现代交换技术第一章课件

现代交代交换技技术第一章第一章个人简介：个人简介：2009年：工学博士年：工学博士 2011年年6月月-2013年年6月：江苏扬州广月：江苏扬州广陵产业园博士后陵产业园博士后2014年年5月月-2015年年7月：美国宾夕法月：美国宾夕法尼亚州立大学访问学者尼亚州立大学访问学者MAIL：课程介绍：课程介绍：数字程控交换机是公用电话网、移动数字程控交换机是公用电话网、移动电话网、综合业务数字网中的关键设备，电话网、综合业务数字网中的关键设备，在电信网中起着非常重要的作用在电信网中起着非常重要的作用 掌握程控交换机的基本原理，理解宽掌握程控交换机的基本原理，理解宽带交换技术及其相关概念，对从事通信带交换技术及其相关概念，对从事通信工程的技术人员来说是十分必要的工程的技术人员来说是十分必要的教材及参考书：教材及参考书：教材：教材：现代交换技术现代交换技术(第三版第三版)，张中荃，张中荃，人民邮电出版社，人民邮电出版社，2013.08 参考书：参考书：1.计算机网络计算机网络（第（第6版），谢希仁，版），谢希仁，电电子工业出版社，子工业出版社，2013.062.软件定义网络软件定义网络:SDN与与OpenFlow解析解析 Thomas D.Nadeau，Ken Gray,毕军毕军 译，人民邮电出版社，译，人民邮电出版社，2014.05考试：考试：考试方式：闭卷考试考试方式：闭卷考试 成绩比例成绩比例l 平时成绩（平时成绩（30）实验（实验（16学时，学时，15）平时作业（平时作业（15）l 试卷成绩（试卷成绩（70）教学内容教学内容第第1章章 交换技术概述交换技术概述第第2章章 数字交换与数字交换网络数字交换与数字交换网络第第3章章 程控交换机的硬件系统程控交换机的硬件系统第第4章章 程控交换机的软件系统程控交换机的软件系统第第5章章 移动交换系统简介移动交换系统简介第第6章章 ATM交换技术交换技术第第7章章 MPLS交换技术交换技术第第8章章 软交换技术软交换技术第第9章章 交换新技术交换新技术第一章第一章交换技术概述交换技术概述第一章第一章 交换技术概述交换技术概述本章内容：本章内容：1.1 交换的基本概念交换的基本概念 1.2 交换技术分类交换技术分类 1.3 交换技术的发展交换技术的发展 1.4 电话交换信令方式电话交换信令方式本章重点：本章重点：理解各相关概念理解各相关概念本章难点：本章难点：局间信令局间信令1.1 1.1 交换的基本概念交换的基本概念1.1.1 交换的引入交换的引入主叫用户主叫用户被叫用户被叫用户1.1.1 交换的引入交换的引入主叫用户主叫用户被叫用户被叫用户1.1 1.1 交换的基本概念交换的基本概念1.1.1 交换的引入交换的引入N对连接线?N1.1 1.1 交换的基本概念交换的基本概念1.1.1 交换的引入交换的引入 如果所有用户如果所有用户都两两相连，互都两两相连，互连线数会很大：连线数会很大：N（N-1）2例：例：N=10000连线数连线数=50000000对对1.1 1.1 交换的基本概念交换的基本概念1.1.1 交换的引入交换的引入实际上，每个用户话机实际上，每个用户话机只有一对连接线。只有一对连接线。电话电话交换机交换机引入了一种交换设备。引入了一种交换设备。1.1 1.1 交换的基本概念交换的基本概念1.1.1 1.1.1 交换的引入交换的引入一、什么是交换一、什么是交换 电话电话交换机交换机 交换就是利用交换交换就是利用交换设备（交换机），将所设备（交换机），将所有用户话机都用一对线有用户话机都用一对线接到交换设备上，由交接到交换设备上，由交换设备完成任意两个或换设备完成任意两个或多个用户话机连通。多个用户话机连通。C2C1C3C4传输系统传输系统各级交各级交换系统换系统1.1.1 1.1.1 交换的引入交换的引入二、交换节点的连接方式二、交换节点的连接方式1 1、全互联方式、全互联方式 设置多个交换节设置多个交换节点，每个交换节点，每个交换节点之间用中继线点之间用中继线两两相连。两两相连。1.1.1 1.1.1 交换的引入交换的引入二、交换节点的连接方式二、交换节点的连接方式2 2、汇接方式、汇接方式 多个交换节点之多个交换节点之间不能做到个个间不能做到个个相连，而是引入相连，而是引入汇接交换节点，汇接交换节点，实现各交换节点实现各交换节点之间的间接相连。之间的间接相连。汇接交换机汇接交换机1.1.1 1.1.1 交换的引入交换的引入1.1.2 1.1.2 交换节点的基本功能交换节点的基本功能1 1、交换接续功能、交换接续功能 （1 1）本局接续：本交换机内部用户线之间接续）本局接续：本交换机内部用户线之间接续（2 2）出局接续：用户线与出中继线之间的接续）出局接续：用户线与出中继线之间的接续（3 3）入局接续：入中继线与用户线之间的接续）入局接续：入中继线与用户线之间的接续（4 4）转接接续：入中继线与出中继线之间的接续）转接接续：入中继线与出中继线之间的接续 三、交换节点的基本功能三、交换节点的基本功能2 2、交换机基本功能、交换机基本功能 （1 1）接收和分析从用户线或中继线来的呼叫信号）接收和分析从用户线或中继线来的呼叫信号（2 2）接收和分析从用户线或中继线来的地址信号）接收和分析从用户线或中继线来的地址信号（3 3）按目的地址进行选路和中继线上转发信号）按目的地址进行选路和中继线上转发信号（4 