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现代交换技术现代交换技术2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术12024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术2第一章第一章 概述概述3数据通信原理数据通信原理数据通信原理数据通信原理交换技术交换技术交换技术交换技术2交换技术概述交换技术概述交换技术概述交换技术概述 12024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术3第一章第一章 概述概述1.1 1.1 交换技术概述交换技术概述 2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术4交换技术概述交换技术概述 交换技术是随着电话通信的发展和使用交换技术是随着电话通信的发展和使用交换技术是随着电话通信的发展和使用交换技术是随着电话通信的发展和使用而出现的通信技术。而出现的通信技术。而出现的通信技术。而出现的通信技术。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术5交换技术概述交换技术概述2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术6交换技术概述交换技术概述2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术7通信网络三要素通信网络三要素 现代通信网由三大部分构成：终端设备，传输现代通信网由三大部分构成：终端设备，传输现代通信网由三大部分构成：终端设备，传输现代通信网由三大部分构成：终端设备，传输设备和交换设备。设备和交换设备。设备和交换设备。设备和交换设备。终端设备直接面向用户，主要功能是完成终端设备直接面向用户，主要功能是完成终端设备直接面向用户，主要功能是完成终端设备直接面向用户，主要功能是完成将需要传送的信息转换为线路上可以传输的电将需要传送的信息转换为线路上可以传输的电将需要传送的信息转换为线路上可以传输的电将需要传送的信息转换为线路上可以传输的电信号以及完成相反的工作信号以及完成相反的工作信号以及完成相反的工作信号以及完成相反的工作 传输设备是连接交换机与交换机之间的通传输设备是连接交换机与交换机之间的通传输设备是连接交换机与交换机之间的通传输设备是连接交换机与交换机之间的通信线路，常用的传输媒介包括架空明线、电缆、信线路，常用的传输媒介包括架空明线、电缆、信线路，常用的传输媒介包括架空明线、电缆、信线路，常用的传输媒介包括架空明线、电缆、光缆和无线电波光缆和无线电波光缆和无线电波光缆和无线电波 2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术8通信网络三要素通信网络三要素 交换设备是整个通信网的核心交换设备是整个通信网的核心交换设备是整个通信网的核心交换设备是整个通信网的核心，它的基本它的基本它的基本它的基本功能是实现将连接到交换设备的所有信号进功能是实现将连接到交换设备的所有信号进功能是实现将连接到交换设备的所有信号进功能是实现将连接到交换设备的所有信号进行汇集、转发和分配，从而完成信息的交换行汇集、转发和分配，从而完成信息的交换行汇集、转发和分配，从而完成信息的交换行汇集、转发和分配，从而完成信息的交换 2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术9第一章第一章 概述概述1.2 1.2 交换技术交换技术2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术10交换技术交换技术v基本交换技术基本交换技术v交换技术发展交换技术发展2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术11基本交换技术基本交换技术v 电路交换电路交换v 报文交换报文交换v 分组交换分组交换2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术12电路交换电路交换在通信双方建立一条专用的通信线路的在通信双方建立一条专用的通信线路的交换方式。交换方式。（1）面向连接；）面向连接；（2）固定分配带宽；）固定分配带宽；（3）信息透明传输。）信息透明传输。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术13 源端将数据封装为报文，发送给相连源端将数据封装为报文，发送给相连的交换节点，交换节点将报文暂存，分析其的交换节点，交换节点将报文暂存，分析其目的地址进行路由选择，并在相应的输出线目的地址进行路由选择，并在相应的输出线上排队，等到输出线空闲时将该报文传送给上排队，等到输出线空闲时将该报文传送给下一个交换节点，直到目的端。下一个交换节点，直到目的端。