现代交换.docx

现代交换.docx

《现代交换.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代交换.docx（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

现代交换

现代交换复习

绪论

点对点通信系统

1.通信（Communication），是指人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递。

只要是将信息从一地传送到另一地，均可称为通信。

2.我们通常将这种涉及两个终端和传输媒介的通信方式称为点对点通信，因此构成的系统称为点对点通信系统。

通信网

1.我们将采用交换设备完成信息传递的网络称为交换式通信网。

2.通信网由用户终端设备、交换设备和传输设备组成。

传输线路（中继线和用户线）

通信网的工作方式

1.网络有两种工作方式：

面向连接和无连接。

面向连接特点先确定节点之间链路再传递信息。

连接种类：

实连接和虚连接

无连接网络特点由路由节点根据下一节点拥塞情况进行传递。

2.面向连接网络和无连接网络的区别

I.面向连接网络实现通信需经过3个阶段，连接的建立需要一个时间过程；无连接网络不需要经过3个阶段，需要存储——转发。

II.面向连接网络中的交换机需要维持连接的状态表；而无连接网络中每一个交换机为每一个数据包选路，交换机不需要维持连接的状态表。

III.面向连接适合传输信息量较大的终端之间通信

信息传送模式

3.同步传送模式信道时隙一一对应（位置化信道）

4.异步传送模式按需分配灵活选择路由（标志化信道）

信息网络的分类及其业务特点

信息网络的分类

1.按信息传递方式

N-ISDN——同步转移模式（STM）B-ISDN——异步转移模式（ATM）

2.按业务

电话网电报网有线电视网计算机网络

3.按管理体制

公用网专用网

4.按交换方式

CS（电路交换）MS（报文交换）PS（分组交换）

5.按服务范围

长途网、本地网；广域网、城域网、局域网

6.按收信者是否运动

固定网移动网

7.按拓扑结构

星型、总线型、环型、网状型、混合型

8.按技术层次

业务网传送网支撑网

9.按传输介质

有线通信无线通信

交换技术分类

交换方式主要有电路交换、报文交换、分组交换和宽带交换。

电路交换技术

电路交换是指终端之间通信时，通信一方通过网络交换设备给另一方发出呼叫，另一方接收呼叫后，交换机就在收、发端之间建立一条临时的电路连接，该连接在整个通信期间始终保持畅通，直到通信结束才释放。

报文交换技术（数据包大）

报文交换基本原理是“存储—转发”。

分组交换技术

分组交换实质上是在“存储—转发”的基础上发展起来的。

分组交换采用的路由方式有数据报（类似于报文传输）和虚电路（类似于电路交换）。

宽带交换技术

ATM交换：

ATM是异步传送方式的简称

交换技术基础

电信交换基础技术

接口技术的功能:

连接功能、码型转换功能、信号分发功能

交换单元与交换网络

1.交换单元是构成交换网络的最基本的部件，交换单元是完成交换功能最基本的部件

2.按照交换单元入线与出线的数量关系，可把一个交换单元分为集中型（入线数大于出线数）、分配型（入线数等于出现数）和扩散型（入线数小于出现数）。

3.通常描述交换单元外部性能的指标有容量、接口、功能和质量

几种典型的交换单元

1.程控数字交换机主要采用由电子开关阵列构成的空分接线器（S接线器）和由存储器等电路构成的时分接线器（T接线器）完成接续

2.实际开关阵列举例：

电磁继电器、模拟电子开关、数字电子开关

程控交换机的交换单元与交换网络

1.时分接线器（T接线器）主要由语音存储器（SM）和控制存储器（CM）组成

I.SM的存储单元数由输入PCM复用线每帧内的时隙决定，CM的存储单元数与SM的存储单元数相等

II.输出控制方式采用“顺序写入、控制读出”输入控制方式采用“控制写入、顺序读出”

