现代交换技术基础PPT课件
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现代交换原理与技术第2章 交换技术基础
第2章
交换技术基础 目 录
交换节点的基本组成
交换网络、接口、控制系统、信令系统
交换单元及交换网络 信号数字化技术
模拟语音信号的数字化处理 图像与视频信号的数字化处理
信道共享与复用技术
空分复用 频分多路复用 时分多路复用
2017/7/11 1
第2章 交换技术基础 本章主要内容
通信过程中的信息业务量特性不同
统计表明，电话通信双方讲话的时间各占一半，即对于PCM话音 信号平均速率大约在32Kb/s,一般不会出现长时间信道中没有信 息传输；而数据通信量波动性较大。语音对时延比较敏感。宜采 用面向连接的交换技术。数据对带宽比较敏感，宜采用动态资源 分配技术，大多采用无连接的交换技术。
电话交换
电路交换（Circuit Switching），就是在两通信端之间建立一条专用 的（dedicated）实际路径。此路径由发送端开始，一站一站往目的 端串联起来。一旦建立两端之间的电路后，它将一直维持专用状态 （ 即他人无法使用），直到通信结束之后，这条专用路径才停止使用， 并让出供他人继续使用。目前的电话就是使用这种技术。
交换机的组成 交换单元的组成、描述交换单元外部性能的指标 交换单元的分类与几种典型的交换单元（开关阵列、T接线器 、S接线器） 交换网络的概念、作用，TST、STS交换网络的工作原理 模拟语音信号的数字化技术、图像与视频信号的数字化处理 信道共享与复用技术
空分复用 频分多路复用 时分多路复用
2017/7/11 7
2.1 引言
数据网络交换机
在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工备，HUB本身不能识 别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包 在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验 证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式 下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得 重试。这种方式就是共享网络带宽。 数据网络交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换 机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后 ，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬 件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速 将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口 ，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部 MAC地址表中。
交换技术基础 目 录
交换节点的基本组成
交换网络、接口、控制系统、信令系统
交换单元及交换网络 信号数字化技术
模拟语音信号的数字化处理 图像与视频信号的数字化处理
信道共享与复用技术
空分复用 频分多路复用 时分多路复用
2017/7/11 1
第2章 交换技术基础 本章主要内容
通信过程中的信息业务量特性不同
统计表明，电话通信双方讲话的时间各占一半，即对于PCM话音 信号平均速率大约在32Kb/s,一般不会出现长时间信道中没有信 息传输；而数据通信量波动性较大。语音对时延比较敏感。宜采 用面向连接的交换技术。数据对带宽比较敏感，宜采用动态资源 分配技术，大多采用无连接的交换技术。
电话交换
电路交换（Circuit Switching），就是在两通信端之间建立一条专用 的（dedicated）实际路径。此路径由发送端开始，一站一站往目的 端串联起来。一旦建立两端之间的电路后，它将一直维持专用状态 （ 即他人无法使用），直到通信结束之后，这条专用路径才停止使用， 并让出供他人继续使用。目前的电话就是使用这种技术。
交换机的组成 交换单元的组成、描述交换单元外部性能的指标 交换单元的分类与几种典型的交换单元（开关阵列、T接线器 、S接线器） 交换网络的概念、作用，TST、STS交换网络的工作原理 模拟语音信号的数字化技术、图像与视频信号的数字化处理 信道共享与复用技术
空分复用 频分多路复用 时分多路复用
2017/7/11 7
2.1 引言
数据网络交换机
