《程控交换技术》PPT课件.ppt

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1、数字程控交换技术,授课教师：狄卫国电话：邮箱：,参考书目,现代交换技术 张继荣等编著 西安电子科技大学出版社 现代交换原理 金惠文 电子工业出版社 现代交换原理 桂海源 人民邮电出版社 程控数字交换与现代通信网 叶敏 北京邮电大学出版社,第1章 绪 论,1.1 交换与通信网 1.2 交换原理 1.3 交换技术分类 1.4 交换技术演进 思考题,1.1 交换与通信网,1.1.1 交换机的引入电话的产生发明者：1847年生于英国苏格兰的亚历山大格雷厄姆贝尔，从小就对声学和语言学有浓厚的兴趣。时间：1876年3月10日 现象：他发现一块铁片在磁铁前振动会发出微弱声音的，而且这种声音能通过导线传向远方

2、。思考：他想，如果对着铁片讲话，不也可以引起铁片的振动吗?这就是贝尔关于电话的最初构想，并最终实现。,电话的出现：把声音信号转换成电信号，利用金属导线作媒介,电话：是用电信号来传送人类语言信息的一种通信设备。这种通信方式称为电话通信。,终端,传输媒介,终端,电信号,电信号,信息,信息,点对点通信,一个通信系统至少应由终端和传输媒介组成。在通信系统中，只有两个终端的通信称为点对点通信。,点对点通信举例,话音,数据,？讨论：形成网，有何问题需要解决，如何解决？,语音通信与数据通信的异同,语音通信：对象为人，协议简单；容错能力强；数据量少；对延时敏感。数据通信：对象为机器，协议复杂；对传输可靠性要求

3、高；数据量大；对延时不敏感。,无交换的多个终端要实现相互间通信，必须以全互 连的方式两两相连。缺点:(1)若终端数为n，则线对数为C2n=n(n-1)/2,无交换的多个终端的通信,缺点：(2)当这些终端分别位于相距很远的两地时，两地间需要大量的长线路。(3)每个终端都有N-l对线与其它终端相接，因而每个终端需要N-1个线路接口。(4)增加第N+1个终端时，必须增设N对线路。当N较大时，无法实用化。(5)由于每个用户处的出线过多，因此维护工作量较大。,无交换的多个终端的通信,用户通过交换机（switch）连接,引入交换的终端间的通信,用户间通过交换设备连接,用户环线,交换设备,引入交换的终端间的

4、通信,多个交换节点组成的通信网,引入交换的终端间的通信,中继线,引入交换设备的优点：（1）N个用户只需要N对线就可以满足要求。（2）线路的投资费用大大降低。（3）用户线的维护变得简单容易。,？讨论：中央交换机应该解决哪些问题（必须的功能）？,交换机必须的功能：及时发现用户的呼叫请求。记录被叫用户号码。判别被叫用户当前的忙闲状态。若被叫用户空闲，交换机应能选择一条链路将主被叫用户话机连通。能通知被叫用户有电话呼叫。被叫摘机后，使双方进入通话状态。能随时监视通话状态。能使任意两个电话进行通话；在同一时间内，能使若干对用户同时通话且互不干扰。,1.1.2 通信网,一台交换机组成的通信网,多台交换机组

5、成的通信网,网中直接连接电话机或终端的交换机称为本地交换机或市话交换机，相应的交换局称为端局或市话局；仅与各交换机连接的交换机称为汇接交换机，相应的交换局称为汇接局。当通信距离很远，通信网覆盖多个省市乃至全国范围时，汇接交换机常称为长途交换机。交换机之间的线路称为中继线。,用户交换机PBX(Private Branch Exchange)常用于一个集团的内部。当PBX具有自动交换能力时，又称为PABX(Private Automatic Branch Exchange)。,现代交换原理,交换机与交换机的连接,几个名词,交换,通信网,交换设备,传输设备,终端设备,用户线,中继线,出局呼叫,入局呼

