现代通信网及其交换技术PPT教学课件

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概述现代交换技术PPT课件

多速率电路交换
多速率电路交换的基本思想是采用电路交换中时分复用TDM原理，允许同时以多种不同速率来进行电路交换，以支持各种速率的业务
➢完全多速率电路交换 ➢改进型多速率交换
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完全多速率电路交换
33
改进型多速率交换
设置多个基本速率
n1
复
复
用
用
/
n2
/
分
分
路
路
n3
控制
控制信息
问题：电路实现，复杂，不灵活
（3）信息透明传输。
电话通信网采用电路交换方式。
电路交换适合于实时性、恒定速率的业务。
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数据业务
数据通信具有很强的突发性，峰值比特率和平均比特率相差较大; 数据业务对时延没有严格的要求，但需要进行无差错的传输.
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报文交换
存储转发方式：源端将数据封装为报文，
发送给相连的交换节点，交换节点将报文暂
宽窄带接入
SG TMG UMG PSTN
UMG PLMN/3G50
软交换技术
NGN实现了将网络中的业务功能与控制功能分开，而软交换是NGN中的关键技术，位于NGN的控制层，实现了控制功能，而业务功能由业务层设备完成，NGN的另外两层分别是承载层和接入层，分别完成了信息传输和用户终端接入的功能。
再采用存储转发方式，将分组送到目的端。
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分组交换和报文交换的时延
报文交换的时延
分组交换的时延
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分组交换
（1）统计时分复用，动态分配带宽；
（2）完善的网络协议和复杂的差错控制；（3）提供面向连接和无连接。
不适合对实时性要求较高的话音业务，而适合突发（burst）和对差错敏感的数据业务。

《现代交换原理与技术》课件第一章

图1-9 树型网
(4) 环型网：结构简单，每一个节点首尾相连，容易实现，但可靠性较差，如图1-10所示。
图1-10 环型网
(5) 总线型网：所有节点都连接到总线上。这种网络组网简单，但可靠性不高，网络覆盖范围也受到限制，如图 1-11所示。
图1-11 总线型网
(6) 复合型网：是上述几种结构的混合形式，根据具体应用情况的不同采用不同的网络结构组合而成。图1-12是由网状网和星型网复合而成的一种复合型网。
(2) 网状网：网内任意两节点相互连接，这种网络结构复杂，可靠性高，但线路利用率不高，经济性较差，如图 1-8所示。
图1-8 网状网
(3) 树型网：也称为分级网，可看成是星型拓扑结构的扩展，节点按层次进行连接，信息交换主要在上下节点之间进行，主要用于用户接入网中。树型网络结构的复杂度介于星型网和网状网之间，如图1-9所示。
(4) 能不断适应通信新业务和通信新技术的发展。传统的通信网是为支持某种业务而设计的，而面向未来的下一代网络必须适应不断发展的通信技术和满足新业务的需求。未来的通信网将向宽带化、智能化、个人化方向发展，形成统一的综合宽带通信网，并逐步演进为由核心骨干层和接入层组成、业务与网络分离的构架，即下一代网络。
进行分组交换时，发送端先要将传送的信息分割成若干个规定长度的数据块，再装配成一个个分组。装配过程中要对各个分组进行编号，并附加上用于控制和选路的有关信息，这样每个分组都带有一个分组头和校验序列。这些分组以 “存储—转发”的方式在网内传输，即每个交换节点首先对收到的分组进行暂时存储，分析该分组头中有关选路的信息，进行路由选择，并在选择的路由上进行排队，等到有空闲信道时转发给下一个交换节点或用户终端。图1-15示出了某个报文的多个分组从节点A到节点D的传输过程。

