现代交换原理 概论2007-

北邮-计算机学院的教学科研积累： 北邮 计算机学院的教学科研积累： 计算机学院的教学科研积累
经典教材-《程控交换原理》 重要基地-网络与交换技术国家重点实验室 精品课程-国家精品课程“现代交换原理” 重大成果-863计划重大项目及应用: 863计划“CS-1智能网” 863计划“CS-2智能网” 863计划“CS-3智能网” 863计划“支持多媒体和移动业务的软交换系统” ”
3）解决长途传输效率问题 采用复用技术——群众同路而行
传输成本
单路传输
传输系统 复用设备 复用设备
复用传输 传输距离
4）解决长途信道数量问题 采用寻址技术——个人寻找归宿
复用技术： 群众同路而行
寻址技术： 个人寻找归宿
5）形成电信网络 利用复用技术和寻址技术，解决了N2问题。 利用技术方法， 利用技术方法， 解决了经济问题， 解决了经济问题， 形成了电信网络。 形成了电信网络
复用技术 寻址技术
C
复用技术
T
1）时分复用 ） 2）频分复用 ） 3）码分复用 ） 4）波分复用 ）
用户 用户 用户
F
C
T F
C
复 用 器
信道
分 路 器
用户 用户 用户 F
T
1）时分复用
同步时分复用
1 1 1
支路1 支路2 合路
2
2
2
2
1
2
1
2
1
帧
– 位置化信道：依据数字信号在时间轴上的位置区别各路信号，无 依据数字信号在时间轴上的位置区别各路信号，无 信息传送时也占用信道 – 各支路的信息比特率稳定 – 信号经过复用器和分路器时会有传输时延，但时延不大。
统计时分复用
支 A 路 支 B 路 合 路 4 B 3 4 A 3 B 2 3 3 2 1 2 1 t t t
B 1 B 2 A 1 A
– 标志化信道：信息属于哪路取决于标志码， 与出现的 标志化信道：信息属于哪路取决于标志码， 时间无关； – 分组长度可变，分组头起定界作用； 分组长度可变， – 统计复用提高信道利用率； – 一定容量的排队存贮器，解决瞬间的出线冲突； 一定容量的排队存贮器，
本地交换机 中转交换机
电信网的功能结构
1)基本连接: 基本连接: 电信网结构的基本形式/电信网提供服 务的基本形式
数字链路(Link) 数字链路 寻址设备 传输系统 复用设备 复用设备 数字连接(Connection) 数字连接( 寻址设备
保障连接正常工作的支撑条件： 2）保障连接正常工作的支撑条件： 多个支持网络支持媒体网络；媒体网络传递信号。
电话
程控交换机
智能网业务控制器
软交换机控制器
第一部分 交换概论
主要内容
电信网与交换 复用与寻址 各种交换方式 交换系统的基本结构
来自百度文库
1 电信网与交换
通信与电信 电信网基本概念 电信网的功能结构 电话交换机与电话网
通信与电信
通信(communication)的定义：
《英汉计算机词典》——用特定的方法通过 英汉计算机词典》——用特定的方法通过 某种介质或传输线将信息从一地传送到另一地的过 程。
国家级精品课程
现代交换原理
北京邮电大学计算机科学与技术学院
杨放春 段鹏瑞
2007 春
教学安排
上课时间： 上课时间：单周 双周 周二 周二/ 周二/周五 上午一二节 上午一二节
共17周教学，第19周期末考试 17周教学， 19周期末考试 周教学 考试方式： 考试方式： 平时作业——25% 平时作业——25% 实 验——10% ——10% 期末考试——65% 期末考试——65% 联系方式： 联系方式：fcyang@bupt.edu.cn duanpengrui@sina.com
电信（ 电信（Telecommunication）定义： ）定义：
