現(xiàn)代交換原理與技術(shù)第1章交換技術(shù)及通信網(wǎng)概述1.11.21.31.4交換的引入交換技術(shù)交換技術(shù)的演進(jìn)交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)1.5通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)第1章交換技術(shù)及通信網(wǎng)概述實(shí)現(xiàn)信息傳送的設(shè)備及設(shè)施稱(chēng)為通信系統(tǒng)。大道至簡(jiǎn)，最簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)是由信源、信道、信宿三個(gè)最基本要素組成，如圖所示。其中，信源和信宿又稱(chēng)作通信終端。所謂通信就是在信源和信宿之間進(jìn)行信息傳送的過(guò)程?！巴ā笔禽d體，是“路”；“信”是信息，路不通則信不達(dá)；所以通信網(wǎng)也稱(chēng)為“信息高速公路”。1.1交換的引入通信的方式：兩人打電話兩人傳輸文件話音數(shù)據(jù)1.1交換的引入點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式定義點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式——只有兩個(gè)終端和連接兩個(gè)終端的傳輸線路的通信方式。終端傳輸媒介終端電信號(hào)電信號(hào)信息信息1.1.1點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式無(wú)交換的多個(gè)終端要實(shí)現(xiàn)相互間通信，必須以全互連的方式兩兩相連若終端數(shù)為n，則線對(duì)數(shù)為C2n=n(n-1)/2

（當(dāng)終端n=100時(shí)，線對(duì)數(shù)=100X(100-1)/2=4950）增加第n+1個(gè)終端時(shí)，必須增設(shè)n條線路，安裝維護(hù)困難(終端=5、線對(duì)數(shù)=10)1.1.2多點(diǎn)間的通信——全互連方式交換機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)各個(gè)用戶(hù)狀態(tài)，需要時(shí)在兩用戶(hù)之間建立和釋放通信連路無(wú)需開(kāi)關(guān)；N個(gè)終端，共需要N條線路；增加新終端時(shí)，只需增加一條線路用戶(hù)多時(shí)連接管理復(fù)雜性急劇上升；用戶(hù)分布區(qū)域大時(shí)用戶(hù)線投資代價(jià)占主要部分。1.1.2多點(diǎn)間的通信——引入交換機(jī)多個(gè)交換結(jié)點(diǎn)組成的通信網(wǎng)交換設(shè)備終端設(shè)備傳輸設(shè)備1.1.3通信網(wǎng)的組成引入?yún)R接交換機(jī)匯接交換機(jī)端局交換機(jī)用戶(hù)交換機(jī)中繼線用戶(hù)線利用匯接交換機(jī)互連多個(gè)端局交換機(jī)，疏導(dǎo)本交換區(qū)各交換機(jī)之間的互通業(yè)務(wù)。端局交換機(jī)用戶(hù)交換機(jī)，在信令方式上相當(dāng)于用戶(hù)電話機(jī)1.1.3通信網(wǎng)的組成通信網(wǎng)通信網(wǎng)：由終端設(shè)備、交換設(shè)備、傳輸設(shè)備，結(jié)合信令過(guò)程、協(xié)議和支撐運(yùn)行系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)。（1）終端設(shè)備

完成待傳消息到信道傳輸信號(hào)的轉(zhuǎn)換和反變換。可有電話機(jī)、傳真機(jī)、數(shù)據(jù)終端、計(jì)算機(jī)等。（2）傳輸系統(tǒng)

終端到交換機(jī)及交換設(shè)備之間的連接媒質(zhì)，是信息的傳送通路，包括PCM數(shù)字時(shí)分系統(tǒng)、微波、光纖等傳輸系統(tǒng)。（3）交換設(shè)備