在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工备，HUB本身不能识 别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包 在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验 证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式 下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得 重试。这种方式就是共享网络带宽。 数据网络交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换 机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后 ，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬 件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速 将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口 ，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部 MAC地址表中。
现代交换第2章--交换技术基础
2.2.1 交换单元及其数学描述
交换单元分类1
入
0┆
线
┆
M－1
┆
0出 N－1 线
（a）集中型（M >N）
入0 线 M－1
┆
┆0
出
┆
线
N－1
（c）扩展型（M <N）
入0 ┆
线 M－1 ┆
0
出
┆
┆
N－1
线
（b）分配型（M=N）
2.2.1 交换单元及其数学描述
交换单元分类2
入
0
线 M－1
┆┆ ┆┆
0
出
组成
由电子交叉矩阵和控制存储器（CM）构成
控制方式
输入控制：按入线配置控制存储器 输出控制：按出线配置控制存储器
开关阵列的应用实例——空间接线器（S接线器）
特点
S接线器是以时分方式工作的（各交叉点按复用时隙工作） S接线器在同步时分复用信号交换网络中不能单独使用 S接线器在输出控制方式下可实现同发和广播功能
功能
用来完成一条复用线上的时隙交换功能
组成
话音控制存储器（SM）:存储话音 控制存储器（CM） :存储SM的写入/读出地址
控制方式（对话音存储器的控制而言）
输出控制：顺序写入、控制读出（入线缓冲） 输入控制：控制写入、顺序读出（出线缓冲）
共享存储器型交换单元的应用实例 ——时间接线器（T接线器）
基本原理
总线按时隙轮流分配给入线控制部件和出线控制部件使用。
特点
受限于总线宽度、速度以及入线、出线控制部件的工作速率
总线型(共享媒体型) 交换单元示意图
1
入线控制
2 入线
入线控制
《现代交换原理》PPT课件
19
分组交换（PS：Packet Switching）
采用存储转发方式的分组交换与报文交换 的不同在于：分组交换将用户要传送的信息分 割为若干个分组（packet），每个分组中有 一个分组头，含有可供选路的信息和其他控制 信息。
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20
分组交换和报文交换比较
报文交换的时延
分组交换的时延
接口
网
接口
中
继
接口
线
控制系统
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48
电信交换的基本技术
互连技术
交换网络的拓扑结构、选路策略、控制机理、多播方 式、阻塞特性、故障防卫
接口技术
模拟用户接口、数字用户接口、模拟中继接口、数字 中继接口
信令技术 用户信令、局间信令
控制技术
控制系统的结构方式、处理机间的通信方式、多处理
机结构
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11
交换节点的基本功能
交换节点可控制的接续类型： 本局接续、出局接续、入局接续、转接接续
交换节点必须具备的基本功能： 能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫
信号、地址信号 能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转
发信号 能控制连接的建立与拆除
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12
交换节点接续类型图示
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29
分组交换协议
分组交换基于X.25协议，该协议包含了3层，第一层 物理层，第二层数据链路层，第三层分组层，对应于OSI 模型的下三层。
X.25分组层 网络层
3
LAPB 数据链路层 2
物理层
物理层
1
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30
分组交换协议
X.25
现代交换原理概论PPT课件
（二）交换式通信网
1
6
2
1
6
2
5
开关
3
5
设备
3
4 4
N2问题变成了N条用户线，由交换机组成的交换式通
信网容易组成大型网络。
《现代交换原理 》
电子信息工程学院
1.1交换与通信网
（二）交换式通信网
用户交换机
市话交换机
汇接交换机
用户线
中继线
交换式通信网组网示意图
《现代交换原理 》
电子信息工程学院
