交换技术第一章.ppt

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1、交换技术基础交换技术基础绪论绪论 教材及参考资料教材及参考资料教材教材 糜正琨，陈锡生，杨国民糜正琨，陈锡生，杨国民.交换技术交换技术.北京：清华大学北京：清华大学出版社，出版社，2012电子教材-新版教材 主要参考书1 现代交换原理与技术现代交换原理与技术郑少仁，郑少仁，电子工业出版电子工业出版社社,2006年年2计算机网络计算机网络谢希仁，电子工业出版社谢希仁，电子工业出版社3 Computer Networks Author:Andrew S.Tanenbaum4http:/www.itu.int/en/ITU-T/Pages/default.aspx交换技术基础交换技术基础绪论绪论 第

2、一章第一章 绪论绪论交换的一般概念交换的一般概念交换的一般概念交换的一般概念交换方式交换方式交换方式交换方式电信交换的基本技术电信交换的基本技术电信交换的基本技术电信交换的基本技术交换和路由交换和路由交换和路由交换和路由NGNNGN和软交换和软交换和软交换和软交换交换技术基础交换技术基础绪论绪论 交换节点的引入 贝尔贝尔18761876年发明电话年发明电话点对点通信：线路利用率很点对点通信：线路利用率很低低（n(n-1)/2n(n-1)/2）贝尔电话公司贝尔电话公司1878年开办年开办了第一个交换局（人工操了第一个交换局（人工操作）作）-中心控制中心控制一年内城市中到处是穿过房屋树一年内城市中

3、到处是穿过房屋树木的混乱的电话线木的混乱的电话线交换技术基础交换技术基础绪论绪论 18771877年的纽约街头年的纽约街头交换技术基础交换技术基础绪论绪论 交换的一般概念（交换的一般概念（1 1）“交换交换”（switch）：）：对信息的传递进行开关控制，将一条对信息的传递进行开关控制，将一条电话线转接到另一条电话线，使它们电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来连通起来。“交换技术交换技术”：交换机和交换网络的信息控制、处理和互连：交换机和交换网络的信息控制、处理和互连技术，在网络的大量用户之间根据所需目的来相互传递信息。技术，在网络的大量用户之间根据所需目的来相互传递信息。有阻塞现象（原因

4、）有阻塞现象（原因）交换技术基础交换技术基础绪论绪论 交换的一般概念（交换的一般概念（2 2）交换结点交换结点任何一个主叫用户的信息，任何一个主叫用户的信息，可以通过电信网中的交可以通过电信网中的交换结点发送到所需的任换结点发送到所需的任何一个或者多个被叫用何一个或者多个被叫用户。户。引入交换结点后使得引入交换结点后使得n个个用户的用户线数量从用户的用户线数量从n(n-1)/2变为了变为了n。交换网：交换网：交换结点用中交换结点用中继线相连、汇接交换结继线相连、汇接交换结点点交换技术基础交换技术基础绪论绪论 交换技术的发展史交换技术的发展史自从一百多年前贝尔电话发明以来，开创了通信自从一百多年

5、前贝尔电话发明以来，开创了通信的新领域的新领域电话通信电话通信，电话交换技术电话交换技术的发展大体的发展大体主要经历了三个阶段。主要经历了三个阶段。交换技术基础交换技术基础绪论绪论 电话的演进电话的演进 交换技术基础交换技术基础绪论绪论 第一阶段是人工交换阶段1877年在美国波士顿华盛顿大街的霍姆斯公司里，年在美国波士顿华盛顿大街的霍姆斯公司里，一台由波士顿警备公司安装的电话交换机开始使一台由波士顿警备公司安装的电话交换机开始使用，这是世界上最早的人工电话交换机。最早采用，这是世界上最早的人工电话交换机。最早采用的是磁石式电话交换机用的是磁石式电话交换机;接著出现了共电式电话交换机（接著出现了

6、共电式电话交换机（Common Battery Telephone Exchange)；人工交换机人工交换机，必须由接线生，必须由接线生(Operator)来完成使来完成使用者电话间的接线和拆线。用者电话间的接线和拆线。交换技术基础交换技术基础绪论绪论 磁石电话交换机磁石电话交换机 人工交换机人工交换机交换技术基础交换技术基础绪论绪论 第二阶段是机电式自动交换阶段自动交换机是靠使用者发送号码自动交换机是靠使用者发送号码(被叫使用者的地址编号被叫使用者的地址编号)进行进行自动选线自动选线的。的。世界上第一部自动交换机：世界上第一部自动交换机：1898年由美国人年由美国人A.B.史端乔史端乔(Al

