现代交换原理与技术第1章 概论

输。
信号是信息的电磁形式，是消息的物理载体。
第1章 概 论 1.1交换与通信网 1.2交换方式 1.3交换技术的发展 1.4 NGN与软交换
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
信源 变换器 信道 反变换器 接收端 信宿
发送端
பைடு நூலகம்
噪声源
消 息
终端
电信号
传输媒介
电信号
终端
第一章
概论
1.1 交换与通信网
问题：
什么是通信?
通信是指按约定规则进行的信息传送。
Communication, Com.或Comm.。
Telecommunication ，Telecom.
1.1交换与通信网
信息、消息与信号
信息是消息包含的有效内容。 信息是抽象的、本质的，消息是信息的物理形式，消息 包含的信息多少可用信息量来度量。 消息是信息的载体，消息需调制成信号才能在信道中传
（二）通信网的构成要素
终端(Terminal) 交换节点(Switching Node) 传输系统(Transmission System) 业务节点(Service Node)
1.1.2 通信网的定义与构成
终端（ Terminal）
电话、传真、计算机、视频终端等，它们是信息的产
生者和使用者。主要功能：
（3）帧中继产生背景和应用 传输系统：数字化、光纤化
终端系统：智能化
为简化或取消差错和流量控制创造了条件。
应用范围：
FR采用可变长度帧，适于突发信息传送。
局域网（LAN）互连。
（三） ATM 交 换
ATM（ Asynchronous Transfer Mode ）是ITU-T为BISDN确定的复用、传输和交换模式，其设计目标是在一
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（4）控制和管理问题。
在实际应用中，全互连方式仅用于终端数目少、地理 位置集中、可靠性要求很高的场合。
1.1交换与通信网
（一）点到点通信 如何实现任意两个用户之间的通信？ 要实现多用户间的通信，需要一个合理的拓扑 结构将多个用户有机地连接在一起，并定义标 准的通信协议，以使它们能协同工作，这样就 形成了一个通信网。
用户线 接口 网络 接口 中继线
(2) 连接功能。 (3) 信令功能。
控制
信令
(4) 其它控制功能。
交换节点功能结构
路由信息更新与维护、计费、话统和维护管理等。
1.1.2 通信网的定义与构成
传输系统（ Transmission System ）
为信息传送提供通道，并实现网络节点的互连。包括线 路接口、传输媒介、交叉连接设备等。 主要目标：提高物理线路的利用率，采用复用技术，如
（二）交换式通信网
（1）交换节点的功能
监视功能：发现和判断用户的呼叫请求 。
信令功能：接收和分析地址信号 ，按目的地址选路，并
转发信号。
连接功能：按需实现任意端口之间的信息传送 。
控制功能：控制连接的建立与释放 。
（二）交换式通信网
（2）电话交换与数据交换
交换式通信网首先用于电话通信，并采用电路交换方式构 成电话通信网络。
1.1.2 通信网的定义与构成
各类通信网有什么异同 ??? 技术体制不同、承载业务不同； 传递方式不同；
服务范围不同；
组网结构、基本功能和实现原理相似。
1.1.2 通信网的定义与构成
（四）通信网的结构
1.1.2 通信网的定义与构成
（四）通信网的结构
用户驻地网、接入网和核心网
接入网
UNI SNI
（二）分 组 交 换
分组交换提供的服务
（1）数据报(DG：Datagram)
（2）虚电路(VC：Virtual Circuit)
交换式虚电路(SVC,Switched Virtual Circuit)
永久虚电路(PVC,Permanent Virtual Circuit)
（二）分 组 交 换
ATM 的非 分 级 通 道 结 构 （ 逻 辑 通 道 概 念）
虚信道
（VC)
虚 通 路 (VP)
传输线路
ATM
第1章 概 论 1.1交换与通信网 1.2交换方式 1.3交换技术的发展
1.4 NGN与软交换
1.3 交换技术的发展
1.3.1 电路交换技术的发展
1.3.2 分组交换技术的发展 1.3.3 宽带交换技术的发展
20世纪60年代以后，个人计算机日益普及，迫切需要数据
通信，来共享计算机的计算和存储资源，因此，计算机连 网成为现实的需要，这就出现了交换技术的另一个重要分 支—— 数据交换。
（二）交换式通信网
电话通信和数据通信都是以传送信息为目的，
两者之间有什么不同呢？
通信对象不同
业务特征不同
持续时间和实时性要求不同
可靠性要求不同
1.1交换与通信网
1.1.2 通信网的定义与构成 （一）通信网的定义
通信网是由一定数量的节点和连接这些节点的传输系统 有机地组织在一起的，按约定的信令或协议完成任意用 户间信息交换的通信体系。 通信网是由各种软、硬件设施按照一定的规则互连在一 起，完成信息传递任务的系统。
1.1.2 通信网的定义与构成
消 息
1.1交换与通信网
（一）点到点通信
点到点通信系统种类繁多，但还不能称为通信网。 如何实现多个用户之间的通信？ 最简单、最直接的方式就是两两互相连接。
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1.1交换与通信网