6、叫,本局呼叫,转接呼叫,主叫,被叫,主叫局,被叫局,端局,汇接局,1.1.3 面向连接网络和无连接网络面向连接CO(Connection Oriented)无连接CL(Connectionless)。,1.面向连接网络,面向连接网络的传送原理,“呼叫请求”,“呼叫接受”,虚线：A站和C站建立的连接,面向连接网络建立的连接有两种:实连接和虚连接。实连接：用户通信时，如果建立的连接由一条接一条的专用电路资源连接而成，无论是否有用户信息传递，这条专用连接始终存在，且每一段占用恒定的电路资源；虚连接：如果电路的分配是随机的，用户有信息传送时才占用电路资源，无信息传送就不占用电路资源。,2.无连接网络,

7、无连接网络的信息传送过程,面向连接网络和无连接网络的主要区别：(1)面向连接网络用户的通信总要经过建立连接、信息传送、释放连接三个阶段；而无连接网络不为用户的通信过程建立和拆除连接。(2)面向连接网络中的每一个节点为每一个呼叫选路，节点中需要有维持连接的状态表；而无连接网络中的每一个节点为每一个传送的信息选路，节点中不需要维持连接的状态表。(3)用户信息较长时，采用面向连接的通信方式的效率高；反之，使用无连接的方式要好一些。,1.1.4 网络分层模型,1.开放系统互连参考模型 为了使各种计算机在世界范围内互连成网，国际标准化组织ISO(International Standards Organ

8、ization)在1978年提出了一套非常重要的标准框架，即开放系统互连参考模型OSI/RM(Open System Interconnection Reference Model)，简称OSI。,OSI的分层模型,各层的主要功能如下：1)物理层 物理层与通信媒介直接相连，其功能是提供用于建立、保持和断开物理接口的条件，以保证比特流的透明传输。比特流的透明传输：表示经实际电路传送后的比特流没有发生变换，对传送比特流来说，这个电路好像不存在一样。物理层传送的基本单位是比特，又称位。,2)数据链路层 它主要负责数据链路的建立、维持和拆除，并在两个相邻节点的线路上，无差错的传送以帧为单位的数据，每一

9、帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。在传送数据时，若接收节点检测到所接收数据中有差错，就要求发端重发，直至该帧被正确接收。数据链路层传输的基本单位是帧。,3)网络层 网络层又叫通信子网层，主要用于控制子网的运行。网络层选择合适的路由和交换节点，使发端用户的运输层所传下来的数据能够准确无误地按照地址传送到目的用户的运输层。网络层的主要任务是路由选择、数据包的分段和重组以及拥塞控制等。,网络层所传送的信息的基本单位叫做分组或者包。,4)运输层 衔接通信子网和资源子网(包含会话层、表示层及应用层)的桥梁，起到了承上启下的作用。运输层的任务是会话层提供了一个可靠的端到端的服务。,运输层传送的信息

10、的基本单位是分段报文。,5)会话层 会话层又称会晤层，其任务就是提供一种有效的方法，以组织和协商两个表示层进程之间的会话，并管理它们之间的数据交换。会话是指两个用户(表示层进程)之间的连接。,会话层传送的信息的基本单位也叫报文，但它与运输层的报文有本质的不同。,6)表示层 表示层主要解决用户信息的语法表示问题，它向上对应用层提供服务。表示层传送的信息也是以报文为单位的。,7)应用层 应用层是OSI体系结构的最高层，它直接面向用户，以满足用户不同的需求，是惟一向应用程序直接提供服务的层。功能包括：提供网络完整透明性，用户资源的配置，应用管理和系统管理，分布式信息服务及分布式数据库管理等。应用层传

11、送的是用户数据报文。,2.分层结构中使用的术语OSI定义了请求、指示、响应、证实四种类型的原语。“请求”原语请求下层服务者提供服务，促成某项工作，如建立连接。服务提供者收到这一请求后，通知接收方对等服务提供者(对等层)，收方服务提供者用“指示”原语通知上层用户，有人想要与它建立连接。如果收方同意建立连接，可以向自己的服务提供者回发一个“响应”原语，收方将此信息传到发方，发方服务提供者再以“证实”原语通知当初曾发出“连接请求”原语的用户，连接任务完成。,在一次服务中，如果发方提出请求，收方给以确认(使用四类原语)，这类服务称为有证实的服务，它可以保证信息的可靠传送；如果对服务结果不确认(只使用请

