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1、交换技术基础陈美娟通信与信息工程学院1主要内容u第一章 绪论u第二章 同步时分交换网络（STD）u第三章 数字程控电话交换（DSN）u第四张 7号共路信令（SS7）u第五章 窄带综合业务数字交换（N-ISDN)u第六章 移动交换（MS）u第七章 智能网业务交换（IN）u第八章 ATM交换（B-ISDN）u第九章 软交换（SS）2第一章 绪论交换的一般概念交换的一般概念交换技术交换技术电信交换网电信交换网电信交换基本技术电信交换基本技术交换和路由交换和路由NGNNGN和软交换和软交换31.1 交换的一般概念网状互联：如果用户数为N，则互联线对数为N(N-1)/2；不实用。交换节点：用户线连到交换
2、机；由交换机控制任意一对用户之间的接续；所需的连接线对数为N。交换交换：switch 交换技术交换技术：switching technology电话交换网：当电话用户分布的区域较广时，要设置多个交换节点，交换节点之间用中继线（Trunk）相连。电话交换电话交换41.1 交换的一般概念u当交换的范围更广时，交换节点之间也不能网状互联，而要引入汇接交换节点，以便进一步节省网络传输资源。电话电话汇接局汇接局端局端局本地网本地网51.1 交换的一般概念u目前长途电话网中的长途交换节点一般要分为几级，形成逐级汇接的交换网。6我国电话交换网络结构7交换节点控制的接续类型u本局接续(Local Call)：
3、本交换机所属用户线之间的接续。u出局接续(Outgoing Call)：本交换机用户线和出中继线之间的接续。u入局接续(Incoming Call)：入中继线和本交换机用户线之间的接续。u转接接续(Transit Call)：入中继线和出中继线之间的接续。8小试？接续类型本地网本地网TS1TS1TS2TS2LS1LS1LS2LS2LS3LS3LS4LS4a1a1a2a2b1b1b2b2c1c1c2c2d1d1d2d2本局接续出局接续入局接续转接接续端局端局汇接局汇接局电话电话9交换节点必须具备的基本功能u能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫控制信号。u能正确接收和分析从用户线或中继线发来
4、的地址信号。u能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转发信号。u能控制连接的建立。u能按照所收到的释放信号拆除连接。电话电话TS1TS1端局端局TS2TS2LS1LS1LS2LS2LS3LS3LS4LS4a1a1a2a2b1b1b2b2c1c1c2c2d1d1d2d2101.2 交换技术两大类交换技术：电路交换（电路交换（CSCircuit Switching）分组交换（分组交换（PSPacket Switching）111.2.1 电路交换12电路交换基本过程1 1、呼叫建立阶段、呼叫建立阶段2 2、信息传送、信息传送(通话通话)阶段阶段3 3、连接释放阶段、连接释放阶段三个阶段：三个阶段
5、：面向连接面向连接13电路交换举例(交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCAA 和 B 通话经过四个交换机通话在 A 到 B 的连接上进行14电路交换举例uC 和 D 通话只经过一个本地交换机u通话在 C 到 D 的连接上进行(交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA15电路交换的特点1电路交换是一种实时交换1.要在通信的用户间建立专用的物理连接通路，从而又引起以下的特点：在通信前先要有连接建立过程；只要用户不发出释放信号，即使通信暂时停顿，物理连接仍然保持；物理连接的任何部分发生故障都会引起通信的中断；仅当呼叫建立与释放时间相对于通信的持续时间很小时才呈现高效
6、率。16电路交换的特点22.交换机对连接电路上传送的媒体信息不作处理，只是原封不动地透明传送，因此既可以传送话音信号，也可以传送数据信号。用作数据传送时不进行速率、码型的变换。3.对传送的信息无差错控制措施。4.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。17这里的这里的“连接连接”指的是指的是“通信信道通信信道”。在模拟通信系统中就是实线连接；在模拟通信系统中就是实线连接；在数字通信系统中就是在数字通信系统中就是PCMPCM系统中的一个时隙，每个通信用系统中的一个时隙，每个通信用户被指定分配一个固定的时隙，称为同步时分（户被指定分配一个固定的时隙，称为同步
