1、现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-171现代交换原理现代交换原理与技术与技术现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-172课课 程程 简简 介介 交换交换是现代信息网络的灵魂，是现代信息网络的灵魂，“交换交换”的发展，决的发展，决定了定了“整个通信网络整个通信网络”的发展的发展。由此确立了。由此确立了现代现代交换原理与技术交换原理与技术课程在工科院校中的重要地位，课程在工科院校中的重要地位，是通信信息类专业的重要专业基础课程。是通信信息类专业的重要专业基础课程。课程着重培养学生理解交换的基本思想，掌握交换课程着重培养学生理解交换的基本思想，掌握交换的经典知识和现代交换
2、技术，树立通信系统的整体的经典知识和现代交换技术，树立通信系统的整体框架意识，培养学生分析问题和解决问题的能力和框架意识，培养学生分析问题和解决问题的能力和素质，是一门具有示范和推广价值的课程。素质，是一门具有示范和推广价值的课程。现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-173教教 材与参考书材与参考书 教材教材 现代交换原理与技术现代交换原理与技术 陈永彬等编著陈永彬等编著 主要参考书主要参考书n现代电信交换基础现代电信交换基础 雷振明著雷振明著 人民邮电出版社人民邮电出版社n现代电信交换技术与通信网现代电信交换技术与通信网 尤克、黄静华尤克、黄静华 编著；北京航空航天大学出版社编
3、著；北京航空航天大学出版社n现代通信最新技术现代通信最新技术第第2版版 美：美：UYLESS BLACK UYLESS BLACK 著；清华大学出版社著；清华大学出版社n现代电信交换和网络现代电信交换和网络 沈金龙沈金龙 编著；人民邮电出版社编著；人民邮电出版社n交换技术交换技术 靡正坤、杨国民靡正坤、杨国民 编著；清华大学出版社编著；清华大学出版社 现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-174课程成绩课程成绩课程总成绩：满分课程总成绩：满分100100分，包括：分，包括：平时成绩占平时成绩占3030分分作业、考勤、课堂讨论作业、考勤、课堂讨论/随时进行随时进行(平时成绩总分按平时
4、成绩总分按100100分计，旷课分计，旷课1 1次扣次扣1010分，请假扣分，请假扣1 1分分)课程考试成绩占课程考试成绩占7070分分闭卷考试、卷面满分为闭卷考试、卷面满分为100100分分作业要求作业要求按时交作业和实验报告，不得抄袭一经发现，抄者和按时交作业和实验报告，不得抄袭一经发现，抄者和被抄者本次作业按零分计算被抄者本次作业按零分计算现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-175如何学好如何学好现代交换原理与技术现代交换原理与技术课程课程 了解每章的教学重点与要求了解每章的教学重点与要求 课堂上要求掌握的内容必须弄懂、要多阅读参考书课堂上要求掌握的内容必须弄懂、要多阅读参
5、考书 认真完成每章布置的作业认真完成每章布置的作业 仔细阅读每章的小节，把握要领仔细阅读每章的小节，把握要领 注意掌握各种交换技术的特点，联系与区别注意掌握各种交换技术的特点，联系与区别 注意在日常工作和生活中对各大运营商的业务范围，注意在日常工作和生活中对各大运营商的业务范围，涉及的通信技术领域，网络组建方案，竞争优势，存涉及的通信技术领域，网络组建方案，竞争优势，存在问题进行观察、思考，灵活使用所学的专业基础知在问题进行观察、思考，灵活使用所学的专业基础知识，解决实际问题，培养和增强学习兴趣识，解决实际问题，培养和增强学习兴趣现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-176学习目的
6、学习目的 掌握交换的概念，交换技术在通信网中的作用，明掌握交换的概念，交换技术在通信网中的作用，明确交换技术的发展过程确交换技术的发展过程 明确交换的实质，全面掌握各种信息转移方法，能明确交换的实质，全面掌握各种信息转移方法，能对不同的交换技术特点进行分析对不同的交换技术特点进行分析 熟悉现代通信网中各种交换技术的特点及其工作原熟悉现代通信网中各种交换技术的特点及其工作原理，具备一定的组网能力理，具备一定的组网能力 掌握交换技术的发展趋势，熟悉现代电信网的主要掌握交换技术的发展趋势，熟悉现代电信网的主要技术和设备，具备交换网的初步设计能力，具有一技术和设备，具备交换网的初步设计能力，具有一定得