7、mon B.Strowger)发明的，是一台步进式（发明的，是一台步进式（stepping switch）IPM电话交换机；电话交换机；步进式交换机是靠用户的步进式交换机是靠用户的拨号脉冲控制选择器拨号脉冲控制选择器完成先上升、完成先上升、后旋转的动作；存在元件磨损大；后旋转的动作；存在元件磨损大；1926年，瑞典研制出年，瑞典研制出:第一台第一台纵横制电话交换机纵横制电话交换机(Crossbar Telephone Switching System)；采用了机械；采用了机械动作轻微的纵横接线器并采用了间接控制技术，使它克服动作轻微的纵横接线器并采用了间接控制技术，使它克服了步进式交换机的许多

8、缺点了步进式交换机的许多缺点；交换技术基础交换技术基础绪论绪论 第一部自动交换机第一部自动交换机-Strowger Switch-Strowger Switch 交换技术基础交换技术基础绪论绪论 第三阶段是电子式自动交换阶段 1960年，美国贝尔系统试用程序控制年，美国贝尔系统试用程序控制(以下简称以下简称程控程控)交换机交换机(Stored Program Controlled Switching)成功，成功，1965年年5月世界第一部程控电月世界第一部程控电话交换机开始运作。话交换机开始运作。模拟程控交换机模拟程控交换机程控交换机的控制中心使用：专门的电子计算机，程控交换机的控制中心使用：

9、专门的电子计算机，人们根据需要把预先编制好的程序存入计算机后人们根据需要把预先编制好的程序存入计算机后即可自动完成交换即可自动完成交换；1970年法国拉尼翁开通了年法国拉尼翁开通了数字程控交换机数字程控交换机；交换技术基础交换技术基础绪论绪论 我校我校S1240S1240交换机机房交换机机房交换技术基础交换技术基础绪论绪论 电话交换与数据交换电话交换与数据交换电话交换技术和电话交换机的发展使得人们之间电话交换技术和电话交换机的发展使得人们之间的信息交流变得非常方便。话音交流只是信息交的信息交流变得非常方便。话音交流只是信息交流的一种方式。流的一种方式。计算机的使用日益普及，人们迫切需要通过计算

10、计算机的使用日益普及，人们迫切需要通过计算机通信，来共享计算机的计算能力和计算机中存机通信，来共享计算机的计算能力和计算机中存储的信息，出现了交换技术的另一个重要分支储的信息，出现了交换技术的另一个重要分支数据交换数据交换。(1)通信通信对象不同对象不同(2)信息的信息的业务量特征不同业务量特征不同(3)通信的平均持续时间和通信建立请求响应不同通信的平均持续时间和通信建立请求响应不同(4)传输可靠性要求不同传输可靠性要求不同交换技术基础交换技术基础绪论绪论 数据交换网数据交换网X.25网网帧中继网帧中继网IP网网交换技术基础交换技术基础绪论绪论 宽带交换技术宽带交换技术ATM交换交换 ATM作

11、为宽带综合业务数字网路作为宽带综合业务数字网路(B-ISDN)的信息传输的信息传输方式。方式。综合分组交换与电路交换技术的特点综合分组交换与电路交换技术的特点光交换以以光的形式直接光的形式直接实现用户之间的信息交换实现用户之间的信息交换;交换技术基础交换技术基础绪论绪论 交换技术基础交换技术基础内容概述（内容概述（1 1）程控电话交程控电话交换换7号共路信号共路信令（控制）令（控制）智能网业务智能网业务交换（业务）交换（业务）.局内呼叫、局间呼叫、长途呼叫局内呼叫、局间呼叫、长途呼叫.摘机摘机-拨号音拨号音-拨号拨号-送地址消息送地址消息-数数字分析字分析-建立通路建立通路-振铃振铃-应答应答

12、（通话通话）记费记费-挂机挂机-拆除通路拆除通路（面向连接面向连接的服务的服务）思路：控制与承载分离、业务与承载分离控制与承载分离、业务与承载分离七号信令网（控制）七号信令网（控制）智能网（业务）智能网（业务）交换技术基础交换技术基础绪论绪论 交换技术基础交换技术基础内容概述（内容概述（2 2）移动交换移动交换:解决解决动中通动中通问题问题交换技术基础交换技术基础绪论绪论 交换技术基础交换技术基础内容概述（内容概述（3 3）N-ISDN（窄带综合业务数字网）（窄带综合业务数字网）由电话综合数字网（由电话综合数字网（IDN）演变而成，能提供端到端）演变而成，能提供端到端的数字连接，以支持包括语音