7、时分（STDSTDSynchronous Time DivisionSynchronous Time Division）。）。电路交换的特点总结1 连接建立后，即使无信息传送，此连接也不能被其它用户使用。连接建立后，即使无信息传送，此连接也不能被其它用户使用。固定分配带宽，且为通信用户所独占。固定分配带宽，且为通信用户所独占。1234056123405618电路交换的特点总结2 连接需要预先建立，因此有一定的连接建立时延，连接建立后连接需要预先建立，因此有一定的连接建立时延，连接建立后 的媒体信息传输时延可以忽略不计，但是信息传输没有差错控制，的媒体信息传输时延可以忽略不计，但是信息传输没有差
8、错控制，不能保证数据交换的可靠性。不能保证数据交换的可靠性。不适合于：突发不适合于：突发(burst)(burst)业务和对差错敏感的数据业务。业务和对差错敏感的数据业务。适合于：电话交换、文件传送、高速传真。适合于：电话交换、文件传送、高速传真。有建立时延、无差错控制：有建立时延、无差错控制：19Do you remember?u什么是面向连接通信？哪种交换技术是面向连接？u为什么说电路交换带宽是固定分配？u为什么说电路交换是一种实时交换？u如何理解电路交换机对信息的透明传输？201.2.1 电路交换多速率电路交换 u电路交换建立的连接通路通常只有一种传送速率，例如64kb/s。u为了适应多
9、种业务的需要，例如较高带宽的业务，可以采用多速率电路交换，也就是将几条连接捆绑起来给用户使用。u虽然多速率电路交换可以根据业务需要提供不同的带宽，但是其速率类型极其有限，仅限于某个基本速率（例如8kb/s或64kb/s）的整数倍，无法满足业务多样性的需求，而且交换机的实现比较复杂，成本将显著增加。u因此，多速率电路交换并没有得到实际应用。211.2.1 电路交换快速电路交换 u快速电路交换的基本思路是只在信息要传送时才分配带宽和有关资源。u在呼叫建立时，要求通路上的交换节点分配并“记忆”所需的带宽和去向，但并不占用该带宽，称之为逻辑连接。u当用户发送信息时，交换机才通过呼叫标识确定并激活该逻辑
10、连接，形成物理连接。u虽然快速电路交换提高了带宽利用率，但控制复杂，时延和呼损比通常的电路交换大，灵活性又不如分组交换，因此也未得到实际应用。221.2.2 分组交换分组交换23报文交换1uMessage Switchingu机制：存储转发（store and forward）u报文交换又称为存储转发交换，它不需要事先为通信双方建立物理连接，而是将所接收的报文暂时存储。报文中除了用户要传送的信息以外，还有目的地址和源地址。交换节点要分析目的地址和选择路由，并在该路由上排队，等待到有空闲电路时才发送到下一交换节点。24报文交换2u公用电信网的电报自动交换是报文交换的典型应用，有的专用数据网也采用
11、报文交换方式。u报文交换可以进行速率、码型的变换，具有差错控制措施，可以发送多目的地址的报文，过负荷时则导致时延的增加。报文交换的基本过程和时延的构成25分组交换技术1u机制：存储转发（store and forward）。u分组交换和报文交换的不同之处：分组交换首先将报文分割为若干较小的数据包，称为分组（packet）；然后分别发送各个分组；接收端再将这些分组组装为原来的报文。u由于分组的长度较小，存储转发的时延将显著下降。26分组交换技术2每个分组包含一个分组头，其中有可供选路的信息和其它控制信息。分组交换节点对所收到的各个分组分别处理，按其中的选路信息选择去向，发送到能到达目的地的下一交
12、换节点。u正是由于分成多个分组，也增加了开销。为此，分组长度的确定是一个重要的问题。分组长度缩短会进一步减少时延而增加开销分组长度加大则减少开销而增加时延u分组长度的选择要兼顾到时延与开销两个方面。27分组交换网的示意图H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组H2 向 H6 发送分组注意分组路径的变化！结点交换机主机28注意分组的存储转发过程H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组结点交换机主机在结点交换机 A 暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机 C 暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机 E 暂存查找转发表找到转发的端口最后到达