（1）无连接；）无连接；（2）统计时分复用，动态分配带宽；）统计时分复用，动态分配带宽；（3）差错控制。）差错控制。报文交换报文交换2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术14 发送端先将用户报文分割为多个较短的等长发送端先将用户报文分割为多个较短的等长的数据段，在每个数据段前加上分组头，再采的数据段，在每个数据段前加上分组头，再采用存储转发方式，将分组送到目的端。用存储转发方式，将分组送到目的端。虚电路虚电路 数据报数据报 分组交换分组交换2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术15（1）统计时分复用，动态分配带宽；）统计时分复用，动态分配带宽；（2）完善的网络协议和复杂的差错控制；）完善的网络协议和复杂的差错控制；（3）提供面向连接和无连接。）提供面向连接和无连接。分组交换分组交换2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术1612342134123431422413虚电路方式虚电路方式2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术17数据报方式数据报方式32141234142314322024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术18虚电路和数据报的比较虚电路和数据报的比较A虚电路：面向连接虚电路：面向连接 数据报：无连接数据报：无连接B虚电路：分组头可以只含虚电路标识虚电路：分组头可以只含虚电路标识 数据报：分组头含完整的地址信息数据报：分组头含完整的地址信息2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术19虚电路和数据报的比较虚电路和数据报的比较C虚电路：分组到达目的端时，顺序保持不变虚电路：分组到达目的端时，顺序保持不变 数据报：分组到达目的端时，顺序可能变化数据报：分组到达目的端时，顺序可能变化D虚电路：若线路故障，需要重新建立连接虚电路：若线路故障，需要重新建立连接 数据报：若线路故障，可灵活选择路由数据报：若线路故障，可灵活选择路由2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术20三种交换方式的比较三种交换方式的比较2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术21交换交换发展交换交换发展v 多速率电路交换多速率电路交换多速率电路交换多速率电路交换v快速电路交换快速电路交换快速电路交换快速电路交换v帧中继帧中继帧中继帧中继v快速分组交换快速分组交换快速分组交换快速分组交换v异步传递模式异步传递模式异步传递模式异步传递模式vIPIP交换交换交换交换vMPLSMPLSv光交换技术光交换技术光交换技术光交换技术v软交换技术软交换技术软交换技术软交换技术2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术22多速率电路交换多速率电路交换 多速率电路交换的基本思想是采用电路交多速率电路交换的基本思想是采用电路交换中时分复用换中时分复用TDM原理，允许同时以多种不原理，允许同时以多种不同速率来进行电路交换，以支持各种速率的同速率来进行电路交换，以支持各种速率的业务业务 完全多速率电路交换完全多速率电路交换改进型多速率交换改进型多速率交换 2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术23快速电路交换快速电路交换 在呼叫建立时，用户根据业务要求请求在呼叫建立时，用户根据业务要求请求一个带宽为基本速率的整数倍的连接。此一个带宽为基本速率的整数倍的连接。此时网络并不分配资源，而是将通信所需要时网络并不分配资源，而是将通信所需要的带宽、目的地址信息等存入交换机中，的带宽、目的地址信息等存入交换机中，并在信令信道中分配一个头标志来表示这并在信令信道中分配一个头标志来表示这个连接，当用户发送信息时，交换机根据个连接，当用户发送信息时，交换机根据头标志来迅速分配资源完成信息传送。头标志来迅速分配资源完成信息传送。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术24帧中继帧中继 帧中继包括帧中继包括OSI/RM的下两层结构，在的下两层结构，在数据链路层上使用简化的方式传送和交换数数据链路层上使用简化的方式传送和交换数据单元，没有第三层结构。据单元，没有第三层结构。帧中继网络交换节点不具有流量控制和帧中继网络交换节点不具有流量控制和差错控制的功能，仅执行基于差错控制的功能，仅执行基于CRC的差错检的差错检查功能，以便丢弃出错的帧查功能，以便丢弃出错的帧 2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术25快速分组交换快速分组交换 快速分组交换对于帧中继技术进一步简快速分组交换对于帧中继技术进一步简化和改进获得了更高的传送速率，具有更高化和改进获得了更高的传送速率，具有更高的效率，能够适应不同业务的要求。