现代通信网及其关键技术课件_第一章1

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
2 . 通信网组成的基本要素
1) 终端设备电话机，传真机, 数据终端等。
2) 传输系统
传输系统是指完成信号传输的媒介和设备总称。
电路
干线
用户
环路 T
链路
节点
光纤
4）无线通信介质
无线通信介质指的是不须通过线缆，通过空间传输信号。包括微波、激光、红外线和短波等几种。
微波通信的载波频率为2GHz～40GHz，因为频率高，故而可以同时高速传递大量信息。
大气激光通信是利用大气作为传输媒质的激光通信。红外线数据通信技术利用红外线来传输信号，在发送端设有红外线发送器，接收端设有红外线接收器。短波通信是利用波长为100～10m（频率为3～30MHz）的电磁波进行的无线电通信，又称高频通信。
1990年，摩托罗拉（Motorola）公司推出全球个人通信新概念——“铱”星系统。
“铱”星系统是由美国摩托罗拉公司卫星通信部设计、筹建的通过低地球轨道运行的卫星组成的通信系统，与现有通信网结合，可实现全球数字化个人通信。
1.3 通信技术的发展 1. 交换的概念
最初的电话通信只能完成一部话机与一部话机的固定通信，这种仅涉及两个终端的通信称为点对点通信。
1982年，摩托罗拉研发生产出世界上第一台便携式移动电话-DynaTAC 8000X（当时国内也叫大哥大），其重量约两磅，当时单部售价超过3万人民币（3995美元）。
它是1973移动手机的优化版，它一改以往移动通信器笨重不便于携带的特性，被当时视为革命性的跨越。
至于技术性能方面，当时他的电池能支持一小时的通话，而且还能存储30个电话号码，这在现在来说是没什么大惊小怪，但在当时来说已经是相当了不起的技术进步。

现代通信交换课件第一章

我国是1982年在福州引进了第一台F150，随后开始研制各种容量的程控交换机，并且从国外引
进了大批程控交换机，在此基础上通过选优和定点，陆续建立了S-1240、EWSD的多条生产线。八十年代末我国自行研制成功了HJD04 、DS30。后来的08机、10机、601相继研制成功, 基本上结束了交换机进口的历史。
3．将用户信息流以帧为单位进行传送。
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(5)快速分组交换
FPS（Fast packet switching）可以理解为尽量简化协议，只具有核心网络功能，以提供高速、高吞吐量、低时延的服务的交换方式，包含FPS 帧中继（FR：Frame Relay）和信源中继（CR： Cell Relay）两种交换方式。
“交换”就是转接，交换节点是通信网实现信息传输的必不可少的环节。
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3
选路是指交换机的处理机根据被叫用户号码选择输出路由（属于同一局向的话路群）;
连接是指在交换机处理机的控制下，由接线器完成输入话路与输出话路的连接;
交换即转接，是在交换通信网中实现数据传输的必不可少的技术;
电路交换的通信包括三个阶段:1.电路建立，2. 信息传输，3.电路拆除。
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电路交换的接续过程示意图
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电路交换具有下列特点：
1.呼叫建立时间长，并且存在呼损。
2.传送信息没有差错控制，电路连通后提供给用户的是“透明通道”。
3.对通信信息不做任何处理,原封不动传送（信令除外）。
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ATM交换技术的特点：
1．采用面向连接的工作方式，通过建立虚电路来进行数据传输，在用户信息传递前，要先建立连接过程，传完后要拆除连接。ATM虚连接有虚电路连接（VCC）和虚信道连接（VPC），同时也支持无连接业务。

现代通信网及其关键技术课件_第三章1

第3章分组交换网
现代通信网
第三章分组交换与帧中继技术
1. 分组交换的优点
分组交换的设计初衷是为了进行计算机之间
的资源共享，其设计思路截然不同于电路交换。
与电路交换相比，分组交换的优点可以归纳如下：
(1) 线路利用率较高。分组交换在线路上采
用动态统计时分复用的技术传送各个分组，因此
提高了传输介质(包括用户线和中继线)的利用率。
第3章分组交换网
现代通信网
(3) 分组交换技术的协议和控制比较复杂，如我们前面提到的逐段链路的流量控制，差错控制，还有代码、速率的变换方法和接口，网络的管理和控制的智能化等。这些复杂的协议使得分组交换具有很高的可靠性，但是它同时也加重了分组交换机处理的负担，使分组交换机的分组吞吐能力和中继线速率的进一步提高受到了限制。
不同的逻辑信道在节点内部通过逻辑信道号加以区分，各条逻辑信道异步时复用同一条物理信道。
NMC
PAD NPT
NPT
NPT NPT
RCU
PT
PAD
NPT 非分组型终端 PT 分组型终端 RCU 远程集中器 NMC 网管中心
PT PT
NPT NPT PAD PT
高速线路高速或中速线路
转接交换机本地交换机
第3章分组交换网
现代通信网
(4) 非分组终端（NPT）
非分组终端是执行非X.25协议的终端和无规程的终端，非分组终端需经过分组装拆设备PAD ，才能连到交换机端口。
这样，在一条共享的物理线路上，实质上形成了逻辑上的多条子信道，各个子信道用相应的号码表示。
第3章分组交换网
现代通信网
节点间的物理信道在逻辑上均可看做由多条逻辑信道组成，这些逻辑信道实际上由节点内部的分组缓冲器来实现。