13、目的主机 H529分组交换技术3分组交换的时延与报文交换的时延比较：由于收到一个分组后立即可以发送，不必存储等待整个报文的到达，因此分组交换的时延小于报文交换。分组交换的时延报文交换的时延30三种交换的比较 P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文A B C D A B C DA B C D报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放31虚电路和数据报分组交换可提供两种服务方式：虚电路（虚电路（VC-Virtual CircuitVC-Virtual Circuit）方式）方式数据报（数据报（DG-DatagramDG-Datagram）方式）方式32虚电路和数据
14、报33虚电路方式u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；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该虚电路。u从呼叫建立过程看，虚电路方式和电路交换类似，不同之处在于：虚电路并非物理连接，而是逻辑连接。虚电路并不独占线路，在一条物理线路上可以同时建立多个虚电路，也就是建立多个逻辑连接，以达到资源共享。u虚电路虽然只是逻辑连接，毕竟也需要建立连接，因此不论是物理连接还是逻辑连接，都属于面向连接（CO-Connection Oriented）的方式。34两种虚电路交换虚电路（交换虚电路（SVC-Switched Vir
15、tual Circuit）永久虚电路（永久虚电路（PVC-Permanent Virtual Circuit）通过用户发送呼叫请求分组的方式建立起来的虚电路如果应用户预约，由网络运营者预先建立的固定的虚电路。它没有虚电路建立过程，可直接进入数据传送阶段。35数据报方式u数据报方式不存在逻辑连接，同一报文的各个分组的传送互相独立，原则上各个分组可以经由不同的路径到达目的地。u由于不需要建立连接，称其为无连接（CL-Connectionless）方式。uIP网络的路由采用的就是无连接方式，因此广义地说，可将IP网络归为数据报方式的分组交换网络。36虚电路和数据报方式的时延u分组交换的时延图可理解为
16、采用数据报方式的分组交换的时延。u如果是虚电路方式，还应增加呼叫建立阶段和清除阶段。数据报方式的分组交换的时延37快速分组交换1 u早期的分组交换均采用逐段链路的差错控制和流量控制，数据帧传送出现差错时可以重发，传送质量有保证，可靠性高。但由于协议和控制复杂，信息传送时延大，只能用于非实时的数据业务。u快速分组交换（FPS-Fast Packet Switching）的思想是尽量简化协议，使其只包含最基本的核心网络功能。网络不再提供差错校正功能，而将此功能交由终端去完成，以实现高速、高吞吐量、低时延的交换传送。u典型的快速分组交换方式就是帧中继（FR-Frame Relay)。38快速分组交换
17、2u传统分组交换包含物理层、链路层和分组层三层，对应于OSI七层结构的下三层，每一层都有其特定的功能。分组层传送的数据单元称为分组链路层传送的数据单元称为帧u帧中继取消了分组层，链路层也大为简化，只保留了帧的定界、同步、透明性、差错检测等核心功能，检测到错误帧就予以丢弃，不再重发。u帧中继就好像是为数据帧的传送提供了一条透明的中继通路，由此得名为帧中继。39快速分组交换3u帧中继采用ITU-T Q.922建议的帧方式链路接入协议（LAPF-Link Access Protocol-Frame Mode）的一个子集，即其数据链路层的核心子层，称为数据链路核心协议（DL-CORE）。u帧中继采用可
18、变长度帧，可适应突发信息的传送，很适合于局域网的互连。u之所以能够简化协议，是因为光纤系统的大量部署。高度可靠的光纤传输系统不再需要链路层复杂的差错控制和流量控制功能。u另外，终端系统的日益智能化，例如个人计算机的大量出现，也具备了以端到端的方式进行差错控制的能力。40ATM交换1 uATM：异步传送模式（Asynchronous Transfer Mode）uITU-T提出的B-ISDN（宽带综合业务数字网：Broadband Integrated Services Digital Network）的核心技术。u在相当一段时间内被认为是未来宽带通信网最佳的复用、传输和交换模式。uATM交换支