實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)的匯接、轉(zhuǎn)接和分配功能，按交換方式的不同可有電路交換、分組交換、ATM交換等。1.1.4構(gòu)成通信網(wǎng)的三要素在通信網(wǎng)上，負(fù)責(zé)在通信的源和目的終端之間建立通信信道傳送信息。選路：每一個(gè)交換設(shè)備如何選擇合適的出線，從而在交換網(wǎng)中建立最佳的源點(diǎn)到目的點(diǎn)的通道。交換：每個(gè)交換設(shè)備內(nèi)部如何將入線的信息送到出線。各種交換技術(shù)是為了適應(yīng)不同業(yè)務(wù)的需求而產(chǎn)生和發(fā)展的，但就其交換的實(shí)質(zhì)而言，就是在現(xiàn)代通信網(wǎng)上建立起四通八達(dá)的信息立交橋，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、快速并滿(mǎn)足服務(wù)質(zhì)量要求的信息傳送的目的。1.1.5交換的概念1.11.21.31.4交換的引入交換技術(shù)交換技術(shù)的演進(jìn)交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)1.5通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)第1章交換技術(shù)及通信網(wǎng)概述目前在通信網(wǎng)中所采用的或曾出現(xiàn)的交換技術(shù)主要有以下幾種：電路交換、多速率電路交換、快速電路交換、報(bào)文交換、分組交換、幀交換、幀中繼、ATM交換、IP交換、光交換、軟交換、IP多媒體子系統(tǒng)。1.2交換技術(shù)特點(diǎn)語(yǔ)音業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，時(shí)延??；對(duì)差錯(cuò)不敏感。1.2.1電路交換面向連接連接建立傳送信息×××連接拆除1.2.1電路交換：電話通信過(guò)程電路，指承載用戶(hù)信息的物理層媒質(zhì)，可以是一對(duì)銅線、一個(gè)頻段或時(shí)分復(fù)用電路的一個(gè)時(shí)隙。電路交換模式，交換設(shè)備只為通信雙方建立透明的通路連接，不對(duì)用戶(hù)信息進(jìn)行任何檢測(cè)、識(shí)別或處理。電路交換設(shè)備，常稱(chēng)作程控交換機(jī)，在軟件控制下，接收和處理用戶(hù)呼叫信令，分配資源，提供雙向通信電路。1.2.1電路交換：定義1.2.1電路交換：技術(shù)演進(jìn)1876年貝爾發(fā)明電話。最早的電話交換機(jī)，1878年英國(guó)人設(shè)計(jì)了磁石電話交換機(jī)，采用Ring-Down方式。15年后步進(jìn)制交換機(jī)問(wèn)世，通過(guò)號(hào)盤(pán)話機(jī)撥號(hào)使直流通斷直接控制接續(xù)選擇。1919年后，縱橫制交換機(jī)，采用記發(fā)器集中收號(hào)，通過(guò)標(biāo)志器驅(qū)動(dòng)縱橫接線器動(dòng)作完成自動(dòng)接續(xù)。1.2.1電路交換：技術(shù)演進(jìn)隨著半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展，出現(xiàn)了半電子交換機(jī)，準(zhǔn)電子交換機(jī)。計(jì)算機(jī)誕生后，將交換機(jī)的接續(xù)控制用計(jì)算機(jī)完成，有了模擬空分交換機(jī)。20世紀(jì)70年代，PCM技術(shù)成熟，產(chǎn)生了數(shù)字程控交換機(jī)，交換技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代，可交換數(shù)字話音、數(shù)據(jù)和圖文業(yè)務(wù)。交換結(jié)點(diǎn)A交換結(jié)點(diǎn)B交換結(jié)點(diǎn)C建立傳送釋放實(shí)質(zhì)：通信雙方間存在一條物理電路——電路交換1.2.1電路交換：基本過(guò)程ABCD發(fā)送呼叫信號(hào)傳輸1.交換2.發(fā)送呼叫信號(hào)傳輸1.交換2.發(fā)送呼叫信號(hào)傳輸1.作出反應(yīng)2.發(fā)送回應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路?！Q(chēng)為“面向連接”（典型例子：電話）1.2.1電路交換：基本過(guò)程(1)按信息表示形式分：模擬和數(shù)字交換機(jī)模擬交換機(jī)交換機(jī)構(gòu)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行交換，包括人工交換臺(tái)、步進(jìn)制、縱橫制、脈幅調(diào)制等交換機(jī)。數(shù)字交換機(jī)

交換機(jī)構(gòu)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行交換，包括用于固定電話、移動(dòng)電話語(yǔ)音交換的程控?cái)?shù)字交換機(jī)。1.2.1電路交換：交換機(jī)的分類(lèi)(2)按交換機(jī)構(gòu)組織形式分：空分和時(shí)分交換機(jī)空分交換機(jī)交換機(jī)構(gòu)由空分電路陣列組成，接續(xù)電路在時(shí)域和頻域上被通信雙方完全占用。時(shí)分交換機(jī)

