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1、参考书目程控数字交换技术程控数字交换技术 北京邮电大学出版社北京邮电大学出版社程控数字交换与交换网程控数字交换与交换网 北京邮电大学出版社北京邮电大学出版社程控交换与宽带交换程控交换与宽带交换 人民邮电出版社人民邮电出版社ATM交换技术交换技术 陈锡生编著陈锡生编著 人民邮电出版社人民邮电出版社分组交换工程分组交换工程 杜治龙编著杜治龙编著 人民邮电出版社人民邮电出版社第1页/共51页第一章 概论1.1交换与通信网1.1.1 交换的引入通信：实现信息的传递电话通信是通过声能与电能相互转换、并利用“电”来传输语言的 一种通信技术。第2页/共51页终端传输媒介终端电信号电信号信息信息点对点通信在电
2、信系统中，只有两个终端的通信称为点对点通信。第3页/共51页点对点通信举例话音数据第4页/共51页无交换的多个终端要实现相互间通信，必须以全互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。连的方式两两相连。若终端数为若终端数为n，则线对数为，则线对数为C2n=n(n-1)/2（当终端（当终端n=100时，线对数时，线对数=100X(100-1)/2=4950）无交换的多个终端的通信(终端=5、线对数=10)第5页/共51页第6页/共51页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通信第7页/共51页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第8页/共51
3、页交换机2用户线用户终端用户接口交换机3中继线第9页/共51页所谓电信交换，就是在通信网上，负责在所谓电信交换，就是在通信网上，负责在通信的源和目的终端之间建立通信信道传送通通信的源和目的终端之间建立通信信道传送通信信息的机制。信信息的机制。也就是根据目的地，在源和目的终端之间也就是根据目的地，在源和目的终端之间传送通信信息。传送通信信息。电信交换的概念第10页/共51页交换节点可控制的接续类型交换节点可控制的接续类型：本局接续、出局接续、入局接续、转接接续本局接续、出局接续、入局接续、转接接续交换节点的基本功能q能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转能按目的地址正确地进行选路以及在中继线
4、上转发信号发信号q能控制连接的建立与拆除能控制连接的建立与拆除交换节点必须具备的基本功能交换节点必须具备的基本功能：q能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫信号、地址信号信号、地址信号第11页/共51页交换节点接续类型图示本局接续出局接续入局接续转接接续第12页/共51页几个概念交换交换通信网通信网交换设备交换设备传输设备传输设备终端设备终端设备用户线用户线中继线中继线出局呼叫出局呼叫入局呼叫入局呼叫本局呼叫本局呼叫转接呼叫转接呼叫主叫主叫被叫被叫主叫局主叫局被叫局被叫局端局端局汇接局汇接局第13页/共51页2、各种交换方式q电路交换q报文交换q分
5、组交换q帧中继qATM交换qIP交换q光交换第14页/共51页CTM-Circuit Transfer ModePTM-Packet Transfer ModeATM-Asynchronous Transfer Mode各种交换方式IP交换多速率电路交换快速电路交换ATMATM交换帧中继报文交换电路交换分组交换光交换PTMCTM第15页/共51页1.2 电话通信1.电路交换电路交换(Circuit Switching):一种直接交 换方式，是多个输入线和多个输 出线之间直接形成传输信息的物 理链路。第16页/共51页它要经过3步：建立连接（呼叫）,通话,线路拆除（释放）。在通信过程中，交换机为
6、通信双方提供物理电路连接。电话交换是一种双向、点对点的线路交换业务，它接收人类的自然语音并将其传输到用户指定的目的地。整个传输过程不失真、不时延。第17页/共51页电路交换特点：（1）由于需要连接过程，建立连接需要时间，故适合传输大量数据而传输少量数据时效率不高；（2）连接一旦建立，便可以固定的速率传输数据，除了传输延迟外，不再有别的延迟；（3）一旦连接成功，就建立了一条临时专线，即使不通话，也被占用，他人不可使用。第18页/共51页交换节点A交换节点B交换节点C建立传送释放电路交换的基本过程电路交换(Circuit Switching)第19页/共51页2.分组交换IP电话IP电话（又称IP