（一）点到点通信
全互连方式存在什么问题？ （1）N2 问题； （2）经济性问题； （3）可操作性问题；
算机、数据库系统组成。 (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。
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。 按服务区域划分：本地/长途或LAN/MAN/WAN。 按业务类型划分：电话通信网(PSTN、PLMN)、数据通 信网(X.25 、FR 、Internet) 。 按服务对象划分：公用通信网和专用通信网。 按活动方式划分：固定通信网和移动通信网。
1）用户信息的处理
用户信息的发送和接收，并将信息转换成适合传输的信 号以及相应的反变换。 2）信令信息的处理 产生和识别连接建立、业务管理等控制信息。
1.1.2 通信网的定义与构成
交换节点（ Switching Node ）
通信网的核心设备，负责集中、转发用户终端信息，但
并不产生和使用这些信息。主要功能： (1) 接入功能。
频分、时分、码分、波分复用等。
为保证交换节点正确接收和识别传输的数据流，交换节
点必须与传输系统协调一致，保持帧同步和位同步、遵守
相同的体制(如SDH、WDM)等。
1.1.2 通信网的定义与构成
业务节点（ Service Node ）
业务控制点(SCP)、智能外设（IP）、语音信箱（VMS
），以及因特网上各种服务器等。由连接在网络边缘的计
1.3.1 电路交换的发展 第一阶段是人工交换阶段 ； 第二阶段是机电式自动交换阶段 ； 第三阶段是电子式自动交换阶段 。
1.3.1 电路交换技术的发展
机电式电话交换
1.3.2 分组交换技术的发展
1．第一代分组交换系统
1.3.2 分组交换技术的发展
2．第二代分组交换系统
1.3.2 分组交换技术的发展
留核心功能，以提供高速、高吞吐量、低时延的服务。 （1）快速分组交换分类 专 指 ATM 交 换 ， 但 广 义 的 FPS 包 括 帧 中 继 （ Frame Relay）信元中继（Cell Relay）。 （2）帧中继（Frame Relay） 与帧交换相比，进一步简化了协议。
快速分组交换FPS
核心网
SNI
接入网
UNI
驻地网
公用设施
驻地网
用户设备
第1章 概 论 1.1交换与通信网 1.2交换方式 1.3交换技术的发展
1.4 NGN与软交换
1.2 交换方式
1.2.1交换技术概述
1.2.2主要交换技术
1.2.1 交换技术概述
（一） 面向连接和无连接
根据信息传递时是否预先建立端到端的连接，通信网
3．第三代分组交换系统
1. 4 NGN与软交换
NGN
软交换
习题与思考题
1.1多用户全互连通信有何特点？为什么通信网不直接采用这 种方式？ 1.2 在通信网中引入交换机的目的是什么？ 1.3 无连接网络和面向连接网络各有什么特点？ 1.4 已经出现的交换技术有哪些？各有何特点？ 1.5 比较电路交换、分组交换、ATM交换的异同。 1.6 软交换、NGN和IMS的含义是什么？它们之间有什么关系？
交换技术分为两大类： 面向连接型（CO,Connection Oriented） 无连接型（CL,Connectionless ）
1.2.1 交换技术概述
交换方式
电路交换 分组交换
1.2.2 主要交换技术
目前广域网上使用的交换技术主要包括：电路交换、分
组交换、帧中继、ATM技术、IP交换。电路交换和分组 交换是通信网最基本的交换技术，帧中继、ATM以及各 种IP交换则是基于这两种技术的综合或改进。
1.1交换与通信网
（二）交换式通信网
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开关 设备
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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。
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
1.1交换与通信网
（二）交换式通信网
在交换式通信网中，交换机负责接入用户、建立连接、 分配资源、中转信息，以及必要的网络管理与控制功能。 由于用户众多、位置分散，因此交换式通信网必须解决 编号、寻址、控制、管理、接口标准、可扩充性、服务 质量保证等一系列在点到点模型系统中原本不是问题的 问题。
个统一的网络平台上用分组交换技术来实现话音、数据、
图像等业务的综合传送。 （1）固定长度的信元中继
5字节
信元头
48字节
负载（净荷）
（2）信头简化：以减少交换节点处理开销
（三） ATM 交 换
（3）面向连接（CO） 为便于控制和管理，ATM虚连接采用等级结构： 虚信道连接（VCC:Virtual Channel Connection） 虚通路连接（VPC:Virtual Path Connection ）
分组交换与电路交换的比较
电路交换以电路连接为目的。信息传送时与交换系统无
关。 分组交换以信息分发为目的。交换机对分组逐个加工处 理（差错控制、流量控制等），并根据分组头中的地址和 控制域，将分组分发到出端口。
快速分组交换FPS
FPS（Fast Packet Switching）进一步简化协议，只保