交換機(jī)構(gòu)由共享存儲(chǔ)器或共享總線組成，通信雙方只在某一瞬間占用連接媒介。1.2.1電路交換：交換機(jī)的分類(lèi)(3)按控制方式分：人工、布控邏輯和存儲(chǔ)程序控制交換機(jī)人工交換機(jī)通過(guò)接線員完成請(qǐng)求接收、狀態(tài)監(jiān)視和接續(xù)操作。布控邏輯交換機(jī)通過(guò)邏輯電路對(duì)呼叫譯碼和選擇接續(xù)通路。存儲(chǔ)程序控制交換機(jī)利用存儲(chǔ)在控制計(jì)算機(jī)中呼叫處理軟件處理呼叫請(qǐng)求和控制接續(xù)動(dòng)作。1.2.1電路交換：交換機(jī)的分類(lèi)1.2.1電路交換：特點(diǎn)面向連接（物理連接）:呼叫建立時(shí)向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)資源，建立一條主叫到被叫的通路；呼叫結(jié)束時(shí)釋放該通路。如果申請(qǐng)不到資源，則發(fā)生呼損。同步時(shí)分復(fù)用：時(shí)隙固定分配帶寬：過(guò)程中，雙方始終占有這條通路，保證數(shù)據(jù)快速傳遞。支持實(shí)時(shí)的、交互的通信，但線路利用率低。對(duì)信息進(jìn)行透明傳輸。即對(duì)通信信息不作處理(信令除外)，原封不動(dòng)地傳送，用作低速數(shù)據(jù)傳送時(shí)不進(jìn)行速率、碼型的變換。信息傳送無(wú)差錯(cuò)控制，使用基于呼叫損失制的流量控制。適用于話音業(yè)務(wù)。1.2.1電路交換：特點(diǎn)電路交換的優(yōu)點(diǎn)時(shí)延小，通信質(zhì)量有保證；控制簡(jiǎn)單；

電路交換的缺點(diǎn)呼叫建立需要時(shí)間；每個(gè)連接帶寬固定（不能適應(yīng)不同速率的業(yè)務(wù)）；不傳信息時(shí)也占用資源（不適用于突發(fā)業(yè)務(wù)）；對(duì)信息無(wú)差錯(cuò)控制，不適合差錯(cuò)敏感的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；流量控制是基于呼叫損失制的。1.2.2多速率電路交換多速率電路交換(MRCS：Multi-RateCircuitSwitching)就是采用電路交換方式為用戶(hù)提供多種速率的通信信道。其實(shí)現(xiàn)方法有兩種：（1）采用一個(gè)統(tǒng)一的多速率交換網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置多種基本信道速率怎么確定基本速率?定義了3種基本信道和一個(gè)SYNC同步信道。1.2.2多速率電路交換多速率電路交換(MRCS：Multi-RateCircuitSwitching)就是采用電路交換方式為用戶(hù)提供多種速率的通信信道。其實(shí)現(xiàn)方法有兩種：（2）采用多個(gè)不同速率的交換網(wǎng)絡(luò)1.2.2多速率電路交換：特點(diǎn)本質(zhì)還是電路交換技術(shù)；

速率是事先定制好的，不能任意更改，靈活性不夠；不能真正適應(yīng)突發(fā)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)；交換系統(tǒng)比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)成本偏高。提高了帶寬的利用率

雖然提高了帶寬利用率，但控制復(fù)雜，要求快速處理大量信令；傳送信息的時(shí)延比電路交換大。

當(dāng)呼叫建立時(shí)，呼叫連接上所有交換結(jié)點(diǎn)要在相應(yīng)的路由上分配所需的帶寬，并不立即占用網(wǎng)絡(luò)資源，只有當(dāng)發(fā)送信息時(shí)才占用資源，不發(fā)送信息時(shí)就釋放資源;用快速“隨路”信令控制資源分配；1.2.3快速電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)首先數(shù)據(jù)通信具有很強(qiáng)的突發(fā)性，峰值比特率和平均比特率相差較大;數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但需要進(jìn)行無(wú)差錯(cuò)的傳輸。報(bào)文交換

