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现代交换技术课件(第一章概述1)

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现代交换技术简介

现代交换技术简介
第1章 绪
论
第1章 绪
1.1 交换与通信网 1.2 交换原理 1.3 交换技术分类 1.4 交换技术演进 思考题
论
第1章 绪
论
1.1 交换与通信网
1.1.1 交换机的引入 通信的目的是实现信息的传递。在通信系统中，信息是 以电信号或光信号的形式传输的。一个通信系统至少应由终 端和传输媒介组成，如图1.1所示。终端将含有信息的消息， 如话音、图像、计算机数据等转换成可被传输媒介接受的信 号形式，同时将来自传输媒介的信号还原成原始消息；传输 媒介则把信号从一个地点传送至另一个地点。这样一种仅涉 及两个终端的单向或交互通信方式称为点对点通信。
第1章 绪
论
消息
终终
传传传传
终终
消息
图1.1 点对点通信
第1章 绪
论
当存在多个终端，且希望它们中的任何两个都可以进行点 对点通信时，最直接的方法是把所有终端两两相连，如图1.2所 示。这样的一种连接方式称为全互连式。全互连式连接存在下 列一些缺点： (1) 当存在N个终端时，需用N(N-1)/2条线对，线对数量以终 端数的平方增加。 (2) 当这些终端分别位于相距很远的两地时，两地间需要大 量的长线路。 (3) 每个终端都有N-l对线与其它终端相接，因而每个终端需 要N-1个线路接口。
第1章 绪
论
(4) 增加第N+1个终端时，必须增设N对线路。当N较大时， 无法实用化。 (5) 由于每个用户处的出线过多，因此维护工作量较大。 如果在用户分布密集的中心安装一个设备——交换机 (switch，也叫交换节点)，每个用户的终端设备经各自的专用线 路(叫用户线)连接到交换机上，如图1.3所示，就可以克服全互 连式连接存在的问题。
第1章 绪 2) 数据链路层

《现代交换原理》PPT课件

《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。
精选课件ppt
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
精选课件ppt
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
精选课件ppt
精选课件ppt
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
精选课件ppt
12
交换节点接续类型图示
精选课件ppt
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
精选课件ppt
30
分组交换协议
X.25

交换技术 课件

交换技术 课件


测试（T）：用于及时发现用户终端、用户线路
和用户线接口电路可能发生的混线、断线、接地、
与电力线碰接以及元器件损坏等各种故障，以便
及时修复和排除。
42
数字接口

V接口：
V1：64kb/s，可为2B+D或30B+D的终端
V2：连接数字远端模块的接口 V3：连接数字PABX的接口，属30B+D的接口 V4：可接多个2B+D的终端，支持ISDN的接入 V5：支持n X E1的接入网，包括V5.1和V5.2接口
18
移动号码分配
19
3、话务理论

话务量是用来描述用户使用电话繁忙程度的量


爱尔兰是衡量话务量大小的一个指标
话务量反映了电话负荷的大小，与呼叫强度和呼 叫保持时间有关。呼叫强度是单位时间内发生的 呼叫次数，呼叫保持时间也就是占用时间
20
话务量的计算

A=C x t，A是话务量，单位为erl（爱尔兰），C

编号计划应具有相对的稳定性
12
固话网的编号方案
首位号码的分配：


00 为国际长途全自动字冠
0 为国内长途全自动字冠 1 为长途、本地特种业务号码首位 2-9 为本地电话号码的首位 200至800为新业务号码。
13
本地网用户编号方法
长途电话用户编号方法
局号+用户号
14
本地网号码编号方案

本地电话网用户号码由局号和用户号组成，即局
号PQR（S）+用户号码ABCD

特种业务编号是1XX，或95XXX等，全国统一

新业务功能码以#或*开头
15

交换技术第一章

交换技术第一章

《交换技术基础》－绪论
20.33.021
报文交换(message switching)
▪ 报文结构：首部中含地址
信息
➢ 存储转发(逐段行为 Hop
by hop)
• 把收到的分组先放入缓 存（暂时存储）；
报文 首部 数 据
报 文
• 查找转发表，找出到某
个目的地址应从哪个端
报 文
口转发；
• 把分组送到适当的端口
▪ 在此背景下产生了采用分组交换技术、基于存储
转发（store and forward）的计算机网络。
▪ 分组交换(PS：Packet Switching)
➢ 将报文要传送的信息分为若干个分组（packet），每一个
分组加入一个首部，首部中含有可供选路的信息和其他 控制信息。
《交换技术基础》－绪论
20.33.221
20.31.721
《交换技术基础》内容概述（1）
▪ 程控电话交
换
▪ 7号共路信
令（控制）
▪ 智能网业务
交换（业务 ）
思路：控.局制内与呼承叫载、分局离间、呼业叫、务长与途承呼载叫分离
.摘机-拨号音-拨号-送地址消息-数字 分析-建立通路-振铃-应答（通话） 记费-挂机-拆除通路（面向连接 的服务）
《交换技术基础》－绪论
20.31.221
第三阶段是电子式自动交换阶段
▪ 1960年，美国贝尔系统试用程序控制(以下简称程
控)交换机(Stored Program Controlled Switching)成 功，1965年5月世界第一部程控电话交换机开始运 作。 －模拟程控交换机
▪ 程控交换机的控制中心使用：专门的电子计算机
《交换技术基础》－绪论