19、持高速、高吞吐量和高服务质量的信息交换，能提供灵活的带宽分配，适应从很低速率到很高速率的综合业务交换的要求。41ATM交换2u帧中继的帧中继的帧长是可变的帧长是可变的，ATMATM交换的数据单元长度是交换的数据单元长度是固定的固定的，称，称为为信元（信元（cellcell）。）。u信元就是长度固定为信元就是长度固定为5353个字节的短分组，其中开头个字节的短分组，其中开头5 5个字节称为个字节称为信头（信头（headerheader），放置信元本身的控制信息；其余），放置信元本身的控制信息；其余4848个字节称为个字节称为净荷（净荷（payloadpayload），即用户需传送的具体信息。），
20、即用户需传送的具体信息。u短信元可以降低交换节点内部的缓冲器开销，减小排队时延和时短信元可以降低交换节点内部的缓冲器开销，减小排队时延和时延抖动，提高传送性能；延抖动，提高传送性能；u固定长度的信元则可以简化交换控制和缓冲器管理，可用硬件完固定长度的信元则可以简化交换控制和缓冲器管理，可用硬件完成分组交换，以实现高速交换。成分组交换，以实现高速交换。u从分组交换的角度看，从分组交换的角度看，ATMATM交换是信元中继，交换是信元中继，属于虚电路交换方属于虚电路交换方式，式，在传送信息之前必需先建立虚连接。在传送信息之前必需先建立虚连接。ATMATM交换是一种快速交换是一种快速分组分组交换技术交
21、换技术42ATM交换3ATMATM交换是一种交换是一种快速电路快速电路交换技术交换技术时分电路交换方式时分电路交换方式（CSCS）采用的是采用的是同步时分（同步时分（STDSTD）方式）方式ATMATM交换交换则属于则属于异步时分（异步时分（ATDATD）方式方式43STD（同步时分）&ATD（异步时分）STD（Synchronous Time Division）：通过时间位置时间位置来区别每一个逻辑信道ATD（Asynchronous Time Division）：通过标记标记来区别每一个逻辑信道44STD（同步时分）u交换机为每个连接分配一个固定的时隙（TS-Time Slot）。以PCM
22、30/32路一次群链路为例，每个复用帧有32个时隙，周而复始。假定在呼叫建立过程中将TS1分配给了连接A，则每帧的TS1始终是传送连接A的用户信息；直到连接拆除为止。45ATD（异步时分）u在ATD中，一个信元占用一个时隙，但是不同复用帧的同一时隙位置中的信元不一定属于同一连接。或者说，对于给定的连接来说，它的信元在复用帧中所占用的时隙数取决于该连接传送信息的瞬时速率。当连接传送速率较大时，分配到的时隙数就较多，反之就较少，甚至不分配时隙。即，属于同一呼叫连接的信元，可以或密或疏地在复用链路上出现。这样可以实现按需分配带宽，提高网络带宽的利用率。46STD&ATD-电路交换&ATM交换u时隙数
23、：STD：一个时隙（每个连接分配一个时隙）ATD：可多可少（一个信元占用一个时隙。每个连接的信元在复用帧中所占用的时隙数取决于该连接传送信息的瞬时速率）u时隙位置：STD：固定（同一连接占用的时隙位置固定）ATD：不固定（不同复用帧的同一时隙位置中的信元不一定属于同一连接）u带宽：STD：固定分配ATD：按需分配47小结电路交换和分组交换u具有可靠连接保证的电路交换力图根据按需分配的原则为呼叫动态分配带宽，提出了基于ATD的快速电路交换方式；u具有高效带宽利用率的分组交换力图简化协议功能和分组结构，提出了基于中继方式的快速分组交换方式；u最后，两者结合形成了技术性能优异的支持各种类型信息传送的
24、ATM交换方式。电路交换电路交换分组交换分组交换快速电路交换快速电路交换快速分组交换快速分组交换ATM交换交换481.3 电信交换网 各种交换方式各具技术特点，适合于不同类型信息的传送，各种交换方式各具技术特点，适合于不同类型信息的传送，电信运营商基于这些交换技术建立了各种业务网络，提供相应电信运营商基于这些交换技术建立了各种业务网络，提供相应的电信业务。的电信业务。电话交换网电话交换网X.25X.25公用数据网公用数据网ISDNISDN网网帧中继网帧中继网B-ISDNB-ISDN网网光交换网光交换网491.3.1 电话交换网机电式电话交换机电式电话交换模拟程控交换模拟程控交换数字程控交换数字