12、求和指示原语)，则称为非证实的服务，这类服务不能保证信息的可靠传送。,对等层间的通信,对等层间交换的信息单元称为协议数据单元（PDU，Protocol Data Unit）。应用层协议数据单元（APDU）运输层协议数据单元段（Segment）网络层协议数据单元分组或包（Packet）链路层协议数据单元帧（Frame）物理层协议数据单元比特流（Bit）。,主机 1 向主机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应用进程将请求数据下传到应用层,加上应用层首部，成为应用层 PDU,对等层间的通信,WEB浏览请求http:/,5,4,3,2,1,

13、5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应用层 PDU 再下传到运输层,加上运输层首部，成为运输层报文,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,运输层报文再下传到网络层,加上首部，成为 IP 数据报（分组）,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,IP 数据报再下传到数据链路层,加上链路层首部和尾部，成为帧,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机

14、 1,AP2,AP1,计算机 2,数据帧再下传到物理层,物理层把比特流传送到物理媒体,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,应用层(application layer),5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,物理传输媒体,计算机 1,AP2,AP1,电信号（或光信号）通过物理媒体从发端物理层传到收端物理层,计算机 2,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,物理层收到比特流，上交给数据链路层,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP

15、2,AP1,计算机 2,数据链路层剥去帧首部和尾部取出数据部分，上交给网络层,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,网络层剥去首部，取出数据部分上交给运输层,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,运输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应用层剥去首部，取出应用程序数据上交应用进程,主机 1

16、 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,收到 AP1 发来的浏览主页请求！,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应 用 程 序 数 据,比 特 流,主机1在层间的封装过程,应 用 程 序 数 据,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,比 特 流,主机 2 物理层收到比特流后交给数据链路层,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,

17、5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,数据链路层剥去帧首部和尾部后把数据部分交给网络层,H2,T2,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,H3,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,网络层剥去分组首部后将分组的数据部分交给运输层,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,H4,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,运输层剥去报文首部后将报文数据部分交给应用层,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,应 用 程 序 数 据,H5,应 用 程 序 数

18、 据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应用层剥去PDU 首部后将应用程序数据交给应用进程,主机 1 向主机 2 发送数据,对等层间的通信,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,收到了 AP1 发来的应用程序数据！,对等层间的通信,1.1.5 信息在网络中的传送方式 信息在网络中的传送方式称为传送模式，包括信息的复用、传输和交换方式。同步传送模式STM(Synchronous Transfer Mode)异步传送模式ATM(Asynchronous Transfer Mode)。,1.同步传送模式 STM采

19、用同步时分复用STDM(Synchronous Time Division Multiplexing)、传输和同步时分交换STDS(Synchronous Time Division Switch)技术。时分复用:采用时间分割的方法，把一条高速数字信道分成若干条低速数字信道，构成同时传输多个低速信号的信道。同步时分复用是指将时间划分为基本时间单位，一帧时长是固定的(常见的为125 s)。每帧分成若干个时隙，并按顺序编号，所有帧中编号相同的时隙成为一个子信道，一个子信道传递一路信息。,对同步时分复用信号的交换实际上是对信息所在位置的交换，即时隙的内容在时间轴上的移动，称为同步时分交换。STM的优

20、点：一旦建立连接，该连接的服务质量便不会受网络中其它用户的影响。缺点：为了保证连接所需带宽，必须按信息最大速率分配信道资源。这一点对恒定比特率业务没有影响，但对可变比特率业务会有影响，它会降低信道利用率。,2.异步传送模式 ATM采用异步时分复用ATDM(Asynchronous Time Division Multiplexing)、传输和异步时分交换ATDS(Asynchronous Time Division Switch)技术。把需要传送的信息分成很多小段，称为分组。每个分组前附加标志码，说明分组要去哪个输出端。各个分组在复接时可以使用任何时隙(子信道)。将这样的子信道合成为一个信道的