第1章 交换概论

第1章 交换概论

1-3
1.1 交换的引入
为什么需要交换
通信的目的： 在任意终端对之间实现信息的传递 电信号 电信号
终端
信息
终端
传输媒介
信息
话音
数据
1-4
用户数增多时：
C 10
2 5
• 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；
n 10000 时，
2 n
1 C n( n 1) 5000 万条 2 • 每新增加一个的处理问题。
用户要浏览网页，首先要建立TCP 连接，发送包含地址信息的请求 服务器通过HTTP响应用户的要求， 返回需要的文件
关闭TCP 连接，离线浏览
1-24
三、分组交换
？讨论：如何改进报文交换方式来满足数据通信的 要求？
借鉴流水线工作。
1-25
三、分组交换（X.25）主要为数据通信设计
分组头(标题) 地址、信息类型、编号
1-17
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。 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。



1.3.2通信网的组网结构
通信网的基本组网结构主要有星型网、环型网、网状网、 树型网、总线型网和复合型网等。 1、网状网
„
网状网中所有交换节点 两两互联，网络结构复 杂，线路投资大，但可 靠性高。
交换节点
交换节点
„ „
交换节点
交换节点
„
网状网
1-46

现代交换原理与技术 ppt课件

现代交换原理与技术 ppt课件
器
A
TSi
B
20
• 时分接线器由话音存储器
和控制存储器组成。
• 话音存储器用于暂存用户
话音信息，又称缓冲存储
器。SM的容量取决于输
入复用线上每帧的时隙数
• 控制存储器用于存语音
信息的存放地址；CM的
容量取决于输入复用线上
每帧的时隙数
• CM每个单元的字长(n)取
决于SM的存储单元数；
21
• T接线器有两种工作方
传送、拆除连接3个阶段，连接的建立需要一个时
间过程；无连接网络不为用户的通信过程建立和
拆除连接。
• 面向连接每个交换机为每个呼叫选路，要维持连
接状态表，而无连接方式为每个信息选路，不需
要维持。
• 用户信息量大时，采用面向连接方式效率高。
11
3、信息传送模式
• 1、同步传输模式（STM）
• 2、异步传输模式（ATM）
行运行，每台处理器有自己的专用存储器，也可
设公用存储器，便于通信。P52图3-14
• 多级控制系统--- 按交换机的控制功能层次的高
低配置处理机。
– 对于低层次的 控制简单得任务重的控制功能由用户
式：
• 1、“顺序写入、控制
读出”，简称输出控制
方式。
• 2、“控制写入，顺序
读出”，简称输入控制
方式。
22
(3)控制方式：输出控制
话音存储器SM
输出控制方式
• 顺序写入，控制读出
例：
• 若T型接线器的输入
和输出复用线上1帧
有32个时隙，完成输
入TS２0内话音信息
“a”交换到输出
TS15内。
TS20
• 通信网——将许多的终端系统通过若干交换系

精品文档-现代交换原理与技术(师向群)-第一章


27
第一章 概论
(3) 具有较高的可靠性及经济的合理性。通信网应具有 较高的可靠性，任何时候都不希望网络出现故障、通信发生中 断。因此对通信网中的交换设备、传输设备及组网方式，都采 取了相应的措施以保证其可靠性，并对网络内的关键设备，还 制定了相关的可靠性指标，如平均故障间隔时间等。而可靠性 与经济合理性要结合起来考虑，提高可靠性往往要增加投资， 因此应根据实际要求在两者之间取得折中。
电路交换
综合业务
ATM 交换
Web、数据业务
分组交换
移动语言、数据
电路/分组交换
交换节点设备 数字程控交换机 分组交换机 帧中继交换机 数字交叉连接设备 ATM 交换机 路由器 移动交换机
33
第一章 概论
(3) 接入与传输层：表示支持业务网的传送手段和基础 设施，包括骨干传送网和接入网。
(4) 支撑网：用以支持三个层面的工作，提供保证通信 网有效正常运行的各种控制和管理能力，是现代通信网必不可 少的重要组成部分，包括No.7信令网、数字同步网和电信管 理网。
第一章 概论
图1-13 通信网体系结构
31
第一章 概论
(1) 应用层：表示各种信息应用与服务种类，它涉及到 各种业务，如语音、视频、数据、多媒体业务等。
(2) 业务层：是现代通信网的主体，涉及到支持各种业 务应用的业务网，如公共电话交换网(PSTN)、综合业务数字 网(ISDN)、智能网(IN)、公共陆地移动通信网(GSM)、IP网等。 采用不同交换技术的交换节点可构成不同类型的业务网，用于 支持不同的业务。表1-1给出了主要业务网的种类、基本业务、 交换方式及相应的交换节点设备。
36
第一章 概论
图1-14 电路交换基本过程示意图