4）能控制连接的建立）能控制连接的建立（5 5）能按照所收到的释放信号拆除连接）能按照所收到的释放信号拆除连接1.1.2 1.1.2 交换节点的基本功能交换节点的基本功能三、交换节点的基本功能三、交换节点的基本功能1.2 1.2 交换技术分类交换技术分类按传输信号形式分：按传输信号形式分：模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换按接续控制方式分：按接续控制方式分：布控交换与程控交换布控交换与程控交换按信道占用方式分：按信道占用方式分：电路交换与分组交换电路交换与分组交换按带宽分配方式分：按带宽分配方式分：窄带交换与宽带交换窄带交换与宽带交换 1.2.1 1.2.1 模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换一、模拟信号与数字信号一、模拟信号与数字信号 连续消息：连续消息：消息的状态随时间是连续变化消息的状态随时间是连续变化的的,如强弱连续变化的语音等。如强弱连续变化的语音等。（模拟消息）（模拟消息）离散消息：离散消息：消息的状态是可数的或离散的消息的状态是可数的或离散的,如符号、文字和数据等。如符号、文字和数据等。（数字消息）（数字消息）一、模拟信号与数字信号一、模拟信号与数字信号 模拟信号：模拟信号：对应于模拟消息的电信号形式。对应于模拟消息的电信号形式。是指代表消息的信号及其参数（幅度、频率是指代表消息的信号及其参数（幅度、频率或相位）随着时间连续变化的信号。或相位）随着时间连续变化的信号。tu也包含也包含“模仿模仿”的意思。的意思。1.2.1 1.2.1 模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换一、模拟信号与数字信号一、模拟信号与数字信号 数字信号：数字信号：对应于数字消息的电信号形式。对应于数字消息的电信号形式。是指信号幅度不随时间作连续的变化，只能是指信号幅度不随时间作连续的变化，只能取有限个离散值的信号。取有限个离散值的信号。tu0 1 0 1 0 0 1 1例如：例如：“0 0”“1 1”表示进制数字信表示进制数字信号号五位五位“0 0”“1 1”用于电报通用于电报通信信七位七位“0 0”“1 1”用于计算机用于计算机通信通信1.2.1 1.2.1 模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换二、模拟通信与数字通信二、模拟通信与数字通信 模拟通信：模拟通信：以模拟信号来传送消息的通信方式。以模拟信号来传送消息的通信方式。基带信号基带信号 已调信号已调信号基带信号基带信号 已调信号已调信号模拟信道 主要缺点：抗干扰能力弱、保密性差、设备不易大规模集成主要缺点：抗干扰能力弱、保密性差、设备不易大规模集成 噪音源噪音源受信者受信者解调器解调器调制器调制器传输媒质传输媒质（发信机）（收信机）模拟通信系统模型图模拟通信系统模型图信息源信息源1.2.1 1.2.1 模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换二、模拟通信与数字通信二、模拟通信与数字通信 数字通信：数字通信：以数字信号来传送消息的通信方式。以数字信号来传送消息的通信方式。数字通信系统模型数字通信系统模型噪音源噪音源调制器调制器受信者受信者解调器解调器传输媒质传输媒质信源编码器信源编码器信源译码器信源译码器信道译码器信道译码器信道编码器信道编码器信息源信息源模拟信号模拟信号 数字信号数字信号数字信道数字信道 已调信号已调信号主要优点：抗干扰性强、保密性好、设备易于集成化、主要优点：抗干扰性强、保密性好、设备易于集成化、便于计算机处理便于计算机处理 1.2.1 1.2.1 模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换三、模拟交换与数字交换三、模拟交换与数字交换模拟交换：模拟交换：以模拟信号为对象的交换方式。以模拟信号为对象的交换方式。传输和交换的信号是模拟信号的交换机称为传输和交换的信号是模拟信号的交换机称为模拟交换机。模拟交换机。（模拟交叉接点）（模拟交叉接点）数字交换：数字交换：以数字信号为对象的交换方式。以数字信号为对象的交换方式。传输和交换的信号是数字信号的交换机称为传输和交换的信号是数字信号的交换机称为数字交换机。数字交换机。（数字交换网络）（数字交换网络）1.2.1 1.2.1 模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换1.2.2 1.2.2 布控交换与程控交换布控交换与程控交换布控交换：布控交换：是利用布线逻辑电路进行控制是利用布线逻辑电路进行控制的一种交换方式。的一种交换方式。步进制、机动制和纵横制等机电制交换机都步进制、机动制和纵横制等机电制交换机都是布控交换机。是布控交换机。程控交换：程控交换：是利用计算机软件进行控制（即是利用计算机软件进行控制（即存储程序控制）的一种交换方式。存储程序控制）的一种交换方式。程控交换包括模拟程控交换和数字程控交换。程控交换包括模拟程控交换和数字程控交换。