1.1交换与通信网
（四）通信网的结构 用户驻地网、接入网和核心网
接入网 SNI
UNI
核心网
SNI 接入网
UNI
驻地网
公用设施
驻地网
用户设备
《现代交换原理 》
电子信息工程学院
（四）通信网的结构
用户驻地网CPN
Customer Premises Network CPN是用户自有网络，指用户终端至业务集中点之间所 包含的传输及线路等相关设施。小至终端，大至局域网。 实现用户和业务的集中，信息的变换与适配、复用与交 换、寻址与选路等功能。
(1) 实现独立于交换节点的控制逻辑。 (2) 实现对交换节点业务控制。 (3) 提供智能化、个性化、差异化服务。
基本业务的呼叫建立、执行控制在交换节点实现，但很 多新的电信业务则转移到业务节点中。
《现代交换原理 》
电子信息工程学院
1.1.2 通信网的定义与构成
（三）通信网的类型
按信号方式划分：模拟通信网和数字通信网。
电子信息工程学院
1.1交换与通信网
1.1.1 从点到点通信到通信网
（一）点到点通信
《交换技术基础》PPT课件
入线上发生呼叫时，能接续到指定路由的一条空闲出线上去 任意一对输入-输出线上只允许有一个呼叫。
10 精选PPT
线束按以下标准分为两类： 线束容量M——输出线数量 利用度D——每条输入线能达到的输出线范围 1、全利用度线束
线束中的任意一条出线能被任一条入线所达到，M=D， 只要有空闲出线即可接续，数字交换机采用。
20 精选PPT
7.3 控制部件的呼叫处理能力－－BHCA
评价一台程控交换机的话务能力一般有两个基本参数： 话务量：通过交换网络可以同时连接的路由数 BHCA(Busy Hour Call Attempts)：忙时试呼次数，单位时间内 控制设备能够处理的呼叫数，表明控制部件对呼叫的处理能力。
按ITU-T建议，我国电话网全程(发端-收端交换机)呼损： 数字长途电话网≤0.098；数字市内电话网≤0.027。
16 精选PPT
7.2 交换网络的内部阻塞
前面讨论的呼损仅仅是由于出线全忙而引起的。 实际上，交换机的交换网络往往由若干级组成。 在入线和出线间还有内部各级之间的链路。 内部阻塞：当交换网络内部级间链路全忙时，由于入线找不到 空闲链路而不能达到空闲出线，导致呼叫损失的情况。
可见中间链路数增加一倍，使网络的内部时隙数为输入/输出 时隙数的2倍时(本例中链路数=32，内部时隙数=512)，网络内部 阻塞概率很低，近似为0。 输入端AB级扩散，输出端BC级集中，以增加设备、提高成本 为代价。交换网络在整个交换机的成本中所占的比重不大。对于 采用体积小、功耗小的大规模集成电路构成的数字交换网络来说 是可行的。
明显损失制中，Ac=Ao(1-B)=Ao-AoB 其中， B——呼损，正常情况下很小，如规定1％或5‰，因此 通常在工程中不严格区分Ac或Ao；但设备超负荷时较大。 等待制中，Ac=Ao
10 精选PPT
线束按以下标准分为两类： 线束容量M——输出线数量 利用度D——每条输入线能达到的输出线范围 1、全利用度线束
线束中的任意一条出线能被任一条入线所达到，M=D， 只要有空闲出线即可接续，数字交换机采用。
20 精选PPT
7.3 控制部件的呼叫处理能力－－BHCA
评价一台程控交换机的话务能力一般有两个基本参数： 话务量：通过交换网络可以同时连接的路由数 BHCA(Busy Hour Call Attempts)：忙时试呼次数，单位时间内 控制设备能够处理的呼叫数，表明控制部件对呼叫的处理能力。
按ITU-T建议，我国电话网全程(发端-收端交换机)呼损： 数字长途电话网≤0.098；数字市内电话网≤0.027。
16 精选PPT
7.2 交换网络的内部阻塞
前面讨论的呼损仅仅是由于出线全忙而引起的。 实际上，交换机的交换网络往往由若干级组成。 在入线和出线间还有内部各级之间的链路。 内部阻塞：当交换网络内部级间链路全忙时，由于入线找不到 空闲链路而不能达到空闲出线，导致呼叫损失的情况。
可见中间链路数增加一倍，使网络的内部时隙数为输入/输出 时隙数的2倍时(本例中链路数=32，内部时隙数=512)，网络内部 阻塞概率很低，近似为0。 输入端AB级扩散，输出端BC级集中，以增加设备、提高成本 为代价。交换网络在整个交换机的成本中所占的比重不大。对于 采用体积小、功耗小的大规模集成电路构成的数字交换网络来说 是可行的。
明显损失制中，Ac=Ao(1-B)=Ao-AoB 其中， B——呼损，正常情况下很小，如规定1％或5‰，因此 通常在工程中不严格区分Ac或Ao；但设备超负荷时较大。 等待制中，Ac=Ao
现代交换技术第2章电路交换技术PPT课件
Page 21
• 由于用户话音信号在经数字传输之前就 已数字化，故传到交换局的话音信号不必 再进行D/A转换，即可直接经数字中继接 口进入数字交换网络进行交换。
• 远端用户级也可称为远端模块。
Page 22
2．选组级 3．中继接口
（1）模拟中继器。
Page 23
图2-6 模拟中继器功能方框图
Page 24
• 时间接线器主要由信息存储器（IM， Information Memory）和控制存储器 （CM，Control Memory）组成，如图215所示。
Page 51
Page 52
