第1章-交换技术概述

1、任课教师：费娟任课教师：费娟电话：电话mail：第一章第一章交换技术概述交换技术概述第一章第一章 交换技术概述交换技术概述本章内容：交换的基本概念 交换技术分类 交换技术的发展 电话交换信令方式本章重点：理解各相关概念本章难点：局间信令1.1 1.1 交换的基本概念交换的基本概念1.1.1 交换的引入交换的引入主叫用户主叫用户被叫用户被叫用户1.1.1 交换的引入交换的引入主叫用户主叫用户被叫用户被叫用户1.1 1.1 交换的基本概念交换的基本概念1.1.1 交换的引入交换的引入N对连接线?N1.1 1.1 交换的基本概念交换的基本概念1.1.1 交换的引入交换的引入

2、 如果所有用户如果所有用户都两两相连，互都两两相连，互连线数会很大：连线数会很大：N（N-1） 2例：例：N=10000连线数连线数=50000000对对1.1 1.1 交换的基本概念交换的基本概念1.1.1 交换的引入交换的引入实际上，每个用户话机实际上，每个用户话机只有一对连接线。只有一对连接线。 电话电话交换机交换机引入了一种交换设备。引入了一种交换设备。1.1 1.1 交换的基本概念交换的基本概念1.1.1 1.1.1 交换的引入交换的引入一、什么是交换一、什么是交换 电话电话交换机交换机 交换就是利用交换交换就是利用交换设备（交换机），将所设备（交换机），将所有用户话机都用一对线有用

3、户话机都用一对线接到交换设备上，由交接到交换设备上，由交换设备完成任意两个或换设备完成任意两个或多个用户话机连通。多个用户话机连通。C2C1C3C4传输系统传输系统各级交各级交换系统换系统1.1.1 1.1.1 交换的引入交换的引入三、交换节点的连接方式三、交换节点的连接方式1 1、全互联方式、全互联方式 设置多个交换节设置多个交换节点，每个交换节点，每个交换节点之间用中继线点之间用中继线两两相连。两两相连。 1.1.1 1.1.1 交换的引入交换的引入三、交换节点的连接方式三、交换节点的连接方式2 2、汇接方式、汇接方式 多个交换节点之多个交换节点之间不能做到个个间不能做到个个相连，而是引入

4、相连，而是引入汇接交换节点，汇接交换节点，实现各交换节点实现各交换节点之间的间接相连。之间的间接相连。 汇接交换机汇接交换机1.1.1 1.1.1 交换的引入交换的引入1.1.2 1.1.2 交换节点的基本功能交换节点的基本功能1 1、交换接续功能、交换接续功能 （1 1）本局接续：本交换机内部用户线之间接续）本局接续：本交换机内部用户线之间接续（2 2）出局接续：用户线与出中继线之间的接续）出局接续：用户线与出中继线之间的接续（3 3）入局接续：入中继线与用户线之间的接续）入局接续：入中继线与用户线之间的接续（4 4）转接接续：入中继线与出中继线之间的接续）转接接续：入中继线与出中继线之间的

5、接续 2 2、交换机基本功能、交换机基本功能 （1 1）接收和分析从用户线或中继线来的呼叫信号）接收和分析从用户线或中继线来的呼叫信号（2 2）接收和分析从用户线或中继线来的地址信号）接收和分析从用户线或中继线来的地址信号（3 3）按目的地址进行选路和中继线上转发信号）按目的地址进行选路和中继线上转发信号（4 4）能控制连接的建立）能控制连接的建立（5 5）能按照所收到的释放信号拆除连接）能按照所收到的释放信号拆除连接1.1.2 1.1.2 交换节点的基本功能交换节点的基本功能1.2 1.2 交换技术分类交换技术分类按传输信号形式分：按传输信号形式分：模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换按接续

6、控制方式分：按接续控制方式分：布控交换与程控交换布控交换与程控交换按信道占用方式分：按信道占用方式分：电路交换与分组交换电路交换与分组交换按带宽分配方式分：按带宽分配方式分：窄带交换与宽带交换窄带交换与宽带交换 1.2.1 1.2.1 模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换一、模拟信号与数字信号一、模拟信号与数字信号 连续消息：连续消息：消息的状态随时间是连续变化消息的状态随时间是连续变化的的, 如强弱连续变化的语音等。如强弱连续变化的语音等。（模拟消息）（模拟消息） 离散消息：离散消息：消息的状态是可数的或离散的消息的状态是可数的或离散的, , 如符号、文字和数据等。如符号、文字和数据等。（数

7、字消息）（数字消息）一、模拟信号与数字信号一、模拟信号与数字信号 模拟信号：模拟信号：对应于模拟消息的电信号形式。对应于模拟消息的电信号形式。是指代表消息的信号及其参数（幅度、频率是指代表消息的信号及其参数（幅度、频率或相位）随着时间连续变化的信号。或相位）随着时间连续变化的信号。 tu也包含也包含“模仿模仿”的意思。的意思。1.2.1 1.2.1 模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换一、模拟信号与数字信号一、模拟信号与数字信号 数字信号：数字信号：对应于数字消息的电信号形式。对应于数字消息的电信号形式。是指信号幅度不随时间作连续的变化，只能是指信号幅度不随时间作连续的变化，只能取有限个离散值