25、程控交换PSTNPSTN：Public Switched Telephone Network50人工电话交换机时代51人工电话交换机时代1876年贝尔发明了电话，1878出现了第一部人工磁石电话交换机 人工磁石电话交换机：u电话机要配有干电池作为通话电源u用手摇发电机发送交流的呼叫信号人工共电交换机：u通话电源由交换机统一供给u共电电话机中不需要手摇发电机，而由话机直流环路的闭合向交换机发送呼叫信号。52人工电话交换机时代53机电式电话交换步进制交换机步进制交换机机动制交换机机动制交换机纵横制交换机纵横制交换机54步进制&机动制交换机u步进制交换机：1889年 美 史端乔用户通过话机的拨号盘，
26、可以直接控制交换机中电磁继电器与上升旋转型选择器的动作，从而完成电话的自动接续。u机动制交换机用户的拨号脉冲由交换机内的公用设备记发器接收和转发，再控制接线器的动作。采用了记发器可以译码，增加了选择的灵活性，而且可以不一定按十进制方式工作。无论是步进制还是机动制，选择器均须进行上升和/或旋转的动作，噪声大，易于磨损，通话质量欠佳，维护工作量大。55纵横制交换机u纵横制（crossbar）交换机：纵横制的技术进步主要体现在两个方面：1.采用了比较先进的纵横接线器，杂音小，通话质量好，不易磨损，寿命长，维护工作量减少。2.采用公共控制方式，将控制功能与话路设备分开，使得公共控制部分可以独立设计，功
27、能增强，灵活性提高，接续速度快，便于汇接和选择迂回路由以及实现长途自动化。因此，纵横制远比步进制和机动制先进，更重要的是，公共控制方式的实现孕育着计算机程序控制方式的出现。56模拟程控交换 u1965年，美国开通了世界上第一个程控交换局。u程控也就是用软件来控制交换机的动作。u机电式交换采用控制逻辑电路方式，称为布线逻辑控制，是用硬件来控制交换机的动作的。存储程序控制（存储程序控制（SPC-Stored Program ControlSPC-Stored Program Control）程控程控模模拟拟程程控控交交换换S P CS P C控制部分控制部分话路部分话路部分57程控交换的优越性1
28、1.灵活性大，适应性强SPC方式可以适应电信网各种网络环境、性能要求和变化发展，在诸如编号计划、路由选择、计费方式、信令方式和终端接口等方面，都具有充分的灵活性和适应性。2.能提供多种新服务性能SPC方式通过软件编程可以提供多种新服务性能，如缩位拨号、热线、闹钟服务、呼叫等待、呼叫前转、会议电话等。3.便于实现共路信令下面将述及，共路信令需要在公共的信令链路上传送大量话路的控制信息，交换机必须对此进行高速的处理。显然，只有在采用了SPC方式以后，共路信令才能实现和发展。58程控交换的优越性24.操作维护管理功能的自动化使用软件技术，可以使交换系统的操作维护管理自动化，并增强功能，提高质量。u硬
29、件的自动测试与故障诊断u话务数据的统计分析u用户数据与局数据的修改等功能还可适应集中的维护操作中心和网络管理系统的建立和发展。5.适应现代电信网的发展现代电信网要不断开放新业务，要与计算机技术和计算机通信密切结合，因此作为电信网的交换节点的程控化，显然是现代电信网发展的基础条件之一。59数字程控交换1 u20世纪70年代推出u数字程控交换在话路部分交换的是经过脉冲编码调制（PCM-Pulse Code Modulation）变换后的数字化的话音信号交换机中的交换矩阵要采用数字交换网络（DSN-Digital Switching Network）。u交换机：阿尔卡特-E10 贝尔-S1240AT
30、&T-4ESS、5ESS爱立信-AXE10富士通-FETEX-150中兴-ZXJ-10华为-C&C0860数字程控交换控制部分控制部分话路部分话路部分DSNDSN61数字程控交换2u信令技术上：7号共路信令方式。u控制技术上：多机分散控制方式。灵活性高，处理能力增强，系统扩充方便而经济。采用汇编语言，C、CHILL等高级语言。对软件的主要要求不再是节省空间开销，而是可靠性、可维护性、可移植性和可重用性。使用了结构化分析与设计、面向对象设计等软件技术，并建立和不断完善了用于程控交换软件开发、测试、生产、维护的支撑系统。u相对于模拟程控交换而言，数字程控交换显示了以下的优越性：体积小；交换网络容量
31、大，速度快，阻塞率低，可靠性高；便于采用数字中继；62数字程控交换3u数字程控交换仍然是电信网络的主流技术固定通信网、移动通信网、智能网、专用通信网和企业通信网，特别是电话业务普遍使用数字程控交换技术。u说明：电话交换网也能传送数据信号，称为电路交换数据业务。由于在电话网中，从终端到交换机之间的用户接入段是模拟线路，因此传送数据信号时终端必需配备调制解调器（modem），数据传送速率一般为9.6kbit/s，最高不超过19.2kbit/s。ADSL在一对铜线上支持：在一对铜线上支持：上行速率上行速率512kb/s1Mb/s下行速率下行速率18Mb/s有效传输距离在有效传输距离在33.5km范围
