现代交换技术

现代交换技术第一讲主讲教师：范亚芹

学时：16

现代交换技术主讲:范亚芹

教材

<<现代交换原理>>

陈建亚主编、北京邮电大学出版社第1章概述

1.1交换与通信网1.2交换技术的发展过程1.3现代通信技术的发展趋势1.1.1通信业务与通信网

一、现代通信业务类型

1、电话通信业务

----对语声信号进行传递和交换的通信业务。

2、电报通信业务

----对文字、图片和表格等信号进行传递和交换的通信业务。

1.1交换与通信网

3、数据通信业务----对“数据”信号进行传递和交换的

通信业务。

----“数据”是预先约定的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合。

4、多媒体通信业务

----一次业务的进行中交换的信息的类型不是一种，而是语音、文本、图像、声频、视频、数据等多种类型综合体。

----多媒体技术是通信、计祘机和视频三者融合的新技术。

1.1.2交换的引入一.交换机的产生1、通信就是在信息的源和目的之间进行传递的过程.2、最简单的通信系统是只有两个用户终端和连接两个用户终端的传输线路构成的通信系统---点到点的通信方式.如图1.1图1.1点对点通信3、当存在多个终端，且它们中的任何两个都可以进行点对点通信，方法是把所有终端两两相连，如图1.2所示。这样的一种连接方式称为全互连式。4、如果在用户分布密集的中心安装一个设备——交换机(switch，也叫交换节点)，每个用户的终端设备经各自的专用线路(叫用户线)连接到交换机上，如图1.3所示，就可以克服全互连式连接存在的问题。图1.2多用户全互连式连接全互连式连接存在一些问题（1）互连需N(N－1)/2条线对，且线对平方增加。（2）终端相距较远时，长途线路代价将很高。（3）每个终端需要N－1个线路接口。（4）再增加一个终端时，须增加N对线路。（5）每个用户终端出线过多，选线复杂，较难维护。交换机负责监测各个用户状态，需要时在两用户之间建立和释放通信连路每个通信终端通过一对专门的用户环线连到交换机的线路接口二.电话交换的发展过程

1876年，美国人贝尔发明了电话以来，电话交换技术经历了从：人工－>自动机电－>电子布控－>程控空分－>时分模拟－>数字的发展过程。最早的电话交换机，1878年英国人设计了磁石电话交换机。人工交换----通过接线员完成请求接收、状态监视和接续操作。15年后步进制交换机问世，通过号盘话机拨号使直流通断直接控制接续选择。1919年后，纵横制交换机，采用记发器集中收号，通过标志器驱动纵横接线器动作完成自动接续。随着半导体技术发展，出现了半电子交换机，准电子交换机。布控逻辑交换机，通过逻辑电路对呼叫译码和选择接续通路。计算机诞生后，将交换机的接续控制用计算机完成，有了模拟空分交换机。20世纪70年代，PCM技术成熟，产生了数字程控交换机，交换技术进入了数字化时代，可交换数字话音、数据和图文业务。三、通信网中的交换方式

目前在通信网中采用或曾经提出的交换方式主要有以下几种:电路交换多速率电路交换快速电路交换分组交换(X.25)帧交换帧中继(FR)ATM交换IP交换光交换软交换

1.2交换技术的发展过程1.2.1电路交换（CircuitSwitching）1、以恒定的比特率传递信息，建立实时的电路连接。（用户需先通过请求信号告诉交换机所需的连接，当需求可满足并由交换机建好连接后，双方才能通信；每个用户独占通信链路资源，电路效率低）如：程控交换机中，语音信号的传递速率为64kb/s。2、不适合宽带综合业务（图、文、声、像）并传的要求。1.2.2多速率电路交换（Multi-ratecircuitSwitching）克服电路交换只提供单一速率的缺点，对电路交换改进而来。可以同时以多种不同速率进行信息交换。适应不同速率的业务。实现的方法有如下两种：规定基本信道的速率在建立连接时根据业务的要求定义N个基本信道（即将N个基本信道捆绑起来），构成一个更高速率的信道。定义多种速率的基本信道 如：定义速率为156.672Mb/s的基本信道，规定信道的结构H、B、D及信道速率，如下：*1条H4信道（139.264Mb/s）