《现代通信网》课件

现代通信网
目录
• 现代通信网概述 • 通信网架构与组成 • 通信网传输技术 • 通信网交换技术 • 通信网业务与应用 • 现代通信网发展趋势与挑战
01
现代通信网概述
定义与特点
定义
现代通信网是一种以光纤为传输介质，以数字技术为传输手段，以交换设备为网络核心，以提供话音、数据、视频等多种业务为主要目标的网络。
05
通信网业务与应用
语音业务
总结词
语音业务是通信网中最基本、最传统的业务，主要包括电话通信和语音短信等。
详细描述
语音业务是利用通信网络传送语音信息的业务，包括普通电话通信、IP电话、语音短信等。随着通信技术的发展，语音业务逐渐向数字化、网络化、智能化方向发展，提高了语音通话的质量和效率。
数据业务
总结词
数据业务是通信网中重要的增值业务，主要包括互联网接入、移动数据业务等。
详细描述
数据业务是利用通信网络传送数据信息的业务，包括互联网接入、移动数据业务、专网数据传输等。随着移动互联网的普及，数据业务呈现出爆炸式增长，成为通信网中最重要的业务之一。
多媒体业务
总结词
多媒体业务是通信网中新兴的业务，主要包括视频通话、在线视频、流媒体等。
特点
具有大容量、高速度、高可靠性、灵活性和开放性等特点，能够满足现代社会对信息传输和交换的多样化需求。
通信网的发展历程
01
02
03
模拟通信网
早期的通信网采用模拟信号传输，技术简单，但容量小、可靠性差。
数字通信网
随着数字技术的发展，通信网逐渐向数字化方向发展，实现了大容量、高速度、高可靠性的传输。
微波传输
利用微波传输信息，具有传输容量大、覆盖范围广等特点。

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
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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。

现代交换技术课件(第一章概述1)

4
消息终端
传输媒介终端消息
图1.1 点对点通信
5
图1.2 多用户全互连式连接
6
缺点：
1）所需线路数量大且效率低
所需线路对数与通话用户数间的关系是：N(N-1)/2。
2）选择困难
每一个用户和N-1个用户之间用线路连接，由电话机来选择需要通话的用户连线比较困难。
3）安装维护困难
每个用户使用的电话机的通话导线上要焊接N-1对线，困难。
7
改善此问题的最佳方案是：
在众多的需要通话的用户间设置一个公共设备——交换机，让所有的电话用户都与它相连。这样，当某两个用户需要通话时，就由它进行转接。如图1.3所示。
8
图1.3(a) 用户通过交换机连接
9
通信网
汇接交换机市话交换机
用户交换机中继线用户线
图1.3(b) 多台交换机组成的通信网
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二、交换机的作用
完成需要通信的用户间的信息转接
11
1.1.2 通信网的组成
硬件
终端设备：完成信号的发送和接收。辨设备：完成信号的转接。
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软件
各种规定、协议、信令、标准
它们是网络中所有设备必须遵循的规则。是通信网的核心，它们决定了网络的性能。用于协调通信网的运行，达到互通、互控、互换的目的。
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HA UA
应用层表示层会话层运输层网络层链路层物理层
参考模型
通信子网
对等层协议
网络层链路层物理层
网络层链路层物理层
图1.6 OSI的分层模型
HB UB 应用层表示层会话层运输层网络层链路层物理层
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各层的主要功能