13、和非语音业务在内的的数字连接，以支持包括语音和非语音业务在内的多种电信业务，并提供一组有限的标准化的多用途多种电信业务，并提供一组有限的标准化的多用途网络接口供用户入网使用。网络接口供用户入网使用。以以电路交换电路交换为基础为基础业务速率限于业务速率限于2M以下以下B-ISDN（ATM）以分组交换以分组交换为基础，采用全新的为基础，采用全新的ATM（异步时分）（异步时分）技术，包括速率为技术，包括速率为101-102M的视频业务在内的综合的视频业务在内的综合业务网。业务网。交换技术基础交换技术基础绪论绪论 交换技术基础交换技术基础内容概述（内容概述（4 4）软交换，软交换，IMSbackCel

14、lularPLMNDATAIP networkCATVPSTNISDNTodaySingle service networksServicesWirelessaccessWirelineaccessCableaccessFutureMulti-service network/Client severContentContentAccess transport switching networksWirelineaccessCableaccessContentContentBackboneNetwork（IP)Media GatewayMedia Gateway交换技术基础交换技术基础绪论绪论

15、交换技术基础交换技术基础课程的授课内容课程的授课内容交换技术交换技术七号信令网七号信令网数字程控交换数字程控交换移动交换移动交换智能网智能网软交换，软交换，IMSATM交换交换交换技术基础交换技术基础绪论绪论 1.2 交换方式交换方式 电路交换多速率交换多速率交换快速电路交换快速电路交换ATM交换快速分组交换快速分组交换帧交换帧交换分组交换交换技术基础交换技术基础绪论绪论 两大交换技术两大交换技术电路交换技术：传电路交换技术：传统电话网采用的交统电话网采用的交换技术；用于实时换技术；用于实时性的语音业务性的语音业务分组交换技术：计算分组交换技术：计算机网络采用的交换技机网络采用的交换技术；应用

16、于数据业务术；应用于数据业务交换技术基础交换技术基础绪论绪论 网络选择路由建立连接被叫振铃Telephonenetwork摘机放拨号音 拨号通话：语音信号的传递1.2.3.TelephonenetworkTelephonenetworkTelephonenetwork挂机 6.5.Telephonenetwork4.Telephonenetwork电路交换建立连接的三个过程电路交换建立连接的三个过程连接建立阶段信息信息传送传送 连接连接释放释放 交换技术基础交换技术基础绪论绪论 电路交换（电路交换（1 1）电路交换电路交换(CS：Circuit Switching)过程：过程：连接建立连接建立

17、信息传送信息传送连接释放连接释放特点：特点：实时交换实时交换面向连接面向连接的的物理通道物理通道 （端到端端到端 End to End）透明透明传送数据传送数据(无差错控制措施无差错控制措施)有接纳控制，过负荷时呼损率增有接纳控制，过负荷时呼损率增加，但不影响已建立的呼叫加，但不影响已建立的呼叫DATA传播时延传播时延t传播时延传播时延连接建立连接建立 信息传输信息传输 连接释放连接释放 传输时延传输时延ABCD交换技术基础交换技术基础绪论绪论 电路交换电路交换 （2 2）(交换机交换机1交换机交换机2交换机交换机3交换机交换机4用户线用户线用户线用户线中继线中继线中继线(BADC用户线用户线

18、(subscriber line)中继线（中继线（trunk）交换结点的控制功能交换结点的控制功能处理呼叫信号处理呼叫信号、地址信号，、地址信号，转发信号转发信号建立和拆除连接建立和拆除连接交换节点的接续类型：本局接续：本局接续：C-D出局接续：出局接续：A-B,对交换机对交换机1入局接续：入局接续：A-B,对交换机对交换机4转接接续：转接接续：A-B,对交换机对交换机2交换技术基础交换技术基础绪论绪论 电路交换网电路交换的特点电路中断后必须重新电路中断后必须重新电路中断后必须重新电路中断后必须重新拨号建立连接拨号建立连接拨号建立连接拨号建立连接1 12 23 3听见忙音，知道链听见忙音，知道

19、链路已断开，则重新路已断开，则重新拨号拨号交换技术基础交换技术基础绪论绪论 电路交换不适合计算机数据的传输电路交换不适合计算机数据的传输电话交换的特点：在整个通话过程中用户始终电话交换的特点：在整个通话过程中用户始终固定固定占用传输带宽，即使不使用也不能给其他用户使用占用传输带宽，即使不使用也不能给其他用户使用。(固定分配带宽固定分配带宽)计算机数据是计算机数据是突发式突发式地出现在传输线路上地出现在传输线路上，大部分大部分时间空闲，线路利用率低。时间空闲，线路利用率低。电路交换电路交换不灵活不灵活：电路中任何一节点或者链路出现：电路中任何一节点或者链路出现故障需重新建连。故障需重新建连。交换