图2-15 T接线器的组成和工作原理
• 信息存储器用来暂时存储要交换的脉码 信息，故又称“缓冲存储器”。 • 控制存储器用来寄存脉码信息的时隙地 址，又称“地址存储器”。
Page 68
• 这是一种较为典型的网络。
（1）TST交换网的组成。 （2）T-S-T的工作原理。
Page 69
Page 70
图2-19 TST网络结构示意图
图2-20 TST网络的组成和工作原理
Page 71
2．多级数字交换网络
• 当要求交换网络的规模更大时，可以采 用以下4种典型的多级数字交换网络。
（3）主备用方式。
Page 41
图2-12 主备用方式结构图
3．处理机之间通信
• 数字程控交换机普遍采用多处理机的分 散控制方式。 • 为了完成呼叫处理、维护和管理任务， 通常需要多台处理机协同工作。
Page 42
• 因此，采用怎样的通信方式，在很大程度上 影响着系统的处理能力和控制系统的可靠性。 • 选择一种合理、高效和可靠的多处理机通信 方式是设计控制系统时必须考虑的问题。
• 由于用户话音信号在经数字传输之前就 已数字化，故传到交换局的话音信号不必 再进行D/A转换，即可直接经数字中继接 口进入数字交换网络进行交换。
• 远端用户级也可称为远端模块。
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2．选组级 3．中继接口
（1）模拟中继器。
Page 23
图2-6 模拟中继器功能方框图
Page 24
• 时间接线器主要由信息存储器（IM， Information Memory）和控制存储器 （CM，Control Memory）组成，如图215所示。
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Page 52
图2-15 T接线器的组成和工作原理
• 信息存储器用来暂时存储要交换的脉码 信息，故又称“缓冲存储器”。 • 控制存储器用来寄存脉码信息的时隙地 址，又称“地址存储器”。
Page 68
• 这是一种较为典型的网络。
（1）TST交换网的组成。 （2）T-S-T的工作原理。
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图2-19 TST网络结构示意图
图2-20 TST网络的组成和工作原理
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2．多级数字交换网络
• 当要求交换网络的规模更大时，可以采 用以下4种典型的多级数字交换网络。
（3）主备用方式。
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图2-12 主备用方式结构图
3．处理机之间通信
• 数字程控交换机普遍采用多处理机的分 散控制方式。 • 为了完成呼叫处理、维护和管理任务， 通常需要多台处理机协同工作。
Page 42
• 因此，采用怎样的通信方式，在很大程度上 影响着系统的处理能力和控制系统的可靠性。 • 选择一种合理、高效和可靠的多处理机通信 方式是设计控制系统时必须考虑的问题。
现代交换原理概论PPT
组成
控制部分主要由中央处理器、存 储器和输入/输出接口等组成。
功能
控制部分的主要功能是接收和处 理各种指令，根据指令的要求协 调各个部分的工作，实现交换机 的各种交换和控制功能。
输入/输出部分
作用
输入/输出部分负责提供人机交互的界面，实现交换机与外部设备 的连接和通信。
组成
输入/输出部分主要由各种类型的接口和控制设备组成，如键盘、 显示屏、打印机等。
电路交换的资源利用率较低，因为通 信链路在数据传输结束后仍会保留， 造成资源浪费。
电路交换的优点
电路交换能提供稳定的通信质量，适 用于实时、连续的数据传输，如电话 通信。
分组交换原理
分组交换原理概述
分组交换是一种动态分配通信链路资源的交换方式， 将数据分割成多个小段，每一段称为一个分组。
分组交换的优点
功能
输入/输出部分的主要功能是接收用户的输入指令和显示交换机的 状态信息，同时向外部设备发送相应的输出信号。
04
交换机的软件系统
操作系统
01
操作系统
操作系统是交换机软件系统的基础，负责管理硬件和软件资源，提供统
一的接口供上层软件使用，实现多任务并发处理和任务调度。
02
实时操作系统
实时操作系统是交换机软件系统的核心，具有实时性、可靠性和稳定性
采用分布式架构，实现负载均衡和容错能力，提高系统可用性和可 靠性。
数据同步
实现多节点间的数据同步，保证数据一致性和完整性。
跨平台兼容
支持多种操作系统和设备平台，实现跨平台的无缝数据交换。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
随着用户数量的增加，人工交换的效率低下、错误率高等问题逐渐凸显，无法满足大规模通信需求。
现代交换技术第2章PPT课件
E=T阻/T总 ❖ 按呼叫计算的呼损B 表示呼叫损失的概
率
B=C损/C总
❖ 按负载计算的呼损H （忙时） H=A损/A入
呼叫处理能力
❖ BHCA (最大忙时试呼次数) 在保证规定的服务质量标准前提下,处理机
在最忙单位时间内处理的最大呼叫次数.
