现代通信技术基础》第3章

1、Introduction to Modern Communication Technology,第二版,第3章 电信交换,本章学习目标,理解电信业务网的分类与电话通信网结构； 理解电路交换、分组交换的原理； 了解数字程控交换机的的基本组成； 了解综合业务数字网的主要特点； 了解智能网及其业务的概念。,内容简介,3.1 电信业务网概述 3.2 交换技术基础 3.3 常用交换方式 3.4 数字程控交换 3.5 综合业务数字网 3.6 智能网,放映结束,内容简介,3.1 电信业务网概述 3.1.1 电信业务网分类 3.1.2 电话通信网,返回主目录,内容简介,3.2 交换技术基础 3.2.1 电信交

2、换的作用 3.2.2 基本交换原理,返回主目录,内容简介,3.3 常用交换方式 3.3.1 电路交换 3.3.2 分组交换 3.3.3 帧中继 3.3.4 ATM 交换 3.3.5 交换技术的发展,返回主目录,内容简介,3.4 数字程控交换 3.4.1 数字交换网络 3.4.2 数字程控交换机的组成 3.4.3 信令系统,返回主目录,内容简介,3.5 综合业务数字网 3.5.1 窄带综合业务数字网（N-ISDN） 3.5.2 宽带综合业务数字网（B-ISDN）,返回主目录,内容简介,3.6 智能网 3.6.1 智能网概述 3.6.2 智能网业务,返回主目录,3.1 电信业务网概述,电信业务网是

3、向用户提供诸如电话、电报、传真、数据、图像等各种业务的网络，包括电话网、数据网、智能网、移动网、IP网等。 交换设备是构成业务网的核心要素，其基本功能是完成接入交换节点链路的汇集、转接接续和分配，实现一个呼叫终端（用户）与其所要求的另一个或多个用户终端之间的路由选择的连接。,返回,3.1.1 电信业务网分类,1.电话网（PSTN） 2. 移动通信网 3. 数据通信网 4. 智能网（IN） 5. 窄带综合业务数字网 6. 宽带综合业务数字网,返回,3.1.2 电话通信网,1. 电话通信过程 电话通信传递的信息是话音。其基本工作过程为：通话人发出的话音通过话机送话器变成电信号，然后通过线路传输至对

4、方，对方话机受话器将电信号还原为话音，受话者能听到。在电话传输中，话音所产生的电信号（具有一定幅度和频带宽度的交流信号）是传输对象。,电话通信网,交换机的最基本功能： 用户呼出阶段：电话机发送呼叫信号，交换机应能及时发现 数字接收及分析阶段：能辨识被叫用户。 通话建立阶段：能发出信号将被叫用户呼出。 通话阶段：能够把主叫用户和被叫用户连接起来，使其进行通话。 呼叫释放阶段：当电话机发出中止话音信号时，交换机能随时发现并拆除连线。,电话通信网,2. 电话通信网基本构成 （1）用户终端（电话机） 是电话通信网构成的基本要素，为通信用户所有者。 （2）交换机 电话通信网构成的核心部件，为通信服务部门

5、所拥有。 （3）通信信道 电话通信网构成的主要部分，通信服务部门所拥有。 （4）路由器及附属设备 为电话通信网功能扩充或性能提高而配置。,电话通信网,3. 电话通信网结构 （1）本地电话网（本地网） 在同一编号区范围内，由若干个端局（或由若干个端局和汇接局）及局间中继线、用户线和话机终端等组成的电话网。 （2）长途电话网（长途网） （3）用户接入网 本地交换机与用户终端间所实施的系统。,电话通信网,4. 电话通信网的性能指标 （1）话务量 电信业务流量的简称，表示电信设备承受的负载量，也表示用户对电信需求的程度。 （2）呼损率 是指损失的话务量与流入话务量之比。呼损率越小，成功话务量越大。,电

6、话通信网,5. 电话通信系统 固定电话系统框图如图3-1所示。,返回,3.2 交换技术基础,通信的目的是实现任意时间、任意地点和任意用户间信息的传递;当用户数量增加，用户分布范围较广时，需在用户分布密集的中心安装交换设备，以完成任意两个用户间交换信息的任务。,返回,3.2.1 电信交换的作用,1. 交换的引入 引入交换设备后，交换设备与所连接的用户终端设备以及传输线路一起，构成最简单的通信网。 多个交换设备可构成实用的大型通信网。 2. 交换的基本功能 交换系统的基本功能如图3-2所示。,电信交换的作用,接口功能:用户接口和中继接口,分别将用户线和中 继线终接到交换网络。 连接功能:可实现任意

