第一章交换技术概述第一讲-PPT课件

1信息交换技术浙江大学城市学院信电分院任课教师：赵胜颖2课程目的和意义交换是现代信息网络的灵魂，“交换”的发展，决定了“整个通信网络”的发展。《信息交换技术》课程是通信信息类专业的重要专业基础课程。理解交换的基本思想，掌握交换的经典知识和现代交换技术，建立通信系统的整体框架意识。3课程内容1.交换技术概论2.交换网络3.数字程控电话交换与电话通信网4.信令系统5.分组交换6.ATM及MPLS交换技术7.IP交换技术8.光交换技术9.软交换技术4考核标准作业20%；到课率及课堂表现20%；期末考试60％；考试形式：笔试、开卷、随堂考；5交换的基本概念交换的发展交换方式终端设备话务理论基础本章主要内容1.交换技术概论交换的基本概念电话的产生发明者：1847年生于英国苏格兰的亚历山大·格雷厄姆·贝尔，从小就对声学和语言学有浓厚的兴趣。时间：1876年3月10日现象：他发现一块铁片在磁铁前振动会发出微弱声音的，而且这种声音能通过导线传向远方。思考：他想，如果对着铁片讲话，不也可以引起铁片的振动吗?这就是贝尔关于电话的最初构想，并最终实现6交换的基本概念电话的出现：把声音信号转换成电信号，利用金属导线作媒介78点对点通信举例话音数据交换的出现交换的基本概念9终端传输媒介终端电信号电信号信息信息点对点通信•在电信系统中，只有两个终端的通信称为点对点通信。交换的基本概念10•无交换的多个终端要实现相互间通信，必须以全互连的方式两两相连。•若终端数为n，则线对数为C2n=n(n-1)/2（当终端n=100时，线对数=100X(100-1)/2=4950）无交换的多个终端的通信(终端=5、线对数=10)交换的基本概念交换的基本概念用户数增多时：用户线急剧增大；每个用户如何确定与其他用户通话的问题；每新增加一个的处理问题。没有实用价值。111025C万条时，5000)1(21100002nnCnn交换的基本概念解决办法：采用中央交换的方法—在用户分布区域中心安装公共设备12万条；万条；变为15000)1(21nnn出现交换机，完成各个用户之间的接续当任意两个用户要通话时，由交换机将它们连通，通话完毕将线路拆除，供其他用户使用。交换的基本概念13？讨论：中央交换机应该解决哪些问题（必须的功能）？交换的基本概念交换机必须的功能：及时发现用户的呼叫请求。记录被叫用户号码。判别被叫用户当前的忙闲状态。若被叫用户空闲，交换机应能选择一条链路将主被叫用户话机连通。能通知被叫用户有电话呼叫。被叫摘机后，使双方进入通话状态。能随时监视通话状态。能使任意两个电话进行通话；在同一时间内，能使若干对用户同时通话且互不干扰。14交换的基本概念15？讨论：如何扩大范围？交换的基本概念1617电信交换的概念所谓电信交换，就是在通信网上，负责在通信的源和目的终端之间建立通信信道传送通信信息的机制，也就是根据目的地，在源和目的终端之间传送通信信息。实际应用中，为实现分布区域较广的多个终端之间的相互通信，通信网往往是由多个交换节点构成的，这些交换节点之间或直接相连，或通过汇接交换节点相连，通过多种多样组网方式，从而构成覆盖区域广泛的通信网络。交换的基本概念18多个交换节点组成的通信网中继线用户终端与交换机之间的连接线路叫做用户线；交换机与交换机之间的连接线路叫做中继线（trunk）。交换的基本概念交换的基本概念交换机必须的功能：及时发现用户的呼叫请求。记录被叫用户号码。判别被叫用户当前的忙闲状态。若被叫用户空闲，交换机应能选择一条链路将主被叫用户话机连通。能通知被叫用户有电话呼叫。被叫摘机后，使双方进入通话状态。能随时监视通话状态。能使任意两个电话进行通话；在同一时间内，能使若干对用户同时通话且互不干扰。