20、技术基础交换技术基础绪论绪论 电路交换的特点电路交换的特点 电路交换的优点电路交换的优点媒体信息传输时延小，通信质量有保证媒体信息传输时延小，通信质量有保证控制简单控制简单电路交换的缺点电路交换的缺点呼叫建立需要时间呼叫建立需要时间每个每个连接带宽固定连接带宽固定（不能适应不同速率的业务）（不能适应不同速率的业务）不传信息时也占用资源（不适用于突发业务）不传信息时也占用资源（不适用于突发业务）交换技术基础交换技术基础绪论绪论 报文交换报文交换(message switching)报文结构：首部中含地址报文结构：首部中含地址信息信息存储转发存储转发(逐段行为 Hop by hop)把收到的分组先

21、放入缓把收到的分组先放入缓存存（暂时存储）；（暂时存储）；查找转发表，找出到某查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端个目的地址应从哪个端口转发；口转发；把分组送到适当的端口把分组送到适当的端口转发出去。转发出去。时延较大时延较大时延构成：时延构成：1.传输时延传输时延（链路）（链路）2.存储时延存储时延（结点（结点-链路）链路）3.处理与排队时延（结点）处理与排队时延（结点）节点：A B C D报文报文报文t数 据首部报文linklinklink交换技术基础交换技术基础绪论绪论 分组交换产生的背景分组交换产生的背景20世纪 60 年代美国希望研制出一种美国希望研制出一种抗毁性很强的抗毁性很强

22、的新型分布式网络新型分布式网络，网络的主要任务是：，网络的主要任务是：用于不同用于不同种类的计算机之间的可靠地传送数据。种类的计算机之间的可靠地传送数据。在此背景下产生了采用在此背景下产生了采用分组交换技术分组交换技术、基于、基于存储存储转发（转发（store and forward）的计算机网络。的计算机网络。分组交换(PS：Packet Switching)将报文要传送的信息分为若干个将报文要传送的信息分为若干个分组（分组（packet），每一，每一个分组加入一个首部，首部中含有可供选路的信息和其个分组加入一个首部，首部中含有可供选路的信息和其他控制信息。他控制信息。交换技术基础交换技术基

23、础绪论绪论 分组交换的示意图 接收端剥去首部，重组数据，还原出原报文接收端剥去首部，重组数据，还原出原报文11001101010 1000111010111001101010 1000111010111001101010 首部首部10001110101首部首部发发送送发发送送将报文划分为分组将报文划分为分组每个分组前加入带有控制信息的首部每个分组前加入带有控制信息的首部每个分组在网络中独每个分组在网络中独立传送立传送接收端报文网络11001101010 首部首部10001110101首部首部11001101010 1000111010111001101010 10001110101发送端交换技

24、术基础交换技术基础绪论绪论 分组在节点中工作过程分组在节点中工作过程分组在网络节点中存储转发分组在网络节点中存储转发入线入线出线出线节点内存交换技术基础交换技术基础绪论绪论 分组交换的特点分组交换的特点分组交换的优点：分组交换的优点：以分组为传送单位和查找路由。由以分组为传送单位和查找路由。由于分组长度较短，于分组长度较短，存储转发的时延存储转发的时延将显著下降。将显著下降。部分结点或链路被摧部分结点或链路被摧毁时，分组交换仍可保持网络畅通毁时，分组交换仍可保持网络畅通分组交换的问题：分组交换的问题：分组在各结点存储转发时需要分组在各结点存储转发时需要排队排队，这就会造成一定的这就会造成一定的

25、时延时延。分组必须携带的首部（里面有必不分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的可少的控制信息）也造成了一定的开销开销。v分组长度的确定：分组长度的确定：兼顾时延兼顾时延与开销与开销A B C DP1P2P3P4P1P2P3P4P3P4P2P1t时延：传输时延，存时延：传输时延，存储时延和处理与排队储时延和处理与排队时延时延交换技术基础交换技术基础绪论绪论 分组交换网示意图Host AHost BHost EHost DHost CNode 1Node 2Node 3Node 4Node 5Node 6Node 712分组交换各个分组交换各个分组独立寻址分组独立寻址1111