8、的信号。取有限个离散值的信号。tu0 1 0 1 0 0 1 1例如：例如：“0 0”“1 1”表示进制数字信号表示进制数字信号五位五位“0 0”“1 1”用于电报通信用于电报通信七位七位“0 0”“1 1”用于计算机通用于计算机通信信1.2.1 1.2.1 模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换二、模拟通信与数字通信二、模拟通信与数字通信 模拟通信：模拟通信：以模拟信号来传送消息的通信方式。以模拟信号来传送消息的通信方式。基带信号基带信号 已调信号已调信号基带信号基带信号 已调信号已调信号模拟信道 主要缺点：抗干扰能力弱、保密性差、设备不易大规模集成主要缺点：抗干扰能力弱、保密性差、设备不易大

9、规模集成 噪音源噪音源受信者受信者解调器解调器调制器调制器传输媒质传输媒质（发信机）（收信机）模拟通信系统模型图模拟通信系统模型图信息源信息源1.2.1 1.2.1 模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换二、模拟通信与数字通信二、模拟通信与数字通信 数字通信：数字通信：以数字信号来传送消息的通信方式。以数字信号来传送消息的通信方式。数字通信系统模型数字通信系统模型噪音源噪音源调制器调制器受信者受信者解调器解调器传输媒质传输媒质信源编码器信源编码器信源译码器信源译码器信道译码器信道译码器信道编码器信道编码器信息源信息源模拟信号模拟信号 数字信号数字信号数字信道数字信道 已调信号已调信号主要优点：抗

10、干扰性强、保密性好、设备易于集成化、主要优点：抗干扰性强、保密性好、设备易于集成化、 便于计算机处理便于计算机处理 1.2.1 1.2.1 模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换三、模拟交换与数字交换三、模拟交换与数字交换 模拟交换：模拟交换：以模拟信号为对象的交换方式。以模拟信号为对象的交换方式。传输和交换的信号是模拟信号的交换机称为传输和交换的信号是模拟信号的交换机称为模拟交换机。模拟交换机。（模拟交叉接点）（模拟交叉接点） 数字交换：数字交换：以数字信号为对象的交换方式。以数字信号为对象的交换方式。传输和交换的信号是数字信号的交换机称为传输和交换的信号是数字信号的交换机称为数字交换机。数字

11、交换机。（数字交换网络）（数字交换网络）1.2.1 1.2.1 模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换1.2.2 1.2.2 布控交换与程控交换布控交换与程控交换 布控交换：布控交换：是利用布线逻辑电路进行控制是利用布线逻辑电路进行控制的一种交换方式。的一种交换方式。步进制、机动制和纵横制等机电制交换机都步进制、机动制和纵横制等机电制交换机都是布控交换机。是布控交换机。 程控交换：程控交换：是利用计算机软件进行控制（即是利用计算机软件进行控制（即存储程序控制）的一种交换方式。存储程序控制）的一种交换方式。程控交换包括模拟程控交换和数字程控交换。程控交换包括模拟程控交换和数字程控交换。 1.2.3

12、 1.2.3 电路交换与分组交换电路交换与分组交换传统的电路交换传统的电路交换多速率电路交换多速率电路交换快速电路交换快速电路交换电路交换电路交换分组交换分组交换传统的分组交换传统的分组交换帧交换帧交换快速分组交换快速分组交换 电路交换的特点n电路交换必定是面向连接的。 n电路交换的三个阶段：n建立连接n通信n释放连接电路交换举例nA 和 B 通话经过四个交换机n通话在 A 到 B 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BDCA电路交换举例nC 和 D 通话只经过一个本地交换机n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BDCA电

13、路交换传送计算机数据效率低n计算机数据具有突发性。n这导致通信线路的利用率很低。报文分组交换的原理（一）n在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。 1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输数 据数 据数 据报文分组交换的原理（二）n每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组 1分组 2分组 3请注意：现在左边是“前面”分组交换的原理（三）n分组交换网以“分组”作为数据传输单元。n依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3分组首部的重要性n每一个分

14、组的首部都含有地址等控制信息。n分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。n用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。分组交换的原理（四）n接收端收到分组后剥去首部还原成报文。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3收到的数据数 据数 据数 据分组交换的原理（五）n最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。n这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。报文1101000110101010110101011100010011010010分组交换网的示意图H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向

15、 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目的主机 H5注意结点交换机有多个端口ABCDEH1H5H2H4H3H6高速链路 结点交换机123412341 2 3 41 2 3 41 2 3 4结点交换机n在结点交换机中的输入和输出端口之间没有直接连线。n结点交换机处理分组的过程是：n把收到的分组先放入缓存（暂时存储）

16、；n查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；n把分组送到适当的端口转发出去。 主机和结点交换机的作用不同n主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。n结点交换机对分组进行存储转发，最后把分组交付给目的主机。分组交换的优点n高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 n灵活 以分组为传送单位和查找路由。n迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组；充分使用链路的带宽。n可靠 完善的网络协议；自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性。 分组交换带来的问题n分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。 n分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了

17、一定的开销。 存储转发原理并非完全新的概念 n在 20 世纪 40 年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(message switching)。 n报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。 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ARPANET的成功使计算机网络的概念发生根本变化 n早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的星形网n各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源。 n分组交换网则是以网络为中