2.4 服务质量与服务保障
电话通信网服务质量
❖ 接续质量 是指用户通信被接续的速度和难易程度. 用接续呼损和接续时延衡量.用服务等级来规定
❖ IM存储器按存储单元顺序读出。
S型时分接线器
❖ S型时分接线器是空间型接线器(space switch)， 其功能是完成“空间交换”。即在一根入线中，可 以选择任何一根出线与之连通。
1 S型接线器的基本组成
❖ S型接线器由m×n交叉点矩阵和控制 存储器组成。在每条入线i和出线j之间都 有一个交叉点Kij，当某个交叉点在控制 存储器控制下接通时，相应的入线即可 与相应的出线相连，但必须建立在一定 时隙的基础上。
2
31
CM
读出控制方式的T接线器
❖ 话音存储器中每个存储单元内存入的 是发话人的话音信息编码，通常是8位编 码。话音信息编码按顺序写入。
❖ 中央处理机CPU根据用户要求，向控 制存储器发出“写”命令，将控制信息 写入控制存储器。存储的是读出地址。
❖二、写入控制方式
❖ T接线器采用写入控制方式时，如图 2.4所示，它的信息存储器IM的写入受控 制存储器控制，它的读出则是在定时脉 冲的控制下顺序读出。
❖ 话音存储器（SM）用于暂存经过PCM编码 的数字化话音信息，由随机存取存储器 （Random Access Memory，RAM）构成。
❖ 控制存储器（CM）也由RAM构成，用于 控制话音存储器信息的写入或读出。
率
B=C损/C总
❖ 按负载计算的呼损H （忙时） H=A损/A入
呼叫处理能力
❖ BHCA (最大忙时试呼次数) 在保证规定的服务质量标准前提下,处理机
在最忙单位时间内处理的最大呼叫次数.
2.4 服务质量与服务保障
电话通信网服务质量
❖ 接续质量 是指用户通信被接续的速度和难易程度. 用接续呼损和接续时延衡量.用服务等级来规定
❖ IM存储器按存储单元顺序读出。
S型时分接线器
❖ S型时分接线器是空间型接线器(space switch)， 其功能是完成“空间交换”。即在一根入线中，可 以选择任何一根出线与之连通。
1 S型接线器的基本组成
❖ S型接线器由m×n交叉点矩阵和控制 存储器组成。在每条入线i和出线j之间都 有一个交叉点Kij，当某个交叉点在控制 存储器控制下接通时，相应的入线即可 与相应的出线相连，但必须建立在一定 时隙的基础上。
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CM
读出控制方式的T接线器
❖ 话音存储器中每个存储单元内存入的 是发话人的话音信息编码，通常是8位编 码。话音信息编码按顺序写入。
❖ 中央处理机CPU根据用户要求，向控 制存储器发出“写”命令，将控制信息 写入控制存储器。存储的是读出地址。
❖二、写入控制方式
❖ T接线器采用写入控制方式时，如图 2.4所示，它的信息存储器IM的写入受控 制存储器控制，它的读出则是在定时脉 冲的控制下顺序读出。
❖ 话音存储器（SM）用于暂存经过PCM编码 的数字化话音信息，由随机存取存储器 （Random Access Memory，RAM）构成。
❖ 控制存储器（CM）也由RAM构成，用于 控制话音存储器信息的写入或读出。
现代交换技术光交换技术83页PPT
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
现代交换技术光交换技术
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
现代交换技术光交换技术
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无
游
氛
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风
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7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
现代交换技术课件(第一章 概述2)
20
现代交换技术
分组交换
分组交换（Packet Switching）是数据通 信的一种交换方式。它利用存储—转发的方式 进行交换。基于异步时分复接。 分组交换也包括三个主要工作：接收分组； 存储分组；转发分组 分组交换工作方式 数据报方式（无连接） 虚电路方式（面向连接：虚连接）