的效率，能够适应不同业务的要求。欧洲：异步时分复用欧洲：异步时分复用(Asynchronous Time Division，ATD)美国：快速分组交换美国：快速分组交换(Fast Packet Switching，FCS)CCITT：异步传递模式：异步传递模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术26异步传递模式异步传递模式v采用了面向连接的工作方式采用了面向连接的工作方式采用了面向连接的工作方式采用了面向连接的工作方式 v网络功能进一步简化网络功能进一步简化网络功能进一步简化网络功能进一步简化 vATMATM信元头功能降低信元头功能降低信元头功能降低信元头功能降低 v信元长度较短且长度固定信元长度较短且长度固定信元长度较短且长度固定信元长度较短且长度固定 2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术27IPIP交换交换 改变传统路由器转发改变传统路由器转发IP数据包的处理数据包的处理过程，使得路由器可以按照交换速率转过程，使得路由器可以按照交换速率转发发IP数据包，也就是使用硬件实现数据包，也就是使用硬件实现IP报文报文的转发，做到了线速转发的转发，做到了线速转发2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术28多协议标签交换技术多协议标签交换技术 多协议标签交换技术是将二层多协议标签交换技术是将二层ATM交换交换与三层的与三层的IP路由技术的优点结合起来的一路由技术的优点结合起来的一种数据传输技术，它既有种数据传输技术，它既有IP的灵活性，又的灵活性，又具有具有ATM的高效性，可以向用户提供不同的高效性，可以向用户提供不同服务类型的同时又可以保证服务质量。服务类型的同时又可以保证服务质量。MPLS被认为是公共骨干网上最适用的被认为是公共骨干网上最适用的技术方案。技术方案。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术29光交换技术光交换技术 光交换是指不经过任何光光交换是指不经过任何光/电、电电、电/光转换，光转换，在光域直接将输入的光信号交换到不同的输在光域直接将输入的光信号交换到不同的输出端。出端。通信网可以直接在光域实现信号的复用、通信网可以直接在光域实现信号的复用、传输、交换、路由选择、监控，网络信号不传输、交换、路由选择、监控，网络信号不再承受光再承受光/电、电电、电/光转换的障碍，实现全光光转换的障碍，实现全光网络。网络。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术30软交换技术软交换技术 NGN实现了将网络中的业务功能与实现了将网络中的业务功能与控制功能分开，而软交换是控制功能分开，而软交换是NGN中的中的关键技术，位于关键技术，位于NGN的控制层，实现的控制层，实现了控制功能，而业务功能由业务层设备了控制功能，而业务功能由业务层设备完成，完成，NGN的另外两层分别是承载层的另外两层分别是承载层和接入层，分别完成了信息传输和用户和接入层，分别完成了信息传输和用户终端接入的功能。终端接入的功能。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术31第一章第一章 概述概述1.3 1.3 数据通信原理数据通信原理2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术32数据通信原理数据通信原理v网络体系结构网络体系结构v差错控制与流量控制差错控制与流量控制v网络拓扑网络拓扑2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术33网络体系结构网络体系结构v分层次的网络体系结构分层次的网络体系结构vOSI协议的体系结构协议的体系结构2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术34网络协议网络协议网络协议网络协议 为进行网络中的数据交换而建立的规则为进行网络中的数据交换而建立的规则称为称为网络协议网络协议。网络协议明确了所交换的数据格式以及网络协议明确了所交换的数据格式以及相关的时序问题相关的时序问题,称为称为语法、语义和同步语法、语义和同步。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术35v各层次之间是独立的各层次之间是独立的v灵活性好灵活性好v结构上可以分割开结构上可以分割开 v易于实现和维护易于实现和维护v能够促进标准化工作能够促进标准化工作分层结构分层结构对于复杂的网络协议，最好采用分层结构对于复杂的网络协议，最好采用分层结构2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术36网络体系结构网络体系结构网络的各层及其协议的集合，称网络的各层及其协议的集合，称为为网络体系结构网络体系结构。