26、2222111当部分结点或链路被摧毁时当部分结点或链路被摧毁时分组交换仍可保持网络畅通分组交换仍可保持网络畅通2222交换技术基础交换技术基础绪论绪论 电路交换VS分组交换对比的方面对比的方面电路交换电路交换分组交换分组交换传送方式传送方式STD：同步时分复用：同步时分复用ATD：统计时分复用统计时分复用（异步）（异步）服务种类服务种类面向连接服务：物理连面向连接服务：物理连接接面向连接服务（虚电路：面向连接服务（虚电路：逻辑连接）、无连接服逻辑连接）、无连接服务（数据包）务（数据包）带宽分配带宽分配固定分配带宽，利用率固定分配带宽，利用率低低动态分配带宽，利用率动态分配带宽，利用率高高特点特

27、点实时交换。时延小。实时交换。时延小。存储转发，非实时交换。存储转发，非实时交换。有比较大的时延和时延有比较大的时延和时延抖动。抖动。信息传输信息传输数据数据透明透明传输传输数据传输时有数据传输时有差错控制差错控制，可靠性高可靠性高适合业务适合业务电话业务，电话业务，实时实时业务业务突发业务、数据业务突发业务、数据业务交换技术基础交换技术基础绪论绪论 交换技术中几个重要概念交换技术中几个重要概念面向连接面向连接 VS.无连接无连接虚电路虚电路vs.数据报数据报同步时分复用同步时分复用 VS.异步时分复用异步时分复用交换技术基础交换技术基础绪论绪论 面向连接服务面向连接服务(Connection

28、-Oriented)面向连接服务具有面向连接服务具有连接建立、数据传输连接建立、数据传输和连接释放这三个阶和连接释放这三个阶段。段。无连接服务无连接服务(ConnectionLess)n两个实体之间的通信两个实体之间的通信不需要先建立好连接。不需要先建立好连接。n是一种不可靠的服务。是一种不可靠的服务。这种服务常被描述为这种服务常被描述为“尽最大努力交付尽最大努力交付”(best effort delivery)。通信服务的类型：面向连接服务/无连接服务交换技术基础交换技术基础绪论绪论 分组交换中的两种服务方式虚电路方式虚电路方式 面向连接面向连接服务服务 逻辑连接逻辑连接 交换虚电路、永久虚

29、电路交换虚电路、永久虚电路 数据报方式数据报方式 无连接无连接服务服务 每个分组根据目的地址每个分组根据目的地址独立选路独立选路交换技术基础交换技术基础绪论绪论 虚电路服务方式虚电路服务方式 A126534CBvc2节点（交换机）站（主机或终端）vc111 12 23 3在同一条虚连接上的分组不会失序在同一条虚连接上的分组不会失序交换技术基础交换技术基础绪论绪论 数据报服务方式数据报服务方式 A126534CB1 12 23 3每个分组根据目的地址每个分组根据目的地址独立选路独立选路数据报方式下分组会失序数据报方式下分组会失序交换技术基础交换技术基础绪论绪论 虚电路服务 VS 数据报服务对比的

30、方面虚电路服务数据报服务思路思路可靠通信应当由网络来保证可靠通信应当由网络来保证可靠通信应当由用户主机来可靠通信应当由用户主机来保证保证连接的建立连接的建立必须有必须有(面向连接面向连接:虚连接虚连接)不要不要(无连接无连接)目的站地址目的站地址仅在连接建立阶段使用，每仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号个分组使用短的虚电路号每个分组都有目的站的全地每个分组都有目的站的全地址址分组的转发分组的转发属于同一条虚电路的分组均属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发按照同一路由进行转发每个分组每个分组独立选择路由进行独立选择路由进行转发转发当结点出故障时当结点出故障时 所有通过出故障的

31、结点的虚所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作电路均不能工作 故障结点可能丢失分组，一故障结点可能丢失分组，一些路由可能会发生变化些路由可能会发生变化分组的顺序分组的顺序总是按发送顺序到达目的站总是按发送顺序到达目的站 到达目的站时不一定按发送到达目的站时不一定按发送顺序顺序端到端的差错处理和流量控端到端的差错处理和流量控制制 可以由分组交换网负责也可可以由分组交换网负责也可以由用户主机负责以由用户主机负责由用户主机负责由用户主机负责交换技术基础交换技术基础绪论绪论 同步时分复用（同步时分复用（STDSTD）ABCDaabcdattttt4 个时分复用（STD）帧#1acbd#2#3#4uST

32、D(Synchronization Time-Division Multiplexing):按照时间区分连接bb cWasted bandwidthc用户交换技术基础交换技术基础绪论绪论 异步（统计）时分复用（异步（统计）时分复用（ATD）用户ABCDabcdtttttacbabbcacd统计时分复用o ATD(ASynchronization Time-Division Multiplexing)依靠每个分组中所含有的标记来区分各个连接，又称依靠每个分组中所含有的标记来区分各个连接，又称标记复用，也称统计时分复用。标记复用，也称统计时分复用。交换技术基础交换技术基础绪论绪论 ATM交换交换A