7、设备管理和维护能力，为今后的工作打下良好定得设备管理和维护能力，为今后的工作打下良好的专业基础的专业基础现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-177 学习重点学习重点 建立交换的基本概念，了解各种交换技术的演进过程建立交换的基本概念，了解各种交换技术的演进过程掌握电话交换、分组交换技术、帧中继技术、掌握电话交换、分组交换技术、帧中继技术、ATM交交换技术的基本原理和系统构成换技术的基本原理和系统构成掌握窄带交换技术和宽带交换技术的种类掌握窄带交换技术和宽带交换技术的种类 学习本课程的预备知识学习本课程的预备知识通信原理通信原理数据通信数据通信计算机基础计算机基础程控交换技术程控交换
8、技术现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-178第第1 1章章 绪论绪论目目 录录交换与通信网交换与通信网交换的基本概念交换的基本概念交换的发展交换的发展通信网通信网交换技术交换技术交换技术分类交换技术分类通信网的发展趋势通信网的发展趋势现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-179第第1 1章章 绪论绪论本章主要内容本章主要内容交换、通信网的概念交换、通信网的概念为什么在通信网中要引入交换技术为什么在通信网中要引入交换技术电信网络常用的交换技术电信网络常用的交换技术交换技术的分类交换技术的分类各种交换技术的比较各种交换技术的比较通信网的发展趋势通信网的发展趋势现代交换原
9、理与技术现代交换原理与技术2023-1-1710第第1 1章章 绪论绪论本章重点难点本章重点难点本章重点本章重点交换、通信网的概念；电路交换设备的作用交换、通信网的概念；电路交换设备的作用通信网的组成；信息网络的业务特点通信网的组成；信息网络的业务特点信息传送模式信息传送模式各种交换技术的比较各种交换技术的比较通信网的发展趋势通信网的发展趋势本章难点本章难点多层交换技术多层交换技术现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17111.1 交换与通信网交换与通信网 通信历史的回顾通信历史的回顾电报的雏形电报的雏形托架式线路托架式线路(1793年年)电话的雏形电话的雏形竹信（竹信（968年
10、）年）电通信电通信 通信革命通信革命进入现代通信阶段进入现代通信阶段（计算机技术与通信的结合）（计算机技术与通信的结合）通信的热点及展望通信的热点及展望卫星通信、移动通信、光纤通信、多媒体通信、用户卫星通信、移动通信、光纤通信、多媒体通信、用户宽带接入宽带接入现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17121.1 交换与通信网交换与通信网 通信通信 广义说，就是用任何方法、通过任何传输媒质将信息从一地传送到所需的广义说，就是用任何方法、通过任何传输媒质将信息从一地传送到所需的另一地。即由一地向另一地传递消息另一地。即由一地向另一地传递消息 电通信电通信利用电磁波通信的历史可大致划分三
11、个阶段利用电磁波通信的历史可大致划分三个阶段通信初级阶段通信初级阶段 18381838年电报开始；年电报开始；18381838年摩尔斯发明有线电报，开始了电通信阶段年摩尔斯发明有线电报，开始了电通信阶段 18641864年，麦克斯韦创立了电磁辐射理论年，麦克斯韦创立了电磁辐射理论,并被当时的赫兹证明，促并被当时的赫兹证明，促使了后来无线通信的出现使了后来无线通信的出现 18761876年，贝尔利用电磁感应原理发明了电话年，贝尔利用电磁感应原理发明了电话 18961896年，马可尼发明无线电报年，马可尼发明无线电报近代通信阶段近代通信阶段 19481948年香农提出信息论开始；年香农提出信息论开
12、始；现代通信阶段现代通信阶段 8080年代以后光纤通信应用、综合业务数字网崛起年代以后光纤通信应用、综合业务数字网崛起现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17131.1 交换与通信网交换与通信网 电通信的演进与走势电通信的演进与走势由集团通信朝个人通信发展由集团通信朝个人通信发展移动通信的出现与逐渐普及将使移动通信的出现与逐渐普及将使5W成为现实成为现实计算机通信网由专用网走向公用网再发展为互联网计算机通信网由专用网走向公用网再发展为互联网形成跨行业、跨地区的计算机互联网形成跨行业、跨地区的计算机互联网由单一通信网发展为综合业务数据通信网由单一通信网发展为综合业务数据通信网ISD