18、心，主机都处在网络的外围。n用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源。 从主机为中心到以网络为中心主机终端以主机为中心以分组交换网为中心主机分组交换网（一）电路交换（一）电路交换1 1、传统的电路交换、传统的电路交换是指固定分配带宽（传送通路），连接建立后，即是指固定分配带宽（传送通路），连接建立后，即使无信息传送也占用电路的一种交换方式。使无信息传送也占用电路的一种交换方式。 主要特点：主要特点： 采用固定分配带宽，电路利用率低。采用固定分配带宽，电路利用率低。 要预先建立连接，有一定的连接建立时延。要预先建立连接，有一定的连接建立时延。 无差错控制措施。无差错控制

19、措施。 用基于呼叫损失制的方法来处理业务流量，过负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。荷时呼损率增加。不适于突发业务和对差错敏感的数据业务。不适于突发业务和对差错敏感的数据业务。基本工作过程分为三阶段：基本工作过程分为三阶段： 呼叫建立、信息传送、连接释放。呼叫建立、信息传送、连接释放。 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建立建立传送传送释放释放（一）电路交换（一）电路交换2 2、多速率电路交换、多速率电路交换其基本思路是：其基本思路是：在传统电路交换基础上，对不同的在传统电路交换基础上，对不同的业务提供不同的带宽（基本速率的整数倍）。业务提供不同的带

20、宽（基本速率的整数倍）。 主要特点（缺点）：主要特点（缺点）： 基本速率较难确定。基本速率较难确定。 速率类型不能太多。速率类型不能太多。 固定带宽分配，不适应突发业务的要求。固定带宽分配，不适应突发业务的要求。 控制较复杂等。控制较复杂等。（一）电路交换（一）电路交换3 3、快速电路交换、快速电路交换其基本思路是：其基本思路是：只在信息要传送时才分配带宽和有只在信息要传送时才分配带宽和有关资源，并快速建立通道，用户没有信息传输时则关资源，并快速建立通道，用户没有信息传输时则释放传输通道。释放传输通道。 主要特点：主要特点： 在呼叫建立时，寻找一条适合的通道。在呼叫建立时，寻找一条适合的通道。

21、 将带宽、路由编号填入相关交换机中，不建立实将带宽、路由编号填入相关交换机中，不建立实际连接和分配资源，只是际连接和分配资源，只是“虚电路虚电路”。 当用户发送信息时，通过呼叫标识激活虚电路，当用户发送信息时，通过呼叫标识激活虚电路，迅速建立物理连接。迅速建立物理连接。 会引起信息丢失或排队时延。会引起信息丢失或排队时延。 （一）电路交换（一）电路交换（二）分组交换（二）分组交换 采用报文交换的采用报文交换的“存储存储- -转发转发”方式，把用户方式，把用户所要传送的信息（报文）分割为若干个较短的、被所要传送的信息（报文）分割为若干个较短的、被规格化了的规格化了的“分组分组” 进行交换与传输。

22、进行交换与传输。 主要特点：主要特点： 每个分组中有一个分组头（含有可供选路的信息每个分组中有一个分组头（含有可供选路的信息和其他控制信息）。和其他控制信息）。 分组交换节点对各个分组分别处理。分组交换节点对各个分组分别处理。 根据选路信息选择去向，转发分组。根据选路信息选择去向，转发分组。 1 1、相关概念、相关概念 （1 1）通信线路的资源共享）通信线路的资源共享多路复用方法多路复用方法 ： 预分配资源法（预分配复用或固定分配）预分配资源法（预分配复用或固定分配） 动态分配资源法（统计时分复用）动态分配资源法（统计时分复用） 组合多个低速数据终端共同使用一条高速的线路组合多个低速数据终端共

23、同使用一条高速的线路（即（即多路复用多路复用），以便经济有效地使用通信线路。），以便经济有效地使用通信线路。（二）分组交换（二）分组交换1 1、相关概念、相关概念 （1 1）通信线路的资源共享）通信线路的资源共享（2 2）交织传输）交织传输在预分配复用方式下，在预分配复用方式下，每个用户数据都在特定的子每个用户数据都在特定的子信道中流动，接收端很容易把它们区分开来。信道中流动，接收端很容易把它们区分开来。在统计时分复用方式下，在统计时分复用方式下，在发端，先将各个用户数在发端，先将各个用户数据打上与终端或子信道有关的据打上与终端或子信道有关的“标记标记” ，然后交，然后交织在一起发送到线路上。

24、在收端，可利用织在一起发送到线路上。在收端，可利用“标记标记”，很容易识别不同终端的用户数据。很容易识别不同终端的用户数据。主要有：主要有：比特交织、字节交织、分组交织。比特交织、字节交织、分组交织。（二）分组交换（二）分组交换1 1、相关概念、相关概念 （1 1）通信线路的资源共享）通信线路的资源共享（2 2）交织传输）交织传输（3 3）分组的形成）分组的形成 将数据按一定长度进行分割（分组）将数据按一定长度进行分割（分组） 每一个组都加上一个分组头（包含逻辑信道号和每一个组都加上一个分组头（包含逻辑信道号和其他控制信息）其他控制信息）（二）分组交换（二）分组交换1 1、相关概念、相关概念

