通信交换重点

1、1交换节点的功能 (1) 接入功能：完成用户业务的集中和接入，通常由各类用户接口和中继接口完成。 (2) 交换功能：指信息从通信设备的一个端口进入，从另一个端口输出。这一功能通常由交换模块或交换网络完成。 (3) 信令功能：负责呼叫控制及连接的建立、监视、释放等。 (4) 其它控制功能：包括路由信息的更新和维护、计费、话务统计、维护管理等。2信息在网络中的传送方式称为传送模式，包括信息的复用、传输和交换方式。（1）同步传送模式（STM采用同步时分复用STDM、传输和同步时分交换STDS技术。所谓时分复用，就是采用时间分割的方法，把一条高速数字信道分成若干条低速数字信道，构成同时传输多个低速信号

2、的信道。）（2）异步传送模式（ATM采用异步时分复用ATDM、传输和异步时分交换ATDS技术）同步时分复用特点：用户占据的时隙位置固定。带宽恒定。信道独占，利用率低。异步（统计）时分复用特点：用户占据的时隙位置不固定。带宽可变。信道共享，利用率高。交换节点的功能结构3交换网络的作用是将任意入线的信息交换到指定出线去。4交换技术分类：及特点的比较 5电路交换工作过程：连接建立阶段：确定通路，预留资源。数据传输阶段：透明传输，维持连接。连接拆除阶段：断开连接，释放资源6电路交换机的分类：（1）按交换网络传送的信号形式，可以将电路交换机分为模拟交换机和数字交换机（2）按交换网络的接续方式，可以将电路

3、交换机分为空分交换机和时分交换机（3）按控制方式可以将电路交换机分为布线逻辑控制交换机和存储程序控制交换机7画图说明电路交换机的组成：电路交换机的总体结构包括硬件和软件两部分，硬件结构为话路子系统和控制子系统8BORSCHT功能的模拟用户接口电路BORSCHT B（Battery feed）馈电；O（Over-voltage）过压保护； R（Ring）振铃；S(Supervision)监视； C（Codec）编译码；H（Hybrid）混合电路；T（Test）测试9控制子系统处理机分为三种基本的配置方式：集中控制、分散控制和分布式控制。10双机冗余配置：为了确保控制系统安全可靠，程控交换机的控制

4、系统通常采用双机冗余配置，配置方式有微同步、负荷分担和主备用方式。通过PCM信道进行通信，有两种不同的方法： (1) 利用时隙16进行通信。这种通信方式不需要增加额外的硬件，软件的费用也小，但通信的信息量小，速度慢。(2) 通过数字交换网络的PCM信道直接传送。用这种方式能进行远距离通信，但缺点是占用了通信信道，并且费用较大。关于这种通信方式的详细情况也放在后面介绍。 微同步：就是要将两台处理机的执行结果通过比较器不断地进行检查比较。负荷分担：也叫话务分担，它是指两台处理机独立进行工作，在正常情况下个承担一半话务负荷。当一台处理机产生故障是，可由另一台承担全部负荷。为了能接替故障处理机的工作，

5、两台处理机必须了解呼叫处理的情况，故双机应具有互通信息的链路。主/备用方式：一台处理机联机运行，另一台处理机与话路设备完全分离或为备用。当主用机发生故障时，进行主/备用机倒换。11时分接线器主要由话音存储器SM(Speech Memory)和控制存储器CM(Control Memory)组成。SM用来暂存编码的话音信息。CM的作用是控制同步交换，它的每个单元所存的内容是由处理机控制写入的，用来控制SM读出或写入的地址。S接线器，它由交叉点矩阵和控制存储器CM组成，12交换软件系统的结构13根据信息存在时间特性，数据分为半固定数据和暂时性数据两类。半固定数据包含用户数据和局数据。14呼叫处理程序

6、的组成。呼叫处理程序用来控制呼叫，它包括用户扫描（用来检测用户环路的状态变化）、信令扫描（泛指对用户线进行的收号扫描和对中继线或信令设备进行的扫描）、数字分析（主要任务是根据所收到的地址信令或其前几位号码判定接续的性质）、路由选择（任务是根据路由表，确定对应于呼叫去向的中继线群，从中选择一条空闲的出中继线）、通路选择（任务是在交换网络指定的入端与出端之间选择一条空闲的通路）、输出驱动（用来驱动硬件电路的动作）。呼叫处理程序的结构：呼叫建立而执行的处理任务可分为3种类型：输入处理、内部处理和输出处理程序的执行管理，属于操作系统(OS)的功能15程序的执行级别和原则：分为中断级（实时性要求最高）、