32、以内。范围以内。631.3.2 X.25公用数据网 uX.25是ITU-T制订的分组交换接口标准。uX.25网是第一个全球统一标准的公用交换分组数据网（PSPDN-Public Switched Packet Data Network）uX.25支持的数据传送速率一般不超过64kbit/s，最大为2Mbit/s，属于低速分组交换网络。公用交换分组数据网公用交换分组数据网PSPDN-Public Switched Packet Data NetworkPSPDN-Public Switched Packet Data Network低速分组数据网络低速分组数据网络64PSTN-ISDNISDN用
33、户终端用户终端用户终端用户终端Integrated Service Digital NetworkPSTN用户终端用户终端用户终端用户终端Public Switched telephone network651.3.3 ISDN网网 u在PSTN上传送的话音信号已经是数字信号，但从终端到网络的接入段是模拟的，所以PSTN不能有效地提供数据业务。uISDN（综合业务数字网-Integrated Service Digital Network），目的：在一个统一的网络上提供包括话音、视频、数据、文本在内的各种类型的业务。u技术要点是：将PSTN的模拟UNI接口更新为数字接口，形成端到端全程数字传送
34、的综合数字网（IDN-Integrated Digital Network）；将数字程控交换机更新为既能进行电话交换又能进行数据交换的综合交换机；定义新的UNI信令和NNI信令；开发新的能支持各种业务的数字终端。66ISDNu从本质上来说，ISDN并非融合网络，只是一个重叠网络：电话和数据业务还是分别采用电路交换技术和X.25分组技术；信道带宽还是以电话网为基础，限于64kbit/s的整数倍，很难提供任意速率的带宽；终端更新成本和增益提升不匹配，不能为广大用户普遍接受。u因此，尽管ISDN的想法很好，实际上并没有获得真正的规模发展，尤其是当ATM技术提出后，ISDN已经黯然失色。u然而，ISD
35、N技术思想被电信业广为采用。蜂窝移动通信网就是借鉴ISDN的网络参考模型确定其网络结构的；ISDN的UNI信令被广泛应用，并演进为ATM网络的用户信令；ISDN的NNI信令被视为固定通信网的基础网络信令；ISDN提出的三个阶段业务描述方法被业界广为接受。u因此，ISDN在电信网络的发展中有很重要的位置，目前都以PSTN/ISDN作为电路交换固定电信网的标志。671.3.4 帧中继网 u帧中继网采用帧中继技术，支持的最高数据传送速率可达34Mbit/s，属于高速分组数据网，在各国广泛部署使用。u帧中继网采用面向连接技术。u帧中继可以提供两种形式的虚电路：SVC（交换虚电路Switched Vir
36、tual Circuit）PVC（永久虚电路Permanent Virtual Circuit）u典型应用业务包括局域网互联、虚拟专用网（VPN-Virtual Private Network）、大型文件传送、块交互型通信等。u实际网络提供的基本上都是PVC，主要应用业务是局域网互联。高速分组数据网高速分组数据网681.3.5 BISDN网 uISDN信道是以64kbit/s语音信道为基础构建的，并不能满足以图像为代表的高带宽业务的需求。u随着宽带通信目标的提出，国际电联于1980年末提出了B-ISDN的概念，并确定以ATM作为网络最佳的传送模式，实现真正意义上的统一网络和综合业务。图像图像6
37、9B-ISDNuB-ISDN的网络节点就是ATM交换机，其主要物理接口是不同等级的SDH（Synchronous Digital Hierarchy）光纤接口，因此具有宽带传送的能力。u相对而言，原先定义的基于64kbit/s的ISDN就称为窄带综合业务数字网（N-ISDN）。uATM交换继承电信网的基本原则，采用面向连接的虚电路交换方式。u每个虚连接的带宽可以根据实际需要设定，没有单位带宽的限制。虚电路虚电路Broadband Integrated Services Digital Network 宽带综合业务数字网宽带综合业务数字网 70交换光交换电电电电电电光光光光光光711.3.6 光
