交换技术概述第一讲ppt课件

1、浙江大学城市学院信电分院浙江大学城市学院信电分院任课教师：赵胜颖任课教师：赵胜颖o交换是现代信息网络的灵魂，“交换的开展，决议了“整个通讯网络的开展。o课程是通讯信息类专业的重要专业根底课程。o了解交换的根本思想，掌握交换的经典知识和现代交换技术，建立通讯系统的整体框架认识。 1. 交换技术概论2. 交换网络3. 数字程控交换与通讯网4. 信令系统5. 分组交换6. ATM及MPLS交换技术7. IP交换技术8. 光交换技术9. 软交换技术 作业作业20%20%； 到课率及课堂表现到课率及课堂表现20%20%； 期末考试期末考试6060； 考试方式：笔试、开卷、随堂考；考试方式：笔试、开卷、随

2、堂考；o交换的根本概念交换的根本概念 o交换的开展交换的开展 o交换方式交换方式 o终端设备终端设备 o话务实际根底话务实际根底1. 1. 交换技术概论交换技术概论o 的产生的产生o 发明者：发明者： 1847 1847年生于英国苏格兰的亚历山年生于英国苏格兰的亚历山大大格雷厄姆格雷厄姆贝尔，从小就对声学和言贝尔，从小就对声学和言语学有浓重的兴趣。语学有浓重的兴趣。 o 时间：时间：18761876年年3 3月月1010日日 o 景象：他发现一块铁片在磁铁前振动会发景象：他发现一块铁片在磁铁前振动会发出微弱声音的，而且这种声音能经过导线出微弱声音的，而且这种声音能经过导线传向远方。传向远方。

3、o 思索：他想，假设对着铁片讲话，不也可思索：他想，假设对着铁片讲话，不也可以引起铁片的振动吗以引起铁片的振动吗? ?这就是贝尔关于的最这就是贝尔关于的最初想象，并最终实现初想象，并最终实现o 的出现：的出现： o 把声音信号转换成电信号，利用金属导把声音信号转换成电信号，利用金属导线作媒介线作媒介点对点通讯举例话音话音数据数据o 交换的出现交换的出现终端终端传输媒介传输媒介终端终端电信号电信号电信号电信号信息信息信息信息点对点通讯点对点通讯 在电信系统中，只需两个终端的通讯称为点对点通讯。无交换的多个终端要实 现相互间通讯，必需以全互连的方式两两相连。假设终端数为n，那么线对数为C2n= n

4、(n-1)/2当终端n=100时，线对数=100X(100-1)/2=4950p 无交换的多个终端的通讯(终端终端=5、线对数、线对数=10)o 用户数增多时：用户数增多时：o 用户线急剧增大；用户线急剧增大； o 每个用户如何确定每个用户如何确定与其他用户通话的与其他用户通话的问题；问题； o 每新添加一个的处每新添加一个的处置问题。置问题。 o 没有适用价值。没有适用价值。1025C万条时，5000) 1(21100002nnCnno 处理方法：采用中央交换的方法处理方法：采用中央交换的方法 o 在用户分布区域中心安装公共设备在用户分布区域中心安装公共设备万条；万条；变为15000) 1(

5、21 nnn出现交换机，出现交换机，完成各个用户完成各个用户之间的接续之间的接续当恣意两个用户要通话时，由交当恣意两个用户要通话时，由交换机将它们连通，通话终了将线换机将它们连通，通话终了将线路撤除，供其他用户运用。路撤除，供其他用户运用。？讨论：中央交换机应该处理哪些问题？讨论：中央交换机应该处理哪些问题必需的功能？必需的功能？o 交换机必需的功能：交换机必需的功能： o 及时发现用户的呼叫恳求。及时发现用户的呼叫恳求。 o 记录被叫用户号码。记录被叫用户号码。 o 判别被叫用户当前的忙闲形状。判别被叫用户当前的忙闲形状。 o 假设被叫用户空闲，交换机应能选择一条假设被叫用户空闲，交换机应能