1.2.3 1.2.3 电路交换与分组交换电路交换与分组交换传统的电路交换传统的电路交换多速率电路交换多速率电路交换快速电路交换快速电路交换电路交换电路交换分组交换分组交换传统的分组交换传统的分组交换帧交换帧交换快速分组交换快速分组交换（一）电路交换（一）电路交换1 1、传统的电路交换、传统的电路交换是指固定分配带宽（传送通路），连接建立后，即是指固定分配带宽（传送通路），连接建立后，即使无信息传送也占用电路的一种交换方式。使无信息传送也占用电路的一种交换方式。主要特点：主要特点：采用固定分配带宽，电路利用率低。采用固定分配带宽，电路利用率低。要预先建立连接，有一定的连接建立时延。要预先建立连接，有一定的连接建立时延。无差错控制措施。无差错控制措施。用基于呼叫损失制的方法来处理业务流量，过负用基于呼叫损失制的方法来处理业务流量，过负荷时呼损率增加。荷时呼损率增加。不适于突发业务和对差错敏感的数据业务。不适于突发业务和对差错敏感的数据业务。基本工作过程分为三阶段：基本工作过程分为三阶段：呼叫建立、信息传送、连接呼叫建立、信息传送、连接释放。释放。交换节点交换节点A交换节点交换节点B交换节点交换节点C建立建立传送传送释放释放（一）电路交换（一）电路交换2 2、多速率电路交换、多速率电路交换其基本思路是：其基本思路是：在传统电路交换基础上，对不同的在传统电路交换基础上，对不同的业务提供不同的带宽（基本速率的整数倍）。业务提供不同的带宽（基本速率的整数倍）。主要特点（缺点）：主要特点（缺点）：基本速率较难确定。基本速率较难确定。速率类型不能太多。速率类型不能太多。固定带宽分配，不适应突发业务的要求。固定带宽分配，不适应突发业务的要求。控制较复杂等。控制较复杂等。（一）电路交换（一）电路交换3 3、快速电路交换、快速电路交换其基本思路是：其基本思路是：只在信息要传送时才分配带宽和有只在信息要传送时才分配带宽和有关资源，并快速建立通道，用户没有信息传输时则关资源，并快速建立通道，用户没有信息传输时则释放传输通道。释放传输通道。主要特点：主要特点：在呼叫建立时，寻找一条适合的通道。在呼叫建立时，寻找一条适合的通道。将带宽、路由编号填入相关交换机中，不建立实将带宽、路由编号填入相关交换机中，不建立实际连接和分配资源，只是际连接和分配资源，只是“虚电路虚电路”。当用户发送信息时，通过呼叫标识激活虚电路，当用户发送信息时，通过呼叫标识激活虚电路，迅速建立物理连接。迅速建立物理连接。会引起信息丢失或排队时延。会引起信息丢失或排队时延。（一）电路交换（一）电路交换（二）分组交换（二）分组交换 采用报文交换的采用报文交换的“存储存储-转发转发”方式，把用户所方式，把用户所要传送的信息（报文）分割为若干个较短的、被规要传送的信息（报文）分割为若干个较短的、被规格化了的格化了的“分组分组”进行交换与传输。进行交换与传输。主要特点：主要特点：每个分组中有一个分组头（含有可供选路的信息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）。和其他控制信息）。分组交换节点对各个分组分别处理。分组交换节点对各个分组分别处理。根据选路信息选择去向，转发分组。根据选路信息选择去向，转发分组。1 1、相关概念、相关概念 （1 1）通信线路的资源共享）通信线路的资源共享多路复用方法多路复用方法 ：预分配资源法（预分配复用或固定分配）预分配资源法（预分配复用或固定分配）动态分配资源法（统计时分复用）动态分配资源法（统计时分复用）组合多个低速数据终端共同使用一条高速的线路组合多个低速数据终端共同使用一条高速的线路（即（即多路复用多路复用），以便经济有效地使用通信线路。），以便经济有效地使用通信线路。（二）分组交换（二）分组交换1 1、相关概念、相关概念 （1 1）通信线路的资源共享）通信线路的资源共享（2 2）交织传输）交织传输在预分配复用方式下，在预分配复用方式下，每个用户数据都在特定的子每个用户数据都在特定的子信道中流动，接收端很容易把它们区分开来。信道中流动，接收端很容易把它们区分开来。在统计时分复用方式下，在统计时分复用方式下，在发端，先将各个用户数在发端，先将各个用户数据打上与终端或子信道有关的据打上与终端或子信道有关的“标记标记”，然后交，然后交织在一起发送到线路上。在收端，可利用织在一起发送到线路上。在收端，可利用“标记标记”，很容易识别不同终端的用户数据。，很容易识别不同终端的用户数据。主要有：主要有：比特交织、字节交织、分组交织。比特交织、字节交织、分组交织。（二）分组交换（二）分组交换1 1、相关概念、相关概念 （1 1）通信线路的资源共享）通信线路的资源共享（2 2）交织传输）交织传输（3 3）分组的形成）分组的形成将数据按一定长度进行分割（分组）将数据按一定长度进行分割（分组）每一个组都加上一个分组头（包含逻辑信道号和每一个组都加上一个分组头（包含逻辑信道号和其他控制信息）其他控制信息）（二）分组交换（二）分组交换1 1、相关概念、相关概念 （1 1）通信线路的资源共享）通信线路的资源共享（2 2）交织传输）交织传输（3 3）分组的形成）分组的形成（4 4）分组的交换）分组的交换根据各组数据的分组头信息，各自独立传送，按要根据各组数据的分组头信息，各自独立传送，按要求正确到达相应的目的地。求正确到达相应的目的地。