7、时钟级和基本级。16时间表的结构：由四部分组成：时间计数器(HTMR)、有效指示器(HACT)、时间表(HTBL)和转移表(HJUMP)。17电路交换机的性能指标：话务负荷能力、控制系统的呼叫处理能力、交换机连接用户线和中继线的最大数量。服务质量指标：呼损指标、接续时延。可靠性指标：平均故障间隔时间MTBF和平均故障修复时间MTTR。可用度A可表示为 A=MTBF/(MTBF+MTTR)；双机的可用度A0可表示为 A0=MTBF2/(MTBF2+2*MTTR2)。运行维护性指标（故障定位准确度、再启动次数）。18统计时分复用：在给用户分配资源时，采用动态分配(即按需分配)，只有在用户有数据传送

8、时才给它分配资源。19分组交换的优缺点。优点：线路利用率较高。支持异种终端通信。数据传输质量好、可靠性高。负荷控制。经济性好。缺点：信息传送时延大。增加了网络开销。协议和控制比较复杂20分组交换网中什么是虚电路？什么是数据报？比比较二者的优缺点及适用场合。答：虚电路：两终端用户在相互传送数据之前要通过网络建立一条端到端的逻辑上的虚电路。数据报：交换节点将每一个分组独立地进行处理，当分组到达节点后，节点根据分组中包含的终点地址为每一个分组独立地寻找路由。虚电路的特点是： (1) 虚电路的路由选择仅仅发生在虚电路建立的时候，在以后的传送过程中，路由不再改变，这可以减少节点不必要的通信处理。 (2)

9、 由于所有分组遵循同一路由，这些分组将以原有的顺序到达目的地，终端不需要进行重新排序，因此分组的传输时延较小。 (3) 一旦建立了虚电路，每个分组头中不再需要有详细的目的地地址，而只需有逻辑信道号就可以区分每个呼叫的信息，这可以减少每一分组的额外开销。 (4) 虚电路是由多段逻辑信道构成的，每一个虚电路在它经过的每段物理链路上都有一个逻辑信道号，这些逻辑信道级连构成了端到端的虚电路。 (5) 虚电路的缺点是当网络中线路或者设备发生故障时，可能导致虚电路中断，必须重新建立连接。 (6) 虚电路的使用场合：虚电路适用于一次建立后长时间传送数据的场合，其持续时间应显著大于呼叫建立时间，如文件传送、传

10、真业务等。数据报的特点是： (1) 用户的通信不需要有建立连接和清除连接的过程，可以直接传送每个分组，因此对于短报文通信效率比较高； (2) 每个节点可以自由地选路，可以避开网中的拥塞部分，因此网络的健壮性较好。对于分组的传送比虚电路更为可靠，如果一个节点出现故障，分组可以通过其它路由传送。 (3) 数据报方式的缺点是：分组的到达不按顺序，在终点各分组需重新排队；并且每个分组的分组头要包含详细的目的地址，开销比较大。 (4) 数据报的使用场合：数据报适用于短报文的传送，如询问/响应型业务等。 21逻辑信道：在统计时分复用中，在一条共享的物理线路上，通过各个用户的数据信息上所加的标记，可以把各个

11、终端的数据在线路上严格地区分开来。这样形成了逻辑上的多条子信道，称为逻辑信道，用逻辑信道号LCN(Logical Channel Number)来标识。逻辑信道特点：(1) 由于分组交换采用动态统计时分复用方法，因此是在终端每次呼叫时，根据当时的实际情况分配LCN的；(2) 逻辑信道号是在用户至交换机或交换机之间的网内中继线上可以被分配的、代表子信道的一种编号资源。每一条线路上，逻辑信道号的分配是独立进行的；(3) 逻辑信道号是一种客观的存在。22帧中继的技术特点（1）取消了X.25的分组层功能，只有两个层次：物理层和数据链路层，使网内节点的处理大为简化 （2）用户平面和控制平面分离。(3)