13、N以及电信、电视、数据多网合一以及电信、电视、数据多网合一网络交换技术由电路交换发展为分组交换和信元交网络交换技术由电路交换发展为分组交换和信元交换换WAN由由X.25演进为演进为FR、ATM，MAN/LAN采用采用SMDS、Ethernet和和ATM，Internet/Intranet采用采用IP通信方式由简单到复杂、由单一到多用户和大信息通信方式由简单到复杂、由单一到多用户和大信息由终端主机间通信发展为对等通信，再到客户服务器之间由终端主机间通信发展为对等通信，再到客户服务器之间通信（包括浏览器与通信（包括浏览器与Web服务器之间的通信）服务器之间的通信）l个人通个人通信：信：任何任何人在
14、任何人在任何地点、任地点、任何时间通何时间通过唯一识过唯一识别号码直别号码直接连接到接连接到任何被叫任何被叫个人，完个人，完成任何一成任何一种电信业种电信业务的通信务的通信方式。方式。现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17141.1 1.1 交换与通信网交换与通信网 当今通信热点举例当今通信热点举例卫星通信卫星通信移动通信移动通信3 3G/4GG/4G、WLAN&BWANWLAN&BWAN、传感器网络、传感器网络光纤通信光纤通信全光网全光网多媒体通信多媒体通信3 3C C融合、多网合一融合、多网合一用户宽带接入用户宽带接入有线宽带接入（有线宽带接入（XDSLXDSL、FTTX+
15、LANFTTX+LAN、CableModemCableModem无线宽带接入技术（无线宽带接入技术（LMDSLMDS、MMDSMMDS、WLANWLAN、3G3G、卫星接入）、卫星接入）现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17151.1 1.1 交换与通信网交换与通信网l点对点通信点对点通信在电信系统中，仅涉及两个终端和传输在电信系统中，仅涉及两个终端和传输介质的通信方式，称为点对点通信。介质的通信方式，称为点对点通信。图图1.1 1.1 点对点通信系统点对点通信系统现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-1716话音话音数据数据图图1.2 1.2 点对点通信实例点对点
16、通信实例l点对点通信实例点对点通信实例？讨论：？讨论：终端数量增多，形成网，有何问题需要解决，如何解终端数量增多，形成网，有何问题需要解决，如何解决？决？1.1 1.1 交换与通信网交换与通信网现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-1717l 全互连方式全互连方式 满足无交换满足无交换的多个终端之间互通的通信方式的多个终端之间互通的通信方式无交换的多个终端要实现相无交换的多个终端要实现相互间通信，必须以全互连的方互间通信，必须以全互连的方式两两相连；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；图图1.3 全互连方式全互连方式 1.1 1.1 交
17、换与通信网交换与通信网用户数增多时用户数增多时l每个用户如何确定与其他用户通每个用户如何确定与其他用户通话的问题话的问题l 每新增加一个终端的处理问题每新增加一个终端的处理问题l 用户线急剧增大，没有实用价值用户线急剧增大，没有实用价值l当终端当终端n=100n=100时，时，线对数线对数=100=100(100-(100-1)/2=49501)/2=4950现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-1718图图1.4 用户间通过交换设备连接用户间通过交换设备连接l引入交换设备引入交换设备（终端数增多的终端数增多的解决办法：采用中央交换的方解决办法：采用中央交换的方法法在用户分布区域中
18、心安装公共设备，完成终端之间的通信在用户分布区域中心安装公共设备，完成终端之间的通信）l最简单的交换式通信网最简单的交换式通信网只有一台交换机只有一台交换机用户环线用户环线交换设备交换设备1.1 1.1 交换与通信网交换与通信网出现交换出现交换机完成各机完成各个用户之个用户之间的接续间的接续当任意两个用户当任意两个用户要通话时，由交要通话时，由交换机将他们连通，换机将他们连通，通话完毕将线路通话完毕将线路拆除，供其他用拆除，供其他用户使用户使用l？讨论：？讨论：中央交换机应该解决哪些中央交换机应该解决哪些问题（必须的功能）？问题（必须的功能）？现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-
19、17191.1 1.1 交换与通信网交换与通信网 电话交换机必须的功能电话交换机必须的功能：及时发现用户的呼叫请求。及时发现用户的呼叫请求。记录被叫用户号码。记录被叫用户号码。判别被叫用户当前的忙闲状态。判别被叫用户当前的忙闲状态。若被叫用户空闲，交换机应能选择一条链路将主被叫用户若被叫用户空闲，交换机应能选择一条链路将主被叫用户话机连通。话机连通。能通知被叫用户有电话呼叫。被叫摘机后，使双方进入通能通知被叫用户有电话呼叫。被叫摘机后，使双方进入通话状态。话状态。能随时监视通话状态。能随时监视通话状态。能使任意两个电话（终端）进行通话；能使任意两个电话（终端）进行通话；在同一时间内，能使若干对