（二）分组交换（二）分组交换交换节点交换节点 A交换节点交换节点 B交换节点交换节点 C传输时延传输时延存储时延存储时延处理与排处理与排队时延队时延图图1.10 1.10 分组交换的时延分组交换的时延分组分组1分组分组2分组分组3分组分组5分组分组4分组分组1分组分组2分组分组3分组分组5分组分组4交换节点交换节点 A交换节点交换节点 B交换节点交换节点 C图图1.11 1.11 报文交换的时延报文交换的时延报文报文报文报文传输时延传输时延存储时延存储时延处理与排处理与排队时延队时延（二）分组交换（二）分组交换2 2、虚电路和数据报、虚电路和数据报 （1 1）虚电路方式：）虚电路方式：在用户数据传送前，先要通过发在用户数据传送前，先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路虚电路；一旦虚；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。呼叫建立时，有关交换节点在相应路由上寻找一呼叫建立时，有关交换节点在相应路由上寻找一条适合的通道；此时并不建立连接和分配资源，条适合的通道；此时并不建立连接和分配资源，而是将通信所需的带宽、所选的路由编号填入相而是将通信所需的带宽、所选的路由编号填入相关交换机中，从而关交换机中，从而“记忆记忆”所分配的带宽和去向，所分配的带宽和去向，实际上只是建立了实际上只是建立了“虚电路虚电路”。（二）分组交换（二）分组交换2 2、虚电路和数据报、虚电路和数据报 （1 1）虚电路方式：）虚电路方式：在用户数据传送前，先要通过发在用户数据传送前，先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路虚电路；一旦虚；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。特点：特点：虚电路是一种逻辑连接。虚电路是一种逻辑连接。虚电路不独占线路，在一条物理线路上可虚电路不独占线路，在一条物理线路上可 以同时建立多个虚电路。以同时建立多个虚电路。是一种面向连接的方式。是一种面向连接的方式。有两种虚电路：有两种虚电路：交换虚电路（交换虚电路（SVCSVC）永久虚电路（永久虚电路（PVCPVC）（二）分组交换（二）分组交换2 2、虚电路和数据报、虚电路和数据报（1 1）虚电路方式：）虚电路方式：在用户数据传送前，先要通过发在用户数据传送前，先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路；一旦虚送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。（2 2）数据报方式：）数据报方式：不需要预先建立逻辑连接，而是不需要预先建立逻辑连接，而是按照每个分组头中的目的地址对各个分组独立进行按照每个分组头中的目的地址对各个分组独立进行选路的分组交换方式。是一种无连接的方式。选路的分组交换方式。是一种无连接的方式。（二）分组交换（二）分组交换无连接 数据报方式（DG）标记：包含路由信息目的地址源地址收件人地址寄信人地址收信人姓名Hop by Hop（一跳一跳）（一跳一跳）（一跳一跳）（一跳一跳）报文交换、传统分组交换（IP协议）采用。u 中间节点（路由器）进行寻址、路由、转发，只关心下一跳地址（next hop）【第2次课】路由表：遵循最长匹配原则192.0.1.0/16192.0.1.0/24-IP协议的路由表-IP地址分组开销大！-全球唯一的地址-IPv4地址：32bit，4个10进制数，4*109个地址 电话号码：市话：本地号码（）长途呼叫：前缀（0）+区号（23）+本地号码（）国际长途：前缀（00）+国家号（86）+区号（23）+本地号码（）IPv6地址：128bit，3.4*1038个地址，地球表面每平方米有7*1023个地址，8*4个16进制数表示计算机网络虚电路表u 端到端的虚连接或虚电路 物理电路：电路交换。传输前，预先分配资源，独占。虚电路：分组交换。传输前未分配资源，数据传输时才占用。交换虚电路（SVC,Switched Virtual Circuit）：“临时性虚电路”，基于呼叫，常见。信令机制。永久虚电路（PVC，Permanent Virtual Circuit）：类似于“专线”，应用户预约，由网络运营者建立，人工指定路由，不可变。SPVCSPVC：Soft/Swiched，人工指定源、目的端，信令机制，自动寻找路由。面向连接 虚电路方式虚电路（虚电路（VC）数据报（数据报（DG）分组头分组头只含有只含有VC逻辑信道标识逻辑信道标识包含详细目的地址包含详细目的地址选路选路预先建立，后续分组只预先建立，后续分组只查找映射表查找映射表要独立进行选路要独立进行选路分组顺序分组顺序分组按顺序到达分组按顺序到达可能引起失序可能引起失序故障敏感性故障敏感性敏感敏感防卫能力较强防卫能力较强适用场合适用场合连续数据流传送连续数据流传送突发数据传送突发数据传送虚电路与数据报的比较虚电路与数据报的比较（二）分组交换（二）分组交换3 3、路由选择、路由选择是指从源点至终点之间信息传送路径的选择方法。是指从源点至终点之间信息传送路径的选择方法。