OSI/RM、TCP/IP、802.X、ATM。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术37第第N层层第第N-1层层SAP（N)服务实体服务实体(N-1）服务实体）服务实体服务数据服务数据单元单元SDU协议数据协议数据单元单元PDU服务、协议与接口服务、协议与接口2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术38（N)服务实体服务实体(N-1）服务实体）服务实体（N)服务实体服务实体(N-1）服务实体）服务实体（N）对等层协议）对等层协议（N1）对等层协议）对等层协议服务、协议与接口服务、协议与接口2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术39服务类型服务类型面向连接的通信：建立连接、保持连接和拆除连接面向连接的通信：建立连接、保持连接和拆除连接无连接的通信：自寻路方法无连接的通信：自寻路方法2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术40OSIOSI协议网络体系结构协议网络体系结构 开放系统互连参考模型是由国际标准化开放系统互连参考模型是由国际标准化组织组织ISO制定的网络标准，称为制定的网络标准，称为OSI标准。标准。只要遵守只要遵守OSI ，一个系统就可以和位于，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵守世界上任何地方的、也遵守OSI的其他任何的其他任何系统进行通信。系统进行通信。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术41物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层OSIOSI协议七层结构协议七层结构 2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术42物理层物理层物物理理层层的的任任务务就就是是为为它它的的上上一一层层提提供供一一个个物物理理连接，以便透明的传送比特流。连接，以便透明的传送比特流。在物理层上传送的数据单位是比特。在物理层上传送的数据单位是比特。物物理理层层的的规规定定了了四四个个特特性性是是机机械械特特性性、电电气气特特性、功能特性和规程特性。性、功能特性和规程特性。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术43数据链路层数据链路层数数据据链链路路层层负负责责在在两两个个相相邻邻节节点点间间的的线线路路上上，无差错地传送以帧为单位的数据。无差错地传送以帧为单位的数据。每每一一帧帧包包括括一一定定数数量量的的数数据据和和一一些些必必要要的的控控制制信信息息。控控制制信信息息中中，有有同同步步信信息息、地地址址信信息息、差差错错控制、流量控制等信息。控制、流量控制等信息。集线器、交换机、网桥集线器、交换机、网桥2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术44网络层网络层寻址功能寻址功能选选择择合合适适的的路路由由和和交交换换节节点点，是是发发送送站站的的传传输输层层所所传传下下来来的的数数据据能能够够正正确确无无误误的的按按照照地地址址找找到到目目的站，并交给目的站的传输层。的站，并交给目的站的传输层。在网络层数据传送的单位是分组。在网络层数据传送的单位是分组。路由器路由器2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术45传输层传输层传输层为会话层提供了可靠的端到端的服务。传输层为会话层提供了可靠的端到端的服务。传传输输层层屏屏蔽蔽了了网网络络层层，使使会会话话层层看看不不见见传传输输层层以以下下的的数数据据通通信信的的细细节节。传传输输层层只只能能存存在在于于端端系系统中。统中。在传输层，信息的传送单位是报文。在传输层，信息的传送单位是报文。服务器服务器2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术46会话层会话层对数据传输进行管理。会话层在两个互相通对数据传输进行管理。会话层在两个互相通信的应用进程之间，建立、组织和协调其交互。信的应用进程之间，建立、组织和协调其交互。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术47表示层将于交换的数据从适合某一用户的抽表示层将于交换的数据从适合某一用户的抽象语法，转换为适合象语法，转换为适合OSI内部使用的传送语法。内部使用的传送语法。对传送的数据加密和解密。对传送的数据加密和解密。