美国： 美国 年联邦通信法》 条第43 美国：《美国1996年联邦通信法》第3条第 年联邦通信法 条第 电信是指两点相互或分别传输， 款——“电信是指两点相互或分别传输，传输点由 电信是指两点相互或分别传输 用户指定，内容由用户选择， 用户指定，内容由用户选择，信息的形式和内容从 发出到接收不得改变。 发出到接收不得改变。” 法国： 年法国电信法》 利用电缆、 法国：《1996年法国电信法》——“利用电缆、 年法国电信法 利用电缆 光纤、无线或者其它电磁手段，传送或者接收标识、 光纤、无线或者其它电磁手段，传送或者接收标识、 信号、文本、图象、声音或者其它信息。 信号、文本、图象、声音或者其它信息。” 加拿大： 加拿大 年电信法》 加拿大：《加拿大1993年电信法》——“利用电 年电信法 利用电 有线、无线、 缆、有线、无线、光纤或者其它电磁系统或者与其 相类似的技术手段，发射、传送或者接收信号。 相类似的技术手段，发射、传送或者接收信号。”
电话交换机与电话网
1876年：电话 年 1878年：人工磁石式电话交换机 年 1891年：机电式步进制交换机 年 1919年：纵横制交换机 年 1965年：程控交换机 年 N-ISDN(1980年-CCITT） ISDN(1980年 CCITT） ATM(1987年 CCITT） ATM(1987年-CCITT） 2002年：软交换 年 xxxx年：？ 年
本地电话网
交 换机 用户 话机
局间中继线 用户线
长途电话网
端 局 长 局长 途 途转 局 长 局 端 接 途 局
区域 1
区域 2
长 局 途
区域 3
移动电话网络
GMSC
PSTN
主叫 Um A-bis BTS A BSC MSC
EIR
HLR VLR
被叫 Um A-bis BTS A BSC MSC
异步时分复用（统计时分复用）
A
A B
A B B A
支路A 支路B 合路
A
B
A
– 标志化信道：分组长度固定，分组头标志输出端 – 统计复用提高信道利用率 – 插入空信元保持信元同步 – 较小容量的排队存贮器，解决瞬间的出线冲突 较小容量的排队存贮器，
各种交换方式采用的复用技术
电路交换 快速电路交换 分组交换 帧中继 ATM交换 ATM交换
世界贸易组织（ 世界贸易组织（WTO）： ）： 点到点的声讯电话、数据传输、电传、传真、 “点到点的声讯电话、数据传输、电传、传真、 私人线路租凭 、固定和移动式卫星通讯系统及其 服务、蜂窝电话、移动数据服务、 服务、蜂窝电话、移动数据服务、传呼和个人通信 系统服务。 系统服务。” 国际电联（ 国际电联（ITU）： ）： 利用电缆、无线、光纤或者其它电磁系统， “利用电缆、无线、光纤或者其它电磁系统， 传送、发射和接收标识、文字、图象、 传送、发射和接收标识、文字、图象、声音或其它 信号。 信号。”
课程主要内容
交换概论 交换网络 程控数字交换技术与电话通信网 信令系统 ISDN交换技术与 ISDN交换技术与N-ISDN 交换技术与N ATM交换技术与 交换技术与B ATM交换技术与B-ISDN IP交换技术 IP交换技术 软交换技术
参考书目
《程控数字交换与现代通信网》 叶敏 北京邮电大学出版社 《现代交换原理》 金惠文 电子工业出版社 《现代电信交换基础》 雷振明 人民邮电出版社 《异步转移方式 宽带ISDN技术》 程时端 人民邮电出版社 《软交换系统与IMS》 杨放春 孙其博 北京邮电大学出版社
“通信”与“电信”术语分析（个人观点）： 通信” 通信 电信”术语分析（个人观点） 通信的含义更宽泛， 通信的含义更宽泛，电信只是利用电磁技术 的通信（ 的通信（Tele-X）； ）； 通信偏重技术专业，电信偏重技术行业； 通信偏重技术专业，电信偏重技术行业； 通信关注技术内容，电信关注技术形式。 通信关注技术内容，电信关注技术形式。 …… 本课程拟不严格区分“通信” 电信” 本课程拟不严格区分“通信”和“电信” 术语， 术语，沿用使用习惯
•如果你只懂意大利语？
“码”的使用可使CDMA 码 的使用可使 系统的用户/信道之间保持 系统的用户 信道之间保持 正交， 正交，每一用户数据流均 有一个唯一的正交扩频码 。
VLR
SMS gateway
交换的概念
所谓电信交换，就是在电信网上，在通信的源点 和目的点之间建立通信通道，并传送信息的机制。 – 选路：每一个交换设备如何选择合适的出线，从 而在交换网中建立最佳的从源点到目的点的信息 通道； – 交换：每个交换设备内部如何将入线的信息送到 出线上。