通常有三种：通常有三种：扩散式路由法扩散式路由法 查表路由法查表路由法 虚电路路由表法虚电路路由表法 （二）分组交换（二）分组交换（1 1）扩散式路由法）扩散式路由法分组从原始节点发往它的每个相邻节点；分组从原始节点发往它的每个相邻节点；接收该分组的节点检查它是否已经收到；接收该分组的节点检查它是否已经收到；该节点把分组再发往其所有相邻的节点；该节点把分组再发往其所有相邻的节点；最先到达终点的分组拷贝保留，后续到达的该分最先到达终点的分组拷贝保留，后续到达的该分组拷贝被抛弃。组拷贝被抛弃。AB（二）分组交换（二）分组交换（1 1）扩散式路由法）扩散式路由法分组从原始节点发往它的每个相邻节点；分组从原始节点发往它的每个相邻节点；接收该分组的节点检查它是否已经收到；接收该分组的节点检查它是否已经收到；该节点把分组再发往其所有相邻的节点；该节点把分组再发往其所有相邻的节点；最先到达终点的分组拷贝保留，后续到达的该分最先到达终点的分组拷贝保留，后续到达的该分组拷贝被抛弃。组拷贝被抛弃。特点：特点：路由选择与网络的拓扑结构无关，可靠性高。路由选择与网络的拓扑结构无关，可靠性高。无效传输量很大，网络额外开销大，时延大。无效传输量很大，网络额外开销大，时延大。（二）分组交换（二）分组交换（2 2）查表路由法）查表路由法每个节点中使用路由表，选择从该节点到网络中每个节点中使用路由表，选择从该节点到网络中所需终点的路径；所需终点的路径；路由选择按照第路由选择按照第1 1、2 2、3 3 的顺序进行；的顺序进行；分组到达节点之后按照路由表规定的路径前进；分组到达节点之后按照路由表规定的路径前进；路由表是根据网络拓扑结构、链路容量、业务量路由表是根据网络拓扑结构、链路容量、业务量等因素和某些准则来建立。等因素和某些准则来建立。AB（二）分组交换（二）分组交换（2 2）查表路由法）查表路由法每个节点中使用路由表，选择从该节点到网络中每个节点中使用路由表，选择从该节点到网络中所需终点的路径；所需终点的路径；路由选择按照第路由选择按照第1 1、2 2、3 3 的顺序进行；的顺序进行；分组到达节点之后按照路由表规定的路径前进；分组到达节点之后按照路由表规定的路径前进；路由表是根据网络拓扑结构、链路容量、业务量路由表是根据网络拓扑结构、链路容量、业务量等因素和某些准则来建立。等因素和某些准则来建立。特点：特点：查表路由法与网络结构参数有关。查表路由法与网络结构参数有关。最短距离法是分组经过的中继线数越少越好。最短距离法是分组经过的中继线数越少越好。最小时延法根据网络中某些因素的变化而自动修最小时延法根据网络中某些因素的变化而自动修改路由表。改路由表。（二）分组交换（二）分组交换（3 3）虚电路路由表法）虚电路路由表法 在节点接收到呼叫请求分组之后建立虚电路；在节点接收到呼叫请求分组之后建立虚电路；一个端到端的虚电路路由表分散在各节点中；一个端到端的虚电路路由表分散在各节点中；指明了虚电路途径的各节点的端口号和逻辑信道指明了虚电路途径的各节点的端口号和逻辑信道号之间的链接关系；号之间的链接关系；虚电路路由表的内容随着呼叫的建立而产生、呼虚电路路由表的内容随着呼叫的建立而产生、呼叫的清除而消失；叫的清除而消失；当因线路或设备故障而导致虚电路中断时，将进当因线路或设备故障而导致虚电路中断时，将进行虚电路的重连接。行虚电路的重连接。（二）分组交换（二）分组交换如何进行虚电路的重连接？如何进行虚电路的重连接？一旦节点检测到故障，将向源节点和终节点发送一旦节点检测到故障，将向源节点和终节点发送清除指示分组（包含原因和诊断码）；清除指示分组（包含原因和诊断码）；源节点收到后，就会发送新的呼叫请求分组；源节点收到后，就会发送新的呼叫请求分组；选择新的替换路由与终点节点建立新的连接；选择新的替换路由与终点节点建立新的连接；所有未被证实的分组将沿新的虚电路重新发送。所有未被证实的分组将沿新的虚电路重新发送。（二）分组交换（二）分组交换（三）帧交换（三）帧交换帧交换是以一种帧方式来承载业务，在数据链路帧交换是以一种帧方式来承载业务，在数据链路层以上以简化的方式来传送和交换数据单元。层以上以简化的方式来传送和交换数据单元。第三层传送的数据单元称为分组，第二层传送的第三层传送的数据单元称为分组，第二层传送的数据单元称为帧（数据单元称为帧（frameframe）。帧方式是将用户信息）。帧方式是将用户信息流以帧为单位在网络内传送。流以帧为单位在网络内传送。特点：特点：帧帧交交换换是是在在第第二二层层（链链路路层层）进进行行复复用用和和传传送送，而不是在分组层；而不是在分组层；帧帧交交换换将将用用户户面面与与控控制制面面分分离离，而而通通常常的的分分组组交交换则未分离。换则未分离。（四）快速分组交换（四）快速分组交换进一步简化了协议，非但不涉及第三层，第二层进一步简化了协议，非但不涉及第三层，第二层也只保留了链路层的核心功能，如帧的定界、同也只保留了链路层的核心功能，如帧的定界、同步、透明性以及帧传输差错检测等。步、透明性以及帧传输差错检测等。广义上，快速分组交换（广义上，快速分组交换（FPSFPS）包括帧中继）包括帧中继（FRFR）与信元中继（）与信元中继（CRCR）两种交换方式。信元中）两种交换方式。信元中继为继为ATMATM所采用，有时所采用，有时FPSFPS是专指是专指ATMATM交换。交换。1.2.4 1.2.4 窄带交换与宽带交换窄带交换与宽带交换窄带交换：窄带交换：业务速率限定为业务速率限定为64kbit/s 或或n64kbit/s的交换方式，如程控交换等。