33、TM（Asynchronous Transfer Mode）：）：实现实现高速、高吞吐量和高服务质量的信息交换，提供高速、高吞吐量和高服务质量的信息交换，提供灵活的带宽分配，适应从很低速率到很高速率的灵活的带宽分配，适应从很低速率到很高速率的宽带业务的交换要求。宽带业务的交换要求。特点：特点：异步时分交换异步时分交换适应多速率，提高信道利用率适应多速率，提高信道利用率固定长度的信元固定长度的信元将信道分成等长的时间小段，将信道分成等长的时间小段，可提供固定速率可提供固定速率/时延的电信业务时延的电信业务信头简化信头简化快速转发快速转发面向连接（虚电路面向连接（虚电路VP/VC ）且预约传输资源

34、）且预约传输资源交换技术基础交换技术基础绪论绪论 交换方式的分类交换方式的分类交换方式固定长度分组空分分组交换电路交换可变长度分组时分同步转移方式（STM）异步转移方式（ATM）IP同步时分（STD）异步时分（ATD）时间位置标记物理连接逻辑连接交换技术基础交换技术基础绪论绪论 数字传输系统数字传输系统-脉码调制脉码调制 PCM(Pulse Code Modulation)体制体制11PCM技术目的是为了使电话局之间一条中继线不只传送技术目的是为了使电话局之间一条中继线不只传送一路电话一路电话,而是可以传送几十路电话。而是可以传送几十路电话。(用户线用户线(交换机交换机1交换机交换机3交换机交

35、换机4用户线用户线中继线中继线中继线(BA交换技术基础交换技术基础绪论绪论 脉冲编码调制技术脉冲编码调制技术(PCM)抽样抽样Sampling：将将时间轴离散化；时间轴离散化；奈奎斯特定理奈奎斯特定理(抽样定理抽样定理)；话音信号的抽话音信号的抽样频率样频率Quantizing:幅度连续变化幅度连续变化的信号变成离的信号变成离散信号散信号;均匀量化、非均匀量化、非均匀量化、均匀量化、A律十三折线律十三折线量化量化Encoding:量化后的样值量化后的样值数字信号变换数字信号变换成二进制码序成二进制码序列；列；A律十三律十三折线编码方案、折线编码方案、解码解码编码编码脉冲编码调制：（脉冲编码调制

36、：（PCM：Pulse Code Modulation）。通过对）。通过对信号进行抽样，并对每个样值独立地加以量化。然后通过编码信号进行抽样，并对每个样值独立地加以量化。然后通过编码转换为数字信号。转换为数字信号。交换技术基础交换技术基础绪论绪论 PCM交换技术基础交换技术基础绪论绪论 时隙和帧的概念时隙和帧的概念时分复用：各路信号分配有不同的时间间隔进行时分复用：各路信号分配有不同的时间间隔进行通信，每一路信号分配的一个时间间隔称为：通信，每一路信号分配的一个时间间隔称为：时时隙隙（Time Slot）。）。一个采样周期（一个采样周期（125us）内，每个话路的）内，每个话路的PCM信号按时

37、分复用方式顺序出现一次所形成的时分信号按时分复用方式顺序出现一次所形成的时分复用信号称为帧。复用信号称为帧。交换技术基础交换技术基础绪论绪论 PCM帧格式帧格式 交换技术基础交换技术基础绪论绪论 数字传输系统数字传输系统-脉码调制脉码调制PCM体制体制标准电话信号的最高频率是标准电话信号的最高频率是3.4KHz3.4KHz根据采样定理，将采样频率定为根据采样定理，将采样频率定为8KHz8KHz采样后的脉冲信号量化为采样后的脉冲信号量化为256256个不同等级中的一个个不同等级中的一个将量化后的数字脉冲进行将量化后的数字脉冲进行8bit8bit编码编码PCM 一个话路的模拟电话信号经过模数（采样

38、、量化）一个话路的模拟电话信号经过模数（采样、量化）转换后就成为每秒转换后就成为每秒8000个脉冲信号，每个脉冲信号再编个脉冲信号，每个脉冲信号再编为为8位二进制码元（编码）。位二进制码元（编码）。一个话路的一个话路的PCM信号速率是信号速率是64Kb/sPCM集群集群/一次群速率：一次群速率：2.048Mb/s交换技术基础交换技术基础绪论绪论 PCM 30/32PCM 30/32共共32个时隙，每个时隙为：个时隙，每个时隙为：125/32=3.9us。其中。其中TS0是传送帧同步信号，是传送帧同步信号，TS16传送信令，其他传送信令，其他30路是话音路是话音信号信号。复帧：复帧：每一路语音信