12、传送的基本单元为帧，帧的长度是可变的。(4) 在数据链路层完成动态统计时分复用、帧透明传输和差错检测。(5) 提供了一套有效的带宽管理和拥塞控制机制。(6）可提供用户的接入速率在 64 kb/s2.048 Mb/s范围(7) 采用了面向连接的工作模式，可提供PVC业务和SVC业务。23带宽管理：指网络对每条虚连接上传送的用户数据量进行监控，以保证带宽资源在用户间的合理分配。24数字交换网络DSN：特点：(1) DSE本身具有通路选择的控制逻辑电路，它接收各个终端控制单元送来的选择命令，以建立、保持通路或释放通路。 (2) DSN采用逐级选试方式，能承受较大话务量，而且允许多次选试，选择时首选时

13、延最小的路由。(3) DSN扩充方便。(4) 各种终端模块以统一的方式与DSN连接，简化了控制。结构：入口级和选组级。25X.25协议分为三层：物理层，链路层和分组层，分别和OSI的下三层一一对应26帧中继技术：帧中继是在OSI参考模型第二层(数据链路层)的基础上采用简化协议传送和交换数据的一种技术，由于第二层的数据单元为帧，故称之为帧中继。包括两个操作平面：控制平面(C-plane)：用于建立和释放逻辑连接，传送并处理呼叫控制消息；用户平面(U-plane)：用于传送用户数据和管理信息。27ATM技术特点：采用固定长度的短分组；采用统计复用；采用面向连接并可以预约传输资源的方式工作；取消逐段

14、链路的差错控制和流量控制；ATM信元头部的功能降低28B-ISDN协议参考模型中的三个面分别完成不同的功能：用户平面，控制平面，管理平面。29ATM的物理层包括两个子层，即物理介质子层PM和传输会聚TC子层。其中：物理介质子层提供比特传输能力，对比特定时和线路编码等方面作出了规定，并针对所采用的物理介质定义其相应的特性；传输会聚子层的主要功能是实现比特流和信元流之间的转换。30AAL业务类别的属性取决于以下三个要素：信源和信宿之间要求的定时关系；比特率是均匀的还是可变的；连接模式是面向连接的还是非连接的。A类业务：具有恒定的比特率，面向连接的实时信息传递业务。主要用于电路仿真。B类业务：具有可

15、变的比特率，面向连接的实时信息传送业务。主要用于可变比特率的话音和视频传输。C类业务：具有可变的比特率，面向连接的非实时信息传送业务。主要用于面向连接的数据传输。D类业务：具有可变的比特率，面向非连接的非实时信息传送业务。主要用于面向非连接的数据传输。AAL3/4 SAR子层：SAR子层具有复用/分路、错误校验和CS-PDU拆装等功能.SAR-PDU格式ST为段类型，占2 bit，表示SAR-PDU的不同数据类型。SN为序列编号，占4 bit，用来表示来自同一个SAR-SDU的各SAR-PDU编号，并以此发现SAR-PDU的丢失和错插。MID为复用标识符，占10 bit，用以标识不同的 SAR

16、子层的连接，表示一条虚信道连接VCC上可以复用1024条用户连接过程。LI为长度指示，占6 bit，指示SAR-PDU净荷区中装载最后一个有效用户信息字节的位置。CRC为循环冗余校验序列，占10 bit，生成多项式为x10+x9+x5+x4+x+1，用于校验SAR-PDU在传送中可能发生的错误。31VP交换：VPI进行了变换，VP内部的VCI没有改变。VC交换：VPI进行了变换，VCI也进行了变换。32ATM交换机由5大功能模块组成。（1）入线处理模块：信元定界、信元有效性检验和信元类型分类。（2）出线处理模块：信元流复合，速率适配、传输帧适配。（3）呼叫处理控制模块：VCC、VPC的建立和拆

17、除，ATM交换模块控制，处理和发送OAM信元，发送信令信元（4）交换单元模块：ATM信元交换（5）拥塞控制和资源管理模块：进行网络资源和网络拥塞控制和管理。33ATM交换机中的缓冲策略 分为外部缓冲和内部缓冲两种方式。ATM交换网络：单级交换网络（扩展型交换矩阵、漏斗型网络、混叠型交换网络）和多级交换网络（单路径网络、多路径网络）。ATM交换单元的结构：共享存储器结构，共享媒体结构，空分交换结构。ATM交换机由5大功能模块组成，即入线处理模块、出线处理模块、交换模块。34（1）说明Banyan网结构有哪些特点。Banyan网络采用树形结构将多个交换单元互连，形成2×8、4×

