程控交换技术

程控交换技术论文姓名:班级:学号:日期:程控交换技术交换技术的新发展摘要自动电话交换由“机电”方式向“程控”方式演变，是20世纪电话通信的又一次重大变革。程控电话交换机就是电子计算机控制的电话交换机。它是利用电子计算机技术，用预先编好的程序来控制电话的接续工作。从技术结构上划分为程控空分用户交换机和程控数字用户交换机两种。前者是对模拟话音信号进行交换，属于模拟交换范畴。后者交换的是PCM数字话音信号，是数字交换机的一种类型。关键词：ATMNGN绪论ATM1.ATM交换基本概念2.ATM交换网络3.ATM协议参考模型4.ATM网络信令5.ATM设备简介6.ATM与IP的融合7.NGN的基本概念与交换技术的新发展8.NGN的结构9.NGN的交换技术NGN1.NGN的基本概念与交换技术的新发展2.NGN的结构3.NGN的交换技术ATM交换技术1.ATM交换基本概念异步传送模式(ATM)交换技术是一种包含传输、组网和交换等技术内容的新颖的高速通信技术。它是由产业界、用户团体、研究机构和标准化组织开发和定义的。它被设计满足下一代通信技术要求，如支持带宽资源的有效利用，有利于有各种类型的网络互连以及能够提供各种先进的通信业务。它被看作是先进和有效的军用和民用通信的先进通信技术。它适用于局域网和广域网，它具有高速数据传输率和支持许多种类型如声音、数据、传真、实时视频、CD质量音频和图像的通信。2.ATM交换网络交换结构将决定ATM网络的规模和性能。交换设计中采用的方法将影响交换吞吐量、信元阻塞、信元丢失以及交换延迟。交换结构决定了一个交换机路由来自输入端口的信元到输出端口的方法。结构将影响交换机的性能和扩展特性。结构也将影响交换机支持广播和多点转发的能力。交换机的主要功能是提供一种方法将来自输入端口的信元快速、有效地路由到输出端口,ATM交换设备将进行单个信元的输入处理、信元标头的转换以及信元输出处理。信元标头必须按输出端口的要求进行转换。为确保信元进入适当的物理链路,交换机也必须对信元进行输出处理。交换设计分为两大类:时分和空分结构时分：多路时分交换结构在处理信元交通过程中共享公共的内部设施。时分结构通过一个共享设施,如内部底板或内存,路由所有交换交通从输入端口到输出端口。多路时分最直接的形式是使用共享总线。信元通过这个共享设施进行传输,必须先请求,获准后才可存取总线。共享存储交换结构要求交换机中的所有端口共享对交换存储器的存取。共享设施要求在获准存取前,交通必须等待资源的可用性。如果资源正在使用,则交通必须等待这一资源的释放。竞争公共资源是时分结构的主要特征之一。所有的交通使用单个的设施,所以一个瞬间只能对一个信元进行操作。在大型网络中,一次处理一个信元,即使速度很快,共享设施仍会成为潜在的瓶颈。随着吞吐量需求的增长,由于存取共享资源的冲突机会增加,所以时分结构的吞吐量会下降。像共享总线系统这样的共享设施的主要优点就是易于扩展交换端口。只要将扩充端口板插入系统就可增加端口。可是,所有端口必须共享公共资源,或是总线或是内存。随着必须存取共享设施的设备数目增加,这些设施被占用的机会也增加,因此,资源的竞争会引起延迟,在等待资源可用时,必须采用缓冲机制。时分交换有一个设备吞吐量的固定上限,这种交换能力的限制不能随端口的增加而增加。所以,当对公共资源的需求增加时,网络性能会受到影响。交换的吞吐量是由公共资源的速度确定的,一般不能扩展,所以无法满足容量的增加。共享存储系统要求将进入的信元放入系统存储器,由负责输出信元功能的端口处理器存取。为完成特定的信元功能,每端口的处理必须存取公共的存储设施,在执行信元操作前,每个端口必须请求获准后方可存取存储器。输入端口必须将输入信元放入存储器,经端口处理器完成输出功能。当每个端口存取共享资源时,其它所有端口必须等待。每个等待存取公共设施的端口必须缓冲到达此端口的信元。共享资源限制了交换器及时地对每个信元进行服务的能力。共享总线具有与共享存储系统相同的限制。单个资源由所有端口共享,每个端必须等待。空分：空分结构空分网络结构提供通过交换构架的多条路径。与共享存储或底板结构不同,空分结构不依赖于共享设施。多条路径的概念允许多个信元同时通过交换器进行传输。空分结构具有良好的硬件扩展性,可以增加端口而不影响交换器的吞吐量,端口不必竞争单一的共享资源。另外,空分结构随着端口数的增加性能也获得提高。由于交换机性能可随端口的增加而提高,所以在理论上交换机可容纳多少端口不存在上限。