6、选择一条链路将主被叫用户话机连通。链路将主被叫用户话机连通。 o 能通知被叫用户有呼叫。被叫摘机后，使能通知被叫用户有呼叫。被叫摘机后，使双方进入通话形状。双方进入通话形状。 o 能随时监视通话形状。能随时监视通话形状。 o 能使恣意两个进展通话；能使恣意两个进展通话； o 在同一时间内，能使假设干对用户同时通在同一时间内，能使假设干对用户同时通话且互不干扰。话且互不干扰。？讨论：如何扩展范围？讨论：如何扩展范围？o电信交换的概念o 所谓电信交换，就是在通讯网上，担任在通讯的源和目的终端之间建立通讯信道传送通讯信息的机制，也就是根据目的地，在源和目的终端之间传送通讯信息。o 实践运用中，为实现

7、分布区域较广的多个终端之间的相互通讯，通讯网往往是由多个交换节点构成的，这些交换节点之间或直接相连，或经过汇接交换节点相连，经过多种多样组网方式，从而构成覆盖区域广泛的通讯网络。多个交换节点组成的通讯网多个交换节点组成的通讯网中继线中继线用户终端与交换机之间的衔接线路叫做用户线；交换机与交换机之间的衔接线路叫做中继线 trunk 。o 交换机必需的功能：交换机必需的功能： o 及时发现用户的呼叫恳求。及时发现用户的呼叫恳求。 o 记录被叫用户号码。记录被叫用户号码。 o 判别被叫用户当前的忙闲形状。判别被叫用户当前的忙闲形状。 o 假设被叫用户空闲，交换机应能选择一条假设被叫用户空闲，交换机应

8、能选择一条链路将主被叫用户话机连通。链路将主被叫用户话机连通。 o 能通知被叫用户有呼叫。被叫摘机后，使能通知被叫用户有呼叫。被叫摘机后，使双方进入通话形状。双方进入通话形状。 o 能随时监视通话形状。能随时监视通话形状。 o 能使恣意两个进展通话；能使恣意两个进展通话； o 在同一时间内，能使假设干对用户同时通在同一时间内，能使假设干对用户同时通话且互不干扰。话且互不干扰。o 交换机与交换机的衔接交换机与交换机的衔接o 通讯网的组成：通讯网的组成：o 终端设备：完成信号的发送和接受，信号变换终端设备：完成信号的发送和接受，信号变换、匹配；、匹配； o 传输设备：完成信号的远间隔传输，信号转换

9、传输设备：完成信号的远间隔传输，信号转换、匹配；、匹配； o 交换设备：完成信号的交换，节点链路的聚集交换设备：完成信号的交换，节点链路的聚集、转接、分配。、转接、分配。 o 交换设备是现代通讯网的中心，起着关键性的交换设备是现代通讯网的中心，起着关键性的作用。作用。交换技术开展的三个阶段人工交换机阶段 机电式自动交换机阶段 电子式自动交换机？讨论：根据前面提出的功能，逐个进展设计，组？讨论：根据前面提出的功能，逐个进展设计，组成实践的交换机？成实践的交换机？先根据人工操作来思索。先根据人工操作来思索。o 人工交换机阶段人工交换机阶段 o 1.1.磁石交换机磁石交换机 o 1878 1878年

10、，美国年，美国 新港市图在下页新港市图在下页 o 2.2.共电交换机共电交换机 (1882 (1882年年) ) o 手摇发电机手摇发电机 集中供电集中供电 o 重要概念：中央馈电；两线传送；重要概念：中央馈电；两线传送； o 摘、挂机；主叫、被叫；摘、挂机；主叫、被叫；30门磁石交换机共电式交换机共电式交换机o 人工交换机的根本功能人工交换机的根本功能o 检测出主叫用户呼叫；检测出主叫用户呼叫； o 建立交换机到主叫用户的暂时通路，经过建立交换机到主叫用户的暂时通路，经过此通路获得被叫用户信息；此通路获得被叫用户信息； o 经过振铃呼出被叫用户；经过振铃呼出被叫用户； o 为主、被叫建立通话