21、技术，称为异步时分复用(也叫统计时分复用)。,异步时分交换(也叫存储转发交换)：按照每个分组信息前的路由标记，将其分发到出线的交换方式。异步时分复用的优点：能够统计地、动态地占用信道资源。,两种复用方式比较(a)同步时分复用；(b)异步时分复用,1.2 交 换 原 理,1.2.1 交换节点的功能结构 通信网由终端、交换机和传输系统组成。终端只是信息产生的源点或接收信息的目的点。传输系统负责传送信息。交换机负责完成网络中的复杂控制。,交换机，在通信网中均完成如下功能：(1)接入功能：完成用户业务的集中和接入，通常由各类用户接口和中继接口完成。(2)交换功能：指信息从通信设备的一个端口进入，从另一

22、个端口输出。这一功能通常由交换模块或交换网络完成。(3)信令功能：负责呼叫控制及连接的建立、监视、释放等。(4)其它控制功能：包括路由信息的更新和维护、计费、话务统计、维护管理等。,实现交换的基本成分均包含：路由表转发表交换模块相关控制信令,交换节点的功能结构(a)面向连接；(b)无连接,1.路由表 路由表：交换节点中存储的到网络中每一个目的地的路由信息的数据结构，交换节点依靠它进行寻址选路。,2.转发表 在无连接网络中，由于每一个分组都携带目的地网络地址，交换节点只需要根据路由表就可以完成从入端口到出端口的交换。在面向连接网络中，转发表记录的是一个交换节点当前维持的连接在该交换节点实现交换时

23、要走的内部通道信息。,3.交换模块 交换模块，也叫交换网络(switching network)。如果不考虑交换网络的内部结构，那么交换网络对外的特性是一组入线和一组出线。N条入线和N条出线组成的交换网络用NN表示。交换网络的作用是将任意入线的信息交换到指定出线去。,交换网络的工作原理,1,1,1,1,1,1,1.2.2 基本交换单元 交换网络由基本交换单元构成。基本交换单元有如下几种：空分阵列、共享总线型交换单元和共享存储器型交换单元。1.空分阵列 1)一般结构 空分阵列由一组入线、一组出线以及连接入线和出线的开关(交叉点)组成，因此也叫开关阵列。,空分阵列,2)主要特点(1)开关阵列适合构

24、成较小的交换单元。（开关数反映了实现的复杂度和成本的高低）。（2）交换单元的性能依赖于所使用的开关。（3）控制信号简单(4)开关阵列很容易实现多播和广播功能。,2.共享总线型交换单元 1)一般结构 共享总线型交换单元包括入线控制部件、出线控制部件和总线三部分。,共享总线型交换单元的一般结构,2)主要特点 入线控制部件的功能是接收入线信号，将信号的格式进行相应变换，然后放在缓冲存储器中，并在分配给该部件的时隙上把收到的信息送到总线上。出线控制部件的功能是检测总线上的信号，并把属于自己的信息读入一个缓冲存储器中，再将信号格式做相反变换，形成出线信号送出。,3.共享存储器型交换单元 1)一般结构 它

25、的核心部件是存储器，它被分成N个区域，N个输入数字信号分别存入N个不同区域，再分别读出以实现交换。,共享存储器型交换单元的一般结构,2)工作方式(1)入线缓冲。若存储器中的第1路输入信号送到第1个存储区域(编号为0)，第2路输入信号送到第2个存储区域(编号为1)等，则称交换单元是入线缓冲的。(2)出线缓冲。若存储器中的第1个存储区域(编号为0)的数据作为第1路输出信号，第2个存储区域(编号为1)的数据作为第2路输出信号等，则称交换单元是出线缓冲的。,1.2.3 交换机的物理结构（接口、交换网络和控制系统）,电话交换机的组成框图,1.3 交换技术分类,1.3.1 业务特点 1信息相关程度不同 数

26、字信号由二进制“0”和“1”的组合编码表示。一般而言，数据通信的比特差错率必须控制在10-8以下，而话音通信比特差错率可到10-3。,2时延要求不同 实时业务要求比特流以很小的时延和时延抖动到达对端。典型的例子是64 kb/s的语音和可视电话业务。,3信息突发率不同 突发率是业务峰值比特率与平均比特率的比值。,几种业务的平均比特率和突发率,交换技术分类,1.3.2 电路交换(Circuit Switching)语音通信的特点是差错率要求不高，但实时性要求很高。针对语音通信的要求，电路交换采用面向连接的、独占电路的方式来满足实时性的要求。电路交换的基本过程包括“电路建立阶段”、“通话阶段”、“电

