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1、一、通信网的基本概念1、通信网定义：通信网就是在一定范围内以终端设备和交换设备为点，以传输设备为线，按一定顺序，点线相连形成的有机组合的系统，它可以完成多个对多个用户间的通信。2、通信网组成：终端设备、传输设备和交换设备（核心）终端设备、传输设备和交换设备（核心）3、交换设备：基本功能：基本功能：交换、控制、管理、执行交换、控制、管理、执行 交换功能交换功能：根据终端要求与传输链路的转接能力，完成：根据终端要求与传输链路的转接能力，完成信源与信宿之间的接续转换；信源与信宿之间的接续转换；控制与管理控制与管理功能：交换机能依据通信流量的状态，有效功能：交换机能依据通信流量的状态，有效地选择路由、
2、进行通信流量控制和差错恢复等；地选择路由、进行通信流量控制和差错恢复等；执行执行功能：进行各种业务的通信与交换。功能：进行各种业务的通信与交换。二、交换技术的引入 通信的目的是实现信息的传递。自1876年贝尔发明电话以来，一个通信系统至少应由终端和传输媒介组成。传输媒介传输媒介终端终端终端终端信息信息信息信息电信号电信号电信号电信号点对点的通信系统 当存在多个终端时，人们希望其中任意两个终端之间都可以进行点对点通信。无交换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。全互连方式全互连方式全互连方式全互连方式缺点：缺点：1.线路利用率低线路利用率低2.使用不方便使用不方便3.安装
3、维护困难安装维护困难 通过引入交换节点交换节点完成用户间的接续引入交换节点引入交换节点引入交换节点引入交换节点特点：特点：1.能完成任意两个用户之间能完成任意两个用户之间的通话接续，即具有任意性。的通话接续，即具有任意性。2.在同一时间内，能使若干在同一时间内，能使若干对用户同时通话且互不干扰。对用户同时通话且互不干扰。三、交换技术的发展 交换技术的发展经历了五个阶段交换技术的发展经历了五个阶段，下面我们以电话交换机为例，简单了解一下这五个阶段：第一阶段：人工电话交换机第一阶段：人工电话交换机 1878年出现了第一步磁石式人工电话交换机。(磁石式电话又磁石式电话又称手摇电话机称手摇电话机,是需
4、自备两节干是需自备两节干电池做电源，并带有磁石式手电池做电源，并带有磁石式手摇发电机的电话机）摇发电机的电话机）随着电话用户的增加，磁石式交换机不能适应需要，在1891年又出现了共电式电话交换机。（共电式电话交换机由电话局（共电式电话交换机由电话局集中向电话用户提供通话电源集中向电话用户提供通话电源的一种人工电话交换机）的一种人工电话交换机）第二阶段：步进制电话交换机第二阶段：步进制电话交换机 步进制电话交换机是由选择器和选择器和继电器继电器组成的一种自动自动电话交换机。它以机械动作代替人工电话交换机话务员的接线动作。当用户拨号时，交换机内相应的选择器就随着拨号时发出的脉冲电流一步一步地改变接
5、续位置，将主叫和被叫用户间的电话线路自动接通。第三阶段：纵横制电话交换机第三阶段：纵横制电话交换机 由由纵横接线器纵横接线器和和集中控制装置集中控制装置构成构成纵横接线器由纵线（入线）和纵横接线器由纵线（入线）和横线横线(出线出线)组成。平时，纵线组成。平时，纵线同横线互相隔离，但在每个交同横线互相隔离，但在每个交叉点处有一组接点。根据需要叉点处有一组接点。根据需要使一组接点闭合，就能使某一使一组接点闭合，就能使某一纵线与某一横线接通。纵线与某一横线接通。第四阶段：电子式交换机第四阶段：电子式交换机 在控制系统中用电子器件代替了许多电磁器件在控制系统中用电子器件代替了许多电磁器件第五阶段：程控
6、数字交换第五阶段：程控数字交换 无论在控制方式还是交换接续方式上都有很大的变革，成为交换的业务由电话业务向综合业务方向发展的重要支柱四、程控交换机程控交换机是利用程控交换机是利用计算机技术计算机技术，完成，完成控制、接续等工作控制、接续等工作的交换机。的交换机。程控交换机实质上是程控交换机实质上是采用计算机进行采用计算机进行“存储程序控制存储程序控制”的交换机，它的交换机，它将各种控制功能，方法编成程序，存入存储器，利用对外部状态的扫将各种控制功能，方法编成程序，存入存储器，利用对外部状态的扫描数据和存储程序来控制，管理整个交换系统的工作。描数据和存储程序来控制，管理整个交换系统的工作。1.程