38、交换网 光纤传输系统光纤传输系统密集波分复用密集波分复用DWDMDWDM：dense wavelength division multiplexingdense wavelength division multiplexing721.4 电信交换基本技术 接口技术接口技术互连技术互连技术控制技术控制技术信令技术信令技术731.4.2 接口技术 u各种交换系统都接有用户线、中继线。u用户线和中继线终接在交换系统的用户接口和中继接口。u不同类型的交换系统具有不同的接口技术数字程控电话交换要有适配模拟用户线、模拟中继线和数字中继线的接口电路；N-ISDN交换要有适配2B+D的基本速率接口和30B+D
39、的基群速率接口；移动交换要具有通往基站的无线接口；ATM交换要有适配不同码率、不同业务的各种物理媒体的接口；光交换则要有不同形式的光接口和波分复用接口。u接口技术主要由硬件实现，有些功能也可由软件或固件实现。741.4.1 互连技术 u实现任意入线与任意出线之间的互连可以是物理连接，也可以是虚连接。u交换系统一般都具有：互连网络（interconnection network）或称为:u交换网络（switching network）在ATM和光交换中则称为:u交换结构（switching fabric）u互连技术主要涉及硬件（hardware）技术 u互连技术包括以下几方面：拓扑结构选路策略控
40、制机理阻塞特性故障防卫751.4.1 互连技术-拓扑结构u拓扑结构可分为两类：时分（time division）结构和空分（space division）结构。时分结构包括共享媒体（总线或环）和共享存储器。u分组交换和ATM交换都可以采用时分结构；u数字程控电话交换通常使用由存储器构成的时分结构，或将时分结构作为整个拓扑结构的一部分；u小容量的数字程控电话交换也可采用总线拓扑结构。空分结构是由交换单元（Switching Element-SE）构成的单级或多级拓扑结构。u“空分”的含义是指在拓扑结构内部存在着多条并行的通路u每条通路仍然可以采用时分复用的方式。761.4.1 互连技术-选路策略
41、 u选路策略主要针对多级空分拓扑结构。u这里所说的选路，不是整个电信网中各个交换节点之间的选路，而是交换节点的互连网络内部的选路u选路的目的：在互连网络指定的入端与出端之间选择一条可用的通路。用户 12345678中继电路 277选路策略条件选择与逐级选择1u条件选择（conditional selection）：不论互连网络有几级，作全盘观察，在指定的入端与出端之间所有的通路中选用一条可用的通路。也称通盘选择。u逐级选择（stage-by-stage selection）：不作全盘考察，而是从入端的第1级开始，先选择第1级交换单元的出线，选中一条出线以后再选择2级交换单元的出线，以此类推，直
42、到最末一级到达出端为止。78选路策略条件选择与逐级选择2u由于逐级选择带有某种盲目性，即选定前一级出线时没有考虑后面几级出线的情况，因此其阻塞率高于条件选择。u通常采用条件选择，但只要互连网络的服务质量满足指标要求，也可采用逐级选择。S1240数字程控电话交换系统的交换网络就采用逐级选择，但是增加了可重新选试多次的功能，即当选试不成功时可以重新从入端起再进行逐级选择，这就成为可重试逐级选择，可以减少阻塞率。79选路策略自由选择与指定选择u自由选择：是指某一级出线可以任意选择，不论从哪一条出线都可以到达所需的互连网络出端。u指定选择：只能选择某一级出线中指定的一条或一小群，才能到达所需的互连网络
43、出端。包括级数、级间互连方式等在内的多级空分拓扑结构一旦确定以后，哪几级可以自由选择和哪几级只能指定选择也随之而定。u自由选择级可起扩大通路数、均衡业务流量的作用。u有些多级空分结构不存在自由选择级。80选路策略面向连接选路和无连接选路u交换节点的互连网络内部的选路u通常采用面向连接选路，即预先在互连网络指定的入端和出端之间选定一条通路，凡属于该呼叫连接的用户信息都在这一通路上传送。u无连接选路则不预先选定，而是在入端收到用户信息时才临时选路。u电路交换要建立固定的物理连接，肯定采用面向连接选路。uATM交换机构可采用面向连接选路，也可采用无连接选路。后者相当每收到载有用户信息的信元时才进行选
44、路，属于同一呼叫连接的信元会通过互连网络内部的不同通路而引起失序，在互连网络出端必须恢复其原有顺序。811.4.1 互连技术-控制机理 u这里的控制机理是泛指完成选路后还必须实现的一些控制，以使互连网络能正常而有效地工作，并且符合服务质量的要求。对于通常的程控电话交换系统的数字交换网络而言，完成选路后只要u将所选通路的有关标识写入交换网络的控制存储器，即可实现正常的电路交换。ATM交换则比较复杂，虚连接建立后，在信息传送阶段仍要对随机到来的信元完成选路控制；u此外，控制机理可能还要包括竞争消除、反压控制、队列管理、优选级控制等，在后续章节会做介绍。821.4.1 互连技术-阻塞特性 阻塞特性反
