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1.1交换与通信网交换与通信网第第1章章 概概 论论1.2交换方式交换方式 1.3交换与路由交换与路由1.4 交换技术的发展演进交换技术的发展演进1.5 下一代网络与下一代网络与IMS1.6 SDN与与NFV1.1 交换与通信网交换与通信网问题：问题：什么是通信什么是通信?通信是指按约定规则进行的信息传送通信是指按约定规则进行的信息传送。Communication,Com.或或Comm.。Telecommunication，Telecom.1.1交换与通信网交换与通信网n信息、消息与信号信息、消息与信号 信息信息是消息包含的有效内容。是消息包含的有效内容。信信息息是是抽抽象象的的、本本质质的的，消消息息是是信信息息的的物物理理形形式式，消消息息包含的信息多少可用信息量来度量。包含的信息多少可用信息量来度量。消消息息是是信信息息的的载载体体，消消息息需需调调制制成成信信号号才才能能在在信信道道中中传传输。输。信号信号是信息的电磁形式，是消息的物理载体。是信息的电磁形式，是消息的物理载体。1.1.1 从点到点通信到通信网从点到点通信到通信网（一）点到点通信（一）点到点通信信源信源发送端发送端变换器变换器信道信道反变换器反变换器信宿信宿噪声源噪声源接收端接收端终端终端终端终端电信号电信号电信号电信号消消息息消消息息传输媒介传输媒介终端终端终端终端1.1交换与通信网交换与通信网点到点通信系统种类繁多，但还不能称为通信网。如何实现多个用户之间的通信？如何实现多个用户之间的通信？最简单、最直接的方式就是两两互相连接。最简单、最直接的方式就是两两互相连接。（一）点到点通信（一）点到点通信1 12 23 34 45 56 61.1交换与通信网交换与通信网全互连方式存在什么问题？全互连方式存在什么问题？（1）N2 问题；问题；（2）经济性问题；）经济性问题；（3）可操作性问题；）可操作性问题；（4）控制和管理问题。）控制和管理问题。1 12 23 34 45 56 6在在实实际际应应用用中中，全全互互连连方方式式仅仅用用于于终终端端数数目目少少、地地理理位置集中、可靠性要求很高的场合。位置集中、可靠性要求很高的场合。（一）点到点通信（一）点到点通信1.1交换与通信网交换与通信网要要实实现现多多用用户户间间的的通通信信，需需要要一一个个合合理理的的拓拓扑扑结结构构将将多多个个用用户户有有机机地地连连接接在在一一起起，并并定定义义标标准准的的通通信信协协议议，以以使使它它们们能能协协同同工工作作，这这样样就就形成了一个通信网。形成了一个通信网。如何实现任意两个用户之间的通信？如何实现任意两个用户之间的通信？（一）点到点通信（一）点到点通信1.1交换与通信网交换与通信网1 12 23 34 45 56 6（二）交换式通信网（二）交换式通信网4 41 16 62 23 35 5N2问问题题变变成成了了N条条用用户户线线，由由交交换换机机组组成成的的交交换换式式通通信网容易组成大型网络。信网容易组成大型网络。开关设开关设开关设开关设备备备备1.1交换与通信网交换与通信网（二）交换式通信网（二）交换式通信网交换式通信网组网示意图交换式通信网组网示意图交换式通信网组网示意图交换式通信网组网示意图用户交换机用户交换机用户交换机用户交换机市话交换机市话交换机市话交换机市话交换机汇接交换机汇接交换机汇接交换机汇接交换机用户线用户线用户线用户线中继线中继线中继线中继线1.1交换与通信网交换与通信网（二）交换式通信网（二）交换式通信网在在交交换换式式通通信信网网中中，交交换换机机负负责责接接入入用用户户、建建立立连连接接、分配资源、中转信息，以及必要的网络管理与控制功能。分配资源、中转信息，以及必要的网络管理与控制功能。由由于于用用户户众众多多、位位置置分分散散，因因此此交交换换式式通通信信网网必必须须解解决决编编号号、寻寻址址、控控制制、管管理理、接接口口标标准准、可可扩扩充充性性、服服务务质质量量保保证证等等一一系系列列在在点点到到点点模模型型系系统统中中原原本本不不是是问问题题的的问题。问题。1.1交换与通信网交换与通信网（二）交换式通信网（二）交换式通信网（1）交换节点的功能）交换节点的功能Q监视功能监视功能：发现和判断用户的呼叫请求：发现和判断用户的呼叫请求。Q信信令令功功能能：接接收收和和分分析析地地址址信信号号，按按目目的的地地址址选选路路，并并转发信号。转发信号。