表示层表示层2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术48应用层应用层应应用用层层确确定定应应用用进进程程之之间间通通信信的的性性质质以以满满足用户的需要。足用户的需要。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术49网络数据传输示意图（发送端）网络数据传输示意图（发送端）物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层控制信息控制信息用户数据用户数据2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术50网络数据传输示意图（接收端）网络数据传输示意图（接收端）物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层控制信息控制信息用户用户数据数据2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术51物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输媒体传输媒体网络传输示意图网络传输示意图物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术52差错控制差错控制差错控制通常分为两步：首先是差错检测，差错控制通常分为两步：首先是差错检测，通过差错检测可以发现接收的数据是否正确，通过差错检测可以发现接收的数据是否正确，如果不正确则进行第二步，差错纠正。如果不正确则进行第二步，差错纠正。常用的差错纠正方法有两种：一是自动请常用的差错纠正方法有两种：一是自动请求重发（求重发（AutomaticRepeatrequest，ARQ），），二是前向纠错（二是前向纠错（ForwordErrorCorrection，FEC）。）。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术53 在在k比特信息位附加一位效验位构成码字，使比特信息位附加一位效验位构成码字，使码字中码字中1的总数为奇数（奇校验码）或偶数（偶校的总数为奇数（奇校验码）或偶数（偶校验码），即满足下列条件：验码），即满足下列条件：an-1+an-2+a0=1（奇校验码）（奇校验码）an-1+an-2+a0=0（偶校验码）（偶校验码）式中式中a0为校验位，其它为信息位。为校验位，其它为信息位。奇偶校验码奇偶校验码2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术54奇偶校验能力奇偶校验能力对对0011110 信息进行奇偶校验信息进行奇偶校验奇校验奇校验 0011110偶校验偶校验 001111010发现奇数个错误，但无纠错能力发现奇数个错误，但无纠错能力2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术55信息元信息元信息元信息元N N位（位（位（位（S Sn-1n-1，S Sn-2n-2，S S1 1，S S0 0）生成多项式：生成多项式：G(X)=Xk+Gk-1Xk-1+G1X+G0CRCCRC编码编码码多项式：码多项式：S(X)=Sn-1Xn-1+Sn-2Xn-2+S1X+S0Xk S(X)=G(X)Q(x)+D(X)G(X)2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术56最终发送序列最终发送序列T（Sn-1，S0，Dk-1，D0）CRCCRC编码编码监督元监督元K位（位（Dk-1，Dk-2，D1，D0）信息元信息元信息元信息元N N位（位（位（位（S Sn-1n-1，S Sn-2n-2，S S1 1，S S0 0）2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术57CRCCRC解码解码通过通过R(X)/G(X)，通过能否整除，判断，通过能否整除，判断接收数据的准确性。接收数据的准确性。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术58自动请求重发自动请求重发ARQARQ停止等待停止等待ARQ2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术59自动请求重发自动请求重发ARQARQ后退后退N帧帧ARQ2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术60流量控制流量控制2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术61流量控制流量控制流量控制流量控制对网络中两个节点的数据流量加以控制。采用的方法对网络中两个节点的数据流量加以控制。采用的方法是由接收端来控制发送端的发送速度，使其满足自身的处理是由接收端来控制发送端的发送速度，使其满足自身的处理能力，避免出现过载，也就是拥塞。