现代通信与交换网络第1章

现代通信与交换网络第1章第一页，共56页。课程内容交换概论交换网络程控数字电话交换与电话通信网信令系统分组交换与分组交换网ISDN交换技术与N-ISDNATM交换技术与B-ISDNIP交换技术与下一代网络（NGN）2第二页，共56页。一、交换概论第三页，共56页。电信交换的基本概念各种交换方式电信交换系统的基本结构本章主要内容4第四页，共56页。终端传输媒介终端电信号电信号信息信息点对点通信在电信系统中，只有两个终端的通信称为点对点通信。1、电信交换的基本概念5第五页，共56页。点对点通信举例话音数据6第六页，共56页。无交换的多个终端要实现相互间通信，必须以全互连的方式两两相连。若终端数为n，则线对数为C2n=n(n-1)/2（当终端n=100时，线对数=100X(100-1)/2=4950）无交换的多个终端的通信(终端=5、线对数=10)7第七页，共56页。用户间通过交换设备连接用户环线交换设备引入交换的终端间的通信8第八页，共56页。多个交换节点组成的通信网引入交换的终端间的通信中继线9第九页，共56页。所谓电信交换，就是在通信网上，负责在通信的源和目的终端之间建立通信信道传送通信信息的机制，也就是根据目的地，在源和目的终端之间传送通信信息。电信交换的概念10第十页，共56页。交换节点可控制的接续类型：

本局接续、出局接续、入局接续、转接接续交换节点的基本功能能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转发信号能控制连接的建立与拆除交换节点必须具备的基本功能：能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫信号、地址信号11第十一页，共56页。交换节点接续类型图示12第十二页，共56页。几个概念交换通信网交换设备传输设备终端设备用户线中继线出局呼叫入局呼叫本局呼叫转接呼叫主叫被叫主叫局被叫局端局汇接局13第十三页，共56页。2、各种交换方式电路交换报文交换分组交换帧中继ATM交换IP交换光交换14第十四页，共56页。CTM-CircuitTransferModePTM-PacketTransferModeATM-AsynchronousTransferMode各种交换方式IP交换多速率电路交换快速电路交换ATM交换帧中继报文交换电路交换分组交换光交换PTMCTM15第十五页，共56页。交换节点A交换节点B交换节点C建立传送释放电路交换的基本过程电路交换(CircuitSwitching)16第十六页，共56页。要在通信的用户间建立专用的物理连接通路。（固定分配带宽）对传送的信息无差错控制措施。对通信信息不作处理(信令除外)，而是原封不动地传送，用作低速数据传送时不进行速率、码型的变换。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，但不影响已建立的呼叫。

电路交换的特点17第十七页，共56页。

公用电信网的电报自动交换是报文交换的典型应用，有的专用数据网也采用报文交换方式。报文交换（MessageSwitching）基本的报文交换动作是存储报文、分析报文中的收报人地址和报文转发。有多个报文送往同一地点时，要排队按顺序发送。报文传送中有检错和纠错措施18第十八页，共56页。

采用存储转发方式的分组交换与报文交换的不同在于：分组交换将用户要传送的信息分割为若干个分组（packet），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。分组交换（PS：PacketSwitching）19第十九页，共56页。

报文交换的时延分组交换的时延分组交换和报文交换比较20第二十页，共56页。虚电路(VC：VirtualCircuit)方式数据报(DG：Datagram)方式

分组交换的两种方式21第二十一页，共56页。所谓虚电路方式，就是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，最后通过呼叫清除分组来拆除虚电路。它不同于电路交换中的物理连接，而是逻辑连接。交换虚电路(SVC：SwitchedVirtualCircuit)

用户通过发送呼叫请求分组来建立虚电路的方式。永久虚电路(PVC：PermanentVirtualCircuit)

应用户预约，由网络运营者为之建立固定的虚电路，而不需在呼叫时临时建立虚电路，可直接进入数据传送阶段的方式。虚电路22第二十二页，共56页。

数据报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选路。

数据报23第二十三页，共56页。DG方式的每个分组头中要包含详细的目的地址VC方式由于预先已建立逻辑连接，分组头中只要含有对应于所建立的VC的逻辑信道标识虚电路与数据报的比较——分组头24第二十四页，共56页。VC方式预先有建立过程，但一旦虚电路建立，在端到端之间所选定的路由上的各个交换节点都具有映象表，存放出入逻辑信道的对应关系，每个分组到来时只要查找映象表，而不需要进行复杂的选路。DG方式则不需要有建立过程，但对每个分组都要独立地进行选路。虚电路与数据报的比较——选路25第二十五页，共56页。VC方式中，属于同一呼叫的各个分组在同一条虚电路上传送，分组会按原有顺序到达终点，不会产生失序现象。DG方式中，各个分组由于是独立选路，可以从不同的路由转送，会引起失序。虚电路与数据报的比较—分组顺序26第二十六页，共56页。VC方式对故障较为敏感，当传输链路或交换节点发生故障时可能引起虚电路的中断，需要重新建立。（有些分组网具有再连接功能，出现故障时可自动建立新的虚电路，并做到不丢失用户数据）DG方式中各个分组可选择不同路由，对故障的防卫能力较强，从而可靠性较高。虚电路与数据报的比较—故障敏感性27第二十七页，共56页。VC方式适用于较连续的数据流传送，其持续时间应显著地大于呼叫建立的时间，如文件传送、传真业务等。DG方式则适用于面向事务的询向／响应型数据业务。虚电路与数据报的比较——应用28第二十八页，共56页。

