交换原理 概论

1、温州大学物电学院温州大学物电学院 韦文生韦文生联系方式联系方式(Email) 办公地点：南校区办公地点：南校区物理与电子信息学院楼物理与电子信息学院楼B115#l电路交换硬件l电路交换软件l信令系统l分组交换，包括IP、ATM、MPLSl光交换l软交换，包括媒体网关、信令网关和呼叫处理流程第一讲 概论l通信的目的就是将人类活动中的相关信息相互交换。l信息类型模拟和数字信息，包括语音、文字、数据及图像等。l信息转送的组织方式原始模拟信号方式转送，烽火、莫尔斯电报、模拟电话、频分载波等；数字化转送，包括PCM编码等时复用和分组打包统计复用方式。l信息传送复用模拟信号，采用

2、媒体直传或频分载波传送；数字信号，等时时分复用或统计复用传送。l交换设备的作用及分类作用：实现多点到多点的信息转移交互；分类：l模拟信号，采用空分开关l数字时分信号，采用时隙电路交换l数据分组信号，采用分组路由器方式。l通信网由终端设备、传输系统和转接交换设备联合组成的完成信息交互的系统。l终端设备是通信的源点和终点，完成信息的变换和反变换，例如电话机、计算机等。l传输系统是网络节点间的连接媒体，提供信息传送通路，如电缆、光缆、空间电磁波及相关协议和信号方式等。l转接交换设备是通信网的核心，完成接入信号的汇集、转接和分配。如程控交换机、路由器等。l无交换的多个终端要实现相互间通信，无交换的多个

3、终端要实现相互间通信，必须以全互连的方式两两相连。必须以全互连的方式两两相连。l若终端数为若终端数为n，则线对数为则线对数为C2n= n(n-1)/2(终端终端=5、线对数、线对数=10)No.7信令网汇接交换机端局交换机端局交换机端局交换机123456789*8#123456789*8#123456789*8#123456789*8#123456789*8#123456789*8#123456789*8#123456789*8#123456789*8#图1.1 电话网一般结构 省际平面DC1DC1DC1DC1省内平面DC2DC2DC2DC2DC2DC2DC2基干路由低呼损直达路由高效直达路由

4、图1.2 电话网的等级结构C5C5l电话网分为本地网和长途网，本地网为同一区号内的网络，不同区号之间的网络为长途网。l电话交换局为电话网的核心，采用数字程控交换设备，每个话路占用64kbit/s带宽，为一个时隙，交换设备完成时隙交换。l我国现在采用三级网路结构，DC1为省、直辖市交换中心，网状互连，DC2为省区内汇接中心，C5为端局，上接DC2，下接电话机。l用户到端局采用模拟信号传输；l交换局到交换局之间采用PCM时分复用方式相互连接；l每个用户在通话之前要利用信令通知交换机为其建立通话通路；l每条通路固定占用64kbit/s带宽，实时性和通话质量有保证，但无话音传送时将浪费带宽资源；l网络

5、结构由交换技术决定，拓扑不灵活，扩展新业务较困难。l原始通信：烽火，消息树l初始通信：1876年贝尔发明电话，点到点连接，人工接续；l自动交换通信： 1889年发明步进制交换机；1932年出现纵横制交换机 l网络自动化： 二战后，长途网络实现了自动化l程控交换程控交换 1965 1965年年AT&TAT&T推出第一台程控交换机，推出第一台程控交换机，空分开关模拟交换。空分开关模拟交换。l数字传输数字传输 脉冲编码调制脉冲编码调制PCMPCM的产生。的产生。l程控数字交换程控数字交换 1970 1970年首先在法国拉尼翁开通年首先在法国拉尼翁开通第一台数字程控交换机。第一台数字程

6、控交换机。开创了数字化语音网络新时期。 数据网络和分组交换，始于数据网络和分组交换，始于2020世纪世纪7070年代。年代。lCCITTCCITT建立了一个称作建立了一个称作X.25X.25的标准协议。的标准协议。lISOISO通过了通过了OSIOSI七层框架协议，七层框架协议，为世界上任何为世界上任何计算机与其他计算机通信提供了条件。计算机与其他计算机通信提供了条件。lInternet,Internet,路由器，路由器，IPIP技术，现已成为技术，现已成为NGNNGN的的技术基础。技术基础。l宽带交换技术(速率2Mb/S)，主要用来交换大块数据业务和视频业务。l快速电路交换和帧中继，解决数据

