《当代通信交换技术》课件

当代通信交换技术本课件将深入探讨当代通信交换技术的理论基础、关键技术和发展趋势，涵盖电路交换、分组交换、ISDN、SDH、IP、多媒体通信等重要内容，并展望未来网络发展方向。通信交换技术发展历程1电路交换时代早期的通信网络主要采用电路交换技术，例如电话网络。电路交换需要建立一条物理连接，在通话期间一直保持连接状态，效率较低，资源利用率不高。2分组交换时代随着计算机技术的发展，分组交换技术应运而生，并逐渐成为主流。分组交换将数据分成一个个小的数据包，通过网络传输，并在目的地重组，提高了网络效率和资源利用率。3宽带网络时代近年来，宽带网络技术的快速发展，推动了高速数据传输和多媒体通信的应用，带来了全新的通信服务和应用模式。电路交换技术定义电路交换是一种通信方式，在通信双方建立连接之前，需要先建立一条专用的物理线路，并在通话期间保持连接状态。这就好比打电话时，要先拨号接通对方，在通话过程中，这条线路一直被占用，即使没有数据传输，也需要占用资源。特点电路交换的主要特点包括：实时性高传输效率高线路占用率高适用于实时通信电路交换网络结构交换机交换机是电路交换网络的核心设备，它负责建立、维护和释放连接，实现不同用户之间的通信。线路线路是指连接交换机和用户终端之间的物理连接，用于传输数据。信令系统信令系统用于控制交换机之间的通信，实现呼叫建立、连接控制和释放等功能。电路交换网络信令呼叫建立当用户发起呼叫时，交换机之间通过信令系统协商，建立连接。呼叫控制信令系统负责控制呼叫过程，包括呼叫转移、呼叫保持、呼叫等待等。呼叫释放当用户结束通话时，信令系统负责释放连接，回收线路资源。电路交换网络呼叫处理1用户拨号用户拨号，交换机接收信号，识别目标号码。2连接建立交换机根据目标号码，查找相应线路，建立连接。3数据传输建立连接后，数据开始传输，直到用户结束通话。4连接释放用户结束通话，交换机释放连接，回收线路资源。分组交换技术定义分组交换是一种通信方式，将数据分成一个个小的数据包，并通过网络传输，在目的地重组。特点分组交换的主要特点包括：数据传输效率高资源利用率高可支持多种通信业务易于扩展分组交换网络结构分组交换机分组交换机负责接收、转发和处理数据包，实现不同网络之间的通信。传输线路传输线路是指连接分组交换机之间的物理连接，用于传输数据包。数据包数据包是分组交换网络中数据传输的基本单元，包含数据信息和控制信息。分组交换网络协议TCP/IP协议TCP/IP协议是互联网的核心协议，它定义了网络通信的规则和标准，包括数据传输、路由选择、地址管理等。网络层协议网络层协议负责数据包的路由选择，例如IP协议。传输层协议传输层协议负责数据包的可靠传输，例如TCP协议。分组交换网络路由选择距离矢量路由协议距离矢量路由协议（例如RIP）基于距离信息进行路由选择，每个路由器维护一个距离表，记录到其他路由器的距离。链路状态路由协议链路状态路由协议（例如OSPF）基于网络拓扑信息进行路由选择，每个路由器维护一个完整的网络拓扑图。电路交换与分组交换对比指标电路交换分组交换连接方式专用线路共享线路数据传输实时传输非实时传输资源利用率低高网络效率低高可扩展性低高综合业务数字网（ISDN）定义综合业务数字网（ISDN）是一种通信网络，它可以同时传输语音、数据和图像等多种业务，并提供统一的数字接口，方便用户接入和使用。特点ISDN的主要特点包括：数字传输综合业务统一接口灵活扩展ISDN技术原理信令通道用于控制和管理呼叫过程。1数据通道用于传输用户数据。2网络接口用户终端通过网络接口接入ISDN网络。3ISDN网络结构1用户终端用户通过用户终端接入ISDN网络。2NT1NT1负责将用户终端的模拟信号转换为数字信号，并将其发送到ISDN网络。3交换机交换机负责连接用户终端和网络，实现不同用户之间的通信。