分组交换基于X.25协议，该协议包含了3层，第一层物理层，第二层数据链路层，第三层分组层，对应于OSI模型的下三层。分组交换协议物理层X.25分组层LAPB123物理层网络层数据链路层29第二十九页，共56页。分组交换协议X.75X.2530第三十页，共56页。RMAMRMRMRMAMAMAMAMAMAMCHINAPAC网络模型AM31第三十一页，共56页。银行提款机CHINAPAC银行主机ATM1ATM2POS1ATMnPOS2POSn银行提款机与CHINAPAC的链接32第三十二页，共56页。CHINAPAC本地服务器PCPC路由器本地服务器PCPC路由器局域网互连使用CHINAPAC实现网络互连33第三十三页，共56页。接入Internet本地服务器PCPC路由器CHINAPACInternet使用CHINAPAC接入Internet34第三十四页，共56页。数据传送阶段协议大为简化分组交换：X.25协议-OSI的1、2、3层信息传送单位：分组帧中继：协议-OSI的1、2（核心功能）层信息传送单位：帧帧中继（FrameRelay）35第三十五页，共56页。X.25和帧中继处理流程比较36第三十六页，共56页。CHINAFRN本地服务器PCPC路由器本地服务器PCPC路由器PSPDNPSPDN帧中继的应用37第三十七页，共56页。

面向连接的电路交换和无连接的分组交换的主要区别体现在以下几个方面：在交换形式上在通路建立和网络资源分配上在差错控制上在业务流量控制上呼叫损失制、呼叫延迟制CTM与PTM的比较38第三十八页，共56页。在对信息的损伤方面电路交换具有较好的时间透明性分组交换具有较好的语义透明性在支持多种业务方面分组交换有更大的灵活性，可实现多速率交换，并允许多种业务共享网络资源。在交换速率方面电路交换可达到高速率的交换；而分组交换的交换速率受到了限制。在设备的复杂性方面分组交换需要一套复杂的队列管理机制，而电路交换则需要复杂路由选择算法。

CTM与PTM的比较39第三十九页，共56页。固定长度的信元信元(cell)只有53个字节(byte)，其中开头5个字节称为信头(cellheader)，其余48个字节为信息域，或称为净荷(payload)。采用很短的信元可以减少交换节点内部的缓冲器容量以及排队时延和时延抖动。信元的长度固定，则有利于简化交换控制和缓冲器管理。ATM交换-异步传送模式40第四十页，共56页。41第四十一页，共56页。信头简化

ATM信元的信头功能有限，主要是虚连接的标识，还有优先级标志、信头的差错检验等。面向连接ATM采用面向连接的方式。即用户信息传送前，先要有连接建立过程，在信息传送结束后，要拆除连接。它不是物理连接，而是一种虚连接(VC：VirtualConnection)。ATM交换42第四十二页，共56页。异步时分交换

同步时分（时间位置、物理信道）(STD：SynchronousTimeDivision)异步时分（标记、物理信道）(ATD：AsynchronousTimeDivision)ATM交换43第四十三页，共56页。

ATM技术是以分组传送模式为基础并融合了电路传送模式高速化的优点发展而成的。ATM克服了STM不能适应任意速率业务，难以导入未知新业务的缺点；简化了分组通信中的协议，并由硬件对简化的协议进行处理，交换节点不再对信息进行流量控制和差错控制，从而极大地提高了网络的传输处理能力。ATM交换44第四十四页，共56页。IPoverATM有两种模式：叠加模型：CIP、LANE、MPOA集成模型：IP交换、Tag交换、MPLSIP交换45第四十五页，共56页。电交换光电光电光电光电电光光电电光光信号光信号光交换光信号光信号光交换46第四十六页，共56页。3、电信交换系统的基本结构交换网络控制系统接口接口接口接口用户线中继线47第四十七页，共56页。互连技术交换网络的拓扑结构、选路策略、控制机理、多播方式、阻塞特性、故障防卫接口技术模拟用户接口、数字用户接口、模拟中继接口、数字中继接口信令技术用户信令、局间信令控制技术控制系统的结构方式、处理机间的通信方式、多处理机结构电信交换的基本技术48第四十八页，共56页。交换设备终端设备传输设备4、现代通信网技术综述通信网的组成49第四十九页，共56页。通信网的分层结构骨干传送网接入网传送网应用层SN1业务网1SNn业务网n……业务网CPE/CPN支撑网50第五十页，共56页。电信网通信业务主要特点电话通信网（PSTN）模拟电话、中低速率（≤56kbit/s）应用广泛分组交换网（X.25）中低速数据（≤64kbit/s）应用广泛可靠性高综合业务数字网（N-ISDN）电话、传真、数据等综合业务（64~2048kbit/s）灵活方便节省开支帧中继网（FRN）中高速数据（64~2048kbit/s）传输速率高灵活、价格低数字数据网（DDN）中高速数据（64~2048kbit/s）应用广泛传输速度高价格高业务网的种类（1）51第五十一页，共56页。业务网的种类（2）电信网通信业务主要特点数字移动通信网（GSM、CDMA）（GPRS）（3G）电话、低速数据（8~16kbit/s）电话、中速数据<100kbit/s多媒体2Mbit/s应用广泛移动通信VSAT卫星网电话、中低速数据（≤128kbit/s）建网快成本高宽带综合业务数字网（B-ISDN）多媒体≧155.52Mbit/s宽带综合业务下一代网络（NGN）多媒体、高速数据（Gbit/s）发展方向、高效灵活、综合、开放、多业务52第五十二页，共56页。电信网的支撑网No.7信令网数字同步网电信管理网（TMN）53第五十