39、号都每一路语音信号都需要信令需要信令的支持才能进行通信，的支持才能进行通信，PCM 30/32系统有系统有30个话路，因此必须传输个话路，因此必须传输30路信令；路信令；一路信令信号只需要一路信令信号只需要4bit，1个个TS16 可以传送两路信可以传送两路信令，令，15个个TS16（15帧）可以传送帧）可以传送30路信令；路信令；信令信号每隔信令信号每隔16帧传送一次，帧传送一次，16帧称为帧称为1复帧复帧。back交换技术基础交换技术基础绪论绪论 1.4 1.4 电信交换的基本技术电信交换的基本技术 交换结点交换结点高度抽象的系统结构高度抽象的系统结构接口接口互连控制信令数字交换网络用户线

40、：UNI中继线：NNI信令也通过接口传送信令是控制的依据交换技术基础交换技术基础绪论绪论 互连技术互连技术(1)(1)：p14p14交换结构交换结构功能：实现功能：实现任意入线任意入线（PCM链路中的时隙）链路中的时隙）与与任意出线任意出线之间的接续。之间的接续。拓扑结构：拓扑结构：1.时分结构：交换单元不能同时交换一个以上时分结构：交换单元不能同时交换一个以上的输入端口数据。从交换结构的角度看，每的输入端口数据。从交换结构的角度看，每个输入端口数据的处理是个输入端口数据的处理是串行串行。2.空分结构：空分结构：空分交换结构适用范围更广，它提空分交换结构适用范围更广，它提供通过交换构架的多条路

41、径；供通过交换构架的多条路径；并行并行交换技术基础交换技术基础绪论绪论 时分交换结构时分交换结构共享总线结构共享总线结构交换结构总线包括地址线、数据线和控制线交换结构总线包括地址线、数据线和控制线每个输入和输出端口都有一个接口硬件，每个端口被分配一个唯每个输入和输出端口都有一个接口硬件，每个端口被分配一个唯一的地址。一的地址。端口使用总线硬件将数据包传输到另一个端口端口使用总线硬件将数据包传输到另一个端口信元通过这个共享设施进行传输，必须先请求，获准后才可存取信元通过这个共享设施进行传输，必须先请求，获准后才可存取总线。总线。总线协议总线协议防止多个端口同时传输防止多个端口同时传输12NN21

42、shared businput portsoutput ports交换技术基础交换技术基础绪论绪论 空分交换结构空分交换结构专用内部通路专用内部通路每一对输入、输出端口之间有一条专用硬件通路每一对输入、输出端口之间有一条专用硬件通路每个输出接口都包含了附加的电路用于处理端口竞争每个输出接口都包含了附加的电路用于处理端口竞争 交换技术基础交换技术基础绪论绪论 多级交换结构多级交换结构单级结构：数据包从输入端口到输出端口只经过单级结构：数据包从输入端口到输出端口只经过一个交换单元。一个交换单元。多级结构：交换单元按照层次组织（一层称为一多级结构：交换单元按照层次组织（一层称为一级），数据包从输入端

43、口到输出端口要经过多个级），数据包从输入端口到输出端口要经过多个层次的交换单元。层次的交换单元。交换技术基础交换技术基础绪论绪论 互连技术互连技术(2)(2)：选路策略：选路策略选路策略：选路策略：交换交换结点内部互连网络的选路结点内部互连网络的选路1.条件选择、逐级选择条件选择、逐级选择2.自由选择、指定选择自由选择、指定选择3.面向连接选择、无连接选择面向连接选择、无连接选择交换技术基础交换技术基础绪论绪论 互连技术互连技术(3)(3)：控制机理控制机理阻塞特性：阻塞特性：1.电路交换：连接阻塞电路交换：连接阻塞 阻塞率阻塞率=不能建立连接的呼叫数不能建立连接的呼叫数/总呼叫次数总呼叫次数