45、映了在呼叫建立或用户信息传送时，由于互连网络的拥塞而遭受损失的现象。u连接阻塞与传送阻塞 u有阻塞与无阻塞 83连接阻塞与传送阻塞1 对于电路交换，由于建立的是专用的物理连接，只有在呼叫建立阶段会选不到空闲通路而遇到阻塞；一旦连接建立，在信息传送阶段就不会再遇到阻塞。u连接阻塞表示呼叫遭到拒绝，要重新发起呼叫，可称为损失制（loss system）。u电路交换的互连网络的阻塞特性用阻塞率（Blocking probability）表示。u阻塞率的含义：由于互连网络内部阻塞而不能建立连接的呼叫数与加入互连网络总呼叫次数之比。电路交换没有传送阻塞电路交换没有传送阻塞阻塞率阻塞率电路交换有连接阻塞电
46、路交换有连接阻塞84连接阻塞与传送阻塞3uATM交换在虚连接建立阶段也会遇到阻塞，当然，判别是否阻塞的标志与电路交换不一样：电路交换是专用的物理连接（包括数字时分交换），通路只有空闲和占用两种状态；ATM交换是复用的虚连接，要看通路上是否还存在够用的带宽。uATM交换更注重传送阻塞传送阻塞：在信元传送阶段产生的阻塞。u由于是异步时分复用，属于各个连接的信元会随机地到来而在某个时刻发生传送冲突。也就是说，在信元传送阶段会不断产生竞争现象。u竞争失败的信元可在缓冲器中排队等待或予以丢弃。排队时缓冲器溢出造成信元丢失。信元丢失率（cell loss rate-CLR）ATM交换有传送阻塞交换有传送阻
47、塞信元丢失率信元丢失率-CLRATM交换有连接阻塞交换有连接阻塞851.4.1 互连技术-故障防卫 u互连网络是交换系统的重要部件，一旦发生故障会影响众多的呼叫连接，甚至全系统中断。u因此，互连网络必须具备有效的故障防卫性能。u除了提高互连网络硬件的可靠性以外，通常配置双套冗余结构，也可采用多平面结构。861.4.3 信令技术 u在电信网中要实现任意用户之间的呼叫连接，完成交换功能，必须在信令的控制下有条不紊地进行。u交换节点的信令系统可以理解为实现和配合各种信令协议和信令方式而需具有的所有硬件和软件设施的总成。87用户信令&局间信令 u按照信令的作用区域划分用户信令（subscriber s
48、ignalling）u用户-网络接口（UNI）信令局间信令（inter-office signalling）u节点-节点接口（NNI）信令88用户信令 u用户信令在用户与交换节点之间的用户线上传送。u不同的网络具有不同的UNI信令。u电话网的用户信令最为简单，可以分为：监视信令u反映用户状态的信令，也称为用户状态信令。最基本的用户状态就是摘机（off-hook）和挂机（on-hook）。地址信令u就是主叫用户发送的被叫号码，作为交换节点进行选路的依据。u根据话机类型的不同，有两种方式发送地址信令：直流脉冲（Pulse）方式和双音多频（DTMF-Dual Tone Multi-Frequency
49、）方式。u目前使用的基本上都是DTMF话机。89局间信令u局间信令是电信网中各个交换节点之间传送的信令。u更广义地说，局间信令可以是电信网中各个网元之间传送的信令。u局间信令可以分为：随路信令共路信令u随路信令虽然还在使用，但目前已普遍采用共路信令方式。90信令的分类u按照信令传送通道与话音传送通道之间的关系划分：随路信令：（CAS:Channel Associated Signal)是指用传送话音的通路来传送与该话路有关的各种信令，或某一信令通路唯一地对应于一条话音通道。uCAS有两个基本的特征：共路性，即信令与话音利用同一通道传送；相关性，即信令通道与话音通道在时间位置上有对应关系。公共信
50、道信令：（CCS:Channel Common Signal)又叫共路信令，是指传送信令的通路与传送话音的通路分开，信令有专用的传送通道。uCCS有两个基本特征：分离性，即信令和话音信息在各自的通道上传送；独立性，即信令通道与话音通道之间不具有时间位置的关联性。91信令的分类92随路信令 CAS-PCM一次群复帧同步 第第1&16路信令路信令 第第15&30路信令路信令 93随路信令uCASChannel Associated Signallingu随路信令，是指信令与话音是在同一条通路上传送。u电话网的随路信令也分为监视信令与地址信令两类，通常称为:线路信令记发器信令94随路信令-线路信令u