7、入线和任意出线之间的连接（物理连接或虚拟连接）。 控制功能:实现信息自动交换的保障;分为集中控制和分散控制方式。 信令功能：使不同类型的终端设备、交换节点设备和传输设备协同运行。,返回,3.2.2 基本交换原理,1. 交换节点的基本组成 如图3-3所示。 （1）交换网络 用于提供用户通信接口之间的连接，交换结构与硬件，在控 制单元控制下完成连接的建立和释放过程。 不同的交换方式中可有物理连接或逻辑连接。,基本交换原理,物理连接：指用户通信过程中，无论用户有无信息传送，交换网络始终按照预先分配的物理带宽资源保持其专用的接续通路。 逻辑连接：只有在用户有信息传送时，才按需分配物理带宽资源，提供接续

8、通路，因此逻辑连接也称为虚连接。,基本交换原理,（2）通信接口 交换系统的通信接口一般分为用户接口和中继接口两类，通信接口技术主要由硬件来实现，不同类型的交换系统具有不同的通信接口。,基本交换原理,（3）信令单元 电信交换必须利用信令实现任意用户之间的呼叫接续，完成交换功能。 （4）控制单元 交换系统在控制单元的控制下完成各种接续连接，目前控制系统主要采用计算机存储程序控制。,基本交换原理,2. 交换节点中传送的信号 （1）同步时分复用信号 同步时分复用是指将时间划分为基本时间单位，l帧占用时长为125s。每帧分成若干个时隙，并按顺序编号，所有帧中编号相同的时隙将成为一个恒定速率的子信道，传递

9、一个话路的信息。该信道也称为位置化信道，根据其在时间轴上的位置，可以区分不同的话路。 如图3-4所示。,基本交换原理,（2）统计时分复用（异步时分复用）信号 分组：把需要传送的信息分成很多小段。 路由标记：每个分组前附加标志码，以标志所分发的输出端 统计复用：将上述子信道合成为一个信道的复用器，并有一个存储器把接收到的信息按先后顺序分组发送。 如图3-5所示。,返回,3.3 常用交换方式,交换技术通常分为窄带交换和宽带交换。窄带交换指传输速率低于2 Mbit/s的交换，如电路交换和低速分组交换；宽带交换指传输速率高于2 Mbit/s的交换，如快速分组交换和ATM交换，以及在宽带IP网络中应用的

10、IP交换、标记交换和光交换等新技术。,返回,3.3.1 电路交换,1. 电路交换的基本过程 从完成一次通话的连续过程来看，电话通信分为三个阶段：呼叫建立、通话、呼叫拆除。 电路交换的基本过程与电话通信的过程相同，也包括连接建立、信息传送和连接拆除三个阶段，如图3-6所示。,电路交换,2. 电路交换的特点 面向连接的工作方式（物理连接） 同步时分复用（固定分配带宽） 时隙是信息传送的最小单位 信息传送无差错控制 信息具有透明性 基于呼叫损失制的流量控制,返回,3.3.2 分组交换,分组交换采用存储转发的处理方式，将用户信息分成若干个小的数据单元传送，数据单元称分组（packet）或包，每个分组必

11、须携带一个用于路由选择、流量控制、拥塞控制等地址和控制信息的分组头。,分组交换,1. 分组交换的基本过程 分组交换的思想来源于报文交换。两种交换过程的本质都是存储转发，但最小信息单位有所不同：分组交换为分组，而报文交换则是一个报文。由于以较小的分组为单位进行传输和交换，所以分组交换比报文交换的速度快。报文交换主要应用于公用电报网中。 分组交换的基本过程如图3-7所示。,分组交换,2. 分组交换工作方式 虚电路采用面向连接的工作方式，其通信过程与电路交换相似，具有连接建立、数据传送和连接拆除三个阶段：在用户数据传送前先建立端到端的虚连接；一旦虚连接建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚连接传

12、送；通信结束时拆除该虚连接。虚连接也称为虚电路，即逻辑连接，其不同于电路交换中实际的物理连接，而是通过通信连接上的所有交换节点保存选路结果和路由连接关系来实现连接，因此是逻辑的连接。,分组交换,虚电路分为交换虚电路（SVC）和永久虚电路（PVC）： 交换虚电路（SVC）：数据终端通信设备之间具有呼叫建立、数据传输和呼叫连接释放三个阶段的虚电路。 永久虚电路（PVC）：由用户向电信管理部门申请，维护管理人员通过操作平台设置；在数据终端设备之间没有呼叫建立和释放两个阶段，可直接进入数据传输阶段，其效果如同网络向用户提供了一条专线。,分组交换,（2）数据报方式 数据报的处理过程与报文处理类似，采用无