2.空分（S接线器）接线器由电子交叉矩阵和控制存储器（CM）组成

I.输入控制：

CM组号对应输入HW（控制线与输入HW平行）。

高速通讯线路HW=highway。

S接线器所含CM数量等于入线数；每个CM的所含有的存储单元个数等于入线上的复用时隙数；每个存储单元为n位bit,且满足N≤2n,其中N为出线数。

II.输出控制：

CM组号对应输出HW（控制线与输出HW平行）。

S接线器所含CM数量等于出线数；每个CM的所含有的存储单元个数等于出线上的复用时隙数；每个存储单元为n位bit,且满足N≤2n,其中N为入线数。

3.为减少选路次数，简化控制，可使两个方向的内部时隙具有一定的对应关系，通常可相差半帧，俗称反相法，即：

设：

n=一帧的时隙数；i=A到B方向的内部时隙数；j=B到A方向的内部时隙数

则：

j=i+n/2（若大于n则结果减去n）

TST网络完全无阻塞的条件：

m（内部时隙数）=2n（输入时隙数）

模拟语音信号的数字化处理

模拟语音信号的数字化要经过抽样、量化和编码3个过程

电路交换技术

电路交换原理与特点

1.电路交换（CircuitSwitching），又叫线路交换。

电路交换需要对进行通信的终端之间提供一条专用的信息传输线路（通道），这条传输线路是通过连接建立的，它用来传送用户信息，该线路既可以是物理线径，也可以是逻辑路径；连接可以是永久连接，也可以是临时连接，它是一种直接的交换方式。

2.电路交换的3个基本要素：

终端设备、传输系统和交换机。

3.电路交换机的基本任务与结构

电路交换机的4种基本呼叫任务

◆本局呼叫：

通话的两个用户属于同一个交换机

◆出局呼叫：

通话的两个用户不属于同一个交换机，且主叫用户属于本地交换机

◆入局呼叫：

入局呼叫通话的两个用户不属于同一个交换机，且主叫用户属于其它交换机

◆转移呼叫：

主、被叫用户不属于同一个局，要完成呼叫，交换机之间需要经过其它交换机提供汇接中转，形成转移呼叫，这样，在网络中只完成提供汇接中转的交换机叫做汇接交换机，又称汇接局。

汇接局一般只具备“转移呼叫”的功能

电路交换系统的基本功能

1.电路交换一次成功的呼叫接续过程

（1）连接建立

（2）消息传输（3）话终释放

2.电路交换系统的基本功能

（1）连接功能

（2）信令功能（3）终端接口功能（4）控制功能

电路交换技术的特点

1.电路交换技术的优点

（1）电路交换是面向连接的技术，有呼损；

（2）电路交换是一种实时交换，不适合波动性大的业务；

（3）电路交换采用静态复用、固定（预分配）分配带宽技术，进行信息传输和交换。

程控数字交换机根据用户的呼叫请求，为用户分配固定位置（时隙）、恒定带宽（通常是64kb/s）的电路。

话路接通后，即使无信息传送，也需要占用电路。

因此电路利用率低，尤其是对突发业务来说

（4）交换机对用户的信息不存储、分析和处理，信息在终端之间“透明”传输，交换机在处理方面的开销比较小，信息的传输效率比较高；

（5）网络在传送信息期间，没有任何差错控制措施，控制简单，但不利于可靠性要求高的数据业务传送

（6）信息的编码方法和信息格式由通信双方协定，不受网络限制

2.电路交换技术的缺点

（1）不适合波动性大的业务

（2）资源独占，电路利用率低（3）不同终端之间不能互通（4）可能存在呼损

程控数字交换机的基本结构

接口电路分为用户接口、中继接口和操作管理维护接口。

接口的作用是将来自不同终端或其它交换机的各种信号转化成统一的交换机内部工作信号，并按信号的性质分别将信令送给控制系统，将业务消息送给交换网络。

控制子系统由处理机、存储器和输入/输出（I/O）设备组成。

控制子系统的主要作用是实现交换机的控制功能。

控制功能可分为呼叫处理功能和运行维护功能。

程控数字交换机硬件功能结构

一、话路子系统

1.话路子系统包括用户级、远端用户级、选组级（交换网络）、各种中继接口以及信令设备等部件。

2.用户级用户电路分为模拟用户电路和数字用户电路

●模拟用户电路（Z接口）模拟用户电路的功能可归纳为BORSCHT个功能：

B（Batteryfeeding）馈电O（Overvoltageprotection）过压保护R（Ringingcontrol）振铃控制S（Supervision）监视C（CODEC&filters）编译码和滤波H（Hybirdcircuit）混合电路T（Test）测试