分組交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的兩種方式數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的交換方式基本的報(bào)文交換動(dòng)作是存儲(chǔ)報(bào)文、分析報(bào)文中的收?qǐng)?bào)人地址和報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)；每一個(gè)報(bào)文由頭部和數(shù)據(jù)兩部分組成，都有接收地址和發(fā)送地址的標(biāo)識(shí)，交換結(jié)點(diǎn)只需尋找到一條下一結(jié)點(diǎn)的空閑電路，就可將信息發(fā)送出去；有多個(gè)報(bào)文送往同一地點(diǎn)時(shí)，要排隊(duì)按順序發(fā)送。報(bào)文傳送中有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)措施。ADCB發(fā)送報(bào)文傳輸?shù)却?發(fā)送傳輸?shù)却?發(fā)送傳輸1.2.4報(bào)文交換優(yōu)點(diǎn)中繼線利用率高，多個(gè)用戶(hù)報(bào)文按“先來(lái)先服務(wù)”的工作順序共同使用中繼線路；采用“存儲(chǔ)——轉(zhuǎn)發(fā)”方式，可實(shí)現(xiàn)不同速率的各種突發(fā)性業(yè)務(wù)的信息傳輸；

能進(jìn)行差錯(cuò)控制。缺點(diǎn)以報(bào)文為單位傳輸，長(zhǎng)報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中占用大量的存儲(chǔ)空間和時(shí)延，影響其后多個(gè)短報(bào)文的發(fā)送，因此對(duì)要求傳輸時(shí)延較短的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不適應(yīng)。1.2.4報(bào)文交換：特點(diǎn)分組交換綜合了電路交換和報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)它們的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，分組交換比較好地支持了數(shù)據(jù)通信，是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)交換技術(shù)。采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式的分組交換與報(bào)文交換的不同在于：分組交換將用戶(hù)要傳送的信息分割為若干個(gè)分組，每個(gè)分組中有一個(gè)分組頭，含有可供選路的信息和其他控制信息。

Data分組頭1.2.5分組交換（PacketSwitching）1.2.5分組交換（PacketSwitching）分組：為保證傳輸時(shí)延小，交換效率高，將報(bào)文截成許多短的、限長(zhǎng)的、統(tǒng)一格式的分組(Packet)，直接在內(nèi)存中排隊(duì)和處理。

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)：各個(gè)分組要攜帶源、目的地址，供交換機(jī)路由選擇。

有序號(hào)：各個(gè)分組可能走不同的路徑，因此要攜帶序號(hào)，使接收端能將各個(gè)分組按序重組成長(zhǎng)報(bào)文。實(shí)質(zhì)：“分組—存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)”傳送信息。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分組11010011101?

???????00101001110報(bào)文發(fā)送端首部分組數(shù)據(jù)首部分組首部數(shù)據(jù)發(fā)送發(fā)送發(fā)送在前發(fā)送接收端數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)首部11010011101?

???????001010011101.2.5分組交換：基本過(guò)程在發(fā)送端把要發(fā)送的報(bào)文分隔為較短的數(shù)據(jù)塊每個(gè)塊增加帶有控制信息的首部構(gòu)成分組（包）依次把各分組發(fā)送到接收端接收端剝?nèi)ナ撞?，抽出?shù)據(jù)部分，還原成報(bào)文網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)路由器路由器路由器路由器路由器路由器AB查找路由表目的地下一跳路由器查找路由表目的地下一跳路由器查找路由表目的地下一跳路由器1.2.5分組交換：基本過(guò)程分組從A傳送到B的過(guò)程(存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā))H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5發(fā)送分組H2向H6發(fā)送分組注意分組路徑的變化！結(jié)點(diǎn)交換機(jī)主機(jī)1.2.5分組交換：基本過(guò)程分組交換網(wǎng)中路徑的不確定性數(shù)據(jù)報(bào)DGDatagram每個(gè)分組包含完整地址信息，獨(dú)立尋找路由；分組到達(dá)的順序不同，傳輸時(shí)延大，時(shí)延差別大；對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障適應(yīng)性強(qiáng)。面向連接的方式和無(wú)連接方式虛電路VCVirtualCircuit每次通信要有建立連接、分組傳送、清除連接三階段；虛電路建立后，屬于同一呼叫的數(shù)據(jù)分組均沿著同一虛電路傳送，它不同于電路交換中的物理連接，而是邏輯連接；傳輸時(shí)延小，時(shí)延差別小，分組有序到達(dá)，網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)要重新連接。1.2.5分組交換：分類(lèi)ABCDE135624M3M2M1N3N2N11.2.5分組交換：2種方式比較ABCDE135624M3M2M1N3N2N1M2M1N2N1虛電路1.2.5分組交換：2種方式比較虛電路ABCDE135624N3M2M1N2N1M31.2.5分組交換：2種方式比較虛電路ABCDE135624N3M2M1N2N1M31.2.5分組交換：2種方式比較虛電路ABCDE135624N3M2M1N2N1M31.2.5分組交換：2種方式比較虛電路ABCDE135624N3M2M1N2N1M31.2.5分組交換：2種方式比較數(shù)據(jù)報(bào)ABCDE135624M3M2M1N3N2N1M2M1N2N11.2.5分組交換：2種方式比較數(shù)據(jù)報(bào)ABCDE135624M3N3M2M1N2N11.2.5分組交換：2種方式比較數(shù)據(jù)報(bào)ABCDE135624M3N3M2M1N2N11.2.5分組交換：2種方式比較數(shù)據(jù)報(bào)ABCDE135624M3N3M2M1N2N11.2.5分組交換：2種方式比較數(shù)據(jù)報(bào)ABCDE135624M3N3M2M1N2N11.2.5分組交換：2種方式比較選路時(shí)延

