一個設(shè)備，把每個用戶的電話機或其他終端設(shè)備都連接在這個設(shè)備上交換（switching），即接續(xù)，就是在通信的源和目的之間建立通信信道，實現(xiàn)信息傳送的過程。是不是中國所有的電話用戶都連接在一個交換機上？在中國難道只有一個交換機存在嗎通信網(wǎng)中涉及到了以下幾個基本概念（1）市話交換機（2）匯接交換機（3）中繼線（4）用戶線1.1.2交換機完成的四種接續(xù)類型

（1）本局接續(xù)：本局用戶線之間的接續(xù)，通信的主被叫都在同一個局。（2）出局接續(xù)：主叫用戶線與出中繼線之間建立的接續(xù)，通信的主叫在本交換局，而被叫在另一個交換局.（3）入局接續(xù)：在入中繼線與被叫用戶之間建立的接續(xù)，通信的被叫在本交換局，而主叫在另一個交換局。（4）轉(zhuǎn)接接續(xù)：在入中繼與出中繼之間建立的接續(xù)，通信的主、被叫都不在本交換局。1.2

電話機的基本組成及工作原理

1.通話設(shè)備：分為送話器和受話器，即話筒和聽筒，主要完成聲電轉(zhuǎn)換。2.信號設(shè)備：分為發(fā)信設(shè)備和受信設(shè)備。發(fā)信設(shè)備一般采用雙音多頻（DualToneMultiFrequency）方式，它用高、低兩個不同的頻率來代表一個撥號數(shù)字，DTMF的號碼表示方法如表1.1所示。

受信設(shè)備完成信號的接收，現(xiàn)在一般采用電子振鈴器，振鈴電流是90±15V，25±3Hz。3.叉簧：完成外線與振鈴電路與通話電路的轉(zhuǎn)換，國標規(guī)定叉簧壽命為20萬次以上。1.3．電話交換機的類型及發(fā)展

任意兩個用戶需要通話時，就可以由交換機把它們之間連通，在通話完畢時，交換機再把其間的連線拆掉。將需要通話的電話用戶連接起來，并在電話結(jié)束時及時拆斷連線的設(shè)備稱之為電話交換機。電話交換機實現(xiàn)“電話交換”的功能。電話交換機的發(fā)展人工交換階段機電式自動交換階段電子式自動交換階段軟交換階段人工交換機階段磁石式交換機磁石式交換機和它的用戶電話機中都裝有磁石式發(fā)電機，所以叫做“磁石式”共電式人工交換機

它取消了用戶電話機里的電源（指電池和手搖發(fā)電機），由電話局統(tǒng)一供電，所以叫做“共電式”。人工交換機的缺點是接續(xù)速度慢，工作量大、易出差錯，迫使人們尋求自動接續(xù)方式。機電式自動交換機階段1.步進制交換機

靠電話用戶撥號脈沖直接控制交換機的接線器一步一步動作的。用戶撥號每產(chǎn)生一個電脈沖，自動交換機的接線器就動作一步。2.縱橫制交換機

縱橫交換機的交換網(wǎng)絡(luò)由縱橫接線器組成，縱橫接線器由縱線（入線）和橫線(出線)組成。電子式自動交換機階段/程控交換機程控交換機，是計算機按預先編制的程序控制接續(xù)的自動交換機，全稱存儲程序控制交換機。1.空分程控交換機1965年，美國貝爾實驗室的第一部存儲程序控制的空分交換機問世。空分就是用戶在打電話時要占用一對線路，也就是要占用一個空間位置，一直到打完電話為止。過去機電式的交換機都是空分方式的。2.時分數(shù)字程控交換機

