【大学课件】数字程控交换与现代通信网

数字程控交换与现代通信网欢迎学习数字程控交换与现代通信网课程。本课程将带您深入了解通信技术的发展历程、数字交换系统的结构与功能，以及现代通信网络的最新技术。绪论课程概述介绍数字程控交换和现代通信网的基本概念和重要性。学习目标掌握数字交换技术的核心原理和现代通信网络的发展趋势。课程结构从历史发展到最新技术，全面覆盖通信网络的各个方面。通信技术发展历程1电报时代摩尔斯电码开启远距离通信的新纪元。2电话时代贝尔发明电话，实现了语音的远程传输。3数字时代数字技术的应用，大幅提高了通信质量和效率。4互联网时代全球信息高速公路的形成，彻底改变了人类通信方式。数字交换技术的兴起模拟到数字的转变数字技术克服了模拟信号的噪声和失真问题，提高了通信质量。数字交换的优势更高的可靠性、更低的成本以及更强的灵活性推动了数字交换的快速发展。数字交换系统的组成交换网络负责建立通信连接，是系统的核心部分。控制系统管理交换过程，处理呼叫请求和资源分配。信令系统传递控制信息，协调通信双方的连接建立。用户接口提供用户与交换系统之间的接口，实现信号转换。交换系统基本功能呼叫处理接收、分析和处理用户的呼叫请求。路由选择为呼叫选择最优的传输路径。计费记录通话时间和相关信息，用于收费。维护管理监控系统运行状态，及时处理故障。程控交换机构的发展1步进制交换机最早的自动交换机，采用机械控制方式。2纵横制交换机引入共用控制器，提高了交换效率。3存储程序控制交换机采用计算机技术，实现了灵活的程序控制。4分布式控制交换机多处理器协同工作，大幅提高了系统容量和可靠性。信令系统与信令网1用户-网络接口信令2网络-网络接口信令3公共信道信令系统4智能网信令信令系统是通信网络的神经系统，负责传递控制信息和协调网络资源。程控交换机中的信令处理信令接收捕获并识别来自用户或其他交换机的信令信息。信令解析分析信令内容，确定所需的交换操作。呼叫处理根据解析结果，执行相应的呼叫建立或释放操作。信令发送生成并发送响应信令，完成通信建立过程。程控交换系统的信令过程1呼叫发起主叫用户拨号，发送呼叫请求。2路由选择交换机选择最优路径。3呼叫建立建立通信链路。4通话维持监控通话状态。5呼叫释放释放通信资源。多机网络信令系统SS7信令系统国际标准的公共信道信令系统，支持高效的网络间通信。ISDN信令综合业务数字网信令，支持语音和数据的综合传输。IP信令基于互联网协议的信令，适用于新一代网络通信。程控交换系统的软件结构操作系统管理系统资源，提供基础运行环境。呼叫处理软件处理呼叫建立、维持和释放的核心功能。维护管理软件负责系统监控、故障诊断和性能优化。业务处理软件实现各种增值业务功能，如呼叫转移、会议电话等。程控交换系统的网络互连网关实现不同网络间的协议转换和信令适配。接口标准定义网络互连的物理和逻辑规范。互连协议规定网络间通信的规则和流程。路由策略确定跨网络通信的最佳路径。宽带交换技术光交换利用光信号直接进行交换，具有超高带宽和低延迟的优势。ATM交换采用固定长度的信元进行交换，支持多种业务的综合传输。IP交换基于互联网协议的数据包交换，适应性强，是未来发展趋势。异步传输模式（ATM）技术1固定长度信元ATM采用53字节的固定长度信元，便于硬件实现高速交换。2虚电路技术建立虚拟连接，支持面向连接的数据传输。3统计复用动态分配带宽，提高网络资源利用率。4服务质量保证提供不同级别的服务质量，满足多样化的业务需求。ATM交换系统的特点高速交换支持Gbps级别的数据交换速率。灵活性可根据业务需求动态分配带宽。多业务支持同时处理语音、视频和数据业务。可扩展性易于扩容，适应网络规模的增长。ATM网络的体系结构1物理层2ATM层3ATM适配层4更高层ATM网络采用分层结构，每层负责特定功能，实现了灵活的业务适配和高效的数据传输。ATM交换机的组成线路接口单元负责物理层信号的接收和发送。交换矩阵实现ATM信元的高速交换。控制处理器管理交换过程和系统资源。缓冲存储器暂存ATM信元，解决突发流量问题。IP网络与下一代网络IP网络优势灵活性高，成本低，易于扩展，是互联网的基础。下一代网络特征全IP化、业务与网络分离、开放的业务能力。融合趋势固定网络和移动网络的融合，实现无缝通信。IP网络的特点分组交换数据被分割成包进行传输，提高网络利用率。动态路由根据网络状况自动选择最佳路径。全球寻址采用统一的IP地址体系，实现全球互联。协议独立支持多种上层协议，适应不同应用需求。IP路由协议RIP（路由信息协议）适用于小型网络，采用跳数作为度量标准。OSPF（开放最短路径优先）适用于大型网络，考虑链路带宽进行路由计算。BGP（边界网关协议）用于自治系统之间的路由选择，是互联网的核心路由协议。IS-IS（中间系统到中间系统）类似OSPF，但更适合大规模骨干网络。IP多播技术多播地址分配使用特定的IP地址范围表示多播组。多播组管理主机加入或离开多播组的过程。多播路由构建多播转发树，实现高效的群组通信。应用层多播在应用层实现多播功能，增强灵活性。IPv6技术更大的地址空间128位地址，解决IPv4地址耗尽问题。简化的报头结构提高路由效率，减少处理开销。增强的安全性内置IPSec，提供端到端加密。服务质量支持更好地支持实时多媒体应用。移动通信网络技术1第一代（1G）模拟语音通信，如AMPS系统。2第二代（2G）数字语音和短信，如GSM和CDMA。3第三代（3G）支持高速数据传输，如WCDMA和CDMA2000。4第四代（4G）全IP架构，支持高速移动宽带，如LTE。5第五代（5G）超高速、低延迟、海量连接，支持IoT和智慧城市。第一代移动通信系统模拟技术使用调频（FM）技术传输语音信号。蜂窝网络引入小区概念，提高频谱利用率。手动切换跨小区通信需要人工干预。有限容量系统容量小，易受干扰。第二代移动通信系统数字化采用数字技术，提高通信质量和安全性。短信服务引入短信功能，开创移动数据服务。国际漫游支持跨国通信，提高用户便利性。增大容量支持更多用户，降低通信成本。第三代移动通信系统宽带数据支持高速数据传输，实现移动互联网。多媒体服务支持视频通话、移动电视等丰富应用。全球漫游统一标准，实现全球无缝漫游。4G和5G移动通信系统4G特点全IP架构，支持100Mbps以上的数据传输速率。5G优势超高速（20Gbps峰值）、超低延迟（1ms）、海量连接。应用场景增强移动宽带、大规模物联网、超可靠低延迟通信。关键技术大规模MIMO、毫米波通信、网络切片。下一代移动通信技术展望16G愿景2太赫兹通信3人工智能赋能4空天地一体化网络