第二讲_交换技术的发展

第二讲交换技术的发展主讲：张国梅地址：西一楼543电话：[e-mail]2/25本节课内容模拟交换与数字交换从人工交换到程控交换电路交换、分组交换到ATM交换软交换3/25交换技术发展历程简单回顾1878年，第一台交换机出现交换机的发展主要集中在控制交换器接续的控制技术的发展上。交换技术从自动电话交换机开始发展1892步进制机电式直接控制1938纵横制机电式间接控制1965存储程序控制电子式程控交换机应用新阶段1970程控数字电话交换系统PCM信号交换数字交换4/25模拟交换与数字交换－接续技术接续信号的发展变化全模拟电话网中继系统数字化汇接交换机数字化市话交换机数字化用户环线数字化(综合数字通信网IDN)多种业务终端综合化综合业务数字网窄带ISDN和宽带ISDN－－2Mbit/s速率门限通信网市话交换机用户环线用户环线市话交换机汇接交换机（a）（b）（c）（d）（e）模拟电话机数字电话机数字计算机数字传真机模数或数模转换器5/25模拟交换与数字交换－接续技术交点通断的实现技术发展机械交换器（机械交点）用机械的方式让两条线的交点连通如：磁石人工交换机、步进式和纵横式的自动控制的交换器电子交换器（电子交点）通过一个有源固体器件（如晶体管、晶闸管等）的导通和截止来实现交点的通断数字交换器不采用交点闭合方式。参考计算机总线技术，首先将输入的数字信号存储在一个固定的缓存器中，然后在控制系统的控制下读出，再经过总线送到指定的输出端。注：交换与控制是两个相对独立的概念，模拟交换同样可以是程控的，如至今仍可看到的程控纵横式模拟交换机6/25从人工交换到程控交换－控制方法人工交换机大部分控制功能由人工完成自动交换机第一个自动交换机产生1889年，美国人史端乔机电制和布控制控制系统只能进行基本的呼叫接续处理存储程序控制（SPC）系统依靠预先存储在存储器中的程序和数据来引导微机对各种信令进行处理，并对交换网络和各种接口进行必要的控制，以完成呼叫处理功能和OAM功能的。7/25从人工交换到程控交换－控制方法SPC技术的优点：通过软件程序的修改，可方便地更改交换机的组成结构和工作性能等。极大地改善交换机的话务处理能力1、提高用户的呼叫能力2、提高用户的应答能力3、提高通话能力8/25电路交换、分组交换到ATM交换电路交换当一个用户呼叫另一用户时，交换机要立即在这两个用户之间建立起电路连接，并且这条连接通路在用户通话期间必须始终保持畅通，直到通话结束了才被释放，中间不能再被其它呼叫使用。优点：实时交换，适合延迟要求高的交互式话音通信缺点：通信链路必须在通话前准备就绪，通话期间不能再被其它用户使用，链路的利用率低，不适用于数据通信；存在呼损现象。9/25电路交换、分组交换到ATM交换消息交换消息前添加报头存储－计算路由－确定出线－等空闲再发送优点：不要求两个终端间的线路和交换机同时空闲中继线的利用率得到了大大的提高缺点：要求系统要有足够大的存储器，以保证数据不被丢失交换时延大，不适合于交互式的实时通信将整个文件打包成一条报文，也不适用于文件长度差异很大的计算机通信。10/25电路交换、分组交换到ATM交换分组交换把消息交换中的消息划分成许多较短的、具有统一格式的“分组”，每个分组都加上地址和控制信息，再对各分组执行存储转发过程优点：分组相对比较小，所要求的交换机的存储容量以及每个分组的传输延时都比消息交换小，可能用于实时性要求较高的交互式通信。传输可靠性较高。缺点：数据包分得越小，对于整条消息来说增加的额外开销就越多，有用信息的相对传输延时增大，一般来说只用于非实时的数据通信11/25电路交换、分组交换到ATM交换电路交换、消息交换和分组交换总体比较电路交换消息交换分组交换虚拟电路分组交换终端交换机交换机终端呼叫消息传输(b)(a)(c)(d)12/25电路交换、分组交换到ATM交换虚电路与电路交换的区别虚电路不同于电路交换中的物理连接，它是一种逻辑连接（没有做物理的连通），发起呼叫的用户并不独占给它分配的线路，只在有分组要传输时，呼叫时指定的线路才连通并被该分组占用。