13、连接工作方式，在呼叫前不需要事先建立连接，而是边传送信息边选路，并且各个分组依据分组头中的目的地址独立地进行选路，每一个分组都当作独立的报文来处理。,分组交换,数据报方式的特点为： 不需要建立源到目的之间的连接而直接发送分组； 分组沿不同路径传送； 发送分组与接收分组顺序不一致。,分组交换,3. 面向连接和无连接方式的比较 （1）面向连接方式的特点 通信过程都可分为三个阶段：连接建立、传送信息、连接拆除。 一旦连接建立，通信的所有信息均沿着该连接路径传送，且保证发送信息顺序与接收信息顺序一致。 信息传送的时延比无连接工作方式的时延小。 对网络故障敏感，一旦建立的连接出现故障，信息传送就会中断，

14、必须重新建立连接。,分组交换,（2）无连接方式的特点 无连接方式中同时选路与传送信息，没有连接建立过程。 属于同一个通信的信息沿不同路径到达目的地，该路径无法预知，信息发送与接收顺序不一致。 采用存储转发方式，引入了较大时延，信息传送的时延比面向连接方式大。 对网络故障不敏感。,分组交换,4. 分组交换的特点 分组是信息传送的最小单位。 面向连接（逻辑连接）和无连接两种工作方式。 采用动态统计时分复用，按需动态分配带宽。 信息传送有差错控制。 信息传送不具有透明性。 基于呼叫延迟制的流量控制 。,返回,3.3.3 帧中继,帧中继（Frame Relay，FR）是一种新型的传送网络，采用动态分配

15、传输带宽和可变长的帧的快速分组技术，可处理突发性信息和可变长度帧的信息，非常适用于局域网互联。 数据信号在网络上的传输或交换都基于OSI网络模型的第二 层（即数据链路层或帧层），故称为帧中继。 与分组交换不同，帧中继的信息传送最小单位为帧，信息与 信令传送信息则是分离的。,帧中继,在帧中继通信中，局域网（LAN）分组通过路由器接入公共通信网。 帧中继通过分组节点间的重发、流量控制来纠正差错和防止拥塞，将分组交换网内的处理移到网外端系统中来实现，从而简化了节点的处理过程，缩短了处理时间，有效地利用了高速数字传输信道。 帧中继采用虚电路技术，能充分利用网络资源，具有吞吐量高、延迟低和适于突发性业务

16、等特点。,返回,3.3.4 ATM交换,1. ATM的基本概念 ATM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，使快速交换和简化协议处理成为可能，极大地提高了网络的传输处理能力，使实时业务应用成为可能。ATM可以实现高速、高吞吐量和高服务质量的信息交换，提供灵活的带宽分配，适应从低速率到高速率的宽带业务的交换要求，具有高效的网络运营效率交换和复用技术。,ATM交换,2. ATM交换的技术特点 固定长度的信元和简化的信头 采用了异步时分复用方式（如图3-8所示） 采用了面向连接的工作方式 技术复杂,返回,3.3.5 交换技术的发展,1. IP交换

17、 IP交换指IP与ATM融合的技术，即IP over ATM。 IP over ATM 中常采用： IP交换 标记交换 多协议标记交换（MPLS）等,交换技术的发展,2. 光交换 基于光信号的交换。在整个光交换过程中，信号始终以光的形式存在，在进、出交换机时不需要进行光电转换或者电光转换，从而大大地提高了网络信息的传送和处理能力。,交换技术的发展,3. 软交换 广义的NGN泛指大量采用新技术，不同于目前一代的支持语音、数据和多媒体业务的融合网络。 狭义的NGN特指以软交换为核心、光传送网为基础，多网融合的开放体系架构。现阶段所述的NGN通常是指狭义的基于软交换的NGN。,交换技术的发展,软交换

18、是下一代网络的控制功能实体，其独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力，是下一代网络呼叫与控制的核心。 软交换的核心思想是业务控制与传送接入相分离。,返回,3.4 数字程控交换,采用计算机软件控制交换的交换机，即存储程序控制的交换机称为程控交换机。我国的程控交换技术和产业已经跻身于世界先进的行列。 程控数字交换机是最常用的电路交换系统，其直接交换数字化的话音信号，只有正反两个方向的交换被同时建立，才能完成数字话音信号交换。实现该功能需依靠数字交换设备。,返回,3.4.1 数字交换网络,1. 数字交换功能 数字交