7、控交换机分类（1）按交换方式分 电路交换、报文交换和分组交换三种方式。面向连接（在通信前要通过呼叫在主叫和被叫用面向连接（在通信前要通过呼叫在主叫和被叫用户之间建立一条物理连接），不会出现信息拥塞。户之间建立一条物理连接），不会出现信息拥塞。交换中心根据信令建立连接，连接一旦建立，不论通信的双方是否有信息传递，通信链路及有关的系统资源都一直被通信双方占用，不会出现拥塞。实时交换，时延较小。实时交换，时延较小。因为在通信前先建立了连接，在通信过程中独占一个信道，所以这种交换方式的信息传送时延非常小。交换处理简单，交换交换处理简单，交换速度较高。速度较高。因为交换机对用户数据不处理，不需要添加额外
8、控制信息，因此交换效率较高。电路交换电路交换:也称线路交换。也称线路交换。电路交换是在通信之前先建立连接，通信过电路交换是在通信之前先建立连接，通信过程中固定分配带宽、独占信道的实时交换程中固定分配带宽、独占信道的实时交换，适用于语音、图像等实时性要求高的业务，是目前电话网的基本交换方式。电路交换的基本过程包括电路交换的基本过程包括呼叫连接建立、通话阶段和释放拆除三个阶段。呼叫连接建立、通话阶段和释放拆除三个阶段。线路利用率低。线路利用率低。由于电路交换预分配带宽并独享通信资源的方式，话路接通后，即使某一时刻无信息传输，也不能给其它用户使用，因此信道利用率很低。传输速率单一。传输速率单一。存在
9、呼叫损失。存在呼叫损失。在通信之前建立连接时，如果没有空闲的电路，呼叫就不能建立而遭受损失，因此交换机应配备足够的连接电路。无差错控制。无差错控制。在传送信息期间，网络不对用户信息进行误码校正等处理，没有任何差错控制措施，不利于可靠性要求高的数据业务。电路交换主要适用电路交换主要适用于语音和视频这类于语音和视频这类实时性强的业务。实时性强的业务。为了克服电路交换中通信电路利用率低以及有损等方面的为了克服电路交换中通信电路利用率低以及有损等方面的缺点，提出来报文交换的思想。缺点，提出来报文交换的思想。报文交换：是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地报文交换：是以报文为数据交换的单位，
10、报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式。址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式。这种方式不要求在两个通信结点之间建立专用通路。工作过程：结点结点把要发送的信息组织成数据包数据包报文报文，该报文中含有目标结点的地址。每一个结点接收整个报文，检查目标结点地址，然后根据网络中的交通情况在适当的时候转发到下一个结点，完整的报文在网络中一站一站地向前传送。经过多次的存储转发，最后到达目标。其中的交换结点要有足够大的存储空间（一般是磁盘），用以缓冲收到的长报文。交换结点对各个方向上收到的报文排队，找到下一个转结点，然后再转发出去，这些都带来了排队等待延迟。报文交换不需要通信
11、双方预先建立专用线路，因此报文交换不需要通信双方预先建立专用线路，因此不存在连接不存在连接建立时延建立时延。由于采用由于采用存储转发存储转发的传输方式，使之具有下列优点：的传输方式，使之具有下列优点：a.a.在报文交换中在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施便于设置代码检验和数据重发设施，加之交换结点还，加之交换结点还具有路径选择，就可以做到某条传输路径发生故障时，重新选择另一具有路径选择，就可以做到某条传输路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据，提高了传输的可靠性；条路径传输数据，提高了传输的可靠性；b.b.在存储转发中容易在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配实现代码转换和速率匹配