Q连接功能连接功能：按需实现任意端口之间的信息传送：按需实现任意端口之间的信息传送。Q控制功能控制功能：控制连接的建立与释放：控制连接的建立与释放。（二）交换式通信网（二）交换式通信网交交换换式式通通信信网网首首先先用用于于电电话话通通信信，并并采采用用电电路路交交换换方方式式构构成电话通信网络。成电话通信网络。20世世纪纪60年年代代以以后后，个个人人计计算算机机日日益益普普及及，迫迫切切需需要要数数据据通通信信，来来共共享享计计算算机机的的计计算算和和存存储储资资源源，因因此此，计计算算机机连连网网成成为为现现实实的的需需要要，这这就就出出现现了了交交换换技技术术的的另另一一个个重重要要分分支支 数据交换数据交换。（2）电话交换与数据交换）电话交换与数据交换（二）交换式通信网（二）交换式通信网电电话话通通信信和和数数据据通通信信都都是是以以传传送送信信息息为为目目的的，两者之间有什么不同呢？两者之间有什么不同呢？通信对象不同通信对象不同业务特征不同业务特征不同 持续时间和实时性要求不同持续时间和实时性要求不同 可靠性要求不同可靠性要求不同 1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成（一）通信网的定义（一）通信网的定义通通信信网网是是由由一一定定数数量量的的节节点点和和连连接接这这些些节节点点的的传传输输系系统统有有机机地地组组织织在在一一起起的的，按按约约定定的的信信令令或或协协议议完完成成任任意意用用户间信息交换的通信体系。户间信息交换的通信体系。通通信信网网是是由由各各种种软软、硬硬件件设设施施按按照照一一定定的的规规则则互互连连在在一一起，完成信息传递任务的系统。起，完成信息传递任务的系统。1.1交换与通信网交换与通信网1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成（二）通信网的构成要素（二）通信网的构成要素终端终端(Terminal)交换节点交换节点(Switching Node)传输系统传输系统(Transmission System)业务节点业务节点(Service Node)1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成 电电话话、传传真真、计计算算机机、视视频频终终端端和和PBX等等，它它们们是是信信息的产生者和使用者。主要功能：息的产生者和使用者。主要功能：1）用户信息的处理）用户信息的处理 用用户户信信息息的的发发送送和和接接收收，并并将将信信息息转转换换成成适适合合传传输输的的信信号以及相应的反变换。号以及相应的反变换。2）信令信息的处理）信令信息的处理 产生和识别连接建立、业务管理等控制信息。产生和识别连接建立、业务管理等控制信息。终端（终端（Terminal）1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成 交换节点（交换节点（Switching Node）通通信信网网的的核核心心设设备备，负负责责集集中中、转转发发用用户户终终端端信信息息，但但并不产生和使用这些信息。主要功能：并不产生和使用这些信息。主要功能：(1)接入功能。接入功能。(2)连接功能。连接功能。(3)信令功能。信令功能。(4)其它控制功能。其它控制功能。路由信息更新与维护、计费、话统和维护管理等。路由信息更新与维护、计费、话统和维护管理等。网络网络接口接口接口接口控制控制信令信令用户线用户线中继线中继线交换节点功能结构交换节点功能结构1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成 传输系统（传输系统（Transmission System）为为信信息息传传送送提提供供通通道道，并并实实现现网网络络节节点点的的互互连连。包包括括线线路接口、传输媒介、交叉连接设备等。路接口、传输媒介、交叉连接设备等。其其主主要要目目标标是是提提高高物物理理线线路路的的利利用用率率，采采用用复复用用技技术术，如频分、时分、码分、波分复用等。如频分、时分、码分、波分复用等。为为保保证证交交换换节节点点正正确确接接收收和和识识别别传传输输的的数数据据流流，交交换换节节点点必必须须与与传传输输系系统统协协调调一一致致，保保持持帧帧同同步步和和位位同同步步、遵遵守守相同的体制相同的体制(如如SDH、WDM)等。等。