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1、第一章交换技术概述,第一章 交换技术概述,本章内容：交换的基本概念 交换技术分类 交换技术的发展 电话交换信令方式本章重点：理解各相关概念本章难点：局间信令,1.1 交换的基本概念,1.1.1 交换的引入,1.1.1 交换的引入,1.1 交换的基本概念,1.1.1 交换的引入,N对连接线?,N,1.1 交换的基本概念,1.1.1 交换的引入,如果所有用户都两两相连，互连线数会很大：N（N-1）2,例：N=10000连线数=50000000对,1.1 交换的基本概念,1.1.1 交换的引入,实际上，每个用户话机只有一对连接线。,1.1 交换的基本概念,1.1.1 交换的引入,一、什么是交换,交换
2、就是利用交换设备（交换机），将所有用户话机都用一对线接到交换设备上，由交换设备完成任意两个或多个用户话机连通。,1.1.1 交换的引入,三、交换节点的连接方式,1、全互联方式 设置多个交换节点，每个交换节点之间用中继线两两相连。,1.1.1 交换的引入,三、交换节点的连接方式,2、汇接方式 多个交换节点之间不能做到个个相连，而是引入汇接交换节点，实现各交换节点之间的间接相连。,1.1.1 交换的引入,1.1.2 交换节点的基本功能,1、交换接续功能,（1）本局接续：本交换机内部用户线之间接续（2）出局接续：用户线与出中继线之间的接续（3）入局接续：入中继线与用户线之间的接续（4）转接接续：入中
3、继线与出中继线之间的接续,2、交换机基本功能,（1）接收和分析从用户线或中继线来的呼叫信号（2）接收和分析从用户线或中继线来的地址信号（3）按目的地址进行选路和中继线上转发信号（4）能控制连接的建立（5）能按照所收到的释放信号拆除连接,1.1.2 交换节点的基本功能,1.2 交换技术分类,按传输信号形式分：模拟交换与数字交换按接续控制方式分：布控交换与程控交换按信道占用方式分：电路交换与分组交换按带宽分配方式分：窄带交换与宽带交换,1.2.1 模拟交换与数字交换,一、模拟信号与数字信号,连续消息：消息的状态随时间是连续变化的,如强弱连续变化的语音等。（模拟消息）离散消息：消息的状态是可数的或离
4、散的,如符号、文字和数据等。（数字消息）,一、模拟信号与数字信号,模拟信号：对应于模拟消息的电信号形式。是指代表消息的信号及其参数（幅度、频率或相位）随着时间连续变化的信号。,t,u,也包含“模仿”的意思。,1.2.1 模拟交换与数字交换,一、模拟信号与数字信号,数字信号：对应于数字消息的电信号形式。是指信号幅度不随时间作连续的变化，只能取有限个离散值的信号。,例如：“0”“1”表示进制数字信号五位“0”“1”用于电报通信七位“0”“1”用于计算机通信,1.2.1 模拟交换与数字交换,二、模拟通信与数字通信,模拟通信：以模拟信号来传送消息的通信方式。,主要缺点：抗干扰能力弱、保密性差、设备不易
5、大规模集成,1.2.1 模拟交换与数字交换,二、模拟通信与数字通信,数字通信：以数字信号来传送消息的通信方式。,主要优点：抗干扰性强、保密性好、设备易于集成化、便于计算机处理,1.2.1 模拟交换与数字交换,三、模拟交换与数字交换,模拟交换：以模拟信号为对象的交换方式。传输和交换的信号是模拟信号的交换机称为模拟交换机。（模拟交叉接点）数字交换：以数字信号为对象的交换方式。传输和交换的信号是数字信号的交换机称为数字交换机。（数字交换网络）,1.2.1 模拟交换与数字交换,1.2.2 布控交换与程控交换,布控交换：是利用布线逻辑电路进行控制的一种交换方式。步进制、机动制和纵横制等机电制交换机都是布