----分配可视电话*7条H1信道（2.048Mb/s）

----分配立体声音乐高速数据*1条同步信道（64kb/s）

----分配同步信号多速率的电路交换，仍然采用恒定的比特率传递信息，对于带宽资源的利用不利。如：H1信道占用时，再有H1信道的业务，即使此时H4信道空闲，也不能传送。1.2.3快速电路交换（FCS-fastCircuitSwitching）

为克服电路交换固定分配带宽不能适应突发业务的发展而提出。只有再发送信息时，才分配网络资源（建立电路连接），不发送信息时就释放资源。提高了带宽的利用率。设计和控制复杂，要求交换系统在很短时间内建立连接和拆线，实现困难。1.2.4分组交换（PS-PacketSwitching）把要传送的信息分成若干个分组（packet)，每个分组中有个分组头，含有可供选路的信息和其他控制信息，采用“存储—转发”方式在各节点，灵活的传送。传递信息灵活,路由忙时可以排队等待，无阻塞。两种方式：虚电路方式数据报方式不适合实时性较强的语音业务，而适合突发对差错敏感的数据业务。复杂的协议（X.25）处理，导致分组交换只适应中低速数据通信，存储和管理也比较复杂。1.2.5帧交换和帧中继（FR）针对分组交换的缺点，对分组交换进行改革－－改进型的分组交换。简化了协议和网络的功能、可支持高速度的数据通信。分组交换（X.25）适用于2Mb/s以下的工作速率。帧交换：简化了协议，速率提高二到四倍。帧中继：进一步简化协议，可适应140Mb/s的速率，适合突发性的数据业务。1.2.6ATM交换B-ISDN是面向宽带多媒体业务的网络，对各种业务都要支持。对B-ISDN信息传送模式在时间透明性和语义透明性提出了较高的要求。CTM技术特点：固定分配带宽，面向物理连接，同步时分复用，适应实时话音业务有较好的时间透明性。PTM技术特点：

动态分配带宽，面向无连接或逻缉连接，统计时分复用，适应有突发特性的数据通信业务，有较好的语义透明性。ATM交换技术：以PTM为基础并融合了CTM高速化的优点发展而成。采用异步时分复用方式，实现了动态分配带宽，可适应任意速率的业务。固定长度的信元和简化的信头，实现了快速交换和简化了协议处理，提高了网络的传输处理能力。现代交换技术第二讲主讲教师：范亚芹

学时：161.2.7IP交换----IP与ATM融和的技术

ATM是电信界为实现B-ISDN而提出的面向连接的技术。它集中了电路交换和分组交换的优点，具有可信的QoS来保证语音、数据、图像和多媒体信息的传输。以IP协议为基础的Internet的发展，使IP成为当前计算机网络应用环境中的“既成事实”标准和开放式系统平台。ATM和IP都是发展前景良好的技术，但它们在发展过程中都遇到了问题。

ATM技术是最佳的，而且ATM过于完善，其协议体系的复杂性造成了ATM系统研制、配置、管理、故障定位的难度；ATM没有机会将现有设施推倒重来，构建一个纯ATM网。

IP网络选路灵活,但只能提供尽力而为(besteffort)的服务，没有任何有效的业务质量保证机制。IP与ATM融和的目的:将IP选路的灵活性和ATM交换的大容量和高速结合起来.ATM技术与IP技术在未来很长一段时间内将共存，并最终融合在一起。目前最看好的是支持两者结合的多协议标记交换(MPLS)技术，它的大部分标准已制定1.2.8光交换

光纤传输技术在不断地进步，波分复用系统在一根光纤中已经能够传输几百吉比特每秒到太比特每秒的数字信息。(传输越来越使用光纤)。未来的大型交换系统将需要处理总量达几百、上千太比特每秒的信息。目前的电子交换和信息处理网络的发展已接近了电子速率的极限为解决电子瓶颈限制问题，在交换系统中引入光子技术，实现光交换。交换节点以电信号交换时，进出交换机时需要进行光－电转换、电－光转换。光交换是基于光信号的交换。整个光交换过程中，信号始终以光的行式存在，进出交换机时，不需要进行光－电转换、电－光转换。它不受检测器、调制器等光电器件响应速度的限制，对比特速率和调制方式透明，可以大大提高交换单元的吞吐量。1.2.9软交换

NGN（下一代网络，实现了传统的以电路交换为主的电