程控数字交换技术第1章ppt课件讲义

控制系统采用软件和硬件相结合的方 式实现，软件部分主要包括操作系统 、通信协议和应用程序等。
它通常由中央处理器、存储器和输入 /输出接口等组成，能够实现各种交 换控制和管理功能。
中央处理器是控制系统的核心，负责 执行各种指令和数据处理任务。
接口单元
接口单元是数字交换机与其他通信设备之间的连接点。
接口单元采用数字化技术实现，能够提供高可靠性和灵 活的接口配置。
数字交换的基本原理
数字信号的采集与处理
数字信号的接续与传输
将模拟信号转换为数字信号，并进行 必要的处理。
根据需要将数字信号接续到目标地址 ，并进行传输。
数字信号的存储与检索
将数字信号存储在存储器中，并根据 需要检索。
02
CATALOGUE
数字交换机的硬件结构
数字交换网络
01
02
03
04
数字交换网络是数字交换机的 重要组成部分，负责完成数字
数据库系统用于存储和管理数字 交换机运行过程中产生的数据， 包括用户信息、路由表、计费数
据等。
关系型数据库
数字交换机通常采用关系型数据库 （如MySQL、Oracle等），因为 它们能够提供高效的数据存储、查 询和管理功能。
数据备份与恢复
数据库系统应具备数据备份和恢复 功能，以防止数据丢失和保障系统 的可靠性。
控制系统的实现
硬件控制
采用专门的硬件设备实现控制系统的功能，如处理器、存储器、输 入输出设备等。
软件控制
通过软件编程实现控制系统的功能，包括时序控制、路由控制、资 源管理等。
通信协议
采用标准的通信协议实现控制系统各部分之间的通信和信息交互，如 H.323、SIP等。
05