的交换方式，如程控交换等。宽带交换：宽带交换：ATM、IP交换、交换、IP/ATM集成交换、集成交换、标记交换、帧中继交换及光交换等新的交换方式。标记交换、帧中继交换及光交换等新的交换方式。1.3 1.3 交换技术的发展交换技术的发展用户语音的用户语音的表示形式表示形式用户需求用户需求技术基础技术基础表示形式表示形式语音业务语音业务时延要求高，差错率要求低模拟通信模拟通信连续信号，抗干扰差一个用户独占一条线缆交换技术交换技术人工接线人工接线步进制交换步进制交换纵横制交换纵横制交换布线逻辑控制WLC（Wired Logic Control）用户需求用户需求技术基础技术基础表示形式表示形式语音业务语音业务体积小，处理速度快，程序控制数字通信数字通信离散信号，抗干扰，高速复用同步时分复用：固定分配带宽 用户独占固定信道（时隙），多用户共享一条线缆交换技术交换技术程控交换程控交换数字复用技术数字复用技术大规模集成电路技术大规模集成电路技术归属于电路交换电路交换CS（circuit Switchcircuit Switch）1）面向连接的电路交换万门交换机主叫被叫局内呼叫万门交换机主叫被叫局间呼叫同步 物理电路2）程控交换SPC：(stored Program Control)存储程序控制用户需求用户需求技术基础技术基础表示形式表示形式数据业务数据业务信息的存储与识别、处理高速信息处理高速信息处理异步时分复用：利用标记区分用户，可变带宽交换技术交换技术分组交换分组交换高速存储高速存储文字、图像、视频差错率要求高，允许一定的时延与抖动带宽要求不等，具有突发性帧交换帧交换报文交换报文交换ATMATM交换交换帧中继帧中继IPIP交换交换软交换软交换光交换光交换归属于分组交换分组交换PS（Packet SwitchPacket Switch）1）异步时分复用：统计时分复用。标记标记区分用户用户。复用器解复用器用户1用户2用户3用户4AAAABBCDDDABCDABDADA线路利用率100%AAAABBCDDD复用器解复用器用户1用户2用户3用户4AAAABBCDDD同步时分复用：时间位置区分用户用户ABCDAB DA DA 线路利用率=10/16=62.5%AAAABBCDDD-标记的不同称呼-u 报文交换 报文头 （报头）u 分组交换 分组头3）存储-转发机制u 帧中继 帧头u ATM交换 信元头 （信头）2）分组交换4）无连接 数据报方式（DG）面向连接 虚电路方式 1.4 1.4 电话交换信令方式电话交换信令方式1.4.1 信令的概述信令的概述1.4.2 信令的类型信令的类型 1.4.3 用户线信令用户线信令 1.4.4 局间信令局间信令 1.4.1 1.4.1 信令的概述信令的概述 信令是在分布通信网控制系统中与信息有关的信令是在分布通信网控制系统中与信息有关的呼叫控制信号。呼叫控制信号。信令信令交交换换局局A交交换换局局B图图1.12 出局呼叫过程中的基本信令出局呼叫过程中的基本信令交换局交换局A交换局交换局B主叫用户主叫用户用户线用户线用户线用户线中继线中继线被叫用户被叫用户摘机（启呼）摘机（启呼）送拨号音送拨号音拨号信令拨号信令（被叫号码）（被叫号码）占用信令占用信令选择路由信令选择路由信令选择到达信令选择到达信令回铃音回铃音振铃信令振铃信令摘机（应答）摘机（应答）挂机（话毕）挂机（话毕）应答信令应答信令（通话）（通话）反向拆线信令反向拆线信令正向拆线信令正向拆线信令拆线证实信令拆线证实信令局间信令局间信令用户线信令用户线信令用户线信令用户线信令挂机（话毕）挂机（话毕）1.4.1 1.4.1 信令的概述信令的概述1.4.2 1.4.2 信令的类型信令的类型一、带内信令一、带内信令带内信令：带内信令：在电话交换局间，在在电话交换局间，在3003400Hz话音话音频带之内传送的信令。频带之内传送的信令。带外信令：带外信令：在话音频带之外传送的信令。在话音频带之外传送的信令。带内信令可以利用整个话音频带，因此信令可以使带内信令可以利用整个话音频带，因此信令可以使用多个频率（例如多频编码信号）。用多个频率（例如多频编码信号）。带内信令的特点：带内信令的特点：能传送话音的电路均能传送带内信令。能传送话音的电路均能传送带内信令。不会将呼叫接至有故障的话音电路上。不会将呼叫接至有故障的话音电路上。带内信令可使用的频带较宽，可以采用速度快、带内信令可使用的频带较宽，可以采用速度快、具有自检能力的多频编码信号。具有自检能力的多频编码信号。容易受到话音电流的干扰，需采取必要措施防护。容易受到话音电流的干扰，需采取必要措施防护。1.4.2 1.4.2 信令的类型信令的类型二、随路信令二、随路信令与话音信息采用同一信道（通路）传送的信令。与话音信息采用同一信道（通路）传送的信令。以以PCM30/32为例：为例：所有话音信道线路的状态（环路或断开）通过一所有话音信道线路的状态（环路或断开）通过一个信令信道传送。个信令信道传送。用于用于接续控制的信号接续控制的信号通过相应的通过相应的话音信道传送话音信道传送。1.4.2 1.4.2 信令的类型信令的类型PCM30/32PCM 30/32系统的意思是整个系统共分为系统的意思是整个系统共分为32个路时隙，其个路时隙，其中中30个路时隙分别用来传送个路时隙分别用来传送30路话音信号，一个路时隙用路话音信号，一个路时隙用来传送帧同步码，另一个路时隙用来传送信令码。