21
现代交换技术
14
现代交换技术
软件
呼叫处理程序：用于处理用户的呼叫，完成接续
过程中的各项功能要求。 执行管理程序： 执行管理程序：用于安排，调度各程序的执行时 间。 障碍处理及诊断程序： 障碍处理及诊断程序：用于查找及处理硬件发生 的故障。 运转管理程序： 运转管理程序：用于日常的维护管理工作。
15
现代交换技术
模 拟 交 换 机
交换机的控制功能由硬件和软件共同完成
PAM PCM ∆M 交换 机
18
现代交换技术
按控制系统分 集中控制 分布控制 按功能分布 按等级分布 按空间分布
19
现代交换技术
二、按交换方式分类
电路交换
基于同步时分复接，其要点是面向连接。 (电路交换每次呼叫包括三个主要阶段：建立连接；保持 连接；拆线)
现代交换技术23电路交换分组交换面向连接atm交换分组交换无连接复用方式同步复用统计复用统计复用统计复用统计复用带宽分配固定带宽动态带宽动态带宽动态带宽动态带宽最小较大不定连接方式面向连接面向连接面向连接面向连接无连接差错控制信息单元长度固定可变可变固定可变最佳应用话音批量数据lan互连多媒体短数据交换技术特点的比较
3
现代交பைடு நூலகம்技术
图1.9 电路交换呼叫接续过程
4
现代交换技术
1.2.3
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二、交换技术基础
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
主要内容
1. 电信交换基本技术 2. 交换单元与交换网络
交换单元的基本概念 交换网络 网络阻塞与clos网 同步时分交换网络
28
多级交换网络(nm x nm两级交换网络)
1级
O
1
O
…
n-1
O
…
1
1
n-1
21
共享总线型交换单元
总线： 一般包括多条数据线和控制线。数据线用于在入线
控制部件和出线控制部件传送信号；控制线用于控制各 入线控制部件获得时隙和发送信息，以及出线控制部件 读取属于自己的信息。
总线按时隙轮流分配给各个入线控制部件和出线控 制部件使用，其时隙的分配有一定的规则。
22
几种典型的交换单元——共享存储器型的交换单元
入线
出线 0 1 N-1
M-1
0 入线
M-1
出线
一列出线开关复接等效m选1选择器
入线
0 出线
N-1
一行入线开关复接
等效1选n分配器
17
开关阵列的特性
开关控制简单，从入线到出线具有均匀的单位延迟时 间。
开关阵列适合于构成较小的交换单元（开关数反映了 实现的复杂度和成本的高低）。
交换单元的性能依赖于所使用的开关。 控制信号简单 容易实现同发和广播功能
交换 单元
交换 单元
交换 单元
交换网络
控制单元
出线
25
单级交换网络和多级交换网络
交换网络按拓扑连接方式可分为：单级交换网络 多级交换网络
0 入线
M-1
交换 单元
0 出线
N-1
单级交换网络
26
单级交换网络和多级交换网络
如果一个交换网络中的交换单元可以分为N级，顺序命 名为第1,2,…,N级，并且满足：
6
2.2交换单元与交换网络
2.2.1交换单元的基本概念 2.2.2交换网络 2.2.3网络阻塞与clos网 2.2.4同步时分交换网络
7
2.2.1交换单元的基本概念
0 1 入线
M-1
… …
……
0 1 出线
N-1
控制端 状态端 M X N的交换单元
8
两种信号的交换
0 1 入线 2 3 4
0 1
2 出线 3
18
实际的开关阵列
继电器：其构成的交换单元是无向的，可交换模拟和数字信息， 干扰和噪声大、动作慢（ms级）、体积大（cm级）。
模拟电子开关：一般利用半导体材料制成。 如：MC142100、MC145100（4 x 4开关阵列） 只能单向传送，且衰耗和时延较大。
数字电子开关：由简单的逻辑门构成，用于数字信号的交 换，开关动作极快且无信号损失。
19
几种典型的交换单元——共享总线型交换单元
20
共享总线型交换单元
入线控制部件的功能： 接收入线信号，进行相应的格式变换，放在缓冲存
储器中，并在分配给该部件的时隙上把收到的信息送到 总线上。 出线控制部件的功能：
检测总线上的信号，并把属于自己的信息读入一个 缓冲存储器中，进行格式变换，放在缓冲存储器中，由 出线送出，形成出线信号。
14
开关阵列的工作原理
0 入线
M-1
….. …..