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。

最新完美版现代交换技术简介


交换机
用户接 口
用户环 线
图1.4 由一台交换机组成的通信网
当用户数量很多且分布的区域较广时，一台交换机不能覆 盖所有用户，这时就需要设置多台交换机组成如图1.5所示的通 信网。网中直接连接电话机或终端的交换机称为本地交换机或 市话交换机，相应的交换局称为端局或市话局；仅与各交换机
连接的交换机称为汇接交换机。当通信距离很远，通信网覆盖
尽管这样增加了交换设备的费用，但它的利用率很高，相比之
下，总的投资费用将下降。
1.1.2 通信网 最简单的通信网(communication network) 仅由一台交换机 组成，如图1.4所示。每一台通信终端通过一条专门的用户环线 (或简称用户线)与交换机中的相应接口连接。交换机能在任意 选定的两条用户线之间建立和释放一条通信链路。
Automatic Branch Exchange)。公共电话网只负责接续到PBX，进
一步从PBX到电话机的接续常需要由话务员转接，或采用特殊 的直接接入设备(DID)。
由此可见，交换机在通信网中起着非常重要的作用，它就
像公路中的立交桥，可以使路上的车辆(信息)安全、快捷地通往
任何一个道口(交换机输出端口)。
面向连接网络建立的连接有两种: 实连接和虚连接。用户通 信时，如果建立的连接由一条接一条的专用电路资源连接而成， 无论是否有用户信息传递，这条专用连接始终存在，且每一段 占用恒定的电路资源，那么这个连接就叫实连接；如果电路的
分配是随机的，用户有信息传送时才占用电路资源(带宽根据需
要分配)，无信息传送就不占用电路资源，对用户的识别改用标 志，即一条连接使用相同标志统计占用的电路资源，那么这样 一段又一段串接起来的标志连接叫虚连接。显然，实连接的电 路资源利用率低，而虚连接的电路资源利用率高。
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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
10
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。
12
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。
25
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
26
各层的主要功能
1) 物理层 物理层与通信媒介直接相连 功能：提供用于建立、保持和断开物理接口的条件，以保证比特 流的透明传输。 物理层协议：主要规定了计算机或终端与通信设备之间的接口标 准，它包含接口的物理、电气、功能与规程四个方面的特性。 物理层传送的基本单位：比特，又称位。
运输层对高层用户起到了屏蔽作用，使高层用户 的同等实体在交互过程中不会受到下层数据通信技术 细节的影响。
27
2) 数据链路层
数据链路层是OSI的第二层，简称链路层。 主要功能
数据链路的建立、维持和拆除； 分组信息成帧 差错控制功能； 流量控制功能。
28
数据链路层传输的基本单位 帧
常用的数据链路层协议 高级数据链路控制 HDLC(High-level Data Link Control)规程 它是面向比特的传输控制规程。
18
二、面向连接网络建立的连接种类
面向连接网络建立的连接有两种
实连接
1）用户通信时，建立的连接由一条接一条的专用电路 资源连接而成；
2）无论是否有用户信息传递，这条专用连接始终存在； 3）在某一段占用恒定的电路资源
19
虚连接
1）一条连接由一段一段使用相同标志的统计占用的电 路资源组成（电路分配是随机的）；
29
3) 网络层
提供系统间的连接，即提供两个终端系统在网络中的 通信通道，实现两个终端之间的数据透明传输。
功能
网络层的主要功能 是寻址、路由选择、数据包的分段和 重组以及拥塞控制 。
网络层所传送的信息的基本单位 ：分组或者包
30
4) 运输层
运输层位于开放系统互连模型的第四层，用于衔 接通信子网和资源子网。
2）用户有信息传送时才占用电路资源（带宽根据需要 分配）；
3）用户的识别改用标志。
20
实连接的电路资源利用率低 虚连接的电路资源利用率高
21
三、面向连接网络和无连接网络的主要区别
a）面向连接网络用户的通信总要经过建立连接、信息传送、 释放连接三个阶段； 无连接网络不为用户的的通信过程建立和拆除连接。 b）面向连接网络中的每一个节点为每一个呼叫选路，节点中 需要有维持连接的状态表； 无连接网络中的每一个节点为每一个传送的信息选路，节点 中不需要维持连接的状态表。 c）用户信息较长时，采用面向连接的通信方式的效率高；反 之，使用无连接的方式要好一些。
13
1.1.3、面向连接网络和无连接网络
信息在通信网中由发端至终端逐节点传递时，网 络有两种工作方式：
面向连接CO(Connection Oriented） 无连接CL(Connectionless)。 一、含义：如图1.4，1.5所示
14
图1.4 面向连接网络的传送原理
15
图1.5无连接网络的传送原理
16
B
A
面向无连接的网络
B
A 面向连接的网络
17
某种程度上，这两种工作方式可以比作铁路和公路。 铁路是面向连接； 公路是无连接 例如：从北京到广州 铁路：只要铁路信号往沿路各站一送，道岔一合（类似交 换），火车就可以从北京直达广洲，一路畅通，保证运输质 量。 公路：卡车从北京到广州一路要经过许多岔路口，在每个岔 路口都要进行选路，遇到道路拥塞时还要考虑如何绕道走， 要是拥塞情况较多时就会影响运输，或者延误时间，或者货 物受到影响，质量得不到保证。
现代交换技术
华北电力大学电子系 通信教研室 鲍慧 2006年8月
1
第一章 绪论
1．1 交换与通信网 1．2 交换机的基本功能及组成 1．3 交换机的分类
2
1．1 交换与通信网
3
1.1.1交换机的引入
一、 通信的目的：完成用户间的信息传递。 为了达到此目的，最简单的方法：
在需要通信的用户间用导线直接相连。 如图1.1 图1.2所示：
22
1.1.4 网络分层模型
一、 开放系统互连参考模型（OSI）
目的
OSI参考模型是国际标准化组织ISO(International Standards Organization)在1978年提出的，他的目的是：为异种计算机互 联提供一个共同的基础和标准框架，并为保持相关标准的一致 性和兼容性提供共同的参考连。
23
也就是说，任意两个系统只要按照这个标准进行 设计就可以达到互连的能力，这也是开放系统互 联的含义。 OSI/RM ：Open System Interconnection Reference Model
24
基本概念
OSI的参考模型提供了概念性和功能性结构，其基 本概念是：
1、将通信功能分为7层，每一层只执行一部分功 能，可以单独地开发、它的改变不会影响其它层。 2、每一层仅和相邻的两个层打交道。（定义：接 口）（利用低一层的功能向高一层提供服务）