18、8、6×8、8×8的交换结构。Banyan网络具备自选路由的功能，即交换单元根据输入端口的比特信息进行选路。Banyan网络存在内部阻塞和输出冲突的问题。（2）说明如何消除Banyan网的阻塞。加一个batcher排序网络。35ATM网络的业务量管理：网络资源管理、呼叫接纳控制（服务质量参数、业务流量参数、连接接纳控制(CAC)过程）、使用参数控制、整形、信元丢失和优先级控制、流量控制与拥塞控制。流量控制与拥塞控制：ATM中的流量控制和拥塞控制措施可分为预防式和反应式两大类。预防式流量控制是在网络拥塞发生前对进入网络的业务量进行限制。预防式流量控制是一种预先告知网络通信能力

19、的控制方法，影响网络带宽的利用率。反应式流量控制如同分组交换网络中的“窗口”法那样，当网络中信元数超过一定数量时，对进入的信元进行控制，如用信元速率适配法或选择性地丢弃信元。反应式流量控制是将网络拥塞发生点的信息返回到源节点，以便降低速率。拥塞控制分类：拥塞管理、拥塞回避和拥塞恢复。36第二层交换转发方式：直通方式；存储转发方式；自由分段方式。37生成树算法：1) 在所有L A N的网桥中，选出其中的一个作为根网桥（ root bridge）。2) 计算出这些网桥自己到这个根网桥的最短路径。3)网桥选择一个端口（根端口root port），这个端口给出的路径是此网桥到根网桥的最佳路径。4)对每

20、一个L A N，从位于其上的网桥中选出一个指定网桥（ designated bridge）。这个网桥必须是离根网桥最近的那个网桥。指定网桥负责将其所在L A N上的包转发给根网桥。5) 选择那些包含在生成树上的端口。这些端口由根端口以及此网桥成为指定网桥时所在的端口组成。生成树算法的基本思想：让网桥彼此之间传递特殊的消息，使它们能计算生成树。这种特殊的消息称为“配置网桥协议数据单元”或者“配置B P D U”。 以下简称“配置消息”消息判优：网桥不断地从它的每一个端口接收到配置信息，并且保留每个端口的“最优” 配置信息：假定现在有两条配置信息： C 1与C 2，则1) 如果C 1中的根I D在

21、数值上比C 2中的根I D小，我们认为C 1优于C 2；2) 如果C 1与C 2的根I D相同，但C 1中的费用比C 2低，则C 1优于C 2；3) 如果C 1与C 2的根I D和费用都相同，但C 1中发送网桥的I D在数值上比C 2中的低，则认为C 1优于C 2。如果网桥从L A N上收到的配置信息优于它想发送的配置信息，则将放弃发送该配置信息。网桥BPDU配置消息：A.网桥发送一个配置消息到某个端口，这个配置消息将会被连接到这个端口的L A N上的其他网桥接收到，并且不再被转发。B.目的地址是一个特殊的广播地址，指向“所有的网桥”。C.源地址是发送该配置信息的网桥的端口地址。D.S A P

22、值是01000010网桥的每个端口具有端口地址，此外，网桥具有一个网桥ID，标识每一个网桥，长度48bits。生成树计算步骤1：计算根网桥ID。基于从所有接口收到的配置信息，每个网桥可以独立地判断根网桥。根网桥是该网桥的I D以及它所收到的所有配置信息中的根I D中序号最小的一个。假定某个网桥B的I D为1 8，它从每个端口收到的最优配置信息如下，则B判断为最优的根ID是12。生成树计算步骤2：计算到根网桥的费用。如果B是根网桥，则距离为0。否则，B到根网桥的距离是各端口所报告的到邻接点的费用与邻接点到根网桥费用之和的最小值。假定按跳数计（过一个节点的费用为1）。因为B不是根网桥，所以它的费用