0 出线
N-1
M X N有向交换单元
0 1 入线 M-1
出线 0 1 N-1
M X N有向矩形开关阵列
15
全连接交换单元和部分连接交换单元
0 1 入线 N-1
出线 0 1 N-1
0 1 入线 N-1
出线 0 1 N-1
16
多路选择器
出线
0 入线 1
3. 基本话务理论
3
2.1电信交换基本技术
用
接口
户
线
接口
交 换 网 络
接口
中
继
接口
线
控制系统
4
1、电信交换的基本技术
接口技术
模拟用户接口、数字用户接口、模拟中继接口、数字 中继接口
信令技术
用户信令、局间信令
控制技术
控制系统的结构方式、处理机间的通信方式、多处理 机结构
互连技术
交换网络的拓扑结构、选路策略、控制机理、多播方
4
同步时分复用信号的交换9两种信ຫໍສະໝຸດ 的交换0 入线 12
20 10
2
00 1 22
0 1 出线 2
异步时分复用信号的交换
10
交换单元按使用需要的不同可分为：
0 入线
M-1
0 出线 N-1
集中型（M>N）
0 入线
M-1
入线 0 M-1
0
出线 N-1
扩散型（M<N ）
0 出线
N-1
连接型（M=N）
11
接口： 交换单元需要规定自己的信号接口标准，即信号形式、
速率及信息流方向 质量：
完成交换动作的速度、任何情况下是否能完成指定连 接、信息经过交换单元是否有损伤（时间、语义）
13
几种典型的交换单元——开关阵列
在交换单元内部，要建立任意入线和任意出 线之间的连接，就在每条入线和每条出线之间都 各自接上一个开关，所有开关就构成了交换单元 内部的开关阵列。
所有入线都只与第1级交换单元连接； 所有第1级交换单元都只与入线和第2级交换单元连接； 所有第2级交换单元都只与第1级和第3级交换单元连接； 依此类推，所有第N级交换单元都只与第N-1级和出线 连接； 则称这样的交换网络为多级交换网络，或N级交换网络。
27
单级交换网络和多级交换网络
多级交换网络的拓扑结构可用三个参数来说明： 每个交换单元的容量 交换单元的级数 交换单元间的连接通路（链路）
交换单元按信息流向分为：
有向交换单元：当信息经过交换单元时只能从入线 进出线出，具有唯一确定的方向。
无向交换单元：交换单元的每条线即可入也可出， 其入线数必等于出线数。
0 入线
M-1
….. …..
0 出线
N-1
M X N有向交换单元
入 线
0
/ N-1 出
线 N无向交换单元
12
交换单元的性能
容量： 交换单元所有入线可以同时送入的总的信息量
式、阻塞特性、故障防卫
5
2.2交换单元与交换网络
交换的基本功能是在任意的入线和出线之间 建立连接。
在交换系统中完成这一基本功能的部件就是 交换网络，它是交换系统的核心。交换网络是由 若干个交换单元按照一定的拓扑结构和控制方式 构成的。
交换单元是构成交换网络的最基本的部件。
交换网络有：空分、时分
数字、模拟
0 1
输入信号 N-1
输出信号
工作方式：入线缓冲、出线缓冲
共享存储器型交换单元的一般结构
23
2.2.2交换网络
交换网络是由若干个交换单元按照一定的拓 扑结构和控制方式构成的网络。
交换网络的三个基本要素是：交换单元、不 同交换单元间的拓扑连接和控制方式。
24
… … …
…
交换网络的一般结构
入线
交换 单元
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
主要内容
1. 电信交换基本技术 2. 交换单元与交换网络
交换单元的基本概念 交换网络 网络阻塞与clos网 同步时分交换网络
28
多级交换网络(nm x nm两级交换网络)
1级
O
1
O
…
n-1
O
…
1
1
n-1
21
共享总线型交换单元
总线： 一般包括多条数据线和控制线。数据线用于在入线
控制部件和出线控制部件传送信号；控制线用于控制各 入线控制部件获得时隙和发送信息，以及出线控制部件 读取属于自己的信息。
总线按时隙轮流分配给各个入线控制部件和出线控 制部件使用，其时隙的分配有一定的规则。
22
几种典型的交换单元——共享存储器型的交换单元
入线
出线 0 1 N-1
M-1
0 入线
M-1
出线
一列出线开关复接等效m选1选择器
入线
0 出线
N-1
一行入线开关复接
等效1选n分配器
17
开关阵列的特性
开关控制简单，从入线到出线具有均匀的单位延迟时 间。
开关阵列适合于构成较小的交换单元（开关数反映了 实现的复杂度和成本的高低）。
交换单元的性能依赖于所使用的开关。 控制信号简单 容易实现同发和广播功能
交换 单元
交换 单元
交换 单元
交换网络
控制单元
出线
25
单级交换网络和多级交换网络
交换网络按拓扑连接方式可分为：单级交换网络 多级交换网络
0 入线
M-1
交换 单元
0 出线
N-1
单级交换网络
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单级交换网络和多级交换网络
如果一个交换网络中的交换单元可以分为N级，顺序命 名为第1,2,…,N级，并且满足：
6
2.2交换单元与交换网络
2.2.1交换单元的基本概念 2.2.2交换网络 2.2.3网络阻塞与clos网 2.2.4同步时分交换网络
7
2.2.1交换单元的基本概念
0 1 入线
M-1
… …
……
0 1 出线
N-1
控制端 状态端 M X N的交换单元
8
两种信号的交换
0 1 入线 2 3 4
0 1
2 出线 3
18
实际的开关阵列
继电器：其构成的交换单元是无向的，可交换模拟和数字信息， 干扰和噪声大、动作慢（ms级）、体积大（cm级）。
模拟电子开关：一般利用半导体材料制成。 如：MC142100、MC145100（4 x 4开关阵列） 只能单向传送，且衰耗和时延较大。
数字电子开关：由简单的逻辑门构成，用于数字信号的交 换，开关动作极快且无信号损失。
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几种典型的交换单元——共享总线型交换单元
20
共享总线型交换单元
入线控制部件的功能： 接收入线信号，进行相应的格式变换，放在缓冲存
储器中，并在分配给该部件的时隙上把收到的信息送到 总线上。 出线控制部件的功能：
检测总线上的信号，并把属于自己的信息读入一个 缓冲存储器中，进行格式变换，放在缓冲存储器中，由 出线送出，形成出线信号。
14
开关阵列的工作原理
0 入线
M-1
….. …..