ISDN业务与应用同步数字体系（SDH）定义同步数字体系（SDH）是一种高速数字传输技术，它可以传输大量数据，并提供高可靠性和高可用性。特点SDH的主要特点包括：高速传输同步传输高可靠性可扩展性SDH技术原理1帧结构SDH采用固定长度的帧结构，每个帧包含多个时隙，用于传输不同的数据流。2复用机制SDH采用复用机制，将多个低速数据流组合成高速数据流，提高传输效率。3同步传输SDH采用同步传输方式，所有节点使用同一个时钟，保证数据传输的同步性和准确性。SDH网络结构1终端设备终端设备负责将用户数据转换为SDH信号，并将其发送到SDH网络。2SDH交叉连接设备SDH交叉连接设备负责连接不同线路，实现不同用户之间的通信。3SDH传输设备SDH传输设备负责将SDH信号传输到目的地。SDH的传输与接口光纤传输SDH主要采用光纤传输技术，实现高速数据传输。接口标准SDH定义了多种接口标准，例如STM-1、STM-4等，用于不同设备之间的连接。分组交换网的演进1帧中继技术帧中继技术是分组交换技术的扩展，它在数据包的基础上增加了帧头，用于控制和管理数据传输。2异步传输模式（ATM）异步传输模式（ATM）是一种高速分组交换技术，它采用固定长度的数据包，提高传输效率。3互联网协议（IP）互联网协议（IP）是当前互联网的核心协议，它定义了网络通信的规则和标准，支持多种通信业务和应用。帧中继技术定义帧中继技术是一种分组交换技术，它在数据包的基础上增加了帧头，用于控制和管理数据传输。特点帧中继技术的主要特点包括：简单高效可扩展性强适用于数据通信异步传输模式（ATM）定义异步传输模式（ATM）是一种高速分组交换技术，它采用固定长度的数据包，提高传输效率。特点ATM技术的主要特点包括：高速传输高带宽支持多种业务高可靠性ATM技术特点固定长度的单元ATM使用固定长度的单元（称为信元），每个信元都包含53字节的数据，提高传输效率。面向连接的传输ATM采用面向连接的传输方式，在数据传输之前，需要建立连接，保证数据传输的可靠性。虚拟通道ATM使用虚拟通道技术，将数据包分配到不同的虚拟通道，实现不同用户之间的通信。ATM网络结构1用户网络接口用户终端通过用户网络接口接入ATM网络。2ATM交换机ATM交换机负责连接用户终端和网络，实现不同用户之间的通信。3ATM传输设备ATM传输设备负责将ATM信号传输到目的地。ATM的服务质量控制带宽控制ATM网络可以通过带宽控制，保证不同业务的传输质量。延迟控制ATM网络可以通过延迟控制，保证实时业务的传输质量。抖动控制ATM网络可以通过抖动控制，保证语音和视频业务的传输质量。互联网协议（IP）定义互联网协议（IP）是当前互联网的核心协议，它定义了网络通信的规则和标准，支持多种通信业务和应用。特点IP协议的主要特点包括：无连接传输面向数据包可扩展性强支持多种网络IP技术原理123IP地址IP地址是网络中每个设备的唯一标识，用于识别设备的位置。数据包IP数据包包含数据信息和控制信息，用于传输数据。路由选择IP协议使用路由选择算法，将数据包转发到目标设备。IP网络体系结构网络层网络层负责数据包的路由选择，包括IP协议、ICMP协议、ARP协议等。传输层传输层负责数据包的可靠传输，包括TCP协议、UDP协议等。应用层应用层负责与用户交互，提供各种网络服务，包括HTTP协议、FTP协议、SMTP协议等。IP路由协议RIP协议RIP协议（路由信息协议）是一种距离矢量路由协议，它基于距离信息进行路由选择。OSPF协议OSPF协议（开放式最短路径优先协议）是一种链路状态路由协议，它基于网络拓扑信息进行路由选择。BGP协议BGP协议（边界网关协议）是一种用于连接不同自治系统的路由协议，它负责跨越不同网络的路由选择。IP业务质量控制带宽控制IP网络可以通过带宽控制，保证不同业务的传输质量。