●数字用户接口电路（V接口）V1为综合业务数字网（ISDN）并以基本速率（2B+D）=144kbit/s其中B=64kbit/sD=16kbie/s。

V5接口（标准化的V接口）能同时支持多种类型的用户接入

3.远端用户级也称远端用户模块，是指装在距离电话局较远的用户集中分布点上的话路设备

4.选组级一般称为数字交换网络，它是话路部分的核心设备，交换机的交换功能主要是通过它来实现的

5.中继接口分为模拟中继接口和数字中继接口

●模拟中继接口（AT，AnalogTrunk）：

模拟中继接口又称C接口，是数字交换机为适应局间模拟环境而设置的接口电路，用来连接模拟中继线。

模拟中继接口具有测试、过压保护、线路信令监视和配合、编/译码等功能。

●数字中继接口（DT，DigitalTrunk）：

数字中继接口又称A接口或B接口，它是数字交换机与数字中继线之间的接口电路。

6.信令设备包括各种音信号（拨号音、忙音、回铃音等）发生器、双音多频信号接收器、多频信号发送和接收器。

二、控制子系统

控制子系统是程控交换机的“大脑”，它在呼叫接续的运行过程中担负着监视、分析、调度、处理业务等任务。

1）对控制系统的要求：

（1）呼叫处理能力强

（2）可靠性高（3）灵活性和适用性强（4）经济性好

2）控制系统的控制方式

i.集中控制方式：

如果任何一台处理机都可以实现交换机的全部控制功能则这种控制方式就叫做集中控制。

ii.分散控制方式：

在程控交换机中，如果任何一台处理机都只能执行部分控制功能，则这种控制方式叫做分散控制。

a）容量分担和功能分担（协作方式）

容量分担是指每台处理机完成一部分话务的处理功能，多台处理机共同完成所有话务的控制，故称为负荷分担方式。

功能分担是一种非常普遍的分布处理方式，多台处理机各有分工，各司其职各个不同的功能由独立的处理机完成。

b）静态分配与动态分配

静态分配是指资源和功能的分配一次完成。

动态分配是指每台处理机可以处理所有功能，也可以控制所有资源，但根据系统的不同状态，对资源和功能进行最佳分配。

3）冗余配置方式

i.微同步方式（同步双工方式）

ii.负荷分担（话务分担）方式

iii.主/备用方式

●热备用：

平时主、备用机都保留呼叫处理数据，一旦主用机故障，立即切换备用机，呼叫处理的暂时数据基本不丢失，原来处于通话、振铃的用户不中断。

●冷备用：

平时备用机不保留处理数据，一旦主用机故障，切换后，数据全部丢失。

新的主用机要初始化，重新启动。

一切正在进行的通话全部中断。

4）N+1方式

交换软件的组成和要求

●

程控交换机的软件结构

运行程序：

程控交换机的软件分为运行程序（联机程序）：

运行程序是维持交换系统正常运行所必须的软件；

支援程序：

（脱机程序）支援程序是有关交换系统从设计、生产、安装到交换局开通后的一系列维护、分析等各项支援任务的软件。

●呼叫处理程序的内容：

用户扫描、信令扫描、数字分析、路由选择、通路选择和输出驱动

●呼叫处理程序的组成和结构：

（1）输入处理

（2）内部处理（3）输出处理

●双音多频（DTMF）

程序执行管理

程序的优先级划分：

1）中断级（故障级）：

实时性高、随机性（不可屏蔽）

---强占型：

由硬件中断，不通过OS调度。

---主要用于故障处理和输入输出处理。

2）时钟级（周期级）：

实时性较高、周期性（可屏蔽）

---非强占型：

由时钟级调度。

--在关中断状态下执行，要求其执行时间尽可能短。