能力，避免出现过载，也就是拥塞。拥塞控制拥塞控制使网络中的分组数量保持在某一个量值之下，避免使网络中的分组数量保持在某一个量值之下，避免由于分组数量过多而造成的排队时延增大，分组丢失等现象。由于分组数量过多而造成的排队时延增大，分组丢失等现象。死锁防止死锁防止死锁防止技术就是合理的设计网络而避免出现死锁，死锁防止技术就是合理的设计网络而避免出现死锁，并在死锁情况下及时恢复网络通信。并在死锁情况下及时恢复网络通信。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术62流量控制技术流量控制技术 滑动窗口协议滑动窗口协议滑动窗口协议进行流量控制的方法与后退滑动窗口协议进行流量控制的方法与后退N帧帧ARQ协议中使用的滑动窗口是完全一致的。通过控协议中使用的滑动窗口是完全一致的。通过控制窗口宽度决定发送端发送数据的速率，因此窗口制窗口宽度决定发送端发送数据的速率，因此窗口宽度的选择是十分关键的。宽度的选择是十分关键的。漏斗式速率控制算法漏斗式速率控制算法在数据通信中发生拥塞的原因是由于数据业务在数据通信中发生拥塞的原因是由于数据业务往往具有突发性，如果发送端能够按一个恒定的速往往具有突发性，如果发送端能够按一个恒定的速率发送数据，则拥塞现象将大大降低。根据这种特率发送数据，则拥塞现象将大大降低。根据这种特点，可以采用一种称为业务整形的流量控制方法，点，可以采用一种称为业务整形的流量控制方法，这种方法使分组以某种固定的速率传送。这种方法使分组以某种固定的速率传送。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术63网络拓扑网络拓扑网络拓扑网络拓扑：网络拓扑是通过网络中的各个节点与通信网络拓扑是通过网络中的各个节点与通信线路之间的几何关系来表示网络结构，反映线路之间的几何关系来表示网络结构，反映了了网络中各实体之间的结构关系网络中各实体之间的结构关系。常见网络拓扑类型常见网络拓扑类型：总线形、环形、星形、树形和网形。总线形、环形、星形、树形和网形。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术64总线形拓扑 总线形拓扑使用一根称为总线的电缆连接网总线形拓扑使用一根称为总线的电缆连接网络中的所有节点。所有节点共享全部带宽。络中的所有节点。所有节点共享全部带宽。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术65环形拓扑 数据沿着环向一个方向传送，数据的目的地数据沿着环向一个方向传送，数据的目的地址节点接收并处理该数据。址节点接收并处理该数据。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术66星形拓扑星形拓扑 每个节点都将数据发送到中心节点，再由中每个节点都将数据发送到中心节点，再由中心节点转发到目的节点。心节点转发到目的节点。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术67树形拓扑树形拓扑 树形拓扑采用分层结构，任何节点发出树形拓扑采用分层结构，任何节点发出的数据都可传送到整个网络。的数据都可传送到整个网络。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术68网形拓扑网形拓扑 在网形网络中，任何两个节点都直接相在网形网络中，任何两个节点都直接相连，网形网络又称为全互连网络。连，网形网络又称为全互连网络。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术69本章小节本章小节 现代通信网络包括有终端、传输和交换三要素，其中现代通信网络包括有终端、传输和交换三要素，其中交换技术决定了网络的性能。交换技术决定了网络的性能。常用的交换技术有电路交换、报文交换、分组交换、常用的交换技术有电路交换、报文交换、分组交换、ATM交换、多协议标签交换、软交换等。交换、多协议标签交换、软交换等。网络体系结构是通信网络的基础，不同的网络具有不同网络体系结构是通信网络的基础，不同的网络具有不同的网络体系结构，的网络体系结构，开放系统互联开放系统互联OSI是是CCITT制定的网络体系制定的网络体系结构，包括有七层结构。结构，包括有七层结构。差错控制和流量控制是数据通信的关键技术之一差错控制和流量控制是数据通信的关键技术之一。网络拓扑反映的一个网络中节点和通信链路的连接关系，网络拓扑反映的一个网络中节点和通信链路的连接关系，网络拓扑决定了网络的工作原理和性能。网络拓扑决定了网络的工作原理和性能。