来传送帧同步码，另一个路时隙用来传送信令码。PCM30/32PCM 30/32路系统中一个复帧包含路系统中一个复帧包含16帧，编号为帧，编号为F0帧、帧、F1帧帧F15帧。每一帧包含有帧。每一帧包含有32个路时隙，其编号为个路时隙，其编号为TS0,TS1,TS31。每一路时隙包含有。每一路时隙包含有8个位时隙，其编号为个位时隙，其编号为D1,D2,D8。PCM30/32路时隙路时隙TS1-TS15分别传送第分别传送第1路路-第第15路的信码，路时隙路的信码，路时隙 TS17-TS31分别传送第分别传送第16路路-第第30路的信码。偶帧路的信码。偶帧TS0时隙传时隙传送帧同步码，奇帧送帧同步码，奇帧TS0传送帧失步码及其它。传送帧失步码及其它。PCM30/32F1-F15帧的帧的TS16时隙用来传送时隙用来传送30个话路的信令码。个话路的信令码。F1帧帧TS16时隙前时隙前4位码用来传送第位码用来传送第1路信号的信令码，后路信号的信令码，后4位码用来传位码用来传送第送第16路信号的信令码路信号的信令码。直到。直到F15帧帧TS16时隙前后各时隙前后各4位位码分别传送第码分别传送第15路、第路、第30路信号的信令码，这样一个复帧路信号的信令码，这样一个复帧中各个话路分别轮流传送信令码一次。中各个话路分别轮流传送信令码一次。三、分组信令三、分组信令 是是基基于于开开放放系系统统互互连连（OSI）模模型型的的、为为数数据据通信系统提供消息通信的信令。通信系统提供消息通信的信令。OSI的七层模型：的七层模型：表示层表示层会话层会话层传送层传送层网络层网络层链路层链路层物理层物理层应用层应用层7654321表示层表示层会话层会话层传送层传送层网络层网络层链路层链路层物理层物理层应用层应用层7654321物理连接物理连接逻辑连接逻辑连接1.4.2 1.4.2 信令的类型信令的类型物理层：物理层：提供机械、电气、功能和程序上的方法，提供机械、电气、功能和程序上的方法，为数据链路实体之间进行比特传输的物理连接。为数据链路实体之间进行比特传输的物理连接。数据链路层：数据链路层：提供建立、维持和释放提供建立、维持和释放数据链路连数据链路连接接的方法，以及传送业务数据单元的功能和程序的的方法，以及传送业务数据单元的功能和程序的方法。方法。网络层：网络层：提供建立、维持和终止提供建立、维持和终止网络连接网络连接的方法，的方法，以及在传送实体之间交换网络业务数据单元的功能和以及在传送实体之间交换网络业务数据单元的功能和程序。程序。传送层：传送层：提供会话层实体之间的透明数据传送。提供会话层实体之间的透明数据传送。1.4.2 1.4.2 信令的类型信令的类型会话层：会话层：为表示层提供通信的方法，它包括在两为表示层提供通信的方法，它包括在两个表示层实体之间的连接，以支持按序的数据交换个表示层实体之间的连接，以支持按序的数据交换和连接的释放。和连接的释放。表示层：表示层：在进行通信中的应用实体信息的表示方在进行通信中的应用实体信息的表示方法，负责所表示数据的公共格式和原则。法，负责所表示数据的公共格式和原则。应用层：应用层：对应于具体的任务，如文件传送和消息对应于具体的任务，如文件传送和消息处理等。处理等。1.4.2 1.4.2 信令的类型信令的类型四、公共信道信令四、公共信道信令 是是指指一一条条与与话话路路分分开开的的专专门门数数据据通通路路来来传传送送各各通话接续所需的信令信息的一种信令方式。通话接续所需的信令信息的一种信令方式。特点：特点：两个网络节点之间不需要在每一个物理链路提供信两个网络节点之间不需要在每一个物理链路提供信令信道。令信道。公共信道信令综合了随路和分组信令共同的优点。公共信道信令综合了随路和分组信令共同的优点。1.4.2 1.4.2 信令的类型信令的类型1.4.3 1.4.3 用户线信令用户线信令 用用户户线线信信令令是是指指在在用用户户话话机机与与交交换换机机之之间间的用户线上传送的信令。的用户线上传送的信令。用用户户状状态态信信令令：用用于于监监视视用用户户线线环环路路状状态态变变化化，包括包括呼出占用、应答、前向拆线、后向拆线呼出占用、应答、前向拆线、后向拆线四种。四种。选择信令：选择信令：是主叫用户发出的被叫用户号码。是主叫用户发出的被叫用户号码。各种可闻音信令：各种可闻音信令：由交换机送给用户话机的振铃由交换机送给用户话机的振铃信号和各种音信号。信号和各种音信号。按位置划分，信令包含用户线信令和局间信令两类。1.4.3 1.4.3 用户线信令用户线信令1）用户状态信令用户状态信令：主叫摘机、被叫主叫摘机、被叫摘机、主叫挂机、被叫挂机摘机、主叫挂机、被叫挂机2）选择信令选择信令：被叫号码，以脉冲信号被叫号码，以脉冲信号或或DTMF（双音多频）信号表示（双音多频）信号表示3）信号音信号音：铃流发生器铃流发生器产生产生振铃振铃信号信号（信号源，频率为（信号源，频率为25Hz的正弦波，的正弦波，1s续、续、4s断，断，9015V）信号音发生器信号音发生器产生产生拨号音、拨号音、忙音忙音（单频，信号源（单频，信号源450Hz或或 950Hz的正弦的正弦波）波）1.4.4 1.4.4 局间信令局间信令 局局间间信信令令是是在在交交换换机机或或交交换换局局之之间间中中继继线线上上传传送送的信令。的信令。