VC方式一旦虛電路建立，在端到端之間所選定路由上的各個(gè)交換節(jié)點(diǎn)都具有映象表，存放出入邏輯信道的對(duì)應(yīng)關(guān)系，每個(gè)分組到來(lái)時(shí)只要查找映象表，而不需要進(jìn)行復(fù)雜的選路。DG方式無(wú)通路建立過(guò)程，對(duì)每個(gè)分組獨(dú)立進(jìn)行選路

VC方式按映像表選路，時(shí)延小。

DG方式按分組頭的地址信息選路，時(shí)延大。1.2.5分組交換：2種方式比較信息有序性分組頭

VC方式所有分組沿同一路徑傳輸，能夠保證有序性；DG方式各個(gè)分組沿不同路徑傳輸，信息無(wú)序到達(dá)。

VC方式由于預(yù)先已建立邏輯連接，分組頭中只要含有對(duì)應(yīng)于所建立的VC的邏輯信道標(biāo)識(shí)。

DG方式的每個(gè)分組頭中要包含詳細(xì)的目的地址；1.2.5分組交換：2種方式比較故障敏感性應(yīng)用

VC方式對(duì)故障較為敏感，當(dāng)傳輸鏈路或交換節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)可能引起虛電路的中斷，需要重新建立。DG方式中各個(gè)分組可選擇不同路由，對(duì)故障的防衛(wèi)能力較強(qiáng)，從而可靠性較高。

VC方式適用于較連續(xù)的數(shù)據(jù)流傳送，其持續(xù)時(shí)間應(yīng)顯著地大于呼叫建立的時(shí)間，如文件傳送、傳真業(yè)務(wù)等。DG方式則適用于面向事務(wù)的詢(xún)向／響應(yīng)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。1.2.5分組交換：2種方式比較虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)的對(duì)比1.2.5分組交換：2種方式比較虛電路數(shù)據(jù)報(bào)連接的建立必須有不要目的站地址僅在連接建立階段使用每個(gè)分組都有目的站地址路由選擇在虛電路建立時(shí)進(jìn)行每個(gè)分組獨(dú)立選擇路由故障處理相關(guān)虛電路都不能工作可變化路由分組順序按發(fā)送順序到達(dá)目的站可能不按序到達(dá)差錯(cuò)處理由通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)由主機(jī)負(fù)責(zé)流量控制由通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)由主機(jī)負(fù)責(zé)交換虛電路(SVC：SwitchedVirtualCircuit)

用戶(hù)通過(guò)發(fā)送呼叫請(qǐng)求分組來(lái)建立虛電路的方式永久虛電路(PVC：PermanentVirtualCircuit)