12、，甚至收发双方可以不，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信；进行通信；c.c.提供多目标服务提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在电路交换中是很难实现的；电路交换中是很难实现的；d.d.允许建立数据传输的优先级允许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转换。，使优先级高的报文优先转换。通信双方不是固定占有一条通信线路，而是通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通
13、路地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。，因而大大提高了通信线路的利用率。由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延转发时延（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差实时性差，不适，不适合传送实时或交互式业务的数据。合传送实时或交互式业务的数据。报文交换报文交换只适用于数字信号只适用于数字信号。由于报文长度没有限制，而每个中间结点都
14、要完整地接收传来的由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本，减少结点的缓冲要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时要存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，进一步增加了传把等待转发的报文存在磁盘上，进一步增加了传送时延。送时延。电子邮件系统（电子邮件系统（E-mailE-mail）适合采用报文交换方式。）适合采用报文交换方式。分组交换技术是将用户传送的数据划分
15、成一定的分组交换技术是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组，通过传输分组的长度，每个部分叫做一个分组，通过传输分组的方式传输信息的一种技术。方式传输信息的一种技术。分组交换网是继分组交换网是继电路交换网和报文交换网电路交换网和报文交换网之后一种新型交换网络，之后一种新型交换网络，它主它主要用于数据通信要用于数据通信。分组交换是一种。分组交换是一种存储转发存储转发的交换方式，它将用户的报的交换方式，它将用户的报文划分成一定长度的分组，以分组为存储转发，因此，它比电路交换的文划分成一定长度的分组，以分组为存储转发，因此，它比电路交换的利用率高，比报文交换的时延要小，而具有实时通信
16、的能力。利用率高，比报文交换的时延要小，而具有实时通信的能力。(1)分组交换具有 多逻辑信道，故电电路的利用率高路的利用率高；(2)分组交换网上 的不同码型、速率和规程的终端可 以互通，实现不同不同种类的终端相互种类的终端相互 通信通信；(3)由于分组交 换具有差错检测和纠正的能力，故 电路传送的误码率极小，信息信息传输传输 的可靠性高的可靠性高；(4)分组交换技 术克服了报文交换时延大这一缺陷 ，分组交换技术时分组交换技术时延小延小。（2）按控制方式分 集中控制方式集中控制方式 分级控制方式分级控制方式 全分散控制方式全分散控制方式集中控制方式集中控制方式：交换机的全部控制工作均由一台处理机
17、（中央处理机）来承担。优点：处理机对整个交换机的工作状态有全面的了解，程序是一个整体，修改调试较容易缺点：系统庞大，所有处理工作都由一台处理机完成，故处理机负担太重，系统比较脆弱分级控制方式分级控制方式：程控交换机中配备若干个区域处理机，中央处理机仅负责智能化程度较高的工作。优点：由于区域处理机的设立而减少了中央处理机的工作量，使得中央处理机可以采用微处理机，系统可靠性比集中控制式高全分散控制方式全分散控制方式：在程控交换机中取消了中央处理机，在终端设备的接口部分配置微处理机来完成信号控制级网络控制功能，设立专用微处理机来完成呼叫控制功能。优点：处理机数量多，处理机之间通信较频繁，降低了处理机的呼叫处理能力和交换网络的有效信息通过能力。2.程控交换机基本结构程控交换系统是由硬件和软件两大部分组成，硬件可分为两个系统：话路系路系统和中央控制系和中央控制系统。（1 1）话路系路系统 组成：交成：交换网网络，外，外围电路（用路（用户电路、中路、中继器、器、扫描描 器、器、网网络驱动器和器和话路接口等）路接口等）