44、2.分组交换：不存在连接阻塞，分组交换：不存在连接阻塞，延迟制（丢包率）：等待时延超过一定限值的呼叫被视延迟制（丢包率）：等待时延超过一定限值的呼叫被视为阻塞；为阻塞；3.ATM：阻塞率：与电路交换的阻塞率不同，因为是虚连接阻塞率：与电路交换的阻塞率不同，因为是虚连接信元丢失率信元丢失率CLR交换技术基础交换技术基础绪论绪论 互连技术互连技术(3)(3)：有阻塞网络有阻塞网络 vs 无阻塞网络无阻塞网络故障防卫故障防卫1.冗余冗余：热备用、双工分担：热备用、双工分担2.多平面多平面交换技术基础交换技术基础绪论绪论 接口技术接口技术 UNINNI用户接口用户接口中继接口中继接口与基站的无线接口（

45、移动交换）与基站的无线接口（移动交换）适应适应ATM的各种不同业务的接口的各种不同业务的接口交换技术基础交换技术基础绪论绪论 信令技术信令技术 局间信令局间信令用户信令用户信令用户信令用户信令拆线应答摘机占用拨号音被叫号码挂机挂机摘机被叫号码回铃音振铃通话通话证实话终AB交换机B交换机A交换技术基础交换技术基础绪论绪论 ITU-T对信令（对信令（Signaling）的定义）的定义The ITU-T defines signaling as,The exchange of information(other than by speech)specifically concerned with t

46、he establishment,release and other control of calls,and network management,in automatic telecommunications operation.交换技术基础交换技术基础绪论绪论 用户信令用户信令用户信令是在用户与交换结点之间传送的信令。用户信令是在用户与交换结点之间传送的信令。监视信令：反映用户状态的信令监视信令：反映用户状态的信令 占用、应答、释放、拍叉占用、应答、释放、拍叉地址信令：主叫用户发送的被叫号码，作为交换结点地址信令：主叫用户发送的被叫号码，作为交换结点选路的依据。选路的依据。直流脉冲、双音

47、多频直流脉冲、双音多频交换技术基础交换技术基础绪论绪论 局间信令局间信令局间信令是电信网中各个交换结点之间传送的信令局间信令是电信网中各个交换结点之间传送的信令1.随路信令（随路信令（Channel Associated Signalling）：信令和话音在同）：信令和话音在同一通路上。一通路上。2.共路信令（共路信令（Common Channel Signalling）：）：信令和用户信息分信令和用户信息分离离，信令在专用的信令，信令在专用的信令数据链路数据链路上传送。上传送。共路信令是标记型信令：每个信令消息必须包含用来识别属于哪个共路信令是标记型信令：每个信令消息必须包含用来识别属于哪个

48、呼叫连接的标记。呼叫连接的标记。共路信令共路信令user trafficsignalling trafficuser&signalling traffic随路信令交换技术基础交换技术基础绪论绪论 控制技术控制技术控制方式控制方式 集中控制、分散控制集中控制、分散控制通信机理通信机理 消息消息交换技术基础交换技术基础绪论绪论 在线运营的主要程控交换机在线运营的主要程控交换机 上海贝尔上海贝尔S-1240瑞典爱立信瑞典爱立信AXE-10德国西门子德国西门子EWSD日本富士通日本富士通F-150华为华为C&C08中兴中兴ZXJ-10交换技术基础交换技术基础绪论绪论 1.5 1.5 交换和路由交换和路

49、由路由交换 无连接无连接一般是面向连接一般是面向连接 无信令控制，无独无信令控制，无独立的呼叫控制层立的呼叫控制层有完善的信令机制，存有完善的信令机制，存在在独立的控制层独立的控制层 无无QoS保证保证有有QoS保证保证 无状态的路由器开无状态的路由器开销低，适合于骨干销低，适合于骨干网网交换机保存信令控制过交换机保存信令控制过程中确定的连接信息，程中确定的连接信息，开销大，会影响吞吐量开销大，会影响吞吐量交换是电信网的技术基础，路由是计算机网络的交换是电信网的技术基础，路由是计算机网络的技术基础技术基础交换技术和路由技术相互结合是未来通信网络发展的方向。交换技术和路由技术相互结合是未来通信网

50、络发展的方向。业界一致认为：未来网络由电路交换演进为分组交换；业界一致认为：未来网络由电路交换演进为分组交换；交换技术基础交换技术基础绪论绪论 1.6 NGNNGN的概念的概念NGN的特点的特点NGN的体系架构的体系架构交换技术基础交换技术基础绪论绪论 网络技术的发展网络技术的发展网络为什么要演进呢？网络为什么要演进呢？现有电信网有什么问题？现有电信网有什么问题？交换技术基础交换技术基础绪论绪论 当前全球电信网正面临重大技术转型任务业务主体的历史性变化业务主体的历史性变化,移动和宽带移动和宽带成为发展的重成为发展的重心心,话音将成为互联网上的一种应用而已；话音将成为互联网上的一种应用而已；网络