20、用户同时通话且互不干扰。在同一时间内，能使若干对用户同时通话且互不干扰。？讨论？讨论：如何扩大范围？如何扩大范围？现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-1720图图1.5 多个交换节点组成的通信网多个交换节点组成的通信网l由多台交换机组成的的通信网由多台交换机组成的的通信网中继线中继线1.1 1.1 交换与通信网交换与通信网l电话机电话机l用户线用户线l中继线中继线l交换机交换机l用户交换机用户交换机l市话交换机市话交换机l汇接交换机汇接交换机l长途交换机长途交换机现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17211.1 1.1 交换与通信网交换与通信网l含汇接交换机组成的
21、的通信网含汇接交换机组成的的通信网用户交换机，在信用户交换机，在信令方式上相当于用令方式上相当于用户电话机户电话机利用汇接交换机互连多个端局利用汇接交换机互连多个端局交换机，疏导本交换区各交换交换机，疏导本交换区各交换机之间的互通业务机之间的互通业务？讨论？讨论：该网络实用的范围该网络实用的范围 现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17221.1 1.1 交换与通信网交换与通信网 交换的概念交换的概念所谓所谓交换交换，就是在通信网上，负责在通信的源和目的终端之，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信信息的机制。也就是说将输入信道间建立通信信道传送通信信息
22、的机制。也就是说将输入信道（线路）的内容传送到指定输出信道（线路）上。（线路）的内容传送到指定输出信道（线路）上。交换机的定义交换机的定义IEEE的定义：交换机应能在任意选定的两个用户线之间建立的定义：交换机应能在任意选定的两个用户线之间建立和释放一条一条通信链路。和释放一条一条通信链路。几个概念几个概念 用户交换机（用户交换机（PBX）自动用户交换机（自动用户交换机（PABX）本地交换机或市话交换机本地交换机或市话交换机 汇接交换机或长途交换机汇接交换机或长途交换机现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17231.1 1.1 交换与通信网交换与通信网 通信网的工作方式通信网的工作
23、方式面向连接（面向连接（CO）在信源和信宿之间建立一条共信息传输的通路（连接），信在信源和信宿之间建立一条共信息传输的通路（连接），信息就通过这条通路来进行传送。息就通过这条通路来进行传送。面向连接分为面向连接分为 实连接：两终端之间没有信息传送时其电路资源也不能被其他实连接：两终端之间没有信息传送时其电路资源也不能被其他用户使用（资源独占），如电话网用户使用（资源独占），如电话网 虚连接：两终端之间有信息传送时才占用电路资源，无信息传虚连接：两终端之间有信息传送时才占用电路资源，无信息传送就不占用电路资源（对用户的识别改用标志），网络资源的送就不占用电路资源（对用户的识别改用标志），网络资源
24、的分配是动态的，如电话网分配是动态的，如电话网无连接（无连接（CL）存储存储转发。转发。数据块含有地址信息，交换机将到达的数据块数据块含有地址信息，交换机将到达的数据块放入存储器中进行排队处理，根据数据块中的地址信息进行放入存储器中进行排队处理，根据数据块中的地址信息进行路由选择，一旦确定了目的路由，就很快将数据块输出。路由选择，一旦确定了目的路由，就很快将数据块输出。现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17241.1 1.1 交换与通信网交换与通信网面向连接网络和无连接网络的区别面向连接网络和无连接网络的区别面向连接网络实现通信需经过面向连接网络实现通信需经过3个阶段，连接的建
25、立需要一个时间个阶段，连接的建立需要一个时间过程；无连接网络不需要经过过程；无连接网络不需要经过3个阶段，需要存储个阶段，需要存储转发。转发。面向连接网络中的交换机需要维持连接的状态表；而无连接网络面向连接网络中的交换机需要维持连接的状态表；而无连接网络中每一个交换机为每一个数据包选路，交换机不需要维持连接的中每一个交换机为每一个数据包选路，交换机不需要维持连接的状态表。状态表。面向连接适合传输信息量较大的终端之间通信面向连接适合传输信息量较大的终端之间通信 交换技术有关术语交换技术有关术语 电路：电路：两个通信终端之间为了完成信息传递而建立的通信路径两个通信终端之间为了完成信息传递而建立的通