现代网络交换技术-PPT课件第4章分组交换技术

4.1 概述
• 分组交换产生于20世纪60年代，是继电路交换和报文交换之后出现的、针对数据通信的特点而开发的一种信息交换技术。
• 在数据通信中，分组交换比电路交换具有更高的效率，可以在多个用户之间实现资源共享；同时，分组交换比报文交换的传输时延小。
• 因此，分组交换是一种理想的数据交换方式。 • X.25定义的数据终端设备（DTE，Data Terminal Equipment）和数据电路终接设备（DCE，Data Circuit-terminating Equipment）之间的接口，曾经是广泛使用的分组网协议。
• 这样，在一条共享的物理线路上，就形成了逻辑上分离的多条信道。
• 如图4-2所示，在高速复用线上形成了分别为三个用户传输信息的子信道，这种子信道称为逻辑信道，用逻辑信道号（LCN， Logical Channel Number）标识。 • 逻辑信道号由逻辑信道群号及群内逻辑信道号组成，二者统称为逻辑信道号LCN。
• 分组交换采用统计时分复用技术，它在给用户分配线路资源时，不像同步时分复用那样固定分配带宽，而是按需动态分配。
• 即只在用户有数据传送时才给它分配资源，因此线路利用率较高。
• 分组交换中，统计时分复用功能是通过具有存储和处理能力的专用计算机——接口信息处理机（IMP，Interface Message Processor）来实现的，IMP完成对数据流的缓冲存储和对信息流的控制功能，以解决各用户争用线路资源时产生的冲突问题。
• 目前，传统的分组交换技术显得有些过时，但毋庸置疑的是，经典的分组交换是后来发展的各种数据交换技术的基础，因此掌握分组交换的原理和技术对理解其他数据交换技术十分重要。
• 随着电信网向宽带化、综合化和智能化发展，相继出现了一些分组交换的改进技术，如帧中继、ATM交换等。

DN04现代通信网及其交换技术

其他数据交换技术
（1）利用数字语音插空技术（DSI，Digital Speech Interpolation）能提高线路交换的传输能力。
（2）帧中继（Frame Relay）是对目前广泛使用的X.25分组交换通信协议的简化和改进。
（ 3 ）异步传输模式（ ATM， Asynchronous Transfer Mode）是线路交换与分组交换技术的结合，能最大限度地发挥线路交换与分组交换技术的优点，具有从实时的语音信号到高清晰度电视图像等各种高速综合业务的传输能力。
虚电路：
网络协议在发送分组前，首先建立一条线路（虚电路）。所有分组通过同一条路径传输，以确保正确地按次序到达目标节点。
不同的虚电路可以共享一条公共网络线路每一个节点上的逻辑部件负责存储接收到的分组，并为它们安排
行程。
网络与数据通信第四讲现代交换技术 18
2003-9-25
在虚电路中，数据在传送以前，发送和接收双方在网络中建立起一条逻辑上的连接，但它并不是像电路交换中那样有一条专用的物理通路，该路径上各个节点都有缓冲装置，服从于这条逻辑线路的安排，也就是按照逻辑连接的方向和接收的次序进行输出排队和转发，这样每个节点就不需要为每个数据包作路径选择判断，就好像收发双方有一条专用信道一样。
网络与数据通信第四讲现代交换技术 9
2003-9-25
报文交换：存储转发
发送方先把待传送的信息正文上附加发、收站地址及其他控制信息，形成一分完整的报文，以报文为单位在交换网络的各节点间传送。
中间节点根据收站地址信息计算出口，然后向下一段链路发送。如下图所示。
由于报文被每个经过的节点存储起来，所以使用这一方法的网络也称为存储转发网络（S t o r e - a n d - F o r w a r d N e t w o r k ）过程。