一中国一中国1 1号信令号信令 是随路信令，包括线路信号和记发器信号两部分。是随路信令，包括线路信号和记发器信号两部分。线路信号：线路信号：表明中继线的使用状态，如示闲、占用、表明中继线的使用状态，如示闲、占用、应答、拆线和闭塞等。应答、拆线和闭塞等。有三种形式：有三种形式：直流线路信号直流线路信号 带内单频脉冲线路信号带内单频脉冲线路信号 数字型线路信号数字型线路信号记发器信号：记发器信号：包括选择路由所需的地址信号（即包括选择路由所需的地址信号（即被叫号码）和其它用于建立接续的控制信号。被叫号码）和其它用于建立接续的控制信号。特点：特点：采用多频编码、连续互控；采用多频编码、连续互控；一般采用端到端传送，也可逐段转发；一般采用端到端传送，也可逐段转发；按照按照“四拍四拍”的互控过程进行传送。的互控过程进行传送。1.4.4 1.4.4 局间信令局间信令 交换局交换局A交换局交换局B主叫用户主叫用户用户线用户线用户线用户线PCM中继线中继线被叫用户被叫用户摘机（启呼）摘机（启呼）送拨号音送拨号音拨号（拨号（PQABCDE）占用信号占用信号占用确认信号占用确认信号挂机（话毕）挂机（话毕）示闲信号示闲信号号码号码P位位A1信号信号号码号码Q位位A1信号信号A3信号信号号码号码E位位KD信号信号KB信号信号回铃音回铃音应答信号应答信号双方占用双方占用TS1通话通话后向拆线信号后向拆线信号前向拆线信号前向拆线信号释放监护信号释放监护信号振铃振铃摘机（应答）摘机（应答）挂机（话毕）挂机（话毕）应应用用举举例例1.4.4 1.4.4 局间信令局间信令 二中国二中国7 7号信令号信令 是一种公共信道信令，采用四级协议结构。是一种公共信道信令，采用四级协议结构。第一级：第一级：规定了信令传输通路的物理、电气和功能规定了信令传输通路的物理、电气和功能的特性，提供双向物理通路。的特性，提供双向物理通路。第二级：第二级：定义了两个信令点之间的信令数据链路上定义了两个信令点之间的信令数据链路上传送信令消息的功能和程序。传送信令消息的功能和程序。第三级：第三级：负责将信令消息从一个信令点可靠地传送负责将信令消息从一个信令点可靠地传送到另一个信令点（即使出现故障时）。到另一个信令点（即使出现故障时）。第四级：第四级：用户部分，定义不同用户部分有关的信令用户部分，定义不同用户部分有关的信令功能和过程。功能和过程。1.4.4 1.4.4 局间信令局间信令 应应用用举举例例主叫用户主叫用户地址全、空闲、计费地址全、空闲、计费ACM交换局交换局A交换局交换局B用户线用户线用户线用户线话路中继线话路中继线摘机（启呼）摘机（启呼）送拨号音送拨号音拨号（拨号（PQABCDE）初始地址消息初始地址消息IAI回铃音回铃音应答应答ANC振铃振铃摘机（应答）摘机（应答）挂机（话毕）挂机（话毕）挂机信号挂机信号CBK拆线信号拆线信号CLF释放监护信号释放监护信号RLG挂机（话毕）挂机（话毕）（去话中继选择）（去话中继选择）双方通话双方通话信令链路信令链路被叫用户被叫用户1.4.4 1.4.4 局间信令局间信令 问题1 同步时分复用与异步时分复用有什么区别？为什么电路交换采用前者，分组交换采用后者？问题2 同步时分复用下，如何进一步提高线路利用率？分接复接复接2.048Mbps8.448Mbps34Mbps8.448Mbps复用器用户0用户1用户2用户7出线0出线1出线2问题3 分组交换的可变带宽，能够满足更多业务的需求，面对这种挑战，电路交换进行了怎样的改进？1）多速率电路交换技术（MRCS）2）快速电路交换技术（FCS）p6问题4 为什么称电路交换具有以下优点和缺点？优点：1）无需识别内部信息，实现简单，快速交换与传输。2）实时交换3）同步时分复用，提高线路利用率4）有效的流量控制手段缺点：1）比特率、编码、同步、协议等方面完全兼通2）无差错控制措施3）接续时延长，网络利用率低4）存在呼损5）线路利用率较低6）不适合突发业务7）控制部分与话路部分不分离P5-6问题5 如何解决电路交换的缺点？缺点：1）比特率、编码、同步、协议等方面完全兼通2）无差错控制措施3）接续时延长，网络利用率低4）存在呼损5）线路利用率较低6）不适合突发业务7）控制部分与话路部分不分离p6问题6 电路交换与分组交换的通信时延各由哪些因素决定？p5、7问题7 如何减少分组交换的交换时延？交换时延交换时延=发送时延发送时延+传播时延传播时延+处理与排队的时延处理与排队的时延 报文长度信息传送速率信道长度光速处理步骤数时长节点当前的负荷P7-8问题8 报文交换与分组交换的区别？信息报文头信息1分组头信息2分组头信息3分组头Segmentation 分段Encapsulation封装Reassembly 重装Decapsulation解封装p6问题9 为什么称报文交换具有以下优点和缺点？优点：s容易实现不同类型终端的相互通信，灵活性强。s线路的利用率很高。s没有呼损。s很容易实现“广播”或“多播”功能。s可靠性高。缺点：交换时延太大，变化（抖动）也大 要求交换机具有高速的处理能力和较大的存储容量p6数据报（DG）虚电路（VC）分组头 全球唯一地址本地有效地址选路要每分组独立选路每分组沿事先建立的连接选路分组顺序 乱序顺序故障敏感性 防卫能力较强敏感应用 突发数据传送连续数据流传送问题10 为何称数据报方式与虚电路方式具有以下区别？P8-10谢谢大家！