11、通路；为主、被叫建立通话通路； o 检测话终释放通路。检测话终释放通路。o 话务员的任务内容话务员的任务内容 o 进展主叫检测后，判别该主叫能否有呼出进展主叫检测后，判别该主叫能否有呼出权限；权限； o 向被叫振铃前，判别该被叫能否正与其他向被叫振铃前，判别该被叫能否正与其他用户通话；用户通话； o 建立通路前，判别能否存在空闲的绳路等建立通路前，判别能否存在空闲的绳路等。？讨论：针对人工交换机的缺陷，如何改良？讨论：针对人工交换机的缺陷，如何改良？如何实现自动化？自动化首先需求处理哪些如何实现自动化？自动化首先需求处理哪些问题？问题？o 机电式自动交换机阶段机电式自动交换机阶段 o 1. 1

12、.步进制交换机步进制交换机 o 1891 1891年，美国年，美国 史端乔发明史端乔发明 特点特点: :直接控制方式直接控制方式自动交换机的自动交换机的2个关键点：个关键点： 为每个话机编号，每个话机要能发出号码；为每个话机编号，每个话机要能发出号码； 交换机要能识别号码，并根据号码完成接续。交换机要能识别号码，并根据号码完成接续。处理方法：处理方法： 采用脉冲拨号盘，用断续的脉冲来表示号码；采用脉冲拨号盘，用断续的脉冲来表示号码； 用上升旋转的机键接纳号码用上升旋转的机键接纳号码直接受号码脉冲控制直接受号码脉冲控制2. 2. 机动制交换机机动制交换机 旋转制或升降制交换机旋转制或升降制交换机

13、 特点：间接控制方式特点：间接控制方式共同特点：共同特点：噪声大噪声大易磨损易磨损维护任务量大维护任务量大接线速度慢接线速度慢缺点率高缺点率高电路技术简单电路技术简单人员培训容易人员培训容易 纵横制交换机Crossbar System： 特点：间接控制方式 接线器接点采用压接触方式旋转式交换机纵横交换机o 电子式自动交换机阶段电子式自动交换机阶段 - -存储程序控制存储程序控制。 o 1.1.空分程控交换机空分程控交换机 o 1965 1965年，美国年，美国 AT&T 1ESS AT&T 1ESS第一部存第一部存储程序控制的空分交换机。储程序控制的空分交换机。 o 话路部分：

14、空分网络话路部分：空分网络 小型纵横继电器小型纵横继电器+ +电子元件电子元件 o 2.2.时分模拟程控交换机时分模拟程控交换机 o 话路部分：话路部分：PAM PAM o 3.3.时分数字程控交换机时分数字程控交换机 o 话路部分：话路部分：PCM PCM o 它是计算机与它是计算机与PCMPCM技术相结合的产物。技术相结合的产物。o 程控交换机中程控交换机中 控制部分的三个阶段控制部分的三个阶段 o 1.1.集中控制方式：大型处置机集中控制方式：大型处置机 o 2.2.分级控制方式：区域处置机，减轻主处分级控制方式：区域处置机，减轻主处置机的负担置机的负担 o 3.3.全分散控制方式：全部

15、由小型处置机处全分散控制方式：全部由小型处置机处置置o 程控交换机的组成程控交换机的组成o 我国程控交换机的开展：我国程控交换机的开展：o 引进情况七国八制引进情况七国八制 o 1.F-150 1.F-150 日本。福州、厦门、成都、贵阳、日本。福州、厦门、成都、贵阳、桂林、南宁、桂林、南宁、 o 西安、兰州、西宁西安、兰州、西宁 o 2.S-1240 2.S-1240 比利时比利时 1976 1976。北京、上海、重庆。北京、上海、重庆、成都、广州、成都、广州 o 3.E10-B 3.E10-B 法国法国 CIA-ALCATEL- CIA-ALCATEL-阿尔卡特阿尔卡特 19811981。

16、 o 4.DMS-100 4.DMS-100 加拿大。北京、重庆、西安加拿大。北京、重庆、西安 o 5.AXE-10 5.AXE-10 瑞典瑞典 爱立信。广州、重庆、浙江爱立信。广州、重庆、浙江、辽宁、辽宁 o 6.EWSD 6.EWSD 德国德国 西门子。西门子。 o 7.NEAX-61 7.NEAX-61 日本日本 NEC NEC 。 o 8.5ESS-2000 8.5ESS-2000 美国美国 AT&T 1992 AT&T 1992。u 我国自行研制情况：我国自行研制情况： u 1. DS301. DS30：西安十所仿：西安十所仿F-150F-150消费，长途交消费，长途