---主要用以发现外部事件。

3）基本级（进程级）：

实时性最低，可延迟执行

---大部分程序属于基本级程序---按实时性的不同，又可分为多个级别。

一般呼叫处理程序的级别较高，管理和维护程序级别较低---同一级别程序排成队列形式，由队列启动（FIFO）

程序设计语言

ITU-T建议程控交换机使用CHILL、SDL和MML3种语言

电路交换机的指标体系

●性能指标是评价电路交换机处理能力和交换能力的指标，可以反映电路交换机所具备的技术水平。

性能指标主要包括电路交换机能够承受的话务量呼叫处理能力交换机能够接入的用户线中继线的最大数量

●程控交换机的话务能力由一般话务量（交换网络的负荷）和BHCA（BusyCallAttempts）两个参数决定。

交换网络的负荷就是交换网络可以同时占用的路由数，用爱尔兰数表示；BHCA即忙时试呼次数，它是单位时间控制设备能处理的呼叫次数。

●BHCA值的估算t=a+b·N

例如，某处理机忙时处理的时间开销平均为0.80，固有开销a=0.20，处理一个呼叫平均需时16ms，求该处理机的呼叫处理能力。

解：

根据公式：

t=a+b·N

●服务质量指标

（1）呼损指标：

呼损率

（2）接续时延

信令系统

信令的功能

信令系统的主要功能就是指导终端、交换系统、传输系统协调运行，在指定的终端间建立和拆除临时的通信连接，并维护网络本身的正常运行，包括监视功能、选择功能和管理功能。

信令的分类

●按信令的传送区域划分

（1）用户线线令

（2）局间信令

●按信令信道与话音信道的关系划分

（1）随路信令：

话路和信令在一条线路中传输

（2）公共信道信令：

公共信道信令指传送信令的通道和传送用户信息的通道在逻辑上或物理上是完全分开的，有单独传送信令的通道，在一条双向信令信道上，可传送上千条电路信令消息。

●随路信令具有两个基本特征：

①共路性——信令和用户信息在同一通道信道上传送②相关性——信令通道与用户信息通道在时间位置上具有相关性。

公共信道信令具有两个基本特征：

①分离性——信令和用户信息在各自的通信信道上传送②独立性——信道信令与用户信息通道之间不具有时间位置的关联性，彼此相互独立。

●按信令的功能划分线路信令（监视信令）、记发器（选择信令）和维护管理信令

●按信令的传送方向划分前向信令：

主叫→被叫、后向信令：

被叫→主叫

信令方式

●随路信令在多段路由上的传送方式有3种：

端到端方式逐段转发方式混合方式

（1）端到端方式：

在优质电路上使用端到端方式，在劣质电路上使用逐段转发方式，即为混合方式。

特点：

速度快，拨号后等待时间短，信令在多段路由上的类型必须相同。

（2）逐段转发方式：

特点：

信令传送速度慢，接续时间长，对线路要求低，信令在多段路由上的类型可多种。

（3）混合方式

●控制方式是指控制信令发送的方法，有三种：

非互控方式、半互控方式和全互控方式

（1）非互控方式：

发端不断地将要发送的脉冲信令连续发向收端，而不管收端是否收到。

特点：

设备简单，但可靠性差。

（2）半互控方式：

发端向收端每发一个信令后，必须等接收到收端回送的接收良好的证实信令，才能接着发下一个信令。

也就是前向信令受控于后向信令。

（3）全互控方式：

发端发前向信令不能自动中断，要等收到收端的证实信令后，才停止发送；收端发证实信令也不能自动中断，须在发端信令停发后，才能停发证实信令。

特点：

抗干扰能力强，可靠，但设备复杂，传送速度慢。

中国1号信令

