第五讲信号的交换技术删节版

1、10/23/20211通 信 导 论张 冬 梅()北京邮电大学计算机科学与技术学院10/23/20212第五章 信号的交换10/23/20213主要内容n5.1 交换技术概述n5.2 数字程控交换n5.3 报文交换与分组交换 10/23/202145.1 交换技术概述n5.1.1 基本概念n5.1.2 交换技术的发展10/23/202155.1.1 基本概念n交换概念的引入n节省资源，降低网络建设成本；n降低控制的复杂度，提高网络可靠性n交换网络n定义(p81)n拓扑结构n中继线、本地交换机、汇接交换机10/23/20216点对点的电话通信点对点的电话通信发话器发话器受话器受话器受话器受话器发

2、话器发话器电话机电话机电话机电话机电源电源电源电源发话器发话器受话器受话器受话器受话器发话器发话器电话机电话机电话机电话机电源电源二二四四转转换换二二四四转转换换10/23/20217多用户间的互连缺点：1. 不经济，线路投资大，线路利用率低2. 使用不方便，要将电话机和很多对线连接起来3. 安装维护困难，当n个终端时，需要n(n-1)/2 个连线， 增加n+1 个终端时，必须增设n个线路。10/23/20218电话机的发明18751875年年6 6月月2 2日贝尔和沃森发明了电话日贝尔和沃森发明了电话（原始的电磁式电话）（原始的电磁式电话）18771877年爱迪生发明了碳精式送话器年爱迪生发

3、明了碳精式送话器+ +手柄手柄+ +呼叫设备（电铃）呼叫设备（电铃）+ +手摇发电机手摇发电机+ +干电池干电池（磁石式电话机）（磁石式电话机）18821882年出现了共电式电话机年出现了共电式电话机（没有手摇发电机和干电池，通话所用电源由交换机供给）（没有手摇发电机和干电池，通话所用电源由交换机供给）10/23/2021918961896年美国人爱立克森发明了旋转式电话拨号盘年美国人爱立克森发明了旋转式电话拨号盘19201920年美国人坎贝尔发明了消侧音电路年美国人坎贝尔发明了消侧音电路（自动电话机（自动电话机- -拨号盘电话机）拨号盘电话机）6060年代电子学飞速发展、年代电子学飞速发展、

4、7070年代大规模集成电路出现年代大规模集成电路出现( (电子电话机电子电话机- -按键式电话机按键式电话机) )8080年代随着年代随着n-isdnn-isdn的应用出现了数字电话机的应用出现了数字电话机电话机的发明10/23/202110n交换设备的基本功能n寻址；n连接建立，路由选择；n计费、监视用户状态；n连接释放10/23/202111一台交换机组成的通信网电话交换机必须具备下列功能 n及时发现用户的呼叫请求；n记录被叫用户号码；n判别被叫用户当前的忙闲状态；n若被叫空闲，交换机应能选择一条空闲的链路临时将主叫、被叫用户话机连通，使双方进入通话状态；n通话结束后，交换机必须及时进行拆

5、线释放处理；n同一时间内交换机要允许若干对用户同时进行通话且互不干扰。n使任意两个交换机所带的用户自由通话；10/23/2021125.1.2 交换技术的发展n模拟交换技术n步进制自动交换机：史端乔发明n纵横制自动交换机n空分式/时分式电子交换机n电路交换n特点：预先分配资源n典型代表：程控交换10/23/2021135.1.2 交换技术的发展(续)n报文交换n存储转发式交换n交换单位：报文n适用：传输报文较短，实时性要求较低n典型系统：公用电报网10/23/2021145.1.2 交换技术的发展(续)n分组交换n存储转发式交换n交换单位：分组n适用：传输报文较长，实时性要求较高n典型系统：公

6、用分组网(x.25网)10/23/2021155.2 电路交换n5.2.1 呼叫处理的一般过程n5.2.2 电路交换与交换网络10/23/2021165.2.1 呼叫处理的一般过程n摘机检测n拨号n号码分析n接续、被叫用户振铃n被叫用户摘机、计费n挂机10/23/202117 甲甲乙乙用户线用户线市话发市话发端分局端分局市话收市话收端分局端分局局间中继线局间中继线用户线用户线主叫摘机主叫摘机拨号音拨号音拨号拨号占用占用占用证实占用证实数字（被叫号码）数字（被叫号码）证实证实振铃音振铃音拨号拨号回铃音回铃音摘机摘机应答应答通话通话市话呼叫接续示意图市话呼叫接续示意图10/23/202118电话交