標志著交換技術(shù)從傳統(tǒng)的模擬交換進入數(shù)字交換時代數(shù)字程控交換機的特點是將程控、時分、數(shù)字技術(shù)融合在一起，由于程控優(yōu)于布控，時分優(yōu)于空分，數(shù)字優(yōu)于模擬，所以數(shù)字程控交換機相對于以前的其它制式交換機有以下許多優(yōu)點：●體積小，耗電?。弧裢ㄔ捹|(zhì)量高；●便于保密；●方便提供多種新業(yè)務(wù)；●維護方便，可靠性高；●靈活性好，適應性強；●可以采用公共信令。1.3.4軟交換技術(shù)

在傳統(tǒng)的交換網(wǎng)絡(luò)中，當需要增加新業(yè)務(wù)時，需要對網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)的交換機和其信令系統(tǒng)進行改造，業(yè)務(wù)提供周期長且成本高。而軟交換技術(shù)提供了一種全開放的體系架構(gòu)，它將業(yè)務(wù)層與呼叫控制分離，更利于提供各種新業(yè)務(wù)。1.4主要的交換方式

所謂交換方式是指交換節(jié)點為完成其交換功能所采用的互通技術(shù)?，F(xiàn)代通信網(wǎng)中常用的交換方式從交換的思想和根本方式上來區(qū)分，可分為電路交換和分組交換方式1.4.1電路交換所謂電路，可以是一對銅線、一個頻段，或者是時分復用電路上一個時隙，它是承載用戶信息的物理層媒質(zhì)。電路交換就是在通信的兩個終端之間建立一條專用傳輸通道，完成通信雙方信息交換的方式。以電路為單位。

電路交換是最早出現(xiàn)的一種交換方式，它是針對最早的語音通信來設(shè)計的。語音通信的特點是對差錯率要求不高（因為人對語音的誤差有一定的容錯能力），但是對實時性要求較高，否則一句話需要很長時間才傳到對方，用戶的通話體驗就會很差。針對語音通信的這個基本要求，電路交換采用面向連接的、獨占電路的方式來滿足實時性的要求。電路交換主要包括建立連接、通信和釋放連接三個過程，建立連接階段是根據(jù)用戶所撥的電話號碼，由交換機負責連接一條電路，在通話階段該電路由該用戶獨占，即使他們不講話，不傳輸信息，該電路也不能分配給其他用戶使用，其示意圖如圖1.10所示。電路交換主要優(yōu)點（1）信息傳輸延遲時間?。▽τ谝淮芜B接來說，傳輸延遲是固定不變的）。（2）交換機對用戶的數(shù)據(jù)信息不進行存儲、分析和處理，交換機在處理方面的開銷小，對用戶的數(shù)據(jù)信息不需要附加許多用于控制的信息，傳輸效率高。（3）信息的編碼方法和信息格式不受限制，即可在用戶間提供“透明”的傳輸。電路交換的缺點（1）電路的接續(xù)時間較長。當傳輸較短信息時，建立電路和電路釋放時間較長，傳送不經(jīng)濟。（2）電路交換為用戶分配固定位置、恒定帶寬的電路。話路接通后，即使無信息傳送，也要占用通信電路，空閑照樣付費，因此電路利用率低。（3）通信雙方在信息傳輸、編碼格式、同步方式、通信協(xié)議等方面要完全兼容，這就限制了各種不同速率、不同代碼格式、不同通信協(xié)議的用戶終端直接的互通。（4）有呼損，即可能出現(xiàn)由于對方用戶終端設(shè)備忙或交換網(wǎng)負載過重而呼叫不通。（5）物理連接的任何部分發(fā)生故障都會引起通信的中斷。1.4.2分組交換隨著計算機的發(fā)展，數(shù)據(jù)通信的需求越來越大，但數(shù)據(jù)與語音的傳輸要求不同，采用電路交換不能很好地滿足數(shù)據(jù)通信的要求。語音通信的特點是差錯率要求不高，一般為10-6，但要求實時性強，要求在毫秒級。數(shù)據(jù)通信剛好相反，它對實時性要求不高，可以在分鐘甚至小時級，但對差錯率要求極高，一般要求誤碼率達到10-9，同時還要進行差錯控制，保證數(shù)據(jù)的完全正確。分組交換采用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)的方式進行交換。在分組交換方式中，首先將需要傳送的信息劃分為一定長度的分組，并以分組為單位進行傳輸和交換。在每個分組中都有一個分組頭，含有可供選路的信息和其他控制信息。優(yōu)點①靈活性強,各分組可通過不同路徑傳輸。②轉(zhuǎn)發(fā)延時小——適用于交互式通信。③某個分組出錯可以僅重發(fā)出錯的分組——效率高。④以分組為單位，節(jié)省存儲空間，降低費用。缺點①附加信息多，影響了效率②需要分割報文和重組報文，增加了端站點的負擔虛電路方式所謂虛電路是指兩個用戶在進行通信之前要通過網(wǎng)絡(luò)建立邏輯上的連接。一次通信具有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和呼叫清除三個階段。分組按已建立的路徑順序通過網(wǎng)絡(luò)，在預先建好的路徑上的每個節(jié)點都知道把這些分組引導到哪里去，不再需要路由選擇判定。這種方式分組的順序容易保證，分組傳輸時延比數(shù)據(jù)報小，而且不容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)分組的丟失，它是一種面向連接的交換方式。虛電路方式又分為永久虛電路和交換虛電路。數(shù)據(jù)報方式