23、为86。生成树计算步骤3：确定根端口。B还将选出某个端口，通过它到达根网桥的费用最少。这个端口有时被称为根端口。如果同时有多个可供选择的端口，一般选择发送者I D最小的那个端口。本例中，B将选取端口2作为它的根端口。生成树计算步骤4：确定配置消息组成，确定将自己作为指定网桥的端口，向这些端口发送配置消息。当B确定根以及它到根的距离后， B就可以确定它自己的配置信息的组成，并将它与在每个端口所收到的最优的配置信息进行比较，从而确定B是否是该端口的指定网桥。生成树计算步骤5：选择生成树的端口，阻塞不在生成树上的端口生成树上的端口包括：1) B的根端口。本例中为端口2。2) B为其指定网桥的那些端口

24、。本例中为端口1，3和4。被B选为包括在生成树上的那些端口，处于转发状态（ forwarding state），即B将通过这些端口转发或者接收包。其他的端口则处于阻塞状态（ blocking state），B既不从这些端口上接收包，也不向这些端口转发包。例子： 根网桥ID：41 B到根网桥的距离：13 根端口：端口4 B将发送的配置消息：41，13，92 将B作为制定网桥的端口：端口1，端口2，向这些端口发送41，13，92 选择生成树上的端口：端口4，端口1，端口2；将端口3和端口5阻塞38IP与ATM结合的模型：重叠模型和集成模型。39IP与ATM结合的驱动方式：数据流驱动和拓扑驱。数据流

25、驱动就是在数据流到来时，临时判定流的性质，如有必要就建立ATM的虚连接来传送这一数据流。拓扑驱动就是将用控制协议预先生成和保持的IP路由映射到ATM的虚连接VC。40组成MPLS网络的设备分为两类，位于网络核心的LSR和位于网络边缘的LER。41多协议标记交换技术MPLS：标记：标记是一个短小、定长且只有局部意义的连接标识符，它对应于一个转发等价类FEC。标记边缘路由器(LER)。它位于接入网和MPLS网的边界的LSR中。标记交换路由器(LSR)。LSR是一个通用IP交换机，它位于MPLS核心网中，具有第三层转发分组和第二层交换分组的功能。标记分发协议(LDP)。它是MPLS中LSP的连接建立

26、协议，用于在LSR之间交换FEC/标记关联信息。标记交换路径(LSP)。一个从入口到出口的交换式路径，在功能上它等效于一个虚电路。标记信息库(LIB)。保存在一个LSR(LER)中的标记映射表，在LSR中包含有FEC/标记关联信息和关联端口以及介质的封装信息。转发等价类(FEC)。FEC代表了有相同服务需求的分组的子集。对于子集中所有的分组，路由器采用同样的处理方式转发。LIB作用：在MPLS中，当分组进入网络时，为一个分组指定一个特定的FEC只在MPLS网的入口做一次。FEC一般根据给定的分组集合的业务需求或是简单的地址前缀来确定。每一个LSR都要创建一张表来说明分组如何进行转发，该表被称为

27、标记信息库LIB。42MPLS属于多层交换技术，它主要由两部分组成：控制面和数据面，其主要特点是：(1) 控制面：负责交换第三层的路由信息和分配标记。它的主要内容包括：采用标准的IP路由协议；采用新定义的LDP协议、或已有的BGP、RSVP等交换、创建并维护标记转发表LIB和LSP。(2) 数据面：负责基于LIB进行分组转发，其主要特点是采纳ATM的固定长标记交换技术进行分组转发，从而极大地简化了核心网络分组转发的处理过程，提高了传输效率。43MPLS标记的分配方法：下游标记分配和上游标记分配。下游分配的策略是指标记的分发沿着数据流传输的逆行方向进行。又可分为下游标记请求分发和标记主动分发。44MPLS网络中LSP的建立过程： (1) 网络启动后在路由协议如OSPF、BGP、IS-IS等的作用下，在各路由器节点中建立路由表； (2) 根据路由表，各路由器节点在路由分布协议LDP控制下建立标记转发信息库LIB；(3) 将入口LSR、中间LSR和出口LER的输入/输出标记相互映射拼接起来后，就构成了从不同入口LER到不同出口LER的LSP。45“软交换”：传统硬件交换机的功能部件化。软交换的主要设计思想是业务、呼叫与承载的分离。；以分组