26、信路径 实电路：终端之间为了传递信息而建立的一条实连接，该连接具有资实电路：终端之间为了传递信息而建立的一条实连接，该连接具有资源独占的特点源独占的特点 虚电路：虚电路：终端之间为了传递信息而建立的一种逻辑连接，终端之间无终端之间为了传递信息而建立的一种逻辑连接，终端之间无信息传输时，线路的传输能力可以为其它终端服务信息传输时，线路的传输能力可以为其它终端服务现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17251.1 1.1 交换与通信网交换与通信网l交换技术常用术语交换技术常用术语图图1.6 交换技术常用术语交换技术常用术语现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17261.
27、1 1.1 交换与通信网交换与通信网 信息传送模式信息传送模式 信息在通信网中的传送方式称为传送模式，它包括信息的复用、传输和交信息在通信网中的传送方式称为传送模式，它包括信息的复用、传输和交换方式。复用方式和传输方式对交换方式有很大影响。换方式。复用方式和传输方式对交换方式有很大影响。信息传送模式的分类信息传送模式的分类同步传送模式：同步传送模式：采用同步时分复用、传输和同步时分交换的技术。采用同步时分复用、传输和同步时分交换的技术。电话网采用电话网采用STM，对同步时分复用信号的交换实际上是对信息，对同步时分复用信号的交换实际上是对信息所在位置的交换，即时隙的内容在时间轴上的移动，称为同步
28、时所在位置的交换，即时隙的内容在时间轴上的移动，称为同步时分交换分交换 异步传送模式：异步传送模式：异步传输模式采用异步时分复用、传输和异步时分交异步传输模式采用异步时分复用、传输和异步时分交换的技术。换的技术。分组数据网采用分组数据网采用ATM，对异步时分复用信号的交换实际上就是，对异步时分复用信号的交换实际上就是按照每个分组信头中的路由标记，将其分发到出线，这种交换方按照每个分组信头中的路由标记，将其分发到出线，这种交换方式叫异步时分交换（也叫式叫异步时分交换（也叫“存储存储转发转发”交换）。交换）。现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17271.1 1.1 交换与通信网交换
29、与通信网两种复用方式比较两种复用方式比较图图1.7 两种复用方式比较两种复用方式比较（a）同步时分复用同步时分复用（b）异步时分复用异步时分复用现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17281.1 1.1 交换与通信网交换与通信网 通信网通信网通信网通信网（交换网）：是由（交换网）：是由终端、终端、一定数量的一定数量的节点（节点（Node）和连接节点的和连接节点的传输链路传输链路(Link)组成，以实现组成，以实现两个或多个规定终端之间信息传输的通信体系。两个或多个规定终端之间信息传输的通信体系。交换技术交换技术的发展和整个通信网的发展是密切相关的。的发展和整个通信网的发展是密切相
30、关的。长期以来长期以来交换网交换网和和传输网传输网一直是通信网的主要组成部一直是通信网的主要组成部分，但随着时代的发展，通信网的构成有了很大的变分，但随着时代的发展，通信网的构成有了很大的变化，尤其是随着技术的不断进步，通信网络越来越趋化，尤其是随着技术的不断进步，通信网络越来越趋于复杂化，其各部分功能也越来越细化。于复杂化，其各部分功能也越来越细化。现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17291.1 1.1 交换与通信网交换与通信网现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17301.1 1.1 交换与通信网交换与通信网业务网业务网业务网也是用户信息网，它是现代通信网的
31、主体，是向用户提供业务网也是用户信息网，它是现代通信网的主体，是向用户提供诸如电报、电话、传真、数据、图像等各种电信业务的网络。诸如电报、电话、传真、数据、图像等各种电信业务的网络。业务网络按其功能分为业务网络按其功能分为 交换网交换网 传输网传输网 接入网接入网支撑网支撑网支撑网是使业务网正常运行，增强网络功能，保证全网服务质量支撑网是使业务网正常运行，增强网络功能，保证全网服务质量以满足用户业务要求的网络。在整个支撑网中传送相应的控制、以满足用户业务要求的网络。在整个支撑网中传送相应的控制、检测信号。检测信号。支撑网分为支撑网分为 信令网信令网 同步网同步网 管理网管理网现代交换原理与技术