Banyan结构

Banyan结构是一种基于2×2交换单元的网络交换构架。Banyan结构交换单元的构造方法是在任意给定的一对输入和输出端口间形成一条路径。多条路径可支持多个信元同时传输。Banyan结构是一种自路由结构,在信元进入交换器时将路由前缀附在信元上,后缀则定义输出端口。内在的交换构架式交换单元可利用路由前缀信息,快速地导引信元到达正确的端口。自路由结构可确保所有信元到达由每个信元后缀信息指定的输出端口。Banyan结交换结构的优点是互连特性、高效地处理随机到达的数据,以及可以建立大型的交换结构。Banyan结构的缺点是连接阻塞及在大型网络中性能下降。如果两个以上的信元同时请求同一个输出端口时,将发生阻塞。只有一条路径且只有一个信元可以通过交换构架而其它则被阻塞。非阻塞交换允许输入和输出端口之间选择多条路径,因此可保证多个信元同时通过交换构架。Batcher-Banyan结构：如果信元在进入交换结构之前先按目标点进行排序,Banyan结构将具有无阻塞特性,每一瞬间每个输出端口只有一个信元请求。为确保同一输出端口每个瞬间不会有两个以上的信元请求,Batcher网络将进行信元排序。Batcher网络的排序功能将把具有较低地址的信元放在交换单元较高的输出上。Banyan结构将阻塞同时请求同一端口的两个信元之一,除非信元被预先排序。Bather结构的使用将使信元在请求输出端口前先进行排序。排序功能有效地消除两个信元同时请求同一端口的机会。ATM协议参考模型ATM协议参考模型有物理层、ATM层、ATM适配层组成。物理层：由两个子层组成，物理介质子层和传输汇聚子层。物理介质子层支持纯粹与介质有关的位功能。传输汇聚子层把ATM信元流转换成在物理介质上传输的位，如把帧匹配成在传输系统中所用的格式(SDH、PDH、基于信元的格式)、信元定界等功能。ATM层：ATM层:基本功能是负责生成信元，它不管载体的内容，且与服务无关。主要功能有多路复用、多路复用分解、信元VPI、VCI的转换，信元头的产生和去除，流控。ATM适配层：由两个子层组成，分段和重组子层(SAR)，把高一层的信息单位分段成ATM信元，或者把ATM信元重组成高一层的信息单位;汇聚子层(CS)与服务有关，可以完成的功能有信报标识和时钟恢复等。ATM网络信令信令是一个供ATM用户和网络交换控制信息、请求网络资源使用或者协商电路参数使用的进程。网络信令分类我们知道已有的信令系统分为随路信令与共路信令两大类，前者也称带内信令，广泛应用于用户环路和程控数字时分交换机局间信令等场合；后者也称带外信令，由于其采用独立于用户信息通路的信令通路，具有传递速度快，可靠性高，便于提供多种补充业务及某些特殊功能（如支持智能网，网络管理应用）等特点，正被广泛使用，如ISDN中的D通路信令和SSNO.7信令系统等。B-ISDN是基于ATM技术的一种网络，而ATM的传输与交换技术与已知的传统网络有质的区别，而且B-ISDN要支持恒定比特率和可变比特率、连续型和突发型（突发度可达１０００）、实时与非实时等特性各异及速率相差悬殊的多种业务。这些都使B-ISDN（本文将B-ISDN与ATM网络不作严格区分）的信令系统具有其特殊性。在ATM方式下，使用逻辑上与用户信息通路分开的信令虚通路（SVCS）来传递信令，故其仍属于带外信令。ATM是一种面向连接的信息转移模式，而连接又分为永久性虚连接和动态（交换）虚连接，因此，ATM网络信令系统的基本功能是实现分段重装子层SAR交换连接的控制。此外，还要具有提供补充业务，支持智能网和网络管理应用等附加功能。ATM设备简介ATM优点：（1）ATM使用相同的数据单元，可实现广域网和局域网的无缝连接。（2）ATM支持VLAN（虚拟局域网）功能，可以对网络进行灵活的管理和配置。（3）ATM具有不同的速率，分别为25、51、155、622Mbps，从而为不同的应用提供不同的速率。ATM是一项数据传输技术。