【正文】 現代交換技術 信息工程包括信息的檢測、傳輸、交換、處理、識別。 本課程即是介紹信息的交換技術。 信息傳輸：解決如何利用媒介傳輸信息。 信息交換：解決處于同一通信網中的用戶如何交 換信息。 教材及參考書目 ? 《 現代電信交換技術與通信網 》 。 尤克，黃靜華。北京航空航天大學出版社， ? 《 現代交換原理 》 第 2版。 金惠文等。電子工業(yè)出版社， ， 21世紀高等學校電子信息類教材 ? 《 程控數字交換與現代通信網 》 。 葉敏。 北京郵電大學出版社 ? 《 程控交換與綜合業(yè)務通信網 》 。 樂正友。清華大學出版社， 第一章 概論 —介紹本課程的基本概念和主要內容 — ?交換與通信網 ?通信網的種類及發(fā)展 ?交換技術的種類及發(fā)展 ?交換設備的組成 167。 組成通信網的三個基本要素： 終端 ： 傳輸線路 ： 交換設備 ： 將消息（話音、圖像、數據）轉換成媒介能夠接受的電信號形式，同時將來自傳輸媒介的電信號還原成原始消息。如：電話機、 傳真機、計算機 或稱傳輸媒介，信息的傳輸通道。如：電纜、光纜、無線電波。 負責在任意的兩條用戶之間建立和（而后）釋放一條通信鏈路。如：交換機、路由器。 圖 1。 1 用戶間互連構 成通信網 用戶間通過交換設備構成通信網 圖 1。2 說明： 在圖 ，任意兩個終端需要通信（交換信息），可由交換設備控制相應的開關接點接通，為兩者提供一條通信鏈路，當通信結束，則相應的開關接點斷開，釋放通信鏈路。 比較： 互連式通信網可靠，不會出現通信阻塞，但成本高（需 n (n1)/2根線）。 通過交換設備構成的通信網有可能出現阻塞（不是一定會阻塞），成本低。 通信網越大，后者的優(yōu)點越明顯。 如 N=100時， 交換式通信網需 100根線 互連式通信網需 100 99247。 2=4950根線 終端 用戶小交換機 市話交換機 匯接交換機 中繼線 用戶線 圖 大型通信網 結 論 交換設備 是通信網的重要組成部分，交換設備的好壞決定了通信網的好壞。 第一章 概論 —介紹本課程的基本概念和主要內容 — ?交換與通信網 ?通信網的種類及發(fā)展 ?交換技術的種類及發(fā)展 ?交換設備的組成 167。 現有的通信網： 電話網、電報網、傳真網、計算機數據網、有線電視網 CATV、移動通信網 、 微波通信網 、 無線尋呼網、綜合業(yè)務數字網 ISDN。 通信網的種類 電話網 — 主要業(yè)務為電話、圖文傳真、低速數據、慢速圖像。 電報網 — 主要業(yè)務為電報和低速數據（電子信箱） 傳真網 — 主要利用電話網進行圖文傳真。 計算機數據網 — 主要業(yè)務為計算機數據、分組話音、圖像。計算機數據網有各種類型，現存的計算機網如：公用分組交換數據網、公用數字數據網、 Inter、金融網、教育科研網以及各種局域網。 有線電視網 CATV— 主要業(yè)務為視頻（電視）信號及話音、數據。 綜合業(yè)務數字網 — 在一網中實現話音、數據、電報、視頻多種業(yè)務，而且象可視電話、圖文電視、視頻點播傳輸的是多媒體信息，即一種業(yè)務同時傳輸話音、圖像、視頻、文本的多媒體信息。 此外還有 移動通信網 、 微波通信網 、無線尋呼網 等。 通信網的發(fā)展趨勢： 電話網 各種單一業(yè)務通信網 綜合業(yè)務數字網 ISDN（ Integrated Services Digital Network） NGN下一代網絡 第一章 概論 —介紹本課程的基本概念和主要內容 — ?交換與通信網 ?