25、（1 1）通信线路的资源共享）通信线路的资源共享（2 2）交织传输）交织传输（3 3）分组的形成）分组的形成（4 4）分组的交换）分组的交换根据各组数据的分组头信息，各自独立传送，按要根据各组数据的分组头信息，各自独立传送，按要求正确到达相应的目的地。求正确到达相应的目的地。（二）分组交换（二）分组交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传输时延传输时延存储时延存储时延处理与排处理与排队时延队时延图图1.10 1.10 分组交换的时延分组交换的时延分组分组1分组分组2分组分组3分组分组5分组分组4分组分组1分组分组2分组分组3分组分组5分组分组4交换节点交换节点 A交换

26、节点交换节点 B交换节点交换节点 C图图1.11 1.11 报文交换的时延报文交换的时延报文报文报文报文传输时延传输时延存储时延存储时延处理与排处理与排队时延队时延（二）分组交换（二）分组交换2 2、虚电路和数据报、虚电路和数据报 （1 1）虚电路方式：）虚电路方式：在用户数据传送前，先要通过发在用户数据传送前，先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路虚电路；一旦虚；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。 呼叫建立时

27、，有关交换节点在相应路由上寻找一呼叫建立时，有关交换节点在相应路由上寻找一条适合的通道；此时并不建立连接和分配资源，条适合的通道；此时并不建立连接和分配资源，而是将通信所需的带宽、所选的路由编号填入相而是将通信所需的带宽、所选的路由编号填入相关交换机中，从而关交换机中，从而“记忆记忆”所分配的带宽和去向，所分配的带宽和去向，实际上只是建立了实际上只是建立了“虚电路虚电路” 。 （二）分组交换（二）分组交换2 2、虚电路和数据报、虚电路和数据报 （1 1）虚电路方式：）虚电路方式：在用户数据传送前，先要通过发在用户数据传送前，先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的送呼叫请求分组建立端到端之间的

28、虚电路虚电路；一旦虚；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。 特点：特点： 虚电路是一种逻辑连接。虚电路是一种逻辑连接。 虚电路不独占线路，在一条物理线路上可虚电路不独占线路，在一条物理线路上可 以同时建立多个虚电路。以同时建立多个虚电路。 是一种面向连接的方式。是一种面向连接的方式。有两种虚电路：有两种虚电路：交换虚电路（交换虚电路（SVCSVC） 永久虚电路（永久虚电路（PVCPVC）（二）分组交换（二）分组交换2 2、虚电路和数据报、虚电路和数据

29、报（1 1）虚电路方式：）虚电路方式：在用户数据传送前，先要通过发在用户数据传送前，先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路；一旦虚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分组均沿着这一电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。（2 2）数据报方式：）数据报方式：不需要预先建立逻辑连接，而是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按照每个分组头中的目的地址对各个分组独立进行选路的分组交换方式。是一种无连接的方式。选路的分组交换方式。是

30、一种无连接的方式。（二）分组交换（二）分组交换虚电路与数据报的比较虚电路与数据报的比较（二）分组交换（二）分组交换3 3、路由选择、路由选择是指从源点至终点之间信息传送路径的选择方法。是指从源点至终点之间信息传送路径的选择方法。通常有三种：通常有三种：扩散式路由法扩散式路由法 查表路由法查表路由法 虚电路路由表法虚电路路由表法 （二）分组交换（二）分组交换（1 1）扩散式路由法）扩散式路由法 分组从原始节点发往它的每个相邻节点；分组从原始节点发往它的每个相邻节点； 接收该分组的节点检查它是否已经收到；接收该分组的节点检查它是否已经收到； 该节点把分组再发往其所有相邻的节点；该节点把分组再发往其

31、所有相邻的节点； 最先到达终点的分组拷贝保留，后续到达的该分最先到达终点的分组拷贝保留，后续到达的该分组拷贝被抛弃。组拷贝被抛弃。AB（二）分组交换（二）分组交换（1 1）扩散式路由法）扩散式路由法 分组从原始节点发往它的每个相邻节点；分组从原始节点发往它的每个相邻节点； 接收该分组的节点检查它是否已经收到；接收该分组的节点检查它是否已经收到； 该节点把分组再发往其所有相邻的节点；该节点把分组再发往其所有相邻的节点； 最先到达终点的分组拷贝保留，后续到达的该分最先到达终点的分组拷贝保留，后续到达的该分组拷贝被抛弃。组拷贝被抛弃。特点：特点： 路由选择与网络的拓扑结构无关，可靠性高。路由选择与网

32、络的拓扑结构无关，可靠性高。 无效传输量很大，网络额外开销大，时延大。无效传输量很大，网络额外开销大，时延大。 （二）分组交换（二）分组交换（2 2）查表路由法）查表路由法 每个节点中使用路由表，选择从该节点到网络中每个节点中使用路由表，选择从该节点到网络中所需终点的路径；所需终点的路径； 路由选择按照第路由选择按照第1 1、2 2、3 3 的顺序进行；的顺序进行； 分组到达节点之后按照路由表规定的路径前进；分组到达节点之后按照路由表规定的路径前进； 路由表是根据网络拓扑结构、链路容量、业务量路由表是根据网络拓扑结构、链路容量、业务量等因素和某些准则来建立。等因素和某些准则来建立。AB（二）分