它适用于局域网和广域网，它具有高速数据传输率和支持许多种类型如声音、数据、传真、实时视频、CD质量音频和图像的通信。ATM是在LAN或WAN上传送声音、视频图像和数据的宽带技术。它是一项信元中继技术，数据分组大小固定。你可将信元想像成一种运输设备，能够把数据块从一个设备经过ATM交换设备传送到另一个设备。所有信元具有同样的大小，不像帧中继及局域网系统数据分组大小不定。使用相同大小的信元可以提供一种方法，预计和保证应用所需要的带宽。如同轿车在繁忙交叉路口必须等待长卡车转弯一样，可变长度的数据分组容易在交换设备处引起通信延迟。ATM与IP的融合目前，IP与ATM结合技术主要分为两大类：重叠技术和集成技术。重叠技术是通过中间层将IP协议和ATM交换结合在一起的IPOVERATM技术，即“在AIP”，意思是使用ATM技术来实现IP分组的传播。这种技术不更改ATM网络的协议模块，而将IP协议的功能层叠加在ATM上。也就是说，在叠加模型中，IP协议是重叠在ATM上运行的，它需要定义两套地址结构及选路协议，同时需要两套维护和管理功能，ATM系统既要分配IP地址，也要分配ATM地址，所有在ATM网络上工作的协议均需解析协议，将高层的IP地址与相应的ATM地址联系起来。重叠技术的优点是采用标准的ATM论坛ITU-T的信令标准，与标准的ATM网络及业务兼容缺点是传送IP包的效率较低。集成技术是将IP协议和ATM交换集成在一起，利用ATM高速交换能力转发IP数据包。集成模型将ATM单元实体与ATM网络地址分配策略和路由选择协议分离，ATM网络实体采用与IP协议完全相同的协议体系和地址分配策略，ATM系统仅需标识IP地址，网络不再需要ATM的地址解析规程，但增加了ATM交换机的复杂度,使ATM交换机看起来更像一个多协议的路由器。集成技术的优点是传送IP包的效率比较高，不需要地址解析协议缺点是与标准的ATM技术融合较为困难。NGN技术1.NGN的基本概念与交换技术的新发展软交换技术：软交换的概念最早起源于美国。当时在企业网络环境下，用户采用基于以太网的电话，通过一套基于PC服务器的呼叫控制软件（CallManager、CallServer），实现PBX功能（IPPBX）。对于这样一套设备，系统不需单独铺设网络，而只通过与局域网共享就可实现管理与维护的统一，综合成本远低于传统的PBX。由于企业网环境对设备的可靠性、计费和管理要求不高，主要用于满足通信需求，设备门槛低，许多设备商都可提供此类解决方案，因此IPPBX应用获得了巨大成功。受到IPPBX成功的启发，为了提高网络综合运营效益，网络的发展更加趋于合理、开放，更好的服务于用户。业界提出了这样一种思想：将传统的交换设备部件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准协议（MGCP、H248）且主要使用纯软件进行处理，于是，SoftSwitch（软交换）技术应运而生。2.NGN的结构NGN结构的研究是下一代网络体系结构研究中的核心内容·针对目前下一代网络研究状况，本文提出一种三层平面结构模型.业务平面抽象NGN网络结构的功能需求，功能平面抽象独立于物理网络的逻辑网络结构和功能，物理平面描述物理网络的实现结构三层平面通过功能实体的映射形成统一的模型三层平面模型为下一代网络体系结构的进一步研究提供了基础。3.NGN的交换技术软交换是下一代网络的核心设备之一，各运营商在组建基于软交换技术的网络结构时，必须考虑到与其它各种网络的互通。在下一代网络中，应有一个较统一的网络系统结构。软交换位于网络控制层，较好地实现了基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的功能。软交换与应用/业务层之间的接口提供访问各种数据库、三方应用平台、功能服务器等接口，实现对增值业务、管理业务和三方应用的支持。其中：软交换与应用服务器间的接口可采用SIP、API，如Parlay，提供对三方应用和增值业务的支持；软交换与策略服务器间的接口对网络设备工作进行动态干预，可采用COPS协议；软交换与网关中心间的接口实现网络管理，采用SNMP；软交换与智能网SCP之间的接口实现对现有智能网业务的支持，采用INAP协议。通