7、换机的发展n人工交换机人工交换机n人工接续人工接续n步进制交换机步进制交换机n纵横制交换机纵横制交换机n电子交换机电子交换机n布线逻辑布线逻辑 晶体管代替电磁继电器晶体管代替电磁继电器n程序控制程序控制 模拟程控模拟程控 数字程控数字程控自动交换机自动交换机机电式机电式交换机交换机10/23/202119几个概念n布控：控制部件按逻辑关系设计好，用导线将各部件布控：控制部件按逻辑关系设计好，用导线将各部件连结起来用作交换控制。连结起来用作交换控制。n程控：交换机控制按一定的逻辑关系设计成软件，存程控：交换机控制按一定的逻辑关系设计成软件，存放在计算机中，由计算机控制硬件执行控制。放在计算机中，

8、由计算机控制硬件执行控制。 n空分接续：各通话接续由实线电路提供。空分接续：各通话接续由实线电路提供。 n时分接续：不同的话路在时间上彼此分隔开来。时分接续：不同的话路在时间上彼此分隔开来。n数字方式：指通过交换网的信号是数字信号。数字方式：指通过交换网的信号是数字信号。 n模拟方式：指通过交换网的信号是模拟信号。模拟方式：指通过交换网的信号是模拟信号。 10/23/202120程控交换机的组成n基本组成n话路设备n控制系统n用户电路的组成n馈电、过压保护、振铃、监视、编译码与滤波、混合电路、测试10/23/2021215.2.2 电路交换与交换网络(1)n电路交换基本过程n电路建立(circ

9、uit establishment)n数据传送(data transfer)n电路断连(circuit disconnect)10/23/2021225.2.2 电路交换与交换网络(2)n一个公用电信网的组成n用户(subscriber)n用户线路/环路(subscriber line/loop)n交换局(exchange)n中继线(trunk)10/23/202123 用户话机 交换机 局间中继线 用户线 10/23/2021245.3 报文交换与分组交换n电路交换的缺点n对于数据连接,线路利用率低;n通信的设备必须同速率、同码型。因此因此, ,电路交换不适合计算机网络电路交换不适合计算机网

10、络的数据通信使用的数据通信使用10/23/202125报文交换n采用 存储转发 ，以报文为单位进行交换n无呼损，不需要叫通对方就可发送报文n提高了线路的利用率n交换机需有大的存储容量n不适用于即时交互式数据通信报文交换方式原理10/23/202126分组交换n采用 存储转发 ，与报文交换以报文为单位交换不同，分组交换采用分组packet为单位n分组是将报文截成许多短的、规格化了的分分组组，便于交换机处理。10/23/202127分组交换工作原理10/23/202128分组交换n特点n分组分组 实时性比报文交换高n线路统计复用，通信线路的利用率高n可靠性高，分段进行差错校验，分组自动选择路由n技

11、术复杂，每个分组要有附加信息，编码效率低；处理多速率、多格式，协议复杂，交换机的处理能力要求高。10/23/202129 电路交换和分组交换的比较n连接方式n电路交换：面向连接方式，通过信令建立连接，连接用不同的时隙表示；n分组交换：无连接方式，用户信息封装在分组中，分组头中有完成交换所需要的选路信息 10/23/202130 电路交换和分组交换的比较n交换方式n电路交换：通过同一线上或不同线上时隙之间的交换完成电路交换，路由在连接建立时确定，一个连接的所有信息经过相同的路由；n分组交换：每个分组利用各自分组头部的选路信息独立的完成交换，同一业务的不同分组在网络中可经过不同的路由 10/23/

12、202131 电路交换和分组交换的比较n资源利用n电路交换：建立连接时就为各个连接分配网络资源（即预先分配网络资源）；n分组交换：分组只在发送时才占用网络资源（即动态分配网络资源） 10/23/202132 电路交换和分组交换的比较n交换时延n电路交换：交换时延和时延抖动小且固定；n分组交换：交换时延和时延抖动较大 10/23/202133 电路交换和分组交换的比较n灵活性n电路交换：灵活性差，交换速率单一，不支持多种业务；n分组交换：多种业务可共享网络资源，可实现多速率交换。 10/23/202134分组交换工作模式n虚电路n面向连接的服务n建立预定的路由，分组沿预定路由传输n按序到达n数据

13、报n无连接服务n分组独立传输n乱序到达10/23/202135通信网络交换技术对比电路交换电路交换数据报分组交换数据报分组交换虚电路分组及交换虚电路分组及交换专用的传输通路没有专用通路没有专用通路数据连续传输分组传输分组传输报文不保存分组在传递出去之前有可能保存分组在传递出去之前必须保存在整个会话过程建立通路为每个分组建立路由为整个会话过程建立路由呼叫建立时延，传输时延可以忽略分组传输时延呼叫建立时延，分组传输时延呼损制排队制排队制程控交换机路由器分组交换机通常无速率和编码转换有速率和编码转换有速率和编码转换10/23/202136通信网络交换技术对比（续）电路交换电路交换数据报分组交换数据报分组交换虚电路分组及交换虚电路分组及交换超负荷阻塞新呼叫的建立，对于已建立的呼叫没有时延超负荷会增加分组时延超负荷会增加