2 复用与寻址
2）用户信令
用户线信令是用户和交换机之间的信令，在用户线上传送。 主要包括用户向交换机发送的监视信令和选择信令，交换机向用 户发送的铃流和音信号。( 户发送的铃流和音信号。(举例）
3）局间信令
局间信令是交换机之间（市--市、市--长、长--长）、交换 局间信令是交换机之间（市--市、市--长、长--长）、交换 机与网管中心、数据库（HLR、VLR）、智能网之间的信令，在局 机与网管中心、数据库（HLR、VLR）、智能网之间的信令，在局 间中继线上传送，用来控制呼叫接续、拆线和请求服务。 间中继线上传送，用来控制呼叫接续、拆线和请求服务。
通信系统模型： 通信系统模型：
信信
发送设备
信信 噪噪信
接收设备
信信
发送端
接收端
通信的分类
1）按传输媒质分类：有线通信和无线通信； 按传输媒质分类：有线通信和无线通信； 2）按信道中所传信号的特征分类：模拟通信系 按信道中所传信号的特征分类： 统与数字通信系统； 统与数字通信系统； 3 ） 按工作频段分类 ： 长波通信 、 中波通信 、 短 按工作频段分类： 长波通信、 中波通信、 波通信、微波通信等； 波通信、微波通信等； 4）按调制方式分类：基带传输和频带传输； 按调制方式分类：基带传输和频带传输； 5）按收信者是否运动分类：移动通信和固定通 按收信者是否运动分类： 信； ……
电信管理网： 电信管理网：
完成电信网和电信业务的性能管 配置管理、故障管理、 理、配置管理、故障管理、计费 管理、安全管理（ 管理、安全管理（FCAPS)
电话通信中信令的作用
建立 连接
传输 信息
连接 拆除
信令的概念
1）信令
电话网中为用户建立和拆除连接，需要网中各个相关设备协调 工作，为此在各个设备间传输的控制信号和规约称为信令。
电信网基本概念: 电信网基本概念:
1）基本电信系统构成 由用户终端设备和传输系统组成 特点：一人独行，直接到家
单工通信 半双工通信 对称双工通信 不对称双工通信
基本电信系统的特点和结论： 基本电信系统 的特点和结论：实现基本电信功能 的特点和结论 不需要电信网络
2）基本电信系统存在“N2问题” 基本电信系统存在“ 问题” 当电信用户数量（N）扩大 用户之间传输信道数量按平方（N2）增加 传输信道最大可能利用率按平方倒数（1/N2）降低 基本电信系统的“N2问题” 基本电信系统的“ 问题” 是必须解决的经济问题
FDM
频分复用举例：ADSL接入 频分复用举例：ADSL接入
SPLITTER
3）码分复用 CDMA酒会 CDMA酒会
你听到什么... 你听到什么 •如果你只懂中文 如果你只懂中文? 如果你只懂中文 •如果你只懂俄语 如果你只懂俄语? 如果你只懂俄语 •如果你只懂英语 如果你只懂英语? 如果你只懂英语
同步时分复用
统计时分复用 异步时分复用
2）频分复用
利用调制手段和滤波技术使多路信号以频率分割的方式同 时在同一条线路上互不干扰地传输 – CATV 载波线路 – 模拟移动通信 每个载频带宽25KHz 每个载频带宽25KHz
f User 1 User 2 User 3 User 4 User 5 t
复用设备 数字链路 传输系统 复用设备
硬设备
寻址设备 数字连接 寻址设备
同步网 信令网 管理网
媒体网
完整的电信网
数字同步网： 数字同步网： 信 网络层(寻址)功能 网 链路层(复接)功能 ( ) 层( 网络 )功能 网络 令 网 步 网 同 理 管
保证网络中的各节点同步工作
信令网： 信令网：
通信网的神经系统
电话交换机的基本功能：
及时发现用户的呼叫请求； 记录被叫用户号码； 判别被叫用户当前的忙闲状态； 若被叫空闲，交换机应能选择一条空闲的 链路临时将主叫、被叫用户话机连通，使 双方进入通话状态； – 通话结束后，交换机必须及时进行拆线释 放处理； – 同一时间内交换机要允许若干对用户同时 进行通话且互不干扰。 – 使任意两个交换机所带的用户自由通话； – – – – 基本业务，补充业务， 基本业务，补充业务，增值业务