1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成 业务节点（业务节点（Service Node）业业 务务 控控 制制 点点(SCP)(SCP)、智智 能能 外外 设设（IPIP）、语语 音音 信信 箱箱（VMSVMS），以以及及因因特特网网上上各各种种服服务务器器等等。由由连连接接在在网网络络边边缘的计算机、数据库系统组成。缘的计算机、数据库系统组成。(1)(1)实现独立于交换节点的控制逻辑。实现独立于交换节点的控制逻辑。(2)(2)实现对交换节点业务控制。实现对交换节点业务控制。(3)(3)提供智能化、个性化、差异化服务。提供智能化、个性化、差异化服务。基基本本业业务务的的呼呼叫叫建建立立、执执行行控控制制在在交交换换节节点点实实现现，但但很很多新的电信业务则转移到业务节点中。多新的电信业务则转移到业务节点中。1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成（三）通信网的类型（三）通信网的类型按信号方式划分：模拟通信网和数字通信网。按信号方式划分：模拟通信网和数字通信网。按服务区域划分：本地按服务区域划分：本地/长途或长途或LAN/MAN/WAN。按业务类型划分：电话通信网按业务类型划分：电话通信网(PSTN、PLMN)、数据通、数据通信网信网(X.25、FR、Internet)。按服务对象划分：公用通信网和专用通信网。按服务对象划分：公用通信网和专用通信网。按活动方式划分：固定通信网和移动通信网。按活动方式划分：固定通信网和移动通信网。1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成各类通信网有什么异同各类通信网有什么异同?技术体制不同、承载业务不同；技术体制不同、承载业务不同；传递方式不同；传递方式不同；服务范围不同；服务范围不同；组网结构、基本功能和实现原理相似。组网结构、基本功能和实现原理相似。1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成（四）通信网的结构（四）通信网的结构通通信信网网的的结结构构与与用用户户规规模模、业业务务需需求求、组组网网技技术术等等密密切切相相关。从不同的视角，具有不同的观点。关。从不同的视角，具有不同的观点。从从用用户户接接入入与与信信息息传传递递和和网网络络功功能能角角度度可可以以采采用用两两种种划划分分方法。方法。1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成（四）通信网的结构（四）通信网的结构用户驻地网、接入网和核心网用户驻地网、接入网和核心网核心网驻地网驻地网接入网驻地网驻地网接入网UNIUNISNISNI公用设施用户设备（四）通信网的结构（四）通信网的结构 用户驻地网用户驻地网CPNCustomer Premises NetworkCPN是是用用户户自自有有网网络络，指指用用户户终终端端至至业业务务集集中中点点之之间间所所包含的传输及线路等相关设施。小至终端，大至局域网。包含的传输及线路等相关设施。小至终端，大至局域网。实实现现用用户户和和业业务务的的集集中中，信信息息的的变变换换与与适适配配、复复用用与与交交换、寻址与选路等功能。换、寻址与选路等功能。（四）通信网的结构（四）通信网的结构 接入网接入网AN（Access Network）有线接入有线接入铜线接入技术：铜线接入技术：HDSL、ADSL、VDSL、LAN etc.光纤接入技术：光纤接入技术：FTTC、FTTB、FTTH混合光纤混合光纤/同轴电缆接入同轴电缆接入HFC无线接入无线接入固定无线接入：固定无线接入：LDMS、MMDS、802.11、802.16移动无线接入：移动无线接入：GSM、CDMA、UMTS、WIMAX综合接入：综合接入：FTTC+HFC、有线、有线+无线无线（四）通信网的结构（四）通信网的结构 核心网核心网CN（Core Network）n是是通通信信网网的的骨骨干干，由由现现有有和和未未来来的的宽宽带带、高高速速骨骨干干传传输输网网和大型交换节点构成。和大型交换节点构成。n发展趋势：发展趋势：IP化、综合化、扁平化化、综合化、扁平化所所有有业业务务全全部部由由统统一一的的IP核核心心网网承承载载，差差别别仅仅在在于于接接入网。入网。统统一一的的IP核核心心网网用用统统一一的的设设备备代代替替原原来来各各网网系系专专用用设设备，大大降低开发和运营成本。备，大大降低开发和运营成本。