33、组交换（二）分组交换（2 2）查表路由法）查表路由法 每个节点中使用路由表，选择从该节点到网络中每个节点中使用路由表，选择从该节点到网络中所需终点的路径；所需终点的路径； 路由选择按照第路由选择按照第1 1、2 2、3 3 的顺序进行；的顺序进行； 分组到达节点之后按照路由表规定的路径前进；分组到达节点之后按照路由表规定的路径前进； 路由表是根据网络拓扑结构、链路容量、业务量路由表是根据网络拓扑结构、链路容量、业务量等因素和某些准则来建立。等因素和某些准则来建立。特点：特点： 查表路由法与网络结构参数有关。查表路由法与网络结构参数有关。 最短距离法是分组经过的中继线数越少越好。最短距离法是分组

34、经过的中继线数越少越好。 最小时延法根据网络中某些因素的变化而自动最小时延法根据网络中某些因素的变化而自动修改路由表。修改路由表。（二）分组交换（二）分组交换（3 3）虚电路路由表法）虚电路路由表法 在节点接收到呼叫请求分组之后建立虚电路；在节点接收到呼叫请求分组之后建立虚电路； 一个端到端的虚电路路由表分散在各节点中；一个端到端的虚电路路由表分散在各节点中； 指明了虚电路途径的各节点的端口号和逻辑信道指明了虚电路途径的各节点的端口号和逻辑信道号之间的链接关系；号之间的链接关系； 虚电路路由表的内容随着呼叫的建立而产生、呼虚电路路由表的内容随着呼叫的建立而产生、呼叫的清除而消失；叫的清除而消失

35、； 当因线路或设备故障而导致虚电路中断时，将进当因线路或设备故障而导致虚电路中断时，将进行虚电路的重连接。行虚电路的重连接。（二）分组交换（二）分组交换如何进行虚电路的重连接？如何进行虚电路的重连接？ 一旦节点检测到故障，将向源节点和终节点发送一旦节点检测到故障，将向源节点和终节点发送清除指示分组（包含原因和诊断码）；清除指示分组（包含原因和诊断码）； 源节点收到后，就会发送新的呼叫请求分组；源节点收到后，就会发送新的呼叫请求分组； 选择新的替换路由与终点节点建立新的连接；选择新的替换路由与终点节点建立新的连接； 所有未被证实的分组将沿新的虚电路重新发送。所有未被证实的分组将沿新的虚电路重新发

36、送。（二）分组交换（二）分组交换（三）帧交换（三）帧交换 帧交换是以一种帧方式来承载业务，在数据链帧交换是以一种帧方式来承载业务，在数据链路层以上简化的方式来传送和交换数据单元。路层以上简化的方式来传送和交换数据单元。 第三层传送的数据单元称为分组，第二层传送第三层传送的数据单元称为分组，第二层传送的数据单元称为帧（的数据单元称为帧（frameframe）。帧方式是将用户信）。帧方式是将用户信息流以帧为单位在网络内传送。息流以帧为单位在网络内传送。特点：特点： 帧交换是在第二层（链路层）进行复用和传送，帧交换是在第二层（链路层）进行复用和传送，而不是在分组层；而不是在分组层； 帧交换将用户面与

37、控制面分离，而通常的分组帧交换将用户面与控制面分离，而通常的分组交换则未分离。交换则未分离。（四）快速分组交换（四）快速分组交换 进一步简化了协议，非但不涉及第三层，第二进一步简化了协议，非但不涉及第三层，第二层也只保留了链路层的核心功能，如帧的定界、层也只保留了链路层的核心功能，如帧的定界、同步、透明性以及帧传输差错检测等。同步、透明性以及帧传输差错检测等。 广义上，快速分组交换（广义上，快速分组交换（FPSFPS）包括帧中继（）包括帧中继（FRFR）与信元中继（与信元中继（CRCR）两种交换方式。信元中继为）两种交换方式。信元中继为ATMATM所采用，有时所采用，有时FPSFPS是专指是专

38、指ATMATM交换。交换。1.2.4 1.2.4 窄带交换与宽带交换窄带交换与宽带交换 窄带交换：窄带交换：业务速率限定为业务速率限定为64kbit/s 或或n64kbit/s的交换方式，如程控交换等。的交换方式，如程控交换等。 宽带交换：宽带交换：ATM、IP交换、交换、IP/ATM集成交换、集成交换、标记交换、帧中继交换及光交换等新的交换方式。标记交换、帧中继交换及光交换等新的交换方式。1.3 1.3 交换技术的发展交换技术的发展1.3.1 1.3.1 电话交换技术的发展电话交换技术的发展人工人工 自动：机电式自动：机电式&程控式程控式1 1、机电式电话交换、机电式电话交换步进制直