7、 PHONE或VoIP）是建立在IP技术上的分组化、数字化传输技术。基本原理：通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理,然后把这些语音数据按IP等相关协议进行打包,经过IP网络把数据包传输到接收地,再把这些语音数据包串起来,经过解码解压处理后,恢复成原来的语音信号,从而达到由IP网络传送语音的目的。第20页/共51页第21页/共51页第22页/共51页IP电话与传统电话的比较 性能 品种 IP 电 话传统电话传输媒体互联网(Internet)公众电话网(PSTN)交换方式分组交换电路交换带宽利用率高低使 用 费低高话音质量低高第23页/共51页1.3 数据交换1.3.1数据通信与电话通信的区
8、别一般来说，根据通信目的的不同，交换节点的功能也会有所不同。对电话业务的转接主要要求实时性，即不允许对通话电流的传输产生较大时延；对数据通信而言，主要要求可靠性和对链路有较高的利用率。第24页/共51页1.通信的对象不同2.传输可靠性要求不同3.通信的平均持续时间和通信建立请求响应不同4.通信过程信息业务量特性不同 第25页/共51页1.3.2 电话网上的数据通信电话网上的数据通信技术业务是指通过电话网传输各种数据的一种电信通信业务。用户利用数据终端设备，通过数据电路终端设备连接电话线路，就可向其他用户传输以中速为主的各种数据。用户通过公用电话网传输数据有两种方式：*利用拨号方进行点对点的数据
9、传输；*利用所租专线进行数据传输。第26页/共51页 电话网上的数据通信系统包括一个远终的数据终端设备，通过一条数据电路与一台计算机系统相连，数据电路由公用电话网的交换电路或专用电路及两端的数据电路终端设备（主要是调制解调器等）构成，只有在数据电路上加上传输控制功能，建立数据链路后，通信双方才能进行有效的通信。第27页/共51页1.3.3 数据交换技术有：电路交换，报文交换，分组交换。1.电路交换（Circuit Switching或Circuit Exchanging）方式下通信的双方在进行数据传送之前先要建立一个实际的物理电路连接，连接的电路被通信的一对用户独占，只有通信结束电路释放后，才
10、能被别人使用。第28页/共51页它要经过3步：建立连接（呼叫）,数据传送,线路拆除（释放）。在通信过程中，交换机为通信双方提供物理电路连接。优缺点：数据传输可靠、迅速，适合高质量的大量数据传输；数据不会丢失且保持原来的序列。但信道容量易浪费，不同速率、不同电码之间不能交换。第29页/共51页2.报文交换方式（Message Switching）数据以报文方式进行交换传输。采用存储-转发。存储-转发交换（Store-and-Forward Switching）是一种不要求建立专用物理信道的交换技术。当发送方要发送信息时，应把目的地址先加到报文中，然后从发送节点起，一个节点、按地址把报文一个节点地
11、转送到目的节点；在转送过程中，中间节点要先把报文暂时存储起来，然后在线路不忙时将报文转发出去。第30页/共51页报文交换的基本过程 第31页/共51页存储转发交换不像电路交换那样要独占一条固定的信道，线路利用率高,同时可以根据网络中的流量分布动态地选择报文的通过路径，系统效率高，因而得到了广泛的应用。为了实现存储-转发，每个交换节点要为每一个端口分别设置一个输入缓冲区和一个输出缓冲区。第32页/共51页优缺点：电路利用率高，可以接收大通信量，可以传送多个地址，可以进行速率和代码的转换，无呼损。实时或交互性差，有转发延时。第33页/共51页3.分组交换（Packet Switching）分组交换
12、,也称包交换。报文分组第34页/共51页 在分组交换网中，要先把一个报文分割成规定长度的信息组-分组打包，然后在每个分组上贴上标签-报头，按编号一批一批地将“数据分组”发出去；在每一个中间节点上，都要先存储、后转发；传送到达目的地后，再重新装配成完整的报文。第35页/共51页虚电路(VC：Virtual Circuit)方式数据报(DG：Datagram)方式 分组交换的两种方式第36页/共51页 数据报：将数据分成一个个数据报。每个数据报都包含足够的序号和地址信息，且每个数据报都是独立的，且独立发送。第37页/共51页虚电路（Virtual Circuit）（VC）:一对逻辑或物理端口之间以