（四）通信网的结构（四）通信网的结构业务网、传送网和支撑网业务网、传送网和支撑网支撑网支撑网电话网电话网ATM 网网InternetFR 网网移动网移动网业务网业务网光传送网光传送网传送网传送网SDH/SONET信令网信令网管理网管理网同步网同步网（四）通信网的结构（四）通信网的结构 业务网（业务网（Service Networks）提提供供各各种种通通信信业业务务，如如话话音音、数数据据、多多媒媒体体、租租用用线线、VPN等等，采采用用不不同同交交换换设设备备通通过过传传送送网网互互连连在在一一起起形形成成不不同类型的业务网。同类型的业务网。构构成成业业务务网网的的主主要要技技术术要要素素：网网络络拓拓扑扑结结构构、交交换换技技术术、编编号号计计划划、信信令令技技术术、路路由由选选择择、业业务务类类型型、计计费费方方式式、服服务务质质量量保保证证机机制制等等，其其中中交交换换节节点点是是构构成成业业务务网网的的核核心心要素。要素。（四）通信网的结构（四）通信网的结构 传送网（传送网（Transmission Networks）独立于业务网，负责为业务网分配电路，提供信息透明传独立于业务网，负责为业务网分配电路，提供信息透明传输通道，此外还包含相应的管理功能，如电路调度、网络输通道，此外还包含相应的管理功能，如电路调度、网络监视、故障切换等。监视、故障切换等。构成要素：传输介质、复用体制、传输节点等。构成要素：传输介质、复用体制、传输节点等。传送网节点：传送网节点：TM、ADM、DXC，其中，其中ADM和和DXC是构是构成传送网的核心节点。成传送网的核心节点。（四）通信网的结构（四）通信网的结构 传送网与业务网的异同传送网与业务网的异同相似之处：节点都具有交换功能。相似之处：节点都具有交换功能。不同之处：不同之处：业业务务网网节节点点的的基基本本交交换换单单位位本本质质上上是是面面向向终终端端业业务务的的，粒粒度度较较小小；而而传传送送网网节节点点是是面面向向中中继继的的，粒粒度度较较大大（VC、)。业业务务节节点点的的连连接接一一般般在在信信令令控控制制下下建建立立，传传送送节节点点之之间的连接通过管理功能指配建立。间的连接通过管理功能指配建立。（四）通信网的结构（四）通信网的结构 支撑网（支撑网（Support Networks）提提供供网网络络正正常常运运行行必必需需的的同同步步、信信令令和和管管理理功功能能，以以确保服务质量。包含：确保服务质量。包含：同步网同步网：确保设备之间数字信号的正确接收和发送。确保设备之间数字信号的正确接收和发送。信令网信令网：传送业务相关或无关的控制信息。传送业务相关或无关的控制信息。管管理理网网：监监视视网网络络运运行行状状况况，实实施施网网络络控控制制与与管管理理，以便充分利用网络资源，保证网络的服务质量。以便充分利用网络资源，保证网络的服务质量。1.1交换与通信网交换与通信网第第1章章 概概 论论1.2交换方式交换方式 1.3交换与路由交换与路由1.4 交换技术的发展演进交换技术的发展演进1.5 下一代网络与下一代网络与IMS1.6 SDN与与NFV1.2 交换方式交换方式1.2.1交换技术概述交换技术概述1.2.2主要交换技术主要交换技术1.2.1 交换技术概述交换技术概述 根根据据信信息息传传递递时时是是否否预预先先建建立立端端到到端端的的连连接接，通通信信网网交换技术分为两大类：交换技术分为两大类：面向连接型（面向连接型（CO,Connection Oriented）无连接型（无连接型（CL,Connectionless）面面向向连连接接适适用用于于大大批批量量、可可靠靠数数据据传传输输业业务务，但但网网络络控制较复杂；控制较复杂；无无连连接接方方式式控控制制简简单单，适适用用于于突突发发性性强强、数数据据量量少少的的业务。业务。（一）（一）面向连接和无连接面向连接和无连接1.2.1 交换技术概述交换技术概述通通信信网网是是以以交交换换节节点点为为核核心心构构建建的的，为为了了实实现现信信息息传传递递，各各交交换换节节点点必必须须拥拥有有当当前前网网络络的的拓拓扑扑结结构构信信息息（网网络络地地图图）。）。节节点点包包含含路路由由表表、转转发发表表（可可选选）、交交换换模模块块（空空分分型型、共共享享型型等等）和和控控制制信信令令（路路由由交交换换信信令令、转转发发表表建建立立信信令、端到端连接信令）。令、端到端连接信令）。