39、接控制：步进制直接控制：1892年开通的第一部自动交换机是年开通的第一部自动交换机是由由Strowger A.B于于1889年发明的。年发明的。机动制间接控制：用户的拨号脉冲由交换机内的公用机动制间接控制：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，以控制接线器的动作。设备记发器接收和转发，以控制接线器的动作。纵横制交换机纵横制交换机：（：（1）采用了比较先进的纵横接线器；采用了比较先进的纵横接线器；（2）采用公共控制方式，将控制功能与话路设备分）采用公共控制方式，将控制功能与话路设备分开。开。1.3.1 1.3.1 电话交换技术的发展电话交换技术的发展2 2、模拟程控交换、模拟程控交

40、换1965年美国开通了世界上第一个程控交换系统。相年美国开通了世界上第一个程控交换系统。相对于机电式自动交换而言，程控交换的优越性概括对于机电式自动交换而言，程控交换的优越性概括如下如下:（1）灵活性大，适应性强）灵活性大，适应性强（2）能提供多种新服务性能）能提供多种新服务性能（3）便于实现共路信令）便于实现共路信令（4）操作维护管理功能的自动化）操作维护管理功能的自动化（5）适应现代电信网的发展）适应现代电信网的发展1.3.1 1.3.1 电话交换技术的发展电话交换技术的发展3 3、数字程控交换、数字程控交换数字程控交换普遍采用数字程控交换普遍采用7号共路信令方式。号共路信令方式。20世纪

41、世纪80年代中期以来，数字程控交换节点的功能年代中期以来，数字程控交换节点的功能在在POTS的基础上不断增强，主要有以下的基础上不断增强，主要有以下3个方面：个方面：（1）增强为窄带综合业务数字网（）增强为窄带综合业务数字网（Narrow band-ISDN，N-ISDN）中的交换节点。）中的交换节点。（2）增强为智能网（）增强为智能网（Intelligent Network，IN）中）中的业务交换点。的业务交换点。（3）增强为移动网中的移动交换局）增强为移动网中的移动交换局1.3.2 1.3.2 分组交换技术的发展分组交换技术的发展1 1、早期的研究和试验、早期的研究和试验1972年年10月

42、，在第月，在第1届计算机通信国际会议届计算机通信国际会议（International Computer Communication Conference，ICCC）上。）上。2 2、分组交换公用数据网、分组交换公用数据网ARPANET和一些专用分组交换网的试验，促进和一些专用分组交换网的试验，促进了分组交换进入公用数据网，形成分组交换公用数据了分组交换进入公用数据网，形成分组交换公用数据网（网（Packet Switched Public Data Network，PSPDN）。）。1.3.2 1.3.2 分组交换技术的发展分组交换技术的发展3 3、分组交换系统的分代、分组交换系统的分代从技术

43、发展来看，分组交换系统大致可以划分为三代：从技术发展来看，分组交换系统大致可以划分为三代：（1）第一代分组交换系统：用计算机来完成分组）第一代分组交换系统：用计算机来完成分组交换功能。交换功能。（2）第二代分组交换系统：采用共享媒体将前端）第二代分组交换系统：采用共享媒体将前端处理机互连，共享媒体采用时分复用方式，计算机处理机互连，共享媒体采用时分复用方式，计算机主要用于虚电路的建立，不再成为系统中的瓶颈。主要用于虚电路的建立，不再成为系统中的瓶颈。（3）第三代分组交换系统：采用空分的交叉矩阵）第三代分组交换系统：采用空分的交叉矩阵来取代共享媒体这个瓶颈。来取代共享媒体这个瓶颈。1.3.3 A

44、TM1.3.3 ATM交换技术的发展交换技术的发展1 1、早期的研究、早期的研究 1983年出现的快速分组交换（年出现的快速分组交换（Fast Packet Switching，FPS）和异步时分（）和异步时分（Asynchronous Time Division，ATD）交换的结合，导致了）交换的结合，导致了ATM交换方式交换方式的产生。的产生。 1983年，美国贝尔实验室提出了年，美国贝尔实验室提出了FPS的原理，研的原理，研制了原型机，制了原型机，FPS源自分组交换，减少了链路层协议源自分组交换，减少了链路层协议的复杂性，以硬件来实现协议的处理，从而大大提高的复杂性，以硬件来实现协议的处

45、理，从而大大提高了速度。了速度。1.3.3 ATM1.3.3 ATM交换技术的发展交换技术的发展2 2、 公用公用ATMATM交换网交换网（1）公用）公用ATM宽带试验网宽带试验网1994年年8月投入运营的美国北卡罗来纳信息高速公月投入运营的美国北卡罗来纳信息高速公路，是美国第一个在州的范围内采用路，是美国第一个在州的范围内采用ATM和和SONET（Synchronous Optical NETwork）的公用）的公用ATM宽带网，宽带网，被看作未来国家基础信息设施的雏型，用于远程教学、被看作未来国家基础信息设施的雏型，用于远程教学、远程医疗、商务、司法和行政管理等领域。远程医疗、商务、司法和

46、行政管理等领域。（2）公用）公用ATM交换系统交换系统 公用网公用网ATM骨干交换系统必须具有高吞吐量和可扩骨干交换系统必须具有高吞吐量和可扩展性，吞吐量通常为展性，吞吐量通常为40160Gbit/s，应能支持各种接口、，应能支持各种接口、业务和连接类型。业务和连接类型。1.3.3 ATM1.3.3 ATM交换技术的发展交换技术的发展3 3、研究热点与展望、研究热点与展望1ATM交换结构交换结构2ATM网的业务流控制网的业务流控制3话音通过话音通过ATM4与智能网的结合与智能网的结合5光交换光交换1.3.4 IP1.3.4 IP交换技术的发展交换技术的发展1 1、 发展背景发展背景近年来，近年