6、控交换机。,程控交换：是利用计算机软件进行控制（即存储程序控制）的一种交换方式。程控交换包括模拟程控交换和数字程控交换。,1.2.3 电路交换与分组交换,（一）电路交换,1、传统的电路交换是指固定分配带宽（传送通路），连接建立后，即使无信息传送也占用电路的一种交换方式。,主要特点：采用固定分配带宽，电路利用率低。要预先建立连接，有一定的连接建立时延。无差错控制措施。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。不适于突发业务和对差错敏感的数据业务。,基本工作过程分为三阶段：呼叫建立、信息传送、连接释放。,（一）电路交换,2、多速率电路交换其基本思路是：在传统电路交换基础上，对不同的
7、业务提供不同的带宽（基本速率的整数倍）。,主要特点（缺点）：基本速率较难确定。速率类型不能太多。固定带宽分配，不适应突发业务的要求。控制较复杂等。,（一）电路交换,3、快速电路交换其基本思路是：只在信息要传送时才分配带宽和有关资源，并快速建立通道，用户没有信息传输时则释放传输通道。,主要特点：在呼叫建立时，寻找一条适合的通道。将带宽、路由编号填入相关交换机中，不建立实际连接和分配资源，只是“虚电路”。当用户发送信息时，通过呼叫标识激活虚电路，迅速建立物理连接。会引起信息丢失或排队时延。,（一）电路交换,（二）分组交换,采用报文交换的“存储-转发”方式，把用户所要传送的信息（报文）分割为若干个较
8、短的、被规格化了的“分组”进行交换与传输。,主要特点：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）。分组交换节点对各个分组分别处理。根据选路信息选择去向，转发分组。,1、相关概念（1）通信线路的资源共享,多路复用方法：预分配资源法（预分配复用或固定分配）动态分配资源法（统计时分复用）,组合多个低速数据终端共同使用一条高速的线路（即多路复用），以便经济有效地使用通信线路。,（二）分组交换,1、相关概念（1）通信线路的资源共享（2）交织传输,在预分配复用方式下，每个用户数据都在特定的子信道中流动，接收端很容易把它们区分开来。,在统计时分复用方式下，在发端，先将各个用户数据打上与终端或
9、子信道有关的“标记”，然后交织在一起发送到线路上。在收端，可利用“标记”，很容易识别不同终端的用户数据。,主要有：比特交织、字节交织、分组交织。,（二）分组交换,1、相关概念（1）通信线路的资源共享（2）交织传输（3）分组的形成,将数据按一定长度进行分割（分组）,每一个组都加上一个分组头（包含逻辑信道号和其他控制信息）,（二）分组交换,1、相关概念（1）通信线路的资源共享（2）交织传输（3）分组的形成（4）分组的交换,根据各组数据的分组头信息，各自独立传送，按要求正确到达相应的目的地。,（二）分组交换,（二）分组交换,2、虚电路和数据报,（1）虚电路方式：在用户数据传送前，先要通过发送呼叫请求
10、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；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。,（二）分组交换,2、虚电路和数据报,（1）虚电路方式：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；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。,特点：虚电路是一种逻辑连接。虚电路不独占线路，在一条物理线路上可 以同时建立多个虚电路。是一种面向连接的方式。,有两种虚电路：交换虚电路（SVC）永久虚电路（PVC）,（二）分组交换,2、虚电路和数据报（1）虚电路方式：在用户数据传送前，先要通过发送呼叫请求分