數(shù)據(jù)報方式是獨立地傳送每一個數(shù)據(jù)分組。每一個數(shù)據(jù)分組都包含終點地址的信息，每一個節(jié)點都要為每一個分組獨立地選擇路由，因此，一份報文包含的不同分組可能沿著不同的路徑到達終點。數(shù)據(jù)報方式在用戶通信時不需要有呼叫建立和釋放階段，對短報文傳輸效率比較高，對網(wǎng)絡(luò)故障的適應能力較強，但屬于同一報文的多個分組獨立選路，故不能保證分組按序到達，因此目的站點需要按分組編號重新排序和組裝。本章小節(jié)本章主要講解了交換技術(shù)的基礎(chǔ)和基本概念。從交換的基本概念開始先解釋在通信網(wǎng)絡(luò)中為什么需要交換機，然后講解了電話機的基本組成和工作原理，在此基礎(chǔ)上講解了電話交換機的發(fā)展歷程，最后從技術(shù)角度講述了目前的一些主要交換方式。習

題一、填空題1．電話通信網(wǎng)的三要素是

交換

、

傳輸

和

終端

。2．電話機的基本組成部分有

通話

、

信號

、和

轉(zhuǎn)換設(shè)備

。3．第一臺自動電話交換機是由

史端喬

發(fā)明的。4.目前在各種通信網(wǎng)中所采用的交換方式有

電路

和

分組

。在電話通信網(wǎng)中一般采用的是電路方式，而在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中更多的是采用分組方式。5.分組交換網(wǎng)中在處理分組流時有兩種方法，即

數(shù)據(jù)報交換

和虛電路。6.分組交換其特點是采用

（同步/統(tǒng)計）時分復用；帶寬

固定/可變）、資源利用率

（高/低）；其缺點是傳輸時延

（大/小）。二、選擇題1.人類用電來傳遞信息最早的是（

）。A．電話B．電報

C．收音機D．電視2.N個終端采用全互連方式組成的通信網(wǎng)，需要（

）。

A．N（N-1）/2條線路B．N-1條線路

C．N條線路D．2N條線路3.在需要通信的用戶之間建立連接，通信完成后拆除連接的設(shè)備是（

）。

A．終端B．交換機

C．計算機D．調(diào)制解調(diào)器4.本局呼叫通常是指主、被叫用戶在（

）。A.同一交換局B.不同的交換局

C.通過轉(zhuǎn)接的兩個交換局D.本地網(wǎng)內(nèi)的兩用戶5.在面向連接的網(wǎng)絡(luò)中，每個分組的路由是在（

）時確定的。 A.建立電路連接

B.建立虛電路

C.中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)

D.形成分組6.在分組交換網(wǎng)