47、来， Internet在全球范围内快速增长，面临在全球范围内快速增长，面临以下问题：以下问题：（1）Internet骨干网的传送容量太小，带宽资源不足，骨干网的传送容量太小，带宽资源不足，现有路由器寻址速度低，吞吐量不够，用户接入速率太现有路由器寻址速度低，吞吐量不够，用户接入速率太低。低。（2）用户数量急剧增加时，路由器网络性能将下降。）用户数量急剧增加时，路由器网络性能将下降。（3）路由器的端口数受到限制。）路由器的端口数受到限制。（4）规模较大的路由器网络大多采用分层结构，并且大）规模较大的路由器网络大多采用分层结构，并且大的节点也采用上述可堆叠式配置，的节点也采用上述可堆叠式配置， 导

48、致传输延迟增加。导致传输延迟增加。（5）IPv4协议对实时业务、灵活的路由机制、流量控制协议对实时业务、灵活的路由机制、流量控制和安全性能的支持不够，地址资源也短缺。和安全性能的支持不够，地址资源也短缺。1.3.4 IP1.3.4 IP交换技术的发展交换技术的发展2 2、 IPIP交换交换IP交换（交换（IP Switch）是）是Ipsilon公司提出的专门用公司提出的专门用于在于在ATM网上传送网上传送IP分组的技术，它克服了分组的技术，它克服了Classical IP Over ATM的一些缺陷（如在子网之间必须使用传的一些缺陷（如在子网之间必须使用传统路由器等），提高了在统路由器等），提

49、高了在ATM上传送上传送IP分组的效率，分组的效率，是目前一种典型的属于集成模型的技术。是目前一种典型的属于集成模型的技术。包括下述几方面的优势：包括下述几方面的优势：（1）网络性能大幅度提高（）网络性能大幅度提高（2）设备费用降低）设备费用降低（3）服务质量得到保证（）服务质量得到保证（4）可靠性大大增强）可靠性大大增强（5）大大增加了可管理性（）大大增加了可管理性（6）提高了可扩充性）提高了可扩充性1.3.4 IP1.3.4 IP交换技术的发展交换技术的发展2 2、 标记交换技术标记交换技术 标记交换是标记交换是Cisco推出的一种基于传统路由器的推出的一种基于传统路由器的ATM承载承载I

50、P技术。技术。 标记交换是一种多层交换技术，它把标记交换是一种多层交换技术，它把ATM第二层第二层交换技术和第三层路由技术结合起来，能充分利用交换技术和第三层路由技术结合起来，能充分利用ATM的的QoS特性支持多种上层协议，能在各种物理平特性支持多种上层协议，能在各种物理平台上实现，是一种性能比较优越的台上实现，是一种性能比较优越的IPOA（IP Over ATM，ATM上的上的IP）技术。）技术。1.3.4 IP1.3.4 IP交换技术的发展交换技术的发展3 3、 标记交换技术标记交换技术 标记交换是标记交换是Cisco推出的一种基于传统路由器的推出的一种基于传统路由器的ATM承载承载IP技

51、术。技术。 标记交换是一种多层交换技术，它把标记交换是一种多层交换技术，它把ATM第二层第二层交换技术和第三层路由技术结合起来，能充分利用交换技术和第三层路由技术结合起来，能充分利用ATM的的QoS特性支持多种上层协议，能在各种物理平特性支持多种上层协议，能在各种物理平台上实现，是一种性能比较优越的台上实现，是一种性能比较优越的IPOA（IP Over ATM，ATM上的上的IP）技术。）技术。1.3.4 IP1.3.4 IP交换技术的发展交换技术的发展1.3.4 IP1.3.4 IP交换技术的发展交换技术的发展4 4、 IP/ATMIP/ATM集成交换集成交换由于由于Internet的迅速发

52、展，基于的迅速发展，基于IP网络网络的应用日益广泛。的应用日益广泛。IP与与ATM的结合已成为研的结合已成为研究的热点和发展趋势。究的热点和发展趋势。1.4 1.4 电话交换信令方式电话交换信令方式1.4.1 信令的概述信令的概述1.4.2 信令的类型信令的类型 1.4.3 用户线信令用户线信令 1.4.4 局间信令局间信令 1.4.1 1.4.1 信令的概述信令的概述 信令是在分布通信网控制系统中与信息有关的信令是在分布通信网控制系统中与信息有关的呼叫控制信号。呼叫控制信号。信令信令交交换换局局A交交换换局局B图图1.12 出局呼叫过程中的基本信令出局呼叫过程中的基本信令交换局交换局A交换局