11、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；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。,（2）数据报方式：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的分组交换方式。是一种无连接的方式。,（二）分组交换,虚电路与数据报的比较,（二）分组交换,3、路由选择是指从源点至终点之间信息传送路径的选择方法。,通常有三种：扩散式路由法 查表路由法 虚电路路由表法,（二）分组交换,（1）扩散式路由法分组从原始节点发往它的每个相邻节点；接收该分组的节点检查它是否已经收到；该节点把分组再发往其所有相邻的节点；最先到达终点的分组拷贝保留，后续到达的
12、该分组拷贝被抛弃。,（二）分组交换,（1）扩散式路由法分组从原始节点发往它的每个相邻节点；接收该分组的节点检查它是否已经收到；该节点把分组再发往其所有相邻的节点；最先到达终点的分组拷贝保留，后续到达的该分组拷贝被抛弃。,特点：路由选择与网络的拓扑结构无关，可靠性高。无效传输量很大，网络额外开销大，时延大。,（二）分组交换,（2）查表路由法每个节点中使用路由表，选择从该节点到网络中所需终点的路径；路由选择按照第1、2、3 的顺序进行；分组到达节点之后按照路由表规定的路径前进；路由表是根据网络拓扑结构、链路容量、业务量等因素和某些准则来建立。,（二）分组交换,（2）查表路由法每个节点中使用路由表，
13、选择从该节点到网络中所需终点的路径；路由选择按照第1、2、3 的顺序进行；分组到达节点之后按照路由表规定的路径前进；路由表是根据网络拓扑结构、链路容量、业务量等因素和某些准则来建立。,特点：查表路由法与网络结构参数有关。最短距离法是分组经过的中继线数越少越好。最小时延法根据网络中某些因素的变化而自动修改路由表。,（二）分组交换,（3）虚电路路由表法 在节点接收到呼叫请求分组之后建立虚电路；一个端到端的虚电路路由表分散在各节点中；指明了虚电路途径的各节点的端口号和逻辑信道号之间的链接关系；虚电路路由表的内容随着呼叫的建立而产生、呼叫的清除而消失；当因线路或设备故障而导致虚电路中断时，将进行虚电路
14、的重连接。,（二）分组交换,如何进行虚电路的重连接？一旦节点检测到故障，将向源节点和终节点发送清除指示分组（包含原因和诊断码）；源节点收到后，就会发送新的呼叫请求分组；选择新的替换路由与终点节点建立新的连接；所有未被证实的分组将沿新的虚电路重新发送。,（二）分组交换,（三）帧交换,帧交换是以一种帧方式来承载业务，在数据链路层以上简化的方式来传送和交换数据单元。,第三层传送的数据单元称为分组，第二层传送的数据单元称为帧（frame）。帧方式是将用户信息流以帧为单位在网络内传送。,特点：帧交换是在第二层（链路层）进行复用和传送，而不是在分组层；帧交换将用户面与控制面分离，而通常的分组交换则未分离。
15、,（四）快速分组交换,进一步简化了协议，非但不涉及第三层，第二层也只保留了链路层的核心功能，如帧的定界、同步、透明性以及帧传输差错检测等。,广义上，快速分组交换（FPS）包括帧中继（FR）与信元中继（CR）两种交换方式。信元中继为ATM所采用，有时FPS是专指ATM交换。,1.2.4 窄带交换与宽带交换,窄带交换：业务速率限定为64kbit/s 或n64kbit/s的交换方式，如程控交换等。,宽带交换：ATM、IP交换、IP/ATM集成交换、标记交换、帧中继交换及光交换等新的交换方式。,1.4 电话交换信令方式,1.4.1 信令的概述1.4.2 信令的类型 1.4.3 用户线信令 1.4.4
16、局间信令,1.4.1 信令的概述,信令是在分布通信网控制系统中与信息有关的呼叫控制信号。,图1.12 出局呼叫过程中的基本信令,主叫用户,用户线,用户线,中继线,被叫用户,摘机（启呼）,送拨号音,拨号信令,（被叫号码）,占用信令,选择路由信令,选择到达信令,回铃音,振铃信令,摘机（应答）,挂机（话毕）,应答信令,（通话）,反向拆线信令,正向拆线信令,拆线证实信令,局间信令,用户线信令,用户线信令,挂机（话毕）,1.4.1 信令的概述,1.4.2 信令的类型,一、带内信令,带内信令：在电话交换局间，在3003400Hz话音频带之内传送的信令。带外信令：在话音频带之外传送的信令。,带内信令可以利用