27、路释放阶段”三个过程。电路建立阶段是根据用户所拨的被叫号码，由交换机负责连接起来的一条电路，在通话阶段该电路归该用户独占，即使他们不讲话，不传输信息，该电路也不能分配给其他用户使用。,1电路交换的过程,要在通信的用户间建立专用的物理连接通路。（固定分配带宽）对传送的信息无差错控制措施。对通信信息不作处理(信令除外)，而是原封不动地传送，用作低速数据传送时不进行速率、码型的变换。用基于呼叫损失制的方法来处理业务流量，过负荷时呼损率增加，但不影响已建立的呼叫。信息传输时延小。,电路交换的优点,2电路交换的特点,电路交换的缺点：电路的接续时间较长。整个通话期间，即使没有通话信息，电路资源也被通信双方

28、独占，电路利用率低。所分配的带宽是固定的，造成网络资源的利用率降低，不适合突发业务传送。通信双方在信息传输、编码格式、同步方式、通信协议等方面要完全兼容。物理连接的任何部分发生故障都会引起通信的中断。存在呼损，即可能出现由于交换网络负载过重而呼叫不通。,1.3.3 分组交换 报文交换（Message Switching）,为了克服电路交换中各种不同类型和特性的用户终端之间不能互通，通信电路利用率低以及有呼损等方面的缺点，提出了报文交换的思想。报文交换基本原理是“存储转发”，不需要提供通信双方的物理连接，而是将所接收的报文暂时存储。基本的报文交换动作是存储报文、分析报文中的收报人地址和报文转发。

29、有多个报文送往同一地点时，要排队按顺序发送。报文传送中有检错和纠错措施,报文交换基本原理,信息的格式是以报文为基本单位。一份报文包括三个部分：报头或标题(发信站地址、终点收信站地址及其他辅助信息组成)、正文(传输用户信息)和报尾(报文的结束标志)。,报文交换的优点是：(1)线路的利用率高。不需要事先建立连接，并且可采用多路复用，不独占信道。(2)无呼损。用户不需要叫通对方就可发送报文。(3)容易实现不同类型终端之间的通信，输入/输出电路速率及电码格式可以不同。,报文交换的主要缺点：(1)当长报文通过交换机存储并等待发送时，会在交换机中产生较大时延，不利于实时通信。(2)要求交换机有高速处理能力

30、及大的存储容量，增加了设备费用。,？讨论：针对数据传输的特点和要求，如何改进电路交换和报文交换方式来满足数据通信的要求？,突发性 可靠率高 时延要求不高,电路交换不利于实现不同类型的数据终端没备之间的相互通信，而报文交换信息传输时延又太长，不满足许多数据通信系统的实时性要求,采用存储转发方式的分组交换与报文交换的不同在于：分组交换将用户要传送的信息分割为若干个分组（packet），每个分组中有一个分组头，含有可供选路的信息和其他控制信息。,分组交换（PS：Packet Switching）,报文交换的时延 分组交换的时延,分组交换和报文交换比较,虚电路(VC：Virtual Circuit)方

31、式（面向连接的分组网络）数据报(DG：Datagram)方式（无连接的分组网络）,分组交换网络的两种方式,所谓虚电路方式，就是在用户数据传送前先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送，最后通过呼叫清除分组来拆除虚电路。它不同于电路交换中的物理连接，而是逻辑连接。交换虚电路(SVC：Switched Virtual Circuit)用户通过发送呼叫请求分组来建立虚电路的方式。永久虚电路(PVC：Permanent Virtual Circuit)应用户预约，由网络运营者为之建立固定的虚电路，而不需在呼叫时临时建立虚电路，可直接进