19交换的基本概念交换机与交换机的连接20交换的基本概念通信网的组成：终端设备：完成信号的发送和接受，信号变换、匹配；传输设备：完成信号的远距离传输，信号转换、匹配；交换设备：完成信号的交换，节点链路的汇集、转接、分配。交换设备是现代通信网的核心，起着关键性的作用。21交换机的发展电话交换技术发展的三个阶段人工交换机阶段机电式自动交换机阶段电子式自动交换机22交换机的发展23？讨论：根据前面提出的功能，逐个进行设计，组成实际的交换机？先根据人工操作来考虑。交换机的发展人工交换机阶段1.磁石交换机1878年，美国新港市（图在下页）2.共电交换机(1882年)手摇发电机集中供电重要概念：中央馈电；两线传送；摘、挂机；主叫、被叫；24交换机的发展252630门磁石交换机27共电式交换机28共电式交换机交换机的发展人工交换机的基本功能检测出主叫用户呼叫；建立电话交换机到主叫用户的临时通路，通过此通路获得被叫用户信息；通过振铃呼出被叫用户；为主、被叫建立通话通路；检测话终释放通路。29交换机的发展话务员的工作内容进行主叫检测后，判断该主叫是否有呼出权限；向被叫振铃前，判断该被叫是否正与其他用户通话；建立通路前，判断是否存在空闲的绳路等。30交换机的发展31？讨论：针对人工交换机的缺点，如何改进？如何实现自动化？自动化首先需要解决哪些问题？交换机的发展机电式自动交换机阶段1.步进制交换机1891年，美国史端乔发明特点:直接控制方式32自动交换机的2个关键点：为每个话机编号，每个话机要能发出号码；交换机要能识别号码，并根据号码完成接续。解决办法：采用脉冲拨号盘，用断续的脉冲来表示号码；用上升旋转的机键接收号码—直接受号码脉冲控制交换机的发展33342.机动制交换机旋转制或升降制电话交换机特点：间接控制方式共同特点：噪声大易磨损维护工作量大接线速度慢故障率高电路技术简单人员培训容易交换机的发展35纵横制交换机（CrossbarSystem）：特点：间接控制方式接线器接点采用压接触方式交换机的发展36交换机的发展37旋转式交换机38纵横电话交换机交换机的发展电子式自动交换机阶段--存储程序控制。1.空分程控交换机1965年，美国AT&T1ESS—第一部存储程序控制的空分交换机。话路部分：空分网络小型纵横继电器+电子元件2.时分模拟程控交换机话路部分：PAM3.时分数字程控交换机话路部分：PCM它是计算机与PCM技术相结合的产物。39交换机的发展程控交换机中控制部分的三个阶段1.集中控制方式：大型处理机2.分级控制方式：区域处理机，减轻主处理机的负担3.全分散控制方式：全部由小型处理机处理40交换机的发展程控交换机的组成41交换机的发展我国程控交换机的发展：引进情况（七国八制）1.F-150日本。福州、厦门、成都、贵阳、桂林、南宁、西安、兰州、西宁…2.S-1240比利时1976。北京、上海、重庆、成都、广州…3.E10-B法国CIA-ALCATEL---阿尔卡特1981。4.DMS-100加拿大。北京、重庆、西安5.AXE-10瑞典爱立信。广州、重庆、浙江、辽宁6.EWSD德国西门子。7.NEAX-61日本NEC。8.5ESS-2000美国AT&T1992。42交换机的发展我国自行研制情况：1.DS30：西安十所仿F-150生产，长途交换机2.PABX机：长邮长虹、桂林542、珠海…3.C5端局机：十所、重邮、万家乐、联想…4.HJD-04：巨龙（537厂、515厂等）5.SP30：大唐6.ZXT10：中兴7.C&C08：华为43交换方式交换方式分类：电路交换报文交换分组交换(含ATM、IP交换、MPLS等)44交换方式电路交换语音通信的特点是差错率要求不高，但实时性要求很高;针对语音通信的要求，电路交换采用面向连接的、独占电路的方式来满足实时性的要求。电路交换的基本过程包括“电路建立阶段”、“通话阶段”、“电路释放阶段”三个过程。