（二）（二）交换节点的功能结构交换节点的功能结构路由与转发有什么区别路由与转发有什么区别?1.2.1 交换技术概述交换技术概述问题：问题：1.2.1 交换技术概述交换技术概述（二）（二）交换节点的功能结构交换节点的功能结构面向连接型节点面向连接型节点维护管理路由路由表表路由信息交换UNI信令呼叫处理转发控制NNI信令转发表转发表交换模块管理信息路由协议信令信息信令信息用户信息用户信息无连接型节点无连接型节点维护管理路由路由表表路由信息交换转发控制转发控制交换模块管理信息路由协议用户信息用户信息1.2.1 交换技术概述交换技术概述对对于于CL网网络络，由由于于无无需需创创建建和和维维持持连连接接状状态态，网网络络节节点点根根据据路路由由表表转转发发信信息息；而而CO网网络络则则同同时时需需要要路路由由表表和和转转发发表表。路路由由表表用用于于建建立立节节点点之之间间的的连连接接，可可静静态态设设置置（如（如PSTN、ATM网），也可动态创建（如网），也可动态创建（如Internet）。）。转转发发表表通通过过网网管管或或信信令令创创建建，控控制制节节点点内内部部连连接接。网网管管指指配配的的转转发发表表，支支持持永永久久或或半半永永久久连连接接；而而信信令令创创建建的的转发表，支持动态连接。转发表，支持动态连接。（三）（三）路由与转发路由与转发目目前前广广域域网网上上使使用用的的交交换换技技术术主主要要包包括括：电电路路交交换换、分分组组交交换换、帧帧中中继继、ATM技技术术、IP交交换换。电电路路交交换换和和分分组组交交换换是是通通信信网网最最基基本本的的交交换换技技术术，帧帧中中继继、ATM以以及及各各种种IP交换则是基于这两种技术的综合或改进。交换则是基于这两种技术的综合或改进。交交换换技技术术的的发发展展趋趋势势：信信道道利利用用率率越越来来越越高高，支支持持可可变变速速率率和和多多媒媒体体业业务务，并并具具有有复复杂杂的的协协议议体体系系来来保保证证服服务务质量。质量。1.2.2 主要交换技术主要交换技术1.2.2 主要交换技术主要交换技术电路电路交换交换多速率多速率电路交换电路交换快速快速电路交换电路交换异步传送异步传送模式（模式（ATM）快速快速分组交换分组交换分组分组交换交换控制简单控制简单控制复杂控制复杂固定比特率固定比特率可变比特率可变比特率电路域电路域分组域分组域1.2.2 主要交换技术主要交换技术MRCS交换技术交换技术电路交换电路交换分组交换分组交换FCSX.25FRCRPVCSVCSMDSATMFPSIP广域网广域网局域网局域网二层交换二层交换三层交换三层交换（1）基本过程：）基本过程：连接建立、信息传送、释放。连接建立、信息传送、释放。（2）技术特点）技术特点 带宽固定，电路利用率低。带宽固定，电路利用率低。实时性强。实时性强。无差错控制，不适于数据传输。无差错控制，不适于数据传输。基于呼损制方式工作。基于呼损制方式工作。电电路路交交换换适适合合于于电电话话通通信信、文文件件传传送送、高高速速传传真真，不不适适合合突发和对差错敏感的数据业务。突发和对差错敏感的数据业务。（一）（一）电路交换电路交换（一）电路交换（一）电路交换人工交换机人工交换机需要话务员需要话务员1878:磁石式交换机磁石式交换机1891:共电式交换机共电式交换机自动交换机自动交换机 1892:史端乔交换机史端乔交换机1919:纵横制交换机纵横制交换机1965:程控交换机程控交换机（一）电（一）电 路路 交交 换换人工交换机组成人工交换机组成人工交换机组成人工交换机组成（1）多多速速率率电电路路交交换换（MRCS Multi-rate Circuit Switching）是是为为适适应应多多业业务务交交换换的的需需求求而而产产生生的的，提提供供不不同的带宽，包括基本速率（如同的带宽，包括基本速率（如64kbps）及其整数倍。）及其整数倍。（2）实现方式）实现方式采用不同速率的交换网络：硬件多，控制简单；采用不同速率的交换网络：硬件多，控制简单；采用统一的交换网络：硬件少，但控制复杂。采用统一的交换网络：硬件少，但控制复杂。n 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（一）电（一）电 路路 交交 换换（3）技术特点）技术特点基基本本速速率率难难以以确确定定：速速率率过过低低，难难以以承承载载高高带带宽业务；速率过高，对低带宽业务又造成浪费。宽业务；速率过高，对低带宽业务又造成浪费。灵活性差。不能满足宽带业务的交换要求。灵活性差。不能满足宽带业务的交换要求。不适应突发业务：带宽固定分配。不适应突发业务：带宽固定分配。控制较复杂、难以实现。控制较复杂、难以实现。