13、双向透明控制电路，它是为传送某一报文设立或存在的。虚电路服务也分3个阶段,虚电路工作时的时序关系.第38页/共51页分组交换的特点：优点：（1）节点暂时存储的是一个个分组，而不是整个数据文件（2）分组暂时保存在节点的内存中，保证了较高的交换速率（3）动态分配信道，极大的提高了通信线路的利用率 缺点：（1）分组在节点转发时因排队而造成一定的延时（2）分组必须携带一些控制信息而产生额外开销，管理控制比较困难第39页/共51页 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第40页/共51页电路交换分组交换优点时延小，通信质量有保证控制简单带宽可变，灵活统计复用，资源利用率高一个用户可以同时进
14、行多个通信（如发E-mail，通话，下载文件可同时进行）缺点呼叫建立需要时间每个连接带宽固定（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）网络功能复杂信息传输时延大，QoS难以保证第41页/共51页在对信息的损伤方面电路交换具有较好的时间透明性分组交换具有较好的语义透明性在支持多种业务方面分组交换有更大的灵活性，可实现多速率交换，并允许多种业务共享网络资源。在交换速率方面电路交换可达到高速率的交换；而分组交换的交换速率受到了限制。在设备的复杂性方面分组交换需要一套复杂的队列管理机制，而电路交换则需要复杂路由选择算法。CTM与PTM的比较第42页/共51页带宽 是指电路或信道
15、容量的量度，指用于数据传输的可用载波上的整个频带。在给定的时间里，需要发送的信息越多就需要越宽的频带。当前的数字系统中，带宽可分为：窄带 是64 Kb/s或小于64 Kb/s信道，或多个64 Kb/s（NX64 Kb/s）但小于宽带。1.4 宽带交换技术第43页/共51页宽带：北美标准：指数率在1.544Mb/s至45Mb/s之间的通道。欧洲、国际标准：指数率在2.048Mb/s至34Mb/s之间的通道。超宽带：北美标准：指数率大于45Mb/s的通道。欧洲、国际标准：指数率大于34Mb/s的通道。第44页/共51页第45页/共51页技术特性分组交换FRATM统计复用是是是吞吐量低较高高时延大小
16、小时延可变是是支持可变与不变两种服务类型面向连接面向连接面向连接/无连接用户接入速率2400bit/s64kbit/s64kbit/s2Mbit/sN*64kbit/s622Mbit/s信息单元定长不固定不固定固定信息单元长度缺省值128字节可变53字节开销较低最低较高提供的业务数据数据语音、数据、动态图像、多媒体视频应用计算机,终端联网、电子信箱、EDI等LAN互连、主机与主机互连综合的语音、高速数据、图像、视频通信传输介质模拟/数字电路数字微波、光缆光缆第46页/共51页固定长度的信元 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
17、个字节为信息域，或称为净荷(pay load)。q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。q信元的长度固定，则有利于简化交换控制和缓冲器管理。ATM交换-异步传送模式第47页/共51页IP over ATM有两种模式：叠加模型：CIP、LANE、MPOA集成模型：IP交换、Tag交换、MPLSIP交换第48页/共51页电交换光 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光交换第49页/共51页全光通信技术也是一种光纤通信技术，该技术是针对普通光纤系统中存在着较多的电子转换设备而进行改进的技术，该技术确保用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术，即数据从源节点到目的节点的传输过程都在光域内进行，而其在各网络节点的交换则采用全光网络交换技术。第50页/共51页谢谢您的观看！第51页/共51页