电路建立阶段是根据用户所拨的被叫号码，由交换机负责连接起来的一条电路，在通话阶段该电路归该用户独占，即使他们不讲话，不传输信息，该电路也不能分配给其他用户使用。45交换方式基本原理46交换方式电路交换的分类空分交换：模拟信号物理的实际电路并独占线路同步时分交换：数字信号帧结构方式分时共享独占时隙47交换方式电路交换的优点信息的传输时延小，对一次接续而言，传输时延固定不变；信息以数字信号形式在数据通路中“透明”传输，交换机对用户的数据信息不存储、不分析、不处理，交换机在处理方面的开销比较小，对用户的数据信息也不需要附加用于控制的额外信息，也不做差错控制处理，信息的传输效率比较高。信息的编码方法和信息格式由通信双方协调，不受网络的限制。用基于呼叫损失制的方法来处理业务流量，业务过负荷时呼损率增加，但不影响已建立的呼叫。48交换方式电路交换的缺点电路的接续时间较长。整个通话期间，即使没有通话信息，电路资源也被通信双方独占，电路利用率低。通信双方在信息传输、编码格式、同步方式、通信协议等方面要完全兼容。n物理连接的任何部分发生故障都会引起通信的中断。存在呼损，即可能出现由于交换网络负载过重而呼叫不通。49交换方式报文交换为了克服电路交换中各种不同类型和特性的用户终端之间不能互通，通信电路利用率低以及有呼损等方面的缺点，提出了报文交换的思想。报文交换基本原理是“存储—转发”，不需要提供通信双方的物理连接，而是将所接收的报文暂时存储。50交换方式如果A用户要向B用户发送信息，A用户不需要先连通与B用户之间的电路，而只需与交换机接通，由交换机暂时把A用户要发送的报文接收和存储起来。报文中除了用户要传送的信息以外，还有目的地址和源地址，交换机根据报文中提供的B用户的地址来选择输出路由，并将报文送到输出队列上排队，等到该输出线空闲时才将该报文送到下一个交换机，最后送到终点用户B。51交换方式报文交换基本原理52交换方式报文交换主要优点报文以存储转发方式通过交换机，输入输出电路的速率、码型格式等可以不同，很容易实现各种不同类型终端之间的相互通信。在报文交换的过程中没有电路接续过程，来自不同用户的报文可以在一条线路上以报文为单位进行多路复用，线路可以以它的最高传输能力工作，大大提高线路的利用率。用户不需要叫通对方就可发送报文，无呼损，并可以节省通信终端操作人员的时间。可以发送多目的地址的报文。53交换方式报文交换主要缺点信息通过交换机时产生的时延大，而且时延不定、变化也大，不利于实时通信。交换机要有能力存储用户发送的报文，其中有的报文可能很长，要求交换机具有高速处理能力和大的存储容量。54交换方式分组交换语音通信的特点差错率要求不高，一般在10-6，实时性强，要求在ms级数据通信的特点：实时性要求不强，可以在分钟甚至小时级对差错率要求极高，一般要求误码率达到10-9，同时还要做差错控制，保证数据的完全正确。55交换方式电路交换不利于实现不同类型的数据终端没备之间的相互通信，而报文交换信息传输时延又太长，不满足许多数据通信系统的实时性要求56？讨论：针对数据传输的特点和要求，如何改进电路交换和报文交换方式来满足数据通信的要求？突发性可靠率高时延要求不高借鉴生活中的运输系统。交换方式基本原理57交换方式58交换方式分组交换涵盖范围分组交换是一种大类结合方式，后来发展起来的ATM、IP、MPLS等其他交换技术，从根本的交换思想和方式上来看都属于分组交换这个大类，只是具体的技术细节有所区别。59交换方式分组交换的优点①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。②简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。