延迟控制IP网络可以通过延迟控制，保证实时业务的传输质量。丢包率控制IP网络可以通过丢包率控制，保证数据传输的可靠性。多媒体通信技术定义多媒体通信技术是指融合语音、数据、图像、视频等多种媒体的通信技术，为用户提供更加丰富的通信服务。特点多媒体通信技术的主要特点包括：多种媒体融合实时交互高带宽需求应用广泛多媒体编解码技术1压缩技术多媒体编解码技术采用压缩技术，减少数据量，提高传输效率。2解压缩技术多媒体编解码技术采用解压缩技术，还原原始数据，保证多媒体信息的完整性和质量。3标准化多媒体编解码技术采用标准化，保证不同设备之间兼容性，方便互操作。多媒体会议系统视频会议视频会议系统可以实现远程视频和音频的实时交互，方便不同地点的人员进行会议交流。在线教育在线教育系统可以利用多媒体技术，实现远程教学，方便用户进行学习和交流。远程医疗远程医疗系统可以利用多媒体技术，实现远程诊断、治疗和咨询，方便用户进行远程医疗服务。多媒体通信网络1IP网络IP网络是目前多媒体通信的主流网络，它可以支持多种多媒体业务和应用。2ATM网络ATM网络具有高速传输和高可靠性特点，适用于多媒体通信。3无线网络无线网络可以提供移动性和灵活性的多媒体通信服务。下一代互联网（IPv6）定义下一代互联网（IPv6）是互联网协议的最新版本，它扩展了IP地址空间，支持更广泛的网络应用和服务。特点IPv6的主要特点包括：更大的地址空间更高的安全性更好的服务质量更灵活的网络管理IPv6技术特点1128位地址IPv6使用128位地址，可以提供更大的地址空间，满足未来网络发展的需求。2自动配置IPv6支持自动地址配置，简化了网络部署和管理。3内置安全机制IPv6内置了安全机制，提高了网络安全性，减少安全风险。IPv6网络部署1基础设施升级需要升级网络设备和操作系统，支持IPv6协议。2地址分配需要分配IPv6地址，并进行地址管理。3服务迁移需要将现有服务迁移到IPv6网络，并进行测试和验证。IPv6与IPv4互联双栈技术双栈技术是指设备同时支持IPv4和IPv6协议，实现两种协议之间的互联。隧道技术隧道技术是指将IPv6数据包封装在IPv4数据包中传输，实现两种协议之间的互联。软件定义网络（SDN）定义软件定义网络（SDN）是一种新的网络架构，它将网络控制平面与数据平面分离，通过软件定义网络行为，实现灵活、可编程的网络管理。特点SDN的主要特点包括：集中控制可编程性灵活扩展快速部署SDN技术原理控制平面控制平面负责控制网络的运行，包括路由选择、流量控制、安全策略等。1数据平面数据平面负责数据包的转发，包括交换机、路由器等设备。2南向接口南向接口用于连接控制平面和数据平面，实现控制指令的发送和状态信息的接收。3SDN网络架构控制器控制器是SDN网络的核心，它负责管理网络资源，并制定网络策略。交换机交换机是数据平面设备，负责数据包的转发，并接收控制器的指令。应用应用通过控制器，对网络进行管理和控制，实现各种网络功能。SDN网络控制技术OpenFlow协议OpenFlow协议是SDN网络的标准协议，它定义了控制器和交换机之间的通信接口。网络虚拟化网络虚拟化技术可以将物理网络资源虚拟化，实现网络资源的灵活分配和管理。网络功能虚拟化（NFV）网络功能虚拟化（NFV）技术可以将网络功能虚拟化，实现网络功能的灵活部署和扩展。网络功能虚拟化（NFV）定义网络功能虚拟化（NFV）是一种新的网络架构，它将网络功能从专用硬件设备中分离出来，运行在通用服务器上，实现网络功能的灵活部署和扩展。特点NFV的主要特点包括：降低成本提高效率灵活扩展快速部署NFV技术特点1虚拟化NFV采用虚拟化技术，将网络功能从硬件设备中分离出来，运行在通用服务器上。2软件定义NFV采用软件定义的方式，实现网络功能的灵活控制和管理