17、交换机换机 u 2. PABX2. PABX机：长邮长虹、桂林机：长邮长虹、桂林542542、珠海、珠海 u 3. C53. C5端局机：十所、重邮、万家乐、联想端局机：十所、重邮、万家乐、联想 u 4. HJD-044. HJD-04：巨龙：巨龙537537厂、厂、515515厂等厂等 u 5. SP305. SP30：大唐：大唐 u 6. ZXT106. ZXT10：中兴：中兴 u 7. C&C087. C&C08：华为：华为o 交换方式分类：交换方式分类： o 电路交换电路交换 o 报文交换报文交换 o 分组交换分组交换( (含含ATMATM、IPIP交换、交换、MPLS

18、MPLS等等) )o 电路交换电路交换o 语音通讯的特点是过失率要求不高，但实时性语音通讯的特点是过失率要求不高，但实时性要求很高要求很高; ;o 针对语音通讯的要求，电路交换采用面向衔接针对语音通讯的要求，电路交换采用面向衔接的、独占电路的方式来满足实时性的要求。电的、独占电路的方式来满足实时性的要求。电路交换的根本过程包括路交换的根本过程包括“电路建立阶段、电路建立阶段、“通话阶段、通话阶段、“电路释放阶段三个过程。电路释放阶段三个过程。 o 电路建立阶段是根据用户所拨的被叫号码，由电路建立阶段是根据用户所拨的被叫号码，由交换机担任衔接起来的一条电路，在通话阶段交换机担任衔接起来的一条电路

19、，在通话阶段该电路归该用户独占，即使他们不讲话，不传该电路归该用户独占，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运用。输信息，该电路也不能分配给其他用户运用。o 根本原理根本原理o 电路交换的分类电路交换的分类o 空分交换：模拟信号空分交换：模拟信号 物理的实践电路物理的实践电路 并并独占线路独占线路 o 同步时分交换：数字信号同步时分交换：数字信号 帧构造方式帧构造方式 分分时共享时共享 独占时隙独占时隙o 电路交换的优点电路交换的优点o 信息的传输时延小，对一次接续而言，传信息的传输时延小，对一次接续而言，传输时延固定不变；输时延固定不变； o 信息以数字信号方式在数据通路中

20、信息以数字信号方式在数据通路中“透明透明传输，交换机对用户的数据信息不存储传输，交换机对用户的数据信息不存储、不分析、不处置，交换机在处置方面的、不分析、不处置，交换机在处置方面的开销比较小，对用户的数据信息也不需求开销比较小，对用户的数据信息也不需求附加用于控制的额外信息，也不做过失控附加用于控制的额外信息，也不做过失控制处置，信息的传输效率比较高。制处置，信息的传输效率比较高。 o 信息的编码方法和信息格式由通讯双方协信息的编码方法和信息格式由通讯双方协调，不受网络的限制。调，不受网络的限制。 o 用基于呼叫损失制的方法来处置业务流量用基于呼叫损失制的方法来处置业务流量，业务过负荷时呼损率

21、添加，但不影响已，业务过负荷时呼损率添加，但不影响已建立的呼叫。建立的呼叫。o 电路交换的缺陷电路交换的缺陷o 电路的接续时间较长。整个通话期间，即电路的接续时间较长。整个通话期间，即使没有通话信息，电路资源也被通讯双方使没有通话信息，电路资源也被通讯双方独占，电路利用率低。独占，电路利用率低。 o 通讯双方在信息传输、编码格式、同步方通讯双方在信息传输、编码格式、同步方式、通讯协议等方面要完全兼容。式、通讯协议等方面要完全兼容。 n n物理物理衔接的任何部分发生缺点都会引起通讯的衔接的任何部分发生缺点都会引起通讯的中断。中断。 o 存在呼损，即能够出现由于交换网络负载存在呼损，即能够出现由于

22、交换网络负载过重而呼叫不通。过重而呼叫不通。o 报文交换报文交换o 为了抑制电路交换中各种不同类型和特性为了抑制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，通讯电路利用的用户终端之间不能互通，通讯电路利用率低以及有呼损等方面的缺陷，提出了报率低以及有呼损等方面的缺陷，提出了报文交换的思想。文交换的思想。 o 报文交换根本原理是报文交换根本原理是“存储存储转发，不转发，不需求提供通讯双方的物理衔接，而是将所需求提供通讯双方的物理衔接，而是将所接纳的报文暂时存储。接纳的报文暂时存储。n假设假设A A用户要向用户要向B B用户发送信息，用户发送信息，A A用户不需求先连通与用户不需求先连通与