32、现代交换原理与技术2023-1-17311.1 1.1 交换与通信网交换与通信网 电信网电信网 电信网电信网（telecommunication network）：构成多点间相互通：构成多点间相互通信的多个电信系统互连的体系。电信网是由信的多个电信系统互连的体系。电信网是由传输、交换、终端设传输、交换、终端设备备和和信令过程、协议信令过程、协议以及以及相应的运行支撑系统组成相应的运行支撑系统组成的综合系统，的综合系统，从概念上可分为物理网、业务网从概念上可分为物理网、业务网 和支撑管理网，如图和支撑管理网，如图1.8所示。所示。图图1.8 电信网的组成电信网的组成现代交换原理与技术现代交换原理
33、与技术2023-1-17321.1 1.1 交换与通信网交换与通信网 信息网络的分类及其业务特点信息网络的分类及其业务特点信息网络的分类信息网络的分类按信息传递方式按信息传递方式 N-ISDN同步转移模式（同步转移模式（STM）B-ISDN异步转移模式（异步转移模式（ATM）按业务按业务 电话网电话网 电报网电报网 有线电视网有线电视网 计算机网络计算机网络按管理体制按管理体制 公用网公用网 专用网专用网现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17331.1 1.1 交换与通信网交换与通信网按交换方式按交换方式 CS（电路交换）（电路交换）MS（报文交换）（报文交换）PS（分组交换）
34、（分组交换）按服务范围按服务范围 长途网、本地网；广域网、城域网、局域网长途网、本地网；广域网、城域网、局域网按收信者是否运动按收信者是否运动 固定网固定网 移动网移动网按拓扑结构按拓扑结构 星型、总线型、环型、网状型、混合型星型、总线型、环型、网状型、混合型现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17341.1 1.1 交换与通信网交换与通信网 按技术层次按技术层次业务网业务网传送网传送网支撑网支撑网 按传输介质按传输介质有线通信有线通信无线通信无线通信 信息网络的业务特点信息网络的业务特点 各种业务信息的传输要求具有不同的速率各种业务信息的传输要求具有不同的速率 各种业务信息的传
35、输要求具有不同的突发性各种业务信息的传输要求具有不同的突发性 各种业务信息的传输具有不同的误差要求各种业务信息的传输具有不同的误差要求 各种业务信息的传输具有不同的延时要求各种业务信息的传输具有不同的延时要求 各种业务信息的传输具有不同的抖动要求各种业务信息的传输具有不同的抖动要求 现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17351.2 1.2 交换技术交换技术 交换技术也称为交换方式交换技术也称为交换方式 从通信资源分配的角度来看，交换就是按照某种方式分配传输线路资源。从通信资源分配的角度来看，交换就是按照某种方式分配传输线路资源。当然，这也是一门技术，称之为交换技术。当然，这也是
36、一门技术，称之为交换技术。交换技术可以说是新网络时代的核心，具有强大的寻址能力，不仅解决了交换技术可以说是新网络时代的核心，具有强大的寻址能力，不仅解决了网络智能化的问题，也促进了网络的发展。网络智能化的问题，也促进了网络的发展。交换技术的分类交换技术的分类 交换技术从传统的电话交换技术发展到软交换在内的现代交换技术，经历交换技术从传统的电话交换技术发展到软交换在内的现代交换技术，经历了人工交换、机电交换和电子交换（程控数字交换、分组交换、宽带交换了人工交换、机电交换和电子交换（程控数字交换、分组交换、宽带交换）三个阶段。）三个阶段。交换方式主要有交换方式主要有电路交换电路交换报文交换报文交换
37、分组交换分组交换宽带交换宽带交换 现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17361.2 1.2 交换技术交换技术IP交换交换多多速速率率电电路路交交换换快快速速电电路路交交换换ATMATM交换交换帧帧中中继继报报文文交交换换电电路路交交换换分分组组交交换换光交换光交换CTM-Circuit Transfer ModePTM-Packet Transfer ModeATM-Asynchronous Transfer Mode图图1.9 各种交换方式各种交换方式现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17371.2 1.2 交换技术交换技术一、电路交换一、电路交换语音通信的特