第二章第二章 电路交换技术电路交换技术2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术70数字程控交换机的软件数字程控交换机的软件数字程控交换机的软件数字程控交换机的软件43数字程控交换机的硬件结构数字程控交换机的硬件结构数字程控交换机的硬件结构数字程控交换机的硬件结构数字交换网络数字交换网络数字交换网络数字交换网络2电路交换技术概述电路交换技术概述电路交换技术概述电路交换技术概述1电话通信网规程电话通信网规程电话通信网规程电话通信网规程65呼叫处理的基本原理呼叫处理的基本原理呼叫处理的基本原理呼叫处理的基本原理第二章第二章 电路交换技术电路交换技术2.1 2.1 电话交换技术概述电话交换技术概述 2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术71电话通信的起源电话通信的起源2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术72 线路利用率低线路利用率低 使用不方便使用不方便 安装维护困难安装维护困难 能完成任意两个用户之间的通话能完成任意两个用户之间的通话接续，即具有任意性。接续，即具有任意性。在同一时间内，能使若干对用户在同一时间内，能使若干对用户同时通话且互不干扰。同时通话且互不干扰。全互连方式全互连方式全互连方式全互连方式引入交换节点引入交换节点引入交换节点引入交换节点电话交换机与电话通信网电话交换机与电话通信网 2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术73 终端设备终端设备 传输设备传输设备 交换设备交换设备 信令协议、标准信令协议、标准 终端设备终端设备 终端设备是电话通信网的源点和终点。它终端设备是电话通信网的源点和终点。它的主要功能是把待传送的信息和在信道上传送的主要功能是把待传送的信息和在信道上传送的信号之间相互转换。它利用发送传感器来感的信号之间相互转换。它利用发送传感器来感受信息，利用接收传感器将信号恢复成能被人受信息，利用接收传感器将信号恢复成能被人感知的信息。它完成承载信号与传输信道之间感知的信息。它完成承载信号与传输信道之间的匹配。对应不同的电信业务有不同的终端设的匹配。对应不同的电信业务有不同的终端设备，如电话业务的终端设备就是电话机终端，备，如电话业务的终端设备就是电话机终端，数据通信的终端设备就是计算机等。数据通信的终端设备就是计算机等。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术74传输设备传输设备 传输设备是传输媒介的统称，它是电话通传输设备是传输媒介的统称，它是电话通信网中的连接设备，是信息和信号的传输通路。信网中的连接设备，是信息和信号的传输通路。它的主要功能是将用户终端设备与交换设备，它的主要功能是将用户终端设备与交换设备，以及多个交换设备相互连接在一起。传输链路以及多个交换设备相互连接在一起。传输链路的实现方式很多，如市内电话网的用户端电缆、的实现方式很多，如市内电话网的用户端电缆、局间中继设备和长途传输网的数字微波系统、局间中继设备和长途传输网的数字微波系统、卫星系统以及光纤通信系统等。卫星系统以及光纤通信系统等。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术75传输设备传输设备 交换设备是整个电话通信网的核心，它的交换设备是整个电话通信网的核心，它的基本功能是根据地址信息进行网内链路的连接，基本功能是根据地址信息进行网内链路的连接，以使电话通信网中的所有终端能建立信号通路，以使电话通信网中的所有终端能建立信号通路，实现任意通信双方的信号交换。实现任意通信双方的信号交换。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术76信令协议标准信令协议标准 仅包含上述三种设备的电话通信网还不能仅包含上述三种设备的电话通信网还不能形成一个完善的通信网，还必须包括信令、协形成一个完善的通信网，还必须包括信令、协议和标准。从某种意义上说，信令是实现网内议和标准。从某种意义上说，信令是实现网内设备相互联络的依据，协议和标准是构成网络设备相互联络的依据，协议和标准是构成网络的规则。它们使得用户和网络资源之间，以及的规则。它们使得用户和网络资源之间，以及各交换设备之间具备共同的各交换设备之间具备共同的“语言语言”，通过这，通过这些些“语言语言”使电话通信网合理地运转和正确地使电话通信网合理地运转和正确地控制，达到全网互通的目的。控制，达到全网互通的目的。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术77电话交换机的发展电话交换机的发展2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术781878人工交换机人工交换机人工交换机人工交换机人工接续人工接续磁石交换机磁石交换机共电交换机共电交换机1892步进制交换机步进制交换机步进制交换机步进制交换机 自动接续自动接续机械直接控制机械直接控制可靠性差可靠性差寿命低寿命低1938纵横制交换机纵横制交换机纵横制交换机纵横制交换机 自动接续自动接续机械间接控制机械间接控制体积庞大体积庞大耗电量大耗电量大1965空分式模拟空分式模拟空分式模拟空分式模拟程控交换机程控交换机程控交换机程控交换机 