應(yīng)用戶(hù)預(yù)約，由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者為之建立固定的虛電路，而不需在呼叫時(shí)臨時(shí)建立虛電路，可直接進(jìn)入數(shù)據(jù)傳送階段的方式。1.2.5分組交換：虛電路的兩種方式面向（邏輯）連接和面向無(wú)連接兩種工作方式統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用可變帶寬信息傳送不具有透明性，但語(yǔ)義透明信息傳送有差錯(cuò)控制和流量控制適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)1.2.5分組交換：特點(diǎn)電路交換與分組交換的比較在通路建立和網(wǎng)絡(luò)資源分配上連接V.S.無(wú)連接；物理連接V.S.邏輯連接；在差錯(cuò)控制上電路交換沒(méi)有差錯(cuò)控制；分組交換具有差錯(cuò)控制；在業(yè)務(wù)流量控制上電路交換為呼叫損失制；分組交換為呼叫延遲制；1.2.5分組交換：特點(diǎn)對(duì)信息的損傷方面電路交換具有較好的時(shí)間透明性；分組交換具有較好的語(yǔ)義透明性。在支持多種業(yè)務(wù)方面分組交換有更大的靈活性，可實(shí)現(xiàn)多速率交換，并允許多種業(yè)務(wù)共享網(wǎng)絡(luò)資源在交換速率方面電路交換可達(dá)到高速率的交換；分組交換的交換速率受到了限制。1.2.5分組交換：特點(diǎn)電路交換與分組交換的比較分組交換基于X.25協(xié)議，該協(xié)議包含了3層，第一層物理層，第二層數(shù)據(jù)鏈路層，第三層分組層，對(duì)應(yīng)于OSI模型的下三層。分組交換的低速率主要是由復(fù)雜的協(xié)議處理導(dǎo)致的，特別是需要在各段鏈路上進(jìn)行差錯(cuò)控制和流量控制。物理層X(jué).25分組層LAPB123物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層1.2.6幀交換：X.25協(xié)議開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型（OSI，OpenSystemInterconnection）2025/7/25ISO/OSI模型網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層應(yīng)用層表示層會(huì)話層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層應(yīng)用層表示層會(huì)話層對(duì)等協(xié)議物理介質(zhì)系統(tǒng)A系統(tǒng)B1.2.6幀交換：X.25協(xié)議各層協(xié)議控制數(shù)據(jù)傳輸1.2.6幀交換：X.25協(xié)議目標(biāo)在分組交換基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)通信。思路簡(jiǎn)化協(xié)議，其協(xié)議棧只有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，降低網(wǎng)絡(luò)中交換結(jié)點(diǎn)的處理負(fù)荷，減少網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)延。方法交換結(jié)點(diǎn)只在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層上進(jìn)行差錯(cuò)控制；數(shù)據(jù)鏈路層上傳送的基本數(shù)據(jù)交換單元為幀。1.2.6幀交換目標(biāo)在分組交換基礎(chǔ)上適應(yīng)實(shí)時(shí)和高速的業(yè)務(wù)。思路降低網(wǎng)絡(luò)中交換結(jié)點(diǎn)的處理負(fù)荷，減少網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)延。方法差錯(cuò)控制方式由點(diǎn)-點(diǎn)改為端-端；交換結(jié)點(diǎn)只進(jìn)行差錯(cuò)檢查；基本數(shù)據(jù)交換單元為幀。1.2.7幀中繼幀交換和幀中繼實(shí)現(xiàn)的條件具有高帶寬、高質(zhì)量的傳輸線路的大量使用；終端系統(tǒng)日益智能化，將糾錯(cuò)功能可放在終端完成，從而提高網(wǎng)絡(luò)的效率，增加了應(yīng)用上的靈活性。1.2.7幀中繼異步傳送模式（ATM）的提出ATM電路交換特點(diǎn)同步時(shí)分復(fù)用；固定分配帶寬；時(shí)間透明性