38、点是差错率要求不高，但实时性要求很语音通信的特点是差错率要求不高，但实时性要求很高高 针对语音通信的要求，电路交换采用面向连接的、独针对语音通信的要求，电路交换采用面向连接的、独占电路的方式来满足实时性的要求。电路交换的基本占电路的方式来满足实时性的要求。电路交换的基本过程包括过程包括“电路建立阶段电路建立阶段”、“通话阶段通话阶段”、“电路电路释放阶段释放阶段”三个过程。三个过程。电路建立阶段是根据用户所拨的被叫号码，由交换机电路建立阶段是根据用户所拨的被叫号码，由交换机负责连接起来的一条电路，在通话阶段该电路归该用负责连接起来的一条电路，在通话阶段该电路归该用户独占，即使他们不讲话，不传输
39、信息，该电路也不户独占，即使他们不讲话，不传输信息，该电路也不能分配给其他用户使用。能分配给其他用户使用。现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17381.2 1.2 交换技术交换技术 电路交换原理示意图电路交换原理示意图图图1.10 电路交换过程示意图电路交换过程示意图现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17391.2 1.2 交换技术交换技术 电路交换的分类电路交换的分类 空分交换：模拟信号空分交换：模拟信号 物理的实际电路物理的实际电路 并独占线路并独占线路 同步时分交换：数字信号同步时分交换：数字信号 帧结构方式帧结构方式 分时共享分时共享 独占时隙独占时隙空
40、分空分机械接点、电机械接点、电子接点，只是子接点，只是材料结构上的材料结构上的变化变化时分时分位置化信道位置化信道图图1.11 空分、时分复用过程示意图空分、时分复用过程示意图现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17401.2 1.2 交换技术交换技术二、报文交换二、报文交换为了克服电路交换中各种不同类型和特性的用户终端之间为了克服电路交换中各种不同类型和特性的用户终端之间不能互通，通信电路利用率低以及有呼损等方面的缺点，不能互通，通信电路利用率低以及有呼损等方面的缺点，提出了报文交换的思想。提出了报文交换的思想。报文交换基本原理是报文交换基本原理是“存储存储转转发发”，不需要提
41、供通信双方的物理连接，而是将所接收的，不需要提供通信双方的物理连接，而是将所接收的报文暂时存储。报文暂时存储。如果如果A用户要向用户要向B用户发送信息，用户发送信息，A用户不需要先连通与用户不需要先连通与B用户之间的电路，而只需与交换机接通，由交换机暂时把用户之间的电路，而只需与交换机接通，由交换机暂时把A用户要发送的报文接收和存储起来。用户要发送的报文接收和存储起来。报文中除了用户要传送的信息以外，还有目的地址和源地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，交换机根据报文中提供的址，交换机根据报文中提供的B用户的地址来选择输出路用户的地址来选择输出路由，并将报文送到输出队列上排队
42、，等到该输出线空闲时由，并将报文送到输出队列上排队，等到该输出线空闲时才将该报文送到下一个交换机，最后送到终点用户才将该报文送到下一个交换机，最后送到终点用户B。现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17411.2 1.2 交换技术交换技术 报文交换基本原理报文交换基本原理图图1.12 报文交换过程示意图报文交换过程示意图l信息的格式是以信息的格式是以报文为基本单位。报文为基本单位。一份报文包括三个一份报文包括三个部分：报头或标题部分：报头或标题(发信站地址、终发信站地址、终点收信站地址及其点收信站地址及其他辅助信息组成他辅助信息组成)、正文、正文(传输用户传输用户信息信息)和报尾
43、和报尾(报文报文的结束标志的结束标志)。现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17421.2 1.2 交换技术交换技术三、分组交换三、分组交换语音通信的特点：语音通信的特点：差错率要求不高，一般在差错率要求不高，一般在10-6，实时性强，要求在实时性强，要求在ms级级 数据通信的特点：数据通信的特点：突发性突发性实时性要求不强，可以在分钟甚至小时级实时性要求不强，可以在分钟甚至小时级 对差错率要求极高，一般要求误码率达到对差错率要求极高，一般要求误码率达到10-9，同时还要做差错，同时还要做差错控制，保证数据的完全正确。控制，保证数据的完全正确。电路交换不利于实现不同类型的数据终端