0 出线
N-1
M X N有向交换单元
0 1 入线 M-1
出线 0 1 N-1
M X N有向矩形开关阵列
15
全连接交换单元和部分连接交换单元
0 1 入线 N-1
出线 0 1 N-1
0 1 入线 N-1
出线 0 1 N-1
16
多路选择器
出线
0 入线 1
3. 基本话务理论
3
2.1电信交换基本技术
用
接口
户
线
接口
交 换 网 络
接口
中
继
接口
线
控制系统
4
1、电信交换的基本技术
接口技术
模拟用户接口、数字用户接口、模拟中继接口、数字 中继接口
信令技术
用户信令、局间信令
控制技术
控制系统的结构方式、处理机间的通信方式、多处理 机结构
互连技术
交换网络的拓扑结构、选路策略、控制机理、多播方
4
同步时分复用信号的交换9两种信ຫໍສະໝຸດ 的交换0 入线 12
20 10
2
00 1 22
0 1 出线 2
异步时分复用信号的交换
10
交换单元按使用需要的不同可分为：
0 入线
M-1
0 出线 N-1
集中型（M>N）
0 入线
M-1
入线 0 M-1
0
出线 N-1
扩散型（M<N ）
0 出线
N-1
连接型（M=N）
11
接口： 交换单元需要规定自己的信号接口标准，即信号形式、
速率及信息流方向 质量：
完成交换动作的速度、任何情况下是否能完成指定连 接、信息经过交换单元是否有损伤（时间、语义）
13
几种典型的交换单元——开关阵列
在交换单元内部，要建立任意入线和任意出 线之间的连接，就在每条入线和每条出线之间都 各自接上一个开关，所有开关就构成了交换单元 内部的开关阵列。
所有入线都只与第1级交换单元连接； 所有第1级交换单元都只与入线和第2级交换单元连接； 所有第2级交换单元都只与第1级和第3级交换单元连接； 依此类推，所有第N级交换单元都只与第N-1级和出线 连接； 则称这样的交换网络为多级交换网络，或N级交换网络。
27
单级交换网络和多级交换网络
多级交换网络的拓扑结构可用三个参数来说明： 每个交换单元的容量 交换单元的级数 交换单元间的连接通路（链路）
交换单元按信息流向分为：
有向交换单元：当信息经过交换单元时只能从入线 进出线出，具有唯一确定的方向。
无向交换单元：交换单元的每条线即可入也可出， 其入线数必等于出线数。
0 入线
M-1
….. …..
0 出线
N-1
M X N有向交换单元
入 线
0
/ N-1 出
线 N无向交换单元
12
交换单元的性能
容量： 交换单元所有入线可以同时送入的总的信息量
式、阻塞特性、故障防卫
5
2.2交换单元与交换网络
交换的基本功能是在任意的入线和出线之间 建立连接。
在交换系统中完成这一基本功能的部件就是 交换网络，它是交换系统的核心。交换网络是由 若干个交换单元按照一定的拓扑结构和控制方式 构成的。
交换单元是构成交换网络的最基本的部件。
交换网络有：空分、时分
数字、模拟
0 1
输入信号 N-1
输出信号
工作方式：入线缓冲、出线缓冲
共享存储器型交换单元的一般结构
23
2.2.2交换网络
交换网络是由若干个交换单元按照一定的拓 扑结构和控制方式构成的网络。
交换网络的三个基本要素是：交换单元、不 同交换单元间的拓扑连接和控制方式。
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… … …
…
交换网络的一般结构
入线
交换 单元