32、入数据传送阶段的方式。,虚电路,数据报不需要预先建立逻辑连接，而是按照每个分组头中的目的地址对各个分组独立进行选路。,数据报,DG方式的每个分组头中要包含详细的目的地址VC方式由于预先已建立逻辑连接，分组头中只要含有对应于所建立的VC的逻辑信道标识,虚电路与数据报的比较分组头,VC方式预先有建立过程，但一旦虚电路建立，在端到端之间所选定的路由上的各个交换节点都具有映象表，存放出入逻辑信道的对应关系，每个分组到来时只要查找映象表，而不需要进行复杂的选路。DG方式则不需要有建立过程，但对每个分组都要独立地进行选路。,虚电路与数据报的比较选路,VC方式中，属于同一呼叫的各个分组在同一条虚电路上传送，

33、分组会按原有顺序到达终点，不会产生失序现象。DG方式中，各个分组由于是独立选路，可以从不同的路由转送，会引起失序。,虚电路与数据报的比较分组顺序,VC方式对故障较为敏感，当传输链路或交换节点发生故障时可能引起虚电路的中断，需要重新建立。DG方式中各个分组可选择不同路由，对故障的防卫能力较强，从而可靠性较高。,虚电路与数据报的比较故障敏感性,VC方式适用于较连续的数据流传送，其持续时间应显著地大于呼叫建立的时间，DG方式则适用于面向事务的询向响应型数据业务。,虚电路与数据报的比较应用,分组交换基于X.25协议，该协议包含了3层，第一层物理层，第二层数据链路层，第三层分组层，对应于OSI模型的下三

34、层。,分组交换协议,物理层,X.25分组层,LAPB,1,2,3,物理层,网络层,数据链路层,RM,AM,RM,RM,RM,AM,AM,AM,AM,公用分组交换数据网（CHINAPAC）网络模型,AM（Access Module):接入模块，连接用户到网络RM(Resource Module):资源模块，连接AM到网络其他部分,银行提款机,CHINAPAC,银行主机,ATM1,ATM2,POS1,ATMn,POS2,POSn,银行提款机与公用分组交换数据网(CHINAPAC)的链接,CHINAPAC,局域网互连,使用CHINAPAC实现网络互连,接入Internet,CHINAPAC,Inte

35、rnet,使用CHINAPAC接入Internet,分组交换的优点：实现不同类型终端间的互相通信信息传输时延小线路利用率高，可靠性高，经济性好,分组交换的缺点：对长报文通信的传输效率较低技术实现较复杂,数据传送阶段协议大为简化（取消了差错控制和流量控制）分组交换：X.25协议-OSI的1、2、3层 信息传送单位：分组帧中继：协议-OSI的1、2（核心功能）层 信息传送单位：帧,1.3.4 帧中继（Frame Relay）,X.25和帧中继处理流程比较,固定长度的信元 信元(cell)只有53个字节(byte)，其中开头5个字节称为信头(cell header)，其余48个字节为信息域，或称为净

36、荷(pay load)。采用很短的信元可以减少交换节点内部的缓冲器容量以及排队时延和时延抖动。信元的长度固定，则有利于简化交换控制和缓冲器管理。,1.3.5 ATM交换-异步传送模式,综合电路和分组交换的优点：定长与异步,ATM(Asynchronous Transfer Mode),信头简化 ATM信元的信头功能有限，主要是虚连接的标识，还有优先级标志、信头的差错检验等。面向连接 ATM采用面向连接的方式。即用户信息传送前，先要有连接建立过程，在信息传送结束后，要拆除连接。它不是物理连接，而是一种虚连接(VC：Virtual Connection)。,ATM交换,异步时分交换 同步时分（时间

37、位置、物理信道）(STD：Synchronous Time Division)异步时分（标记、物理信道）(ATD：Asynchronous Time Division),ATM交换,1.3.6 IP交换,IP交换是指一类IP与ATM融合的技术。,IP over ATM有两种模式：叠加模型：IPOA、LANE（局域网仿真）、MPOA(基于ATM的多协议传输）集成模型：IP交换、标签交换Tag、多协议标记交换MPLS,IP交换,电交换,光 电,光 电,光 电,光 电,电 光,光 电,电 光,光信号,光信号,光交换,光信号,光信号,1.3.7 光交换,OSI与节点交换技术 电路交换完成的功能相当于O