n 多速率电路交换多速率电路交换 基本思想基本思想：只在信息传送时才分配带宽和资源。：只在信息传送时才分配带宽和资源。不为每个呼叫专门分配和保留其所需的带宽，提高了不为每个呼叫专门分配和保留其所需的带宽，提高了带宽的利用率。带宽的利用率。连接建立和拆除要有相当高的速度，否则难以实现。连接建立和拆除要有相当高的速度，否则难以实现。只有当信息发送时才建立真正的连接，时延比电路交只有当信息发送时才建立真正的连接，时延比电路交换大。换大。n 快速电路交换快速电路交换 基本原理基本原理 是是为为适适应应数数据据通通信信的的要要求求而而产产生生的的交交换换方方式式，分分组组交交换换也也叫叫包包交交换换，它它是是以以分分组组为为信信息息单单位位，以存储以存储/转发方式在网络中传送数据的交换方式。转发方式在网络中传送数据的交换方式。分组长度分组长度=？开销与时延开销与时延（二）分（二）分 组组 交交 换换交换节点交换节点A交换节点交换节点B交换节点交换节点C分组分组1分组分组3分组分组4分组分组2分组分组1分组分组2分组分组5分组分组3分组分组4分组分组5传输时延传输时延存储时延存储时延处理与排队时延处理与排队时延分组交换的过程分组交换的过程（二）分（二）分 组组 交交 换换 技术特点：技术特点：1）采用存储）采用存储/转发方式，支持异种终端间的可变速转发方式，支持异种终端间的可变速率通信要求率通信要求 2）采用统计时分复用，线路利用率高）采用统计时分复用，线路利用率高 3）具有差错控制功能，传输可靠性高）具有差错控制功能，传输可靠性高 4）经济性好）经济性好（二）分（二）分 组组 交交 换换 分组交换缺点：分组交换缺点：1）技术实现复杂（交换机要完成转发、路由、流控、）技术实现复杂（交换机要完成转发、路由、流控、速率和规程转换等）。速率和规程转换等）。2）分组长度可变，存储管理复杂。）分组长度可变，存储管理复杂。3）协议处理复杂，时延大。）协议处理复杂，时延大。4）网络附加信息多，长报文通信效率较低。）网络附加信息多，长报文通信效率较低。（二）分（二）分 组组 交交 换换 分组交换提供的服务分组交换提供的服务 （1）数据报数据报(DG：Datagram)（2）虚电路虚电路(VC：Virtual Circuit)交交换换式式虚虚电电路路(SVC,Switched Virtual Circuit)永永久久虚虚电电路路(PVC,Permanent Virtual Circuit)（二）分（二）分 组组 交交 换换第一代分组交换系统第一代分组交换系统ARPANet，几百包，几百包/秒秒第二代分组交换系统第二代分组交换系统DPS2500、EWSP等，几万包等，几万包/秒秒第三代分组交换系统第三代分组交换系统快速分组交换，吉比特路由器等快速分组交换，吉比特路由器等（二）分（二）分 组组 交交 换换p 分组交换系统分组交换系统 虚电路和数据报两种服务的比较虚电路和数据报两种服务的比较虚电路虚电路（VC）数据报（数据报（DG）分组头分组头逻辑信道标识逻辑信道标识详细的目的地址详细的目的地址选路选路面向连接（面向连接（CO）无连接（无连接（CL）分组顺序分组顺序收端不需对分组重新排序收端不需对分组重新排序收端需对分组重新排序收端需对分组重新排序 时延时延传输时延小传输时延小 传输时延大传输时延大 故障敏感故障敏感对网络故障适应能力较差对网络故障适应能力较差 对网络故障适应能力强对网络故障适应能力强 应用应用连续的数据流传送业务（文件、连续的数据流传送业务（文件、传真）传真）面向事务的询问面向事务的询问/响应型数据响应型数据业务业务（二）分（二）分 组组 交交 换换 电电路路交交换换以以电电路路连连接接为为目目的的。信信息息传传送送时时与与交交换换系系统统无无关。关。分分组组交交换换以以信信息息分分发发为为目目的的。交交换换机机对对分分组组逐逐个个加加工工处处理理（差差错错控控制制、流流量量控控制制等等），并并根根据据分分组组头头中中的的地地址址和和控制域，将分组分发到出端口。控制域，将分组分发到出端口。电电路路交交换换是是一一种种“粗粗放放”的的交交换换方方式式，只只管管连连接接而而不不管管传传送送的的信信息息。分分组组交交换换比比较较“精精细细”，对对传传送送的的信信息息进进行行管理。管理。分组交换与电路交换的比较分组交换与电路交换的比较（二）分（二）分 组组 交交 换换 FR（Frame Switching）简简化化分分组组交交换换协协议议，以以加加快快节点的处理速度。节点的处理速度。