7、分组交换的节点处理速度问题。lATM交换，将数据组装成定长的短分组，利用电路交换机制实现高速数据交换。l多协议标记交换(MPLS)，是IP技术和ATM交换相结合的产物。l光交换技术，随着光器件和波分复用技术的发展和不断成熟，光交换机技术成为实现NGN的一个核心技术，当前有空分机制的光路交换(ODX)、时空结合的光突发交换(OBS), 只完成光层交换。电交换电交换光光 电电光光 电电光光 电电光光 电电电电 光光光光 电电电电 光光光信号光信号光信号光信号光交换光交换光信号光信号光信号光信号 软交换模式是近年发展起来的、能较好的适应未软交换模式是近年发展起来的、能较好的适应未来通信交换网需求的过

8、渡技术模式，来通信交换网需求的过渡技术模式，将网络分为将网络分为“业业务应用层务应用层”、“核心控制层核心控制层” 、“媒体传送层媒体传送层”和和“边缘接入层边缘接入层”等四个层面。等四个层面。 这四个层面的功能相对独立，各层之间通过标准这四个层面的功能相对独立，各层之间通过标准化协议接口进行通信，从而使得整个系统具备开放性、化协议接口进行通信，从而使得整个系统具备开放性、高可靠性和高可用性高可靠性和高可用性，兼容现有的交换系统，又能适，兼容现有的交换系统，又能适应未来新业务开发和迅速生成的需求。应未来新业务开发和迅速生成的需求。业务层业务层控制层控制层传送层传送层接入层接入层接入接入网关网关

9、中继中继网关网关信令信令网关网关无线接无线接入网关入网关智能智能终端终端IP 传传 送送 网网( IP/ MPLS )用户终端用户终端现有交换机现有交换机现有移动交换机现有移动交换机软软 交交 换换 系系 统统业务控制业务控制服务器服务器各类应用各类应用服务器服务器第三方第三方接口接口图图1. 10 软交换系统结构示意图软交换系统结构示意图 各层的主要功能各层的主要功能:接入层接入层 提供丰富的接入手段，将各类用户连接到分组网络，提供丰富的接入手段，将各类用户连接到分组网络，并将各类通信业务信号转换成能在并将各类通信业务信号转换成能在TCP/IPTCP/IP协议的协议的分组网络上分组网络上传递

10、的信息格式；传递的信息格式；传送层传送层 采用采用TCP/IPTCP/IP协议的分组交换网络协议的分组交换网络，提供高可靠性、，提供高可靠性、端到端的端到端的QoSQoS保证的综合传送平台保证的综合传送平台；控制层控制层 采用开放的业务接口，提供传统的采用开放的业务接口，提供传统的“数据交换数据交换”业业务和其他增值的交换业务；务和其他增值的交换业务；业务层业务层 提供各类新业务的开发，各种新公司的业务接入，提供各类新业务的开发，各种新公司的业务接入，以及原有通信业务的改进与调整。以及原有通信业务的改进与调整。 软交换技术并没有新的概念，而是将原有程控交换系统软交换技术并没有新的概念，而是将原

11、有程控交换系统的四个功能层面分离，用具有开放标准接口协议的网络部件的四个功能层面分离，用具有开放标准接口协议的网络部件去新建去新建“软交换软交换”系统；公开业务、控制、接入和交换间的系统；公开业务、控制、接入和交换间的协议，从而真正实现多厂家的网络运营环境，并可方便地引协议，从而真正实现多厂家的网络运营环境，并可方便地引入与组合多种通信业务，为未来通信网络的发展奠定了基础。入与组合多种通信业务，为未来通信网络的发展奠定了基础。 3软交换在网络中的功能软交换在网络中的功能 软交换是多种逻辑功能实体的集合软交换是多种逻辑功能实体的集合 ，提供综合提供综合业务的呼叫控制、连接以及部分业务功能业务的呼叫控制、连接以及部分业务功能 ，是下一代是下一代电信网中语音电信网中语音/数据数据/视频业务呼叫、控制、业务提供视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备的核心设备，也是