38、SI模型的第1层，即在物理层交换，无需使用协议。使用X.25协议的传统分组交换完成OSI模型的低3层功能，即包括物理层、数据链路层、网络(分组)层的功能。数据链路层采用完全的差错控制(包括对传送信息的帧定位、差错检验、差错恢复)，交换在第3层实现。,帧交换完成 OSI模型的低2层，即物理层和数据链路层功能，并对数据链路层进行简化，只完成数据链路层的核心功能(对传送信息的帧定位和差错检验)，交换在第2层实现。ATM协议完成相当于OSI模型的低2层功能，网络中的交换节点不再支持对用户信息的任何差错控制，交换在第2层实现。其节点复杂度最低，允许转发速率最高。局域网交换也使用OSI模型的低2层，但它的

39、数据链路层比较复杂，交换在第2层实现。传统路由器使用OSI模型的低3层协议，交换在第3层实现。,交换技术特点的比较,1.4 通信网的发展,1.4.1 通信网的组成和功能,从逻辑上电信网是由节点（Node）、链路（Link）和端点（End）以及信令（协议）组成的。从物理上完善的电信网则是由交换网、传输承载网和终端设备以及支撑系统（信令网 同步网）组成的。,电信网构架,Access Network,通信网的组成和功能,电信网络框架结构：基础网、支撑网和业务网。,接入网介绍,正交频分复用,1 有线接入 同轴 双绞线,Modem(调制解调器)N-ISDN(窄带综合业务数字网)ADSL(不对称数字用户回

40、路)ADSL2(高速数字用户回路)VDSL(特高速数字用户回路)xDSL(任意数字用户回路)TV CABLE(有线电视),1 有线接入(续)光纤接入,光纤技术 PDH(准同步数字复接)SDH(同步数字复接)WDM(波分复用)DWDM(密集波分复用)光纤接入 FTTH(光纤到户)FTTC(光纤到路)FTTB(光纤到大楼)FTT x(光纤到),2 无线接入 无线接入技术,FDMA(频分多址)TDMA(时分多址)CDMA(码分多址)OFDM(正交频分复用),综合接入示意图,网关,接入,用户,Internet,PSTN,Phone,Fax,CameraPC/Video,Microphone,10/10

41、0/1000M-TX,无线,E1/E3/,xDSL,ISDN,optics,传输网,Microwave Transfer(微波传输)Fiber Transfer(光纤传输)Free Space Optical(自由光传输),通信网的组成和功能,保证传输快速准确,完成数据和话路的交换,控制传输信令的通道,保证网络设备的时钟同步,提供大量的智能业务,整个电信网络的控制管理,三网业务融合是发展趋势,业务模式是融合研究的关键,1.4.2 网络融合,三网融合是指原先独立设计和运营的电话网、广播电视网和计算机数据网融为一体，使广播电视、通信和计算机技术与业务互相渗透、融合，提高网络利用率和传输速率，避免重

42、复投资和浪费。所谓三网融合目前主要指高层业务应用的融合，表现为技术上趋向一致，网络层上可以实现互联互通；业务层上互相渗透和交叉，都趋向全业务；应用层上使用统一的IP通信协议；最终导致行业监管政策和组织架构上的融合。,终端简单,语音业务为主,多媒体业务/数据业务为主,终端智能化,ATM网络,IP网络,固定网络,移动网络,传统电信网络,IMS网络（IP多媒体系统）,业务的多样化业务的开放性,终端的智能化终端的融合性终端的多样性,网络的归一化网络的简单化网络的融合性,NGN的广义概念 不同于这一代，以数据为中心、基于开放的网络架构，提供包括语音、数据、多媒体等多种业务的融合网络体系。,多媒体应用,宽

43、带城域网,视频网,NGN,下一代网络NGN,基于软交换技术的NGN概念 基于软交换技术的下一代网是业务驱动的网络，通过呼叫控制、媒体交换及承载的分离，实现了开放的分层架构，各层次网络单元通过标准协议互通，可以各自独立演进，以适应未来技术的发展。,1.4.3 终端设备,固定电话终端 移动电话终端 计算机终端,固定电话终端,电话机分类 电话机编号规则 电话机基本组成,电话机分类,普通话机 磁石话机 共电话机 号盘话机 脉冲话机 脉冲按键话机 双音频话机 特种话机 投币话机 磁卡话机、IC卡话机 无绳电话机 可视会议话机、录音话机 数字话机、IP话机,电话机编号规则,各部分的含义,1）品种类别：由两