（1）基本原理）基本原理 帧帧交交换换是是一一种种帧帧方方式式的的承承载载业业务务，在在数数据据链链路路层层以以简简化的方式传送和交换数据单元。化的方式传送和交换数据单元。（2）与分组交换的比较）与分组交换的比较 帧帧方方式式在在链链路路层层进进行行复复用用和和传传送送；将将用用户户平平面面和和控控制制平面分离。平面分离。n 帧交换帧交换帧交换帧交换FSFS（二）分（二）分 组组 交交 换换 FPS（Fast Packet Switching）进进一一步步简简化化协协议议，只只保保留核心功能，以提供高速、高吞吐量、低时延的服务。留核心功能，以提供高速、高吞吐量、低时延的服务。（1）快速分组交换分类）快速分组交换分类 专专指指ATM交交换换，但但广广义义的的FPS包包括括帧帧中中继继（Frame Relay）信元中继（）信元中继（Cell Relay）。）。（2）帧中继（）帧中继（Frame Relay）与帧交换相比，进一步简化了协议。与帧交换相比，进一步简化了协议。n 快速分组交换快速分组交换FPS （3）帧中继产生背景和应用）帧中继产生背景和应用 传输系统：数字化、光纤化传输系统：数字化、光纤化 终端系统：智能化终端系统：智能化 为简化或取消差错和流量控制创造了条件。为简化或取消差错和流量控制创造了条件。应用范围：应用范围：FR采用可变长度帧，适于突发信息传送。采用可变长度帧，适于突发信息传送。局域网（局域网（LAN）互连。）互连。n 快速分组交换快速分组交换FPS ATM（Asynchronous Transfer Mode）是是ITU-T为为B-ISDN确确定定的的复复用用、传传输输和和交交换换模模式式，其其设设计计目目标标是是在在一一个个统统一一的的网网络络平平台台上上用用分分组组交交换换技技术术来来实实现现话话音音、数数据据、图像等业务的综合传送。图像等业务的综合传送。（1）固定长度的信元中继）固定长度的信元中继（2）信头简化：以减少交换节点处理开销）信头简化：以减少交换节点处理开销5字节字节48字节字节信元头信元头 负载（净荷）负载（净荷）（三）（三）ATM 交交 换换（3）面向连接（）面向连接（CO）为便于控制和管理，为便于控制和管理，ATM虚连接采用等级结构：虚连接采用等级结构：虚信道连接虚信道连接（VCC:Virtual Channel Connection）虚通路连接虚通路连接（VPC:Virtual Path Connection）传传 输输 线线 路路155M/bs STM-1 通通 道道 2Mb/s 数字通道数字通道(E1)数字电路数字电路(64kb/s)STM 中中 的的 分分 级级 通通 道道 结结 构构 （物（物 理理 通通 道道 概概 念）念）传传 输输 线线 路路 虚虚 通通 路路(VP)虚信道虚信道（VC)ATM 的非的非 分分 级级 通通 道道 结结 构构（逻逻 辑辑 通通 道道 概概 念）念）(a)STM(b)ATM（三）（三）ATM 交交 换换（4）异步时分（）异步时分（ATD）交换）交换STD：Synchronous Time Division 同步时分交换同步时分交换ATD：Asynchronous Time Division 异步时分交换异步时分交换 CBA CBATS0TSiTSnTS0TSiTSnXZYZ空YZ空XX空(a)STD（连接和时隙位置一一对应）（连接和时隙位置一一对应）(b)ATD（属于同一连接的各信元不占用固定的时隙位置）（属于同一连接的各信元不占用固定的时隙位置）这里的同步、异步与数字通信中的同步、异步这里的同步、异步与数字通信中的同步、异步有什么区别有什么区别?（三）（三）ATM 交交 换换（5）引入了）引入了ATM适配层（适配层（AAL）AAL实实现现与与特特定定业业务务类类型型相相关关的的功功能能，以以此此来来支支持持区区分分服服务务的的能能力力，这这对对实实现现综综合合业业务务的的传传送送目目标标来来说说至至关关重重要要，也也是是ATM与与其其他他面面向向单单业业务务优化设计的网络间的重要区别。优化设计的网络间的重要区别。（三）（三）ATM 交交 换换1988年，确定了年，确定了ATM的固定信元格式。的固定信元格式。90年代初期，小容量年代初期，小容量ATM交换机面世。交换机面世。90年代中期，美欧洲等开始建立年代中期，美欧洲等开始建立ATM实验网。实验网。目前，其应用逐步从骨干网转移至接入，用于承目前，其应用逐步从骨干网转移至接入，用于承载载IP业务。业务。