17、整个话音频带，因此信令可以使用多个频率（例如多频编码信号）。,带内信令的特点：,能传送话音的电路均能传送带内信令。不会将呼叫接至有故障的话音电路上。带内信令可使用的频带较宽，可以采用速度快、具有自检能力的多频编码信号。容易受到话音电流的干扰，需采取必要措施防护。,1.4.2 信令的类型,二、随路信令,与话音信息采用同一信道（通路）传送的信令。,以PCM30/32为例：所有话音信道线路的状态（环路或断开）通过一个信令信道传送。用于接续控制的信号通过相应的话音信道传送。,1.4.2 信令的类型,三、分组信令,是基于开放系统互连（OSI）模型的、为数据通信系统提供消息通信的信令。,1.4.2 信令的
18、类型,物理层：提供机械、电气、功能和程序上的方法，为数据链路实体之间进行比特传输的物理连接。,数据链路层：提供建立、维持和释放数据链路连接的方法，以及传送业务数据单元的功能和程序的方法。,网络层：提供建立、维持和终止网络连接的方法，以及在传送实体之间交换网络业务数据单元的功能和程序。,传送层：提供会话层实体之间的透明数据传送。,1.4.2 信令的类型,会话层：为表示层提供通信的方法，它包括在两个表示层实体之间的连接，以支持按序的数据交换和连接的释放。,表示层：在进行通信中的应用实体信息的表示方法，负责所表示数据的公共格式和原则。,应用层：对应于具体的任务，如文件传送和消息处理等。,1.4.2
19、信令的类型,四、公共信道信令,是指一条与话路分开的专门数据通路来传送各通话接续所需的信令信息的一种信令方式。,特点：两个网络节点之间不需要在每一个物理链路提供信令信道。公共信道信令综合了随路和分组信令共同的优点。,1.4.2 信令的类型,1.4.3 用户线信令,用户线信令是指在用户话机与交换机之间的用户线上传送的信令。,用户状态信令：用于监视用户线环路状态变化，包括呼出占用、应答、前向拆线、后向拆线四种。,选择信令：是主叫用户发出的被叫用户号码。,各种可闻音信令：由交换机送给用户话机的振铃信号和各种音信号。,1.4.4 局间信令,局间信令是在交换机或交换局之间中继线上传送的信令。,一中国1号信
20、令 是随路信令，包括线路信号和记发器信号两部分。,线路信号：表明中继线的使用状态，如示闲、占用、应答、拆线和闭塞等。有三种形式：直流线路信号 带内单频脉冲线路信号 数字型线路信号,记发器信号：包括选择路由所需的地址信号（即被叫号码）和其它用于建立接续的控制信号。,特点：采用多频编码、连续互控；一般采用端到端传送，也可逐段转发；按照“四拍”的互控过程进行传送。,1.4.4 局间信令,交换局A,主叫用户,用户线,用户线,PCM中继线,被叫用户,摘机（启呼）,送拨号音,拨号（PQABCDE）,占用信号,占用确认信号,挂机（话毕）,示闲信号,号码P位,A1信号,号码Q位,A1信号,A3信号,号码E位,KD信号,KB信号,回铃音,应答信号,双方占用TS1通话,后向拆线信号,前向拆线信号,释放监护信号,振铃,摘机（应答）,挂机（话毕）,应用举例,1.4.4 局间信令,二中国7号信令 是一种公共信道信令，采用四级协议结构。,第一级：规定了信令传输通路的物理、电气和功能的特性，提供双向物理通路。,第二级：定义了两个信令点之间的信令数据链路上传送信令消息的功能和程序。,第三级：负责将信令消息从一个信令点可靠地传送到另一个信令点（即使出现故障时）。,第四级：用户部分，定义不同用户部分有关的信令功能和过程。,1.4.4 局间信令,应用举例,1.4.4 局间信令,End,