●中国1号信令是一种随路信令。

它是国际R2信令系统的一个子集，是一种双向信令系统，可通过2线或4线传输。

按信令传输方向，分为前向信令和后向信令；按信令功能，分为线路信令记发器信令和线路信令。

No.7信令系统概述

●No.7信令属于公共信道信令，它的主要特点如下。

（1）局间的No.7信令链路是由两端的信令终端设备和它们之间的数据链路组成的。

数据链路是速率相同的双向数据信道，目前使用的速率为64kbit/s。

（2）No.7信令传送模式采用的是分组传送模式中的数据报方式，其信息传送的最小单位（SU）就是一个分组，并且基于统计时分复用方式。

（3）由于话路和信令通路是分开的，所以必须对话路进行单独的导通检验。

（4）必须设置备用设备，以保证信令系统的可靠性。

●功能结构

No.7信令的基本功能结构分为消息传递部分（MTP）和适应不同业务的独立用户部分（UP）

UP可以是电话用户部分（TUP）、数据用户部分（DUP）、ISDN用户部分（ISUP）等。

其基本应用为：

公用电话交换网（PSTN）；窄带ISDN网（N-ISDN）；电路交换的数据网（CSPDN）

MTP（消息传递部分）

MTP主要是在信令网中提供可靠的信令消息传递，并在系统和信令网故障情况下，具有为保证可靠的信息传送而作出响应并采取必要措施的能力。

它由三个功能级组成：

信令数据链路功能（MTP1）：

对应OSI物理层功能，为信令传输提供一条64kbit/s的双向数据通路。

信令链路功能（MTP2）：

对应OSI的数据链路层功能，它规定了在一条信令链路上传送信令消息的功能及相应程序，其主要功能包括信号单元的定界和定位，差错检验和纠错以及流量控制等。

信令网功能（MTP3）：

又可分为信令消息处理和信令管理功能，它将信息正确地传送到相应的信令链路或用户部分；故障情况下，规定了在信令点之间传送管理消息的功能和程序，以保证可靠地传递信号消息。

用户部分（UP）：

控制各种基本呼叫的建立和释放。

信令网

信令网的组成信令点（SP，SignalingPoint）；信令转接点（STP，SignalingTransferPoint）

信令链路（SL，SignalingLink）

信令网的工作方式：

直联工作方式（associatedmode）、准直联工作方式（non-associatedmode）和非直联工作方式。

信令网的结构：

（1）无级信令网

（2）分级信令网

分组交换与帧中继技术

数据的概念

●数据是具有某种含义的数字信号的组合，如字母、数字和符号等。

●数据通信系统由3大部分组成，即发送器、信道和接收机

●数据终端设备（DTE，DataTerminalEquipment）数据电路终接设备（DCE，DataCircuit-TerminatingEquipment）

数据通信网的交换方式

（1）电路交换

（2）报文交换（3）分组交换

分组交换原理

●分组交换也称包交换采用“存储—转发”机制。

●数据终端设备按业务内容不同，可分为分组型终端（PT）就是具有分组形成能力和非分组型终端（NPT）也称一般终端。

分组交换方式

分组交换网采用两种方式向用户提供信息传送服务，一种是数据报方式另一种是虚电路方式。

●数据报方式的特点：

非面向连接。

根据分组头地址就可以直接传送数据，因此对于短报文通信效率比较高；分组交换机根据分组头地址自由地选路，可以避开网络中的拥塞路段，网络传送分组的可靠性更高，如果一个节点出现故障，分组可以通过其它路由传送。