44、位汉语拼音字母组成 第一位固定为H，表示话机；第二位取话机品种名称的首位汉语拼音。HC HG HB-淘汰 HA HL HW HCD-常用 HT HK HE-特殊话机,各部分的含义（续）,2）产品序号：由2-4位阿拉伯数字组成，表示生产厂家（原则上为进网登记的顺序登记号）818：上海中讯 868：惠州TCL 2188：东科 3）外型型号：用罗马数字加括号表示，各厂家自定。4）功能：大写英文字母表示各功能 P、T、P/T、S、D、L、（CD）eg：HA868(III)P/TSD HWCD2188(IX)P/TSDL,电话机的基本组成及功能,一、基本组成,二、基本功能 发话、受话；发信、受信 通话设

45、备：发话、受话 信号设备：发信、受信,拨号原理,脉冲拨号原理 脉冲号码的指标：脉冲速度：822个/秒。断续比：1.3:12.5:1 最小位间隔：350ms。,双音频拨号原理 由专用双音频IC检测按键，并发出相应的双音频，每个号码由两个频率来表示。,电话机结构及工作原理,当用户未摘机时，交换机通过二线环路的直流馈电被C隔断，呈高阻状态，但25Hz铃流可以送给振铃器，以提示有来话呼叫。,空闲状态,电话机结构及工作原理,摘机状态，二线环路低阻状态，直流馈电可以流过，耳机可接收音频信号，麦克可将语音信号送给交换机。,摘机状态,脉冲拨号时，D点以10Hz频率按照所拨号码M使二线环路通断M次。,二/四线变

46、换器由混合线圈或变换电路构成，完成耳机、麦克四线到二线传输的变换。,移动电话终端,移动通信终端是指采用无线方式进行连接，具有移动功能的通信终端设备，它是移动通信系统中重要的组成部分之一。由于移动通信采用无线传输技术，无线传输的复杂性要求导致其移动终端相对于固定电话机而言要复杂很多。移动终端包含人们常见的手机、无线市话终端(小灵通)、对讲机、车载台等。,移动终端的基本组成,无线射频电路：主要完成无线信号的收发功能，通过它既要将手机中的信号发射出去，也要接收从空中来的无线信号。无线基带处理电路：是移动终端的核心部件，它完成信号的分析、处理等功能。处理器：完成整个终端设备的控制功能。存储器：具有存储

47、基本信息的作用，如存储电话号码等。显示器和键盘：提供给用户做信息显示和操作的部件。电源控制电路：完成电源的转换、管理、充电控制等。客户识别卡（SIM）：卡内存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网络。,移动终端的接入方式,移动终端通过空中无线信道接入到本小区的基站，然后通过基站将信号传送到网络平台中。,计算机终端,是一种自动地、高速地进行数值运算和信息处理的电子设备。计算机中的各个物理实体称为计算机硬件，程序和数据称为计算机软件。一个完整的计算机系统由计算机硬件系统及软件系统两大部分构成。计算机硬件是计算机系统中由电子、机械和光电元件组成的各种

48、计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机软件是在计算机硬件设备上运行的各种程序及其相关文档的总称。,计算机接入网络的方式,通过公众电话网的模拟用户线接入网络。需通过一对语音MODEM或者ADSL MODEM来进行转换 通过网卡和路由器直接连接到计算机网络，如图所示,计算机终端,思 考 题,1.1 全互连式网络有何特点？为什么通信网不直接采用这种方式？1.2 在通信网中引入交换机的目的是什么？1.3 无连接网络和面向连接的网络各有何特点？1.4 OSI参考模型分为几层？各层的功能是什么？1.5 网络分层模型的意义是什么？分层设计对交换机有什么益处？1.6 已经出现的交换方式有哪些？各有何特点？1.7 交换方式的选择应考虑哪些因素？1.8 比较电路交换、分组交换、ATM交换的异同。1.9 交换机应具有哪些基本功能？实现交换的基本成分是什么？1.10 交换网络有哪些基本的交换单元？它们是如何工作的？,