44、没备之间的相互通信，而报电路交换不利于实现不同类型的数据终端没备之间的相互通信，而报文交换文交换？讨论：？讨论：针对数据传输的特点和要求，如何改进电路交换和报文交针对数据传输的特点和要求，如何改进电路交换和报文交换方式来满足数据通信的要求？换方式来满足数据通信的要求？现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17431.2 1.2 交换技术交换技术 分组交换的基本原理分组交换的基本原理针对数据通信针对数据通信突发性、可靠率高、时延要求不高突发性、可靠率高、时延要求不高借鉴生活中的运输系统借鉴生活中的运输系统l各个包分各个包分别独立传输别独立传输图图1.13 分组交换基本原理分组交换基本
45、原理现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17441.2 1.2 交换技术交换技术 分组交换过程分组交换过程图图1.14 分组交换过程示意图分组交换过程示意图现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17451.2 1.2 交换技术交换技术 分组交换采用的路由方式分组交换采用的路由方式数据报数据报数据报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数据报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。对各个分组独立进行选路。虚电路虚电路所谓虚电路方式，就是在用户数据传送前先要通过发送呼叫请求分组所谓虚电路方式，就是在用户数据传送前先要通
46、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，最后通过呼叫清除分组来拆除虚电路。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虚电路。它不同于电路交换中的物理连接，而是逻辑连接。它不同于电路交换中的物理连接，而是逻辑连接。交换虚电路交换虚电路(SVC：Switched Virtual Circuit)：用户通过发送呼叫用户通过发送呼叫请求分组来建立虚电路的方式。请求分组来建立虚电路的方式。永久虚电路永久虚电路(PVC：Permanent Virtual Circuit)应
47、用户预约，由网络应用户预约，由网络运营者为之建立固定的虚电路，而不需在呼叫时临时建立虚电路，可运营者为之建立固定的虚电路，而不需在呼叫时临时建立虚电路，可直接进入数据传送阶段的方式。直接进入数据传送阶段的方式。现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17461.2 1.2 交换技术交换技术 分组交换涵盖范围分组交换涵盖范围 分组交换是一种大类结合方式，后来发展起来的分组交换是一种大类结合方式，后来发展起来的ATM、IP、MPLS等其等其他交换技术，从根本的交换思想和方式上来看都属于分组交换这个大类他交换技术，从根本的交换思想和方式上来看都属于分组交换这个大类，只是具体的技术细节有所区
48、别。，只是具体的技术细节有所区别。分组交换的优点分组交换的优点 加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个分加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多时间也必然少得多 简化了存储
49、管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。较容易。减少了出错概率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减少减少了出错概率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减少，每次重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减少了，每次重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延传输时延 因分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据因分组短小，更适用于采用优先级策
50、略，便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为合适些，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为合适些现代交换原理与技术现代交换原理与技术2023-1-17471.2 1.2 交换技术交换技术 分组交换的分组交换的缺点缺点尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。理能力。分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息，使传送的信息量大增