话路空分话路空分传输模拟信号传输模拟信号程序控制程序控制1970时分式数字程时分式数字程时分式数字程时分式数字程控交换机控交换机控交换机控交换机 话路时分话路时分传输数字信号传输数字信号程序控制程序控制电话交换机的分类电话交换机的分类2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术79按交换机的使用对象分按交换机的使用对象分 局用交换机和用户交换机局用交换机和用户交换机按呼叫接续方式分按呼叫接续方式分 人工接续交换机和自动接续交换机人工接续交换机和自动接续交换机按所交换的信号表示形式分按所交换的信号表示形式分 模拟交换机和数字交换机模拟交换机和数字交换机按交换机构的工作方式分按交换机构的工作方式分 空分交换机和时分交换机空分交换机和时分交换机按控制器电路的结构分按控制器电路的结构分 集中控制、分级控制和全分散控制集中控制、分级控制和全分散控制 数字程控交换机的组成框图数字程控交换机的组成框图 2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术80数字程控交换机的外围设备数字程控交换机的外围设备2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术81数字程控数字程控数字程控数字程控交换机交换机交换机交换机外围设备外围设备外围设备外围设备备份设备备份设备备份设备备份设备维护终端维护终端维护终端维护终端测试设备测试设备测试设备测试设备时钟时钟时钟时钟录音通知设备录音通知设备录音通知设备录音通知设备监视告警设备监视告警设备监视告警设备监视告警设备数字程控交换机的任务数字程控交换机的任务2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术82 模拟用户线接口：模拟用户线接口：模拟电话用户间的接续与信息交换；模拟电话用户间的接续与信息交换；数字用户线接口：数字用户线接口：完成数字话机间的接续与信息交换；完成数字话机间的接续与信息交换；模拟用户线接口和模拟用户线接口和modemmodem：完成数据终端间的数据通信；完成数据终端间的数据通信；配置硬软件：配置硬软件：提供诸多专门的应用功能；提供诸多专门的应用功能；话务台：话务台：用户分机的呼叫转接、号码查询、故障受理等用户分机的呼叫转接、号码查询、故障受理等服务业务。服务业务。维护终端：维护终端：对程控交换系统或网络的配置以及对各类参对程控交换系统或网络的配置以及对各类参数数据、话务统计、计费系统等的管理与维护。数数据、话务统计、计费系统等的管理与维护。数字程控交换机的功能数字程控交换机的功能2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术83 业务功能业务功能p控制功能控制功能p交换功能交换功能p接口功能接口功能p信令功能信令功能p公共服务功能公共服务功能p运行管理功能运行管理功能p维护诊断功能维护诊断功能p计费功能计费功能交换机功能交换机功能交换机功能交换机功能 分机功能分机功能p来电显示来电显示p缩位拨号缩位拨号p热线服务热线服务p呼叫转移呼叫转移p恶意跟踪恶意跟踪p会议电话会议电话p免打扰免打扰呼叫处理过程呼叫处理过程2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术84呼叫建立阶段呼叫建立阶段呼叫建立阶段呼叫建立阶段通过呼叫信通过呼叫信令完成逐个令完成逐个节点的接续，节点的接续，建立起一条建立起一条端到端的通端到端的通信电路信电路 通信阶段通信阶段通信阶段通信阶段在已建立的端在已建立的端到端的直通链到端的直通链路上，透明地路上，透明地传送和交换数传送和交换数字化的语音信字化的语音信号号 电路拆除阶段电路拆除阶段电路拆除阶段电路拆除阶段结束一次通结束一次通信时，拆除信时，拆除电路连接，电路连接，释放节点和释放节点和信道资源信道资源 数字程控交换机的优越性数字程控交换机的优越性v能提供许多新的用户服务性能；能提供许多新的用户服务性能；v维护管理方便，可靠性高；维护管理方便，可靠性高；v灵活性大；灵活性大；v便于向综合业务数字网（便于向综合业务数字网（ISDNISDN）方向发展；）方向发展；v可以采用可以采用No.7No.7信令；信令；v便于利用电子器件的最新成果，使系统在技术便于利用电子器件的最新成果，使系统在技术上的先进性得到发挥。上的先进性得到发挥。2024/6/27 周四周四现代交换技术现代交换技术85数字程控交换机技术的发展数字程控交换机技术的发展 v软、硬件进一步模块化，软件设计和数据修改采用数据软、硬件进一步模块化，软件设计和数据修改采用数据处理机完成；处理机完成；v控制系统采用计算机局域网技术，将控制系统设计成开控制系统采用计算机局域网技术，将控制系统设计成开放式系统，为今后适应新的业务和功能奠定基础；放式系统，为今后适应新的业务和功能奠定基础；v在交换网络方面进一步提高网络的集成度和容量；在交换网络方面进一步提高网络的集成度和容量；v在接口电路方面进一步提高用户电路的