23、B B用户之间的电路，而只需与交换机接通，由交换机暂用户之间的电路，而只需与交换机接通，由交换机暂时把时把A A用户要发送的报文接纳和存储起来。用户要发送的报文接纳和存储起来。 n报文中除了用户要传送的信息以外，还有目的地址和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源地址，交换机根据报文中提供的B B用户的地址来选择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，等到该输输出路由，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，最后送到终点用户终点用户B B。o 报文交换根本原理报

24、文交换根本原理o 报文交换主要优点报文交换主要优点o 报文以存储转发方式经过交换机，输入输报文以存储转发方式经过交换机，输入输出电路的速率、码型格式等可以不同，很出电路的速率、码型格式等可以不同，很容易实现各种不同类型终端之间的相互通容易实现各种不同类型终端之间的相互通讯。讯。 o 在报文交换的过程中没有电路接续过程，在报文交换的过程中没有电路接续过程，来自不同用户的报文可以在一条线路上以来自不同用户的报文可以在一条线路上以报文为单位进展多路复用，线路可以以它报文为单位进展多路复用，线路可以以它的最高传输才干任务，大大提高线路的利的最高传输才干任务，大大提高线路的利用率。用率。 o 用户不需求

25、叫通对方就可发送报文，无呼用户不需求叫通对方就可发送报文，无呼损，并可以节省通讯终端操作人员的时间损，并可以节省通讯终端操作人员的时间。可以发送多目的地址的报文。可以发送多目的地址的报文。o 报文交换主要缺陷报文交换主要缺陷o 信息经过交换机时产生的时延大，而且时信息经过交换机时产生的时延大，而且时延不定、变化也大，不利于实时通讯。延不定、变化也大，不利于实时通讯。 o 交换机要有才干存储用户发送的报文，其交换机要有才干存储用户发送的报文，其中有的报文能够很长，要求交换机具有高中有的报文能够很长，要求交换机具有高速处置才干和大的存储容量。速处置才干和大的存储容量。o 分组交换分组交换o 语音通

26、讯的特点语音通讯的特点o 过失率要求不高，普通在过失率要求不高，普通在10-610-6， o 实时性强，要求在实时性强，要求在msms级级 o 数据通讯的特点：数据通讯的特点： o 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 o 对过失率要求极高，普通要求误码率到达对过失率要求极高，普通要求误码率到达10-910-9，同时还要做过失控制，保证数据的，同时还要做过失控制，保证数据的完全正确。完全正确。o电路交换不利于实现不同类型的数据终端没备之间的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讯，而报文交换信息传输时延又太长，不满足相互通讯，而报文交换信息传输

27、时延又太长，不满足许多数据通讯系统的实时性要求许多数据通讯系统的实时性要求 ？讨论：针对数据传输的特点和要求，如何改良电？讨论：针对数据传输的特点和要求，如何改良电路交换和报文交换方式来满足数据通讯的要求？路交换和报文交换方式来满足数据通讯的要求？n突发性突发性 n可靠率高可靠率高 n时延要求不高时延要求不高 n自创生活中的运输系统。自创生活中的运输系统。o 根本原理根本原理o 分组交换涵盖范围分组交换涵盖范围o 分组交换是一种大类结合方式，后分组交换是一种大类结合方式，后来开展起来的来开展起来的ATMATM、IPIP、MPLSMPLS等其他交换技等其他交换技术，从根本的交换思想和方式上来看都

28、属术，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，只是详细的技术细于分组交换这个大类，只是详细的技术细节有所区别。节有所区别。o 分组交换的优点分组交换的优点o 加速了数据在网络中的传输。由于分加速了数据在网络中的传输。由于分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储组是逐个传输，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。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，这样因输一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区缺乏而等待发送的机率及等待的时缓冲区缺乏而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。间也必然少得多。 o 简化了存储管理。由于分组的长度固简化了存储管理。由于分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换定，相应的缓冲区的大小也固定