●数据报方式的缺点是节点的开销较大。

由于分组在网内按地址信息和网络状态向目的地方向传送，分组的到达终点次序随机，需要重新排序。

每个分组的分组头要包含详细的目的地址。

●虚电路可分为交换虚电路和永久虚电路。

●虚电路方式的特点：

面向连接，路由选择仅仅发生在虚电路建立时，在后续的数据传送过程中，路由不再改变，因此可以减少节点不必要的控制和处理开销；分组到达目的终端不需要重新排序。

属于同一呼叫的所有分组遵循同一路由，这些分组将以原有的顺序到达目的地，终端不需要重新排序；额外开销小。

虚电路建立后，只需逻辑信道号就可以区分各个呼叫的信息，减少了每个分组的额外开销；端到端的信息传送方式。

逻辑信道是基于段来划分的，而虚电路则是端到端的。

●虚电路的缺点是当网络中线路或设备发生故障时，可能导致虚电路中断，必须重新建立连接才能恢复数据传输。

随着技术的发展，现在许多采用虚电路方式的网络，已能提供自动选择并建立新的虚电路，不需要用户重新呼叫，并且不丢失用户数据。

分组的形成

分组长度不固定。

资源分配技术

（1）预分配（或固定分配）资源技术：

预分配是根据用户要求预先把线路传输容量的某一部分固定地分配给某个用户。

常用的预分配资源技术有：

频分复用预分配和同步时分复用预分配

（2）动态分配资源技术要克服预分配资源方式的缺点，采取用户有数据传输时才给他分配资源的方法，称为动态分配或按需分配。

当用户暂停发送数据时，不给他分配线路资源，线路的传输能力可用于为其他用户传输数据。

逻辑信道与交换虚电路

●在统计时分复用方式下，虽然没有为各个终端分配固定的物理上的子信道，但是通过对数据分组的编号，仍然可以把各个终端的数据在线路上严格地区分开来，就好像线路也分成了许多子信道一样，每个子信道用相应的号码表示，因此把这种子信道称为逻辑信道。

●虚电路是分组交换的一种工作方式。

虚电路分为两种：

交换虚电路（SVC，SwitchedVirtualCircuit）和永久虚电路（PVC，PermanentVirtualCircuit）

●虚电路和逻辑信道的主要区别

（1）虚电路是主、被叫DTE之间建立的虚连接；而逻辑信道是在DTE与交换机接口或网内中继线上分配的，代表了信道的一种编号资源。

（2）一条虚电路由多个逻辑信道链接而成，每条线路的逻辑信道号的分配是独立进行的。

（3）一条虚电路具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放过程。

永久虚电路可在预约时由网络建立，也可通过预约予以清除；而逻辑信道是一种客观存在，它有占用和空闲的区别，但不会消失。

（4）逻辑信道一般定义了如下一些状态

●“准备好”状态：

在逻辑信道上没有呼叫存在，逻辑信道号未分配。

●“呼叫建立”状态：

正处在呼叫建立过程中，逻辑信道号已分配。

●“数据传输”状态：

可以通过逻辑信道发送和接收数据。

●“呼叫释放”状态：

呼叫正处在断开的过程中，所有网络资源被释放、逻辑信道返回到“准备好”状态。

路由选择和差错控制

●较少差错发生的两种途径是：

一是改善传输信道的物理特性，即提高通信线路和通信设备的质量，如电特性；二是采取检、纠错技术，即使用差错控制技术。

●差错控制就是在数据通信过程中能发现或纠正差错，把差错限制在尽可能小的允许范围内的技术和方法。

●差错控制技术：

前向差错控制（FEC）、自动反馈重发（ARQ）、混合纠错方式（HEC）

X.25协议

●X.25协议是数据终端设备（DTE）和数据电路终端设备（DCE）之间的接口规程。

●X．25数据链路层采用高级数据链路控制规程（HDLC，High-LevelDataLinkControl）的子集——平衡型链路接入规程（LAPB，LinkAccessProceduresBalanced）作为数据链路的控制规程。

分组交换机在分组网络中的作用

●分组交换机是分组通信网中的核心设备，在虚电路和数据报两种工作模式下，分组交换机的作用有所不同。

●虚电路模式下分组交换机的作用路由选择和分组的转发

●数据报方式下分组交换机的作用数据报方式下不需要进行连接的建立和连接拆除的过程只有信息的传送过程。

分组交换机的功能结构

从功能上讲，分组交换机一般由4个主要功能部件组成，即接口模块、分组交换模块、控制模块、维护操作与管理模块。

分组交换机的指标体系

分组吞吐量、链路速率、并发虚呼叫数、平均分组处理时延、可靠性、可利用度和提供业务能力

分组交换网路

分组交换网的设备构成类似电话网，主要由分组交换机、网管中心、集中器、用户终端设备以及传输设备等组成。

帧中继与X.25的比较

帧中继将X.25网络的下3层协议进一步简化，差错控制、流量控制推到网