53、交换局B主叫用户主叫用户用户线用户线用户线用户线中继线中继线被叫用户被叫用户摘机（启呼）摘机（启呼）送拨号音送拨号音拨号信令拨号信令（被叫号码）（被叫号码）占用信令占用信令选择路由信令选择路由信令选择到达信令选择到达信令回铃音回铃音振铃信令振铃信令摘机（应答）摘机（应答）挂机（话毕）挂机（话毕）应答信令应答信令（通话）（通话）反向拆线信令反向拆线信令正向拆线信令正向拆线信令拆线证实信令拆线证实信令局间信令局间信令用户线信令用户线信令用户线信令用户线信令挂机（话毕）挂机（话毕）1.4.1 1.4.1 信令的概述信令的概述1.4.2 1.4.2 信令的类型信令的类型一、带内信令一、带内信令 带内信

54、令：带内信令：在电话交换局间，在在电话交换局间，在3003400Hz话音话音频带之内传送的信令。频带之内传送的信令。 带外信令：带外信令：在话音频带之外传送的信令。在话音频带之外传送的信令。带内信令可以利用整个话音频带，因此信令可以使带内信令可以利用整个话音频带，因此信令可以使用多个频率（例如多频编码信号）。用多个频率（例如多频编码信号）。带内信令的特点：带内信令的特点： 能传送话音的电路均能传送带内信令。能传送话音的电路均能传送带内信令。 不会将呼叫接至有故障的话音电路上。不会将呼叫接至有故障的话音电路上。 带内信令可使用的频带较宽，可以采用速度快、带内信令可使用的频带较宽，可以采用速度快、

55、 具有自检能力的多频编码信号。具有自检能力的多频编码信号。 容易受到话音电流的干扰，需采取必要措施防护。容易受到话音电流的干扰，需采取必要措施防护。1.4.2 1.4.2 信令的类型信令的类型二、随路信令二、随路信令与话音信息采用同一信道（通路）传送的信令。与话音信息采用同一信道（通路）传送的信令。以以PCM30/32为例：为例： 所有话音信道线路的状态（环路或断开）通过一所有话音信道线路的状态（环路或断开）通过一个信令信道传送。个信令信道传送。 用于用于接续控制的信号接续控制的信号通过相应的通过相应的话音信道传送话音信道传送。1.4.2 1.4.2 信令的类型信令的类型三、分组信令三、分组信

56、令 是基于开放系统互连（是基于开放系统互连（OSI）模型的、为数据）模型的、为数据通信系统提供消息通信的信令。通信系统提供消息通信的信令。OSI的七层模型：的七层模型：表示层表示层会话层会话层传送层传送层网络层网络层链路层链路层物理层物理层应用层应用层7654321表示层表示层会话层会话层传送层传送层网络层网络层链路层链路层物理层物理层应用层应用层7654321物理连接物理连接逻辑连接逻辑连接1.4.2 1.4.2 信令的类型信令的类型 物理层：物理层：提供机械、电气、功能和程序上的方法，提供机械、电气、功能和程序上的方法，为数据链路实体之间进行比特传输的物理连接。为数据链路实体之间进行比特传

57、输的物理连接。 数据链路层：数据链路层：提供建立、维持和释放提供建立、维持和释放数据链路连数据链路连接接的方法，以及传送业务数据单元的功能和程序的的方法，以及传送业务数据单元的功能和程序的方法。方法。 网络层：网络层：提供建立、维持和终止提供建立、维持和终止网络连接网络连接的方法，的方法，以及在传送实体之间交换网络业务数据单元的功能以及在传送实体之间交换网络业务数据单元的功能和程序。和程序。 传送层：传送层：提供会话层实体之间的透明数据传送。提供会话层实体之间的透明数据传送。1.4.2 1.4.2 信令的类型信令的类型 会话层：会话层：为表示层提供通信的方法，它包括在两为表示层提供通信的方法，

58、它包括在两个表示层实体之间的连接，以支持按序的数据交换个表示层实体之间的连接，以支持按序的数据交换和连接的释放。和连接的释放。 表示层：表示层：在进行通信中的应用实体信息的表示方在进行通信中的应用实体信息的表示方法，负责所表示数据的公共格式和原则。法，负责所表示数据的公共格式和原则。 应用层：应用层：对应于具体的任务，如文件传送和消息对应于具体的任务，如文件传送和消息处理等。处理等。1.4.2 1.4.2 信令的类型信令的类型四、公共信道信令四、公共信道信令 是指一条与话路分开的专门数据通路来传送各是指一条与话路分开的专门数据通路来传送各通话接续所需的信令信息的一种信令方式。通话接续所需的信令

59、信息的一种信令方式。特点：特点： 两个网络节点之间不需要在每一个物理链路提供两个网络节点之间不需要在每一个物理链路提供信令信道。信令信道。 公共信道信令综合了随路和分组信令共同的优点。公共信道信令综合了随路和分组信令共同的优点。1.4.2 1.4.2 信令的类型信令的类型随路信令与共路信令的区别随路信令与共路信令的区别共路信令：共路信令： 信令传输通道与话路完全分开，将若干条话路的信令集中起来，信令传输通道与话路完全分开，将若干条话路的信令集中起来，在一条公共的高速数据链路上传送。信令以统一格式的消息信令在一条公共的高速数据链路上传送。信令以统一格式的消息信令单元形式传送，从而实现了局间信令传送形式的高度统一，不再单元形式传送，从而实现了局间信令传送形式的高度统一，不再象随路信令方式那样，分别传送线路信令和记发器信令。象随路信令方式那