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的时间加上整个报T 文 ( 通j过 1 最) K 后m a x 一条M 链R 路M 的K m 时a x 间 n hn h
E T j 1 K m a x E M R E M K m a x n h n h
运用求极值的常规方法，将上式对Kmax求导，并令导数等于零，于是得
到分组最佳长度为
Km opatxnh
8
3.3 分组最佳长度
设报文的总长度为M(bit)，令nh(bit)为附加到每个分组的开销，用Kmax
表示包括附加开销在内的最大分组长度。
NM M Knn 以分组方式发送一个报文所必须传送的总比特数为
b its (m a x h) h
传送一个报文所需要的总时间T为第一个分组通过前面（j－1）条链路
EMnh j 1
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最佳分组长度与报文平均长度的关系
最佳分组长度随着报文长度或每个分组的附加开销的增加而增加；
若全路径上经过的链路数增加，则最佳分组长度有所减小。
200
160
最佳分组长度（字符）
120
j=3
80
j=5
40
0 100
1000
报文长度均值（字符）
（2）提高系统的可靠性（3）便于用户对高层信息资源的共享（4）便于计算机处理（5）减少信息的重传
பைடு நூலகம்
2020/12/09
4
3.2.3 从报文交换到分组交换
1．报文交换（Message Switching）
A
B
C
D 交换节点
传输时延
传播时延端到端报文时延
报文
报文
存储—转发时延
报文
报文交换示意图
2020/12/09
5
2．分组交换（Packet Switching）
A
B
C
D
交换节点
传输时延
传
输
端总时延
整个报文的
端
到
传播时延
2020/12/09
分组1 分组2 分组3
分组1 分组2 分组3
分组1 分组2 分组3
分组交换示意图
存储—转发时延
分组交换的好处是“管道化” (Pipelining)
（4）充分利用超大规模集成电路以及并行处理和分布式控制等技术，以硬件结构来实现节点交换机的交换模块和协议控制模块。
2020/12/09
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3.2.5 电路交换与分组交换的比较
比较特性传输通路性质通路的使用数据传输单元通路的初始建立通路的维持节点上的存储节点上的时延数据速率适应性对过载的反应链路利用率链路带宽分配额外开销计费方式
第三章现代通信网及其交换技术
固定比特率
可变比特率
电路交换多速率
快速信元交换快速
帧中继
电路交换电路交换
分组交换
通信网可能采用的交换方式
帧交换分组交换
2020/12/09
1
3.1 电话网与电路交换
3.1.1 电话网的分级结构
采用本地接入、长途中继和国际出入的分级结构
3.1.2 电路交换基本原理
电路交换不能适应网络发展的需求。
2020/12/09
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A
B
C
D 交换节点
拨号及有关处理时间
呼叫建立时延
寻找输出线路时间
呼叫处理时间
传播时延
信息传输
释放连接
电路交换示意图
2020/12/09
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3.2 数据网与分组交换
3.2.1 电路交换不适合计算机通信 3.2.2 存储—转发机制
（1）提高链路带宽或节点中的缓冲器等网络资源的利用率
参见下页图示
电路交换的特点
主要的优点在于：数据传输时延小，提供的电路对用户是透明的，信息传送的吞吐量大。
两个主要的缺点，其一就是必须有一个呼叫建立过程，时延较大，另一个更大的弱点就是电路建立后，专供通信的双方使用，即所占用的带宽是固定的，当无信息传输时，所建立的电路未被利用，所以网络资源的利用率较低，尤其是对于具有突发性的计算机数据而言效率更低。
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电路交换物理的专用的报文要求呼叫建立一次通信期间维持不要求几乎无时延单一速率呼损低固定传输期间无额外开销按时间
分组交换逻辑的共享的分组或报文不要求（虚电路除外）不维持（虚电路除外）存储一个分组或报文存储转发时延多速率存储（虚呼叫阻塞），时延增加高动态分组头的开销按分组数
6
3．快速分组交换（Fast Packet Switching）
（1）大大缩短分组的长度。例如异步传输模式（ATM）
（2）尽量简化或取消在低层次上对数据单元的差错控制、流量控制和路由选择等操作，提高数据传输与交换效率。而对数据可靠性的要求，则由端到端的较高层协议来保证。
（3）为了保留电路交换的面向连接的特点，可利用虚电路及虚通道方式来实现端到端面向连接的数据传输。
10000
最佳分组长度与报文长度之间的关系
2020/12/09
10
PPT精品课件
谢谢观看
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