通信網的種類及發(fā)展 ?交換技術的種類及發(fā)展 ?交換設備的組成 167。 交換技術的發(fā)展可以從兩個方面看： ?交換的控制方式 是隨著電子技術的發(fā)展而發(fā)展（設備方面）。 ?交換方式 的發(fā)展是隨著通信網的發(fā)展而發(fā)展，不同業(yè)務的通信有不同的特點，其交換方式也不同（理論方面）。 控制方式的發(fā)展： 交換方式的發(fā)展： 人工交換 機電式 電子式 自動交換 電路交換 報文交換 分組交換 快速電路交換 ATM交換 幀中繼 多協(xié)議標記交換 MPLS 三種基本交換方式 寬帶交換方式 軟交換 單一業(yè)務網 寬帶綜合業(yè)務網 下一代網絡 一、電話網中的交換方式 —— 電路交換（ circuit switching） ? 主叫方通過撥號的方式通知網絡被叫方的電話號碼，網絡根據被叫方的號碼在主叫與被叫之間建立一條通路 特點： 通信之前先建立通路，通信時通路獨占，通信結束，通路釋放。實時性好，線路利用率差。 將整個報文信息（報文 +目的地址 +源地址）在網絡的每個節(jié)點處（交換局）都是先存儲，等輸出線路空閑再轉發(fā)，直至送達目的地。 特點： 無需建立通路（無連接），實時性差，線路利用率好（可在非高峰時期傳送） 二、電 報網的交換方式 —— 報文交換 message switching 三、計算機網的交換方式 —— 分組交換 packet switching 將報文分成若干個報文組（ packet)，每個報文組要加上地址、編號、校驗碼，然后以報文組為存儲轉發(fā)單位逐節(jié)點轉發(fā)，到達目的地再按編號組裝成原報文。 分組交換有兩種工作模式： 數據報、虛電路方式。 數據報方式： 以分組為基本單位逐節(jié)點轉發(fā)，且不同分組可 沿不同的路徑傳輸，類似報文交換。 虛電路方式： 首先網絡在通信兩端建立邏輯連接，然后用戶 數據以分組為單位沿該路徑順序傳送到達終點 （逐節(jié)點轉發(fā)）。類似于電路交換，但通路不 是一直占用。 采用虛電路方式。 Inter采用的是數據報方式。 分組交換的特點： 實時性較好，線路利用率高。 三種基本交換方式的比較 電路交換 報文交換 分組交換 通路建立時間 長 中 短 實時性 好 差 中 交互性 好 差 中 線路利用率 低 中 高 協(xié)議處理 簡單 中 復雜 終端一致性 要求 不要求 不要求 四、異步轉移模式 ATM Asynchronous Transfer Mode ATM是 ITUT建議在寬帶綜合業(yè)務數字網 BISDN中信息復用、傳輸、交換的方式。 ATM可以看成是分組交換和電路交換的結合，兼具兩者的優(yōu)點。 ATM是將消息分成固定長度的信元進行存儲轉發(fā)，采用統(tǒng)計時分復用方式，即不同的業(yè)務根據信息速率的不同決定信元的發(fā)送頻率，以適應綜合業(yè)務的需要。 五、 多協(xié)議標記交換 MPLS Inter已取得了巨大成功，但隨著用戶量的急劇增加，由多層路由器構成的網絡已趨于飽和，網絡經常阻塞，用戶的業(yè)務質量得不到保證，為此需用 ATM技術對傳統(tǒng)的 Inter網絡進行改進。 IP交換和標記交換就是 ATM技術與 IP路由技術結合的兩個產物，最后這兩種產物技術統(tǒng)一成一個標準 多協(xié)議標記交換MPLS。 六、軟交換 Soft Switch ?軟交換技術是能夠將現存網絡融合成以IP為中心同時可以支持語音、數據和多媒體業(yè)務的下一代網絡 NGN的關鍵技術。 ?軟交換的核心思想是通過軟件的方式實現原來電路交換機的控制、接續(xù)、業(yè)務處理等功能。 SCP 策略服務器 AAA服務器 HRL 應用服務器 軟交換設備 軟交換設備 SG MG AG IPPBX IAD H。 323終端 MGCP終端 H。 248終端 SIP終端等 WAG SS7網 PSTN/ ISDN 無線網 綜合接入 IP/ATM 網 絡 接入層 控制層 業(yè)務層 傳輸層 軟交換網絡的體系結構圖 七、光交換技術 光技術在信息的傳輸中已得到廣泛應用，特別是在BISDN中幾乎所有的傳輸都采用光纖傳輸，而目前的交換機都是電交換機，采用光交換已是迫切需要。光交換技術處在研發(fā)階段。 光 → 電 光 → 電 電 → 光 電 → 光 電 交 換 光 → 電光 → 電電 → 光電 → 光電 交 換 光信號 光信號 光 交 換 光信號 采用光交換的優(yōu)點： ?減少了光電轉換的損傷。光信號的抗干擾能力遠遠高于電信號。 ?提高了交換速度。電交換的速度受電子器件的速度限制。 第一章 概論 —介紹本課程的基本概念和主要內容 — ?交換與通信網 ?通信網的種類及發(fā)展 ?交換技術的種類及發(fā)展 ?交換設備的組成 用戶電路 用戶電路 交換網絡 出中繼 入中繼 收號器 掃描與驅動電路 中央處理器 I/O設備 存儲器 話路部分 控制部分 一、程控交換機的基本結構 167。 中繼線 用戶電路 ——交換機與用戶線之 間的接口，向用戶話機提供通話電流，向處理機提供用戶狀態(tài)等。 出入中繼 ——交換機之間的接口，或交換機與中繼線之間的接口。 收號器 ——接收用戶所撥的電話號碼。 掃描驅動電路 ——對話路設備的狀態(tài)進行掃 描，以便送入 CPU進行分析處理， CPU發(fā)出的指令經驅動電路控制話路設備動作。 I/O設備 —— 鍵盤，顯示器，打印機等。 ? 交換網絡 ? 外圍接口電路 用戶電路 模擬用戶電路 數字用戶電路 中繼單元 模擬中繼單元 數字中繼單元 操作管理和維護接口 ? 控制系統(tǒng)：實現交換的控制和系統(tǒng)的維護管理 。 ? 信令系統(tǒng)：在交換系統(tǒng)各部件之間、用戶與交換機之間、 交換機與交換機之間傳送專用 的控制聯絡信號 (信令 )的發(fā)送接收設 備。 ? 網絡連接設備：與其它網絡 (數據網，移動通信網 )互 連的接 口設備。 ? 其它輔助設備：電源，配線架 二 目前程控交換機的組成 小 結 ?交換設備是通信網的重要組成部分。交換設備負責用戶間路由的接續(xù)和釋放。 ?常用的交換方式有：電路交換、報文交換、分組交換、幀中繼（局域網中使用）、異步轉移模式 ATM、多協(xié)議標記交換 MPLS。 ?本課程即是介紹交換設備的組成、各種交換方式的原理和方法。 第一章 作 業(yè) 1 組成通信網的基本要素有哪些？各有什么作用？ 2 介紹電路交換、報文交換、分組交換的特點，并比較三種基本交換的性能。 3 程控交換機由那些部件組成？ 第二章 交換單元與交換網絡 交換網絡 是交換設備的一個重要組成部分，用來提供 交換所需的通路。 什么是 交換網絡？ 交換網絡 是由基本的交換單元組成。 第二章 內容 167。 交換網絡中的信號形式及時隙交換概 念（背景知識） 167。 具體交換單元介紹 167。 交換網絡 167。 舉例 167。 交換網絡中的信號形式及 時隙交換概念 交換網絡中的信號形式是數字的、時分復用信號。 電路交換 采用