一条物理线路上可同时建立多个虚电路虚拟电路分组交换，属于“面向连接”的交换方式13/25电路交换、分组交换到ATM交换ATM交换同步传输模式（STM）：周期性地以帧的格式发送数据，每帧由若干个时隙组成，每个时隙在通信过程中分配给一个特定的用户，不同用户的信息通过固定的时间复用位置进行标识。STM缺点：时隙的动态分配非常困难，对帧结构的设计以及组帧技术提出了很高的要求。帧同步时隙1时隙n帧同步时隙1时隙n帧周期帧2（帧1）14/25电路交换、分组交换到ATM交换ATM交换异步传输模式（ATM）：没有像STM一样的周期帧的概念，用被称作“信元”的固定长度的块来传输数据，按信元进行统计复用，在时间上没有固定的复用位置。信头地址和控制信息虚拟信道标识符VCI识别逻辑信道无连接数据业务信头仅含目标地址面向连接的电路交换数据信头指定通信链路ABAC15/25电路交换、分组交换到ATM交换ATM交换优点：信元头功能简化，信元头处理速度加快采用固定长度的信元，信息域长度相对分组交换中的分组较短，能降低ATM交换节点内部缓冲器的容量，减少信息在缓冲器中的排队时延和时延抖动16/25电路交换、分组交换到ATM交换电路交换、分组交换和ATM交换比较出分组交换(N-1)W12N...入12N...出WATM交换电路交换报文交换报文交换分组交换帧交换帧中继ATM交换快速电路交换多速率电路交换电路交换17/25软交换下一代网络NGN对网络业务需求急剧增长：语音、数据、视频业务、实时多媒体流等；更高的安全性、可靠性和高性能。运营商、业务提供商、网络用户，均希望网络能够在现有高度异构的通信基础设施上提供开放、稳定、高性能、可重用、可编程的服务；NGN:能屏蔽底层通信基础设施的多样性；能提供一种统一开放的、可伸缩的、安全稳定和高性能的融合服务平台；能快速灵活地开发、定制和部署新业务。NGN通常和软交换联系在一起，它是一个以软交换为核心、光网络为基础、采用分组型传送技术的开放式融合网。18/25软交换软交换是以IP网作为核心承载网的分组话音技术。它提出了一个新概念：将呼叫控制、业务承载、业务逻辑相分离，再采用标准的通信协议进行连接和交互。可更加灵活地在网络上提供业务。软交换不是用一种的新的交换技术代替已有的交换技术，而是把基于各种不同交换技术的网络融合起来，从业务层面实现网络的融合。广义上讲，软交换是一种体系结构，并不是一个单独的设备；是一系列分布于IP网络之上的设备的总称。19/25软交换软交换呼叫控制承载控制地址翻译路由网关控制计费数据收集等是NGN的控制中心分层的体系结构20/25软交换软交换由各类业务服务应用平台构成，向用户提供各种增值业务，存放业务逻辑和业务数据，并可通过应用服务器提供应用编程接口（API）21/25软交换软交换由软交换机设备构成，完成各种呼叫控制，并负责相应业务处理信息传送。22/25软交换软交换是基于IP协议或ATM技术的分组化的光传送网，为业务媒体流和控制信息流提供统一的、保证QoS的高速分组传送平台。23/25软交换软交换主要向用户提供各种接入手段，实现媒体格式的转换。主要设备包括信令网关SG、中继媒体网关TG、接入媒体网关AG、综合接入网关（IAD）和各类用户终端24/25本章小结交换的概念交换式通信网，呼叫、信令、业务、ISDN交换机结构：交换网络、接口、控制系统交换技术的发展：模拟—数字人工—程控电路—分组—ATM—软交换25/25作业1－81－101－111－12磁石式人工交换机步进制机电式自动交换机接续示意图纵横制机电式自动交换机接续器华为C&C08数字程控交换机大唐SP30超级数字程控交换机中兴ZXJ10数字程控交换机