（三）（三）ATM 交交 换换 IP交换是将第二层交换和网络流量管理能力交换是将第二层交换和网络流量管理能力与第三层路由功能的灵活性和可扩展性结合在一与第三层路由功能的灵活性和可扩展性结合在一起的交换技术。起的交换技术。1996年年Ipsilon公司了提出公司了提出IP交换的概念。交换的概念。1996年年Cisco提出了标签交换的概念。提出了标签交换的概念。1997年年IETF提出了提出了MPLS技术标准。技术标准。（四）（四）IP 交交 换换NGN（下一代网络）（下一代网络）是是一一个个能能够够提提供供语语音音、数数据据、视视频频和和多多媒媒体体业业务务的的基基于于分分组传送的、业务开放的网络架构。组传送的、业务开放的网络架构。按照按照ITU-T的定义：的定义：NGN是是一一个个基基于于分分组组交交换换的的网网络络，能能够够提提供供包包括括电电信信业业务务在在内内的的所所有有业业务务；能能够够利利用用多多种种宽宽带带和和QOS保保障障的的传传送送技技术术；其其业业务务相相关关功功能能与与其其传传送送技技术术相相独独立立；NGN使使用用户户可可以以自自由由接接入入到到不不同同的的业业务务提提供供商商；NGN支支持持通通用用移移动动性性，为用户提供始终如一、普遍存在的业务。为用户提供始终如一、普遍存在的业务。（五）（五）NGN与软交换与软交换基本特征：基本特征：基于分组传送技术基于分组传送技术提供全业务提供全业务具有具有QOS保证保证网络与业务分离网络与业务分离自由接入和通用移动性。自由接入和通用移动性。基本目的：简化结构，推进网络和基本目的：简化结构，推进网络和/或业务融合。或业务融合。（五）（五）NGN与软交换与软交换软交换（软交换（SoftSwitch）是是网网络络演演进进以以及及下下一一代代分分组组网网络络的的核核心心设设备备之之一一，它它独独立立于于传传送送网网络络，主主要要完完成成呼呼叫叫控控制制、资资源源分分配配、协协议议处处理理、路路由由、认认证证、计计费费等等主主要要功功能能，同同时时可可以以向向用用户户提提供供现现有有电电路路交交换换机机所所能能提提供供的的所有业务，并向第三方提供可编程能力。所有业务，并向第三方提供可编程能力。（五）（五）NGN与软交换与软交换IADAMG宽窄带接入UMGPLMN/3GSGTMGPSTNUMG业务平面业务平面IP 核心网核心网控制平面控制平面交换平面交换平面接入平面接入平面SoftSwitchSoftSwitchiOSSPolicyServerApplicationServerSCPLocationServerRADIUSServerMRS（五）（五）NGN与软交换与软交换1.1交换与通信网交换与通信网第第1章章 概概 论论1.2交换方式交换方式 1.3交换与路由交换与路由1.4 交换技术的发展演进交换技术的发展演进1.5 下一代网络与下一代网络与IMS1.6 SDN与与NFV 交交换换技技术术主主要要用用于于电电信信网网，路路由由技技术术主主要要用用于于计计算算机机网网。交交换换和和路路由由技技术术在在很很长长时时间间内内一一直直分分属属于于这这两两类类网网络络，被被视视作作两两个个并并行行的的技技术术。在在互互联联网网的的冲冲击击下下，电电信信网网和和计计算算机机网网逐逐渐渐趋趋于于融融合合，IP逐逐渐渐成成为为通通信信网网的的核核心心技技术术，因因此此，有必要厘清交换和路由间的关系。有必要厘清交换和路由间的关系。交交换换的的含含义义十十分分广广泛泛，从从控控制制方方式式看看有有面面向向连连接接和和无无连连接接，其其中中面面向向连连接接方方式式还还有有实实连连接接和和虚虚连连接接之之分分；从从网网络络应应用用看看，有有电电话话交交换换、分分组组交交换换、局局域域网网交交换换等等；从从涉涉及及的的网网络络层层次次来来看看，与与第第三三层层相相关关的的称称为为分分组组交交换换，如如X.25、IP协协议议；与与第第二二层层相相关关的的则则称称为为帧帧交交换换，如如帧帧中中继继、ATM和和LAN switch。众众所所周周知知，路路由由技技术术属属于于第第三三层层，但但从广义上说，它属于分组交换范畴。从广义上说，它属于分组交换范畴。1.3 交换与路由交换与路由 交换和路由技术的主要差别主要体现在下列方面。交换和路由技术的主要差别主要体现在下列方面。（1）交交换换技技术术主主要要是是面面向向连连接接的的，而而路路由由技技术术则则是是无无连连接接的的。虽虽然然交交换换技技术术可可以以是是无无连连接接的的，但但电电信信网网中中实实际际应应用用的的交交换换技技术术大大多多是是面面向向连连接接的的，这这是是电电信信网网基基于于服服务务质