分組交換特點(diǎn)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用；動(dòng)態(tài)分配帶寬；語(yǔ)義透明性1.2.8ATM交換1.2.8ATM交換目標(biāo)綜合電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)，支持所有業(yè)務(wù)。思路采用信元交換。方法存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，異步傳送模式——適應(yīng)不同速率要求；以更小的定長(zhǎng)分組（信元）傳送，減少存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)延；面向連接，減少時(shí)延差，保證傳輸有序；取消逐段的差錯(cuò)控制——支持透明、實(shí)時(shí)傳輸。固定長(zhǎng)度的信元信元(cell)只有53個(gè)字節(jié)，其中頭5個(gè)字節(jié)稱(chēng)為信頭(cellheader)，其余48個(gè)字節(jié)為信息域，或稱(chēng)為凈荷(payload)采用很短的信元可以減少交換結(jié)點(diǎn)內(nèi)部的緩沖器容量以及排隊(duì)時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)。信元的長(zhǎng)度固定，則有利于簡(jiǎn)化交換控制和緩沖器管理。信元頭部（5字節(jié)）有效載荷（SAR-PDU）（48字節(jié)）GFCVPIPTICLPVCIHEC通用流控制。用于UNI接口中的流量控制。在NNI接口中，此字段與后面的8位構(gòu)成12位的VPI。虛路徑/虛信道標(biāo)識(shí)符。它們共同決定了信元的路由。載荷類(lèi)型標(biāo)識(shí)符。用于指明信元中有效載荷的類(lèi)型。信元丟棄優(yōu)先級(jí)。用于指明本信元的優(yōu)先級(jí)。遇到擁塞時(shí)，CLP=1的信元將首先被丟棄。信元頭錯(cuò)誤校驗(yàn)碼。用來(lái)對(duì)信元首部進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。也用于信元定界。1.2.8ATM交換：特點(diǎn)4816318bits信頭簡(jiǎn)化ATM信元的信頭功能有限，主要是虛連接的標(biāo)識(shí)，還有優(yōu)先級(jí)標(biāo)志、信頭的差錯(cuò)檢驗(yàn)等。面向連接ATM采用面向連接的方式。即用戶(hù)信息傳送前，先要有連接建立過(guò)程，在信息傳送結(jié)束后，要拆除連接。它不是物理連接，而是一種虛連接(VC，VirtualConnection)。1.2.8ATM交換：特點(diǎn)異步時(shí)分復(fù)用標(biāo)志化信道：每個(gè)分組前附加標(biāo)志碼，標(biāo)示分組的輸出端或傳送路徑；統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用用于分組交換和幀中繼；異步時(shí)分復(fù)用用于ATM交換（分組長(zhǎng)度固定）。而同步時(shí)分復(fù)用：是位置化信道，即依據(jù)數(shù)字信號(hào)在時(shí)間軸上的位置區(qū)別各路信號(hào)。用于電路交換,語(yǔ)音PCM傳送方式。動(dòng)態(tài)帶寬分配適用于語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻等任意業(yè)務(wù)1.2.8ATM交換：特點(diǎn)子信道(位置化信道)1.2.8ATM交換時(shí)分復(fù)用就是采用時(shí)間分割的方法，把一條高速數(shù)字信道分成若干低速數(shù)字信道，構(gòu)成同時(shí)傳輸多個(gè)低速信號(hào)的子信道。同步時(shí)分復(fù)用是位置化信道，即依據(jù)數(shù)字信號(hào)在時(shí)間軸上的位置區(qū)別各路信號(hào)；用于電路交換,語(yǔ)音PCM傳送方式。統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用（異步時(shí)分復(fù)用ATDM）

標(biāo)志化信道：每個(gè)分組前附加標(biāo)志碼，標(biāo)示分組的輸出端或傳送路徑；用于分組交換和ATM交換。信道中的信息與它在時(shí)間軸上的位置（即時(shí)隙）沒(méi)有必然聯(lián)系。對(duì)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信號(hào)的交換實(shí)際上是按照每個(gè)分組信息前的路由標(biāo)記將其分發(fā)到出線。子信道(標(biāo)志化信道)特點(diǎn):

可以充分利用線路傳輸資源，提高線路的利用率。1.2.8ATM交換X.25、幀中繼、ATM差錯(cuò)控制的比較321321321321終端終端交換節(jié)點(diǎn)完全差錯(cuò)控制完全差錯(cuò)控制32b2a1有限差錯(cuò)控制有限差錯(cuò)控制2a12a132b2a1完全差錯(cuò)控制321b1a1b1a1b1a321b1a完全差錯(cuò)控制X.25分組異步傳送模式

ATM幀中繼FR1.2.8ATM交換ATM技術(shù)是以分組傳送模式為基礎(chǔ)并融合了電路傳送模式高速化的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展而成的。

ATM克服了電路傳送模式不能適應(yīng)任意速率業(yè)務(wù)，難以導(dǎo)入未知新業(yè)務(wù)的缺點(diǎn)；

簡(jiǎn)化了分組通信中的協(xié)議，并由硬件對(duì)簡(jiǎn)化的協(xié)議進(jìn)行處理，交換結(jié)點(diǎn)不再對(duì)信息進(jìn)行流量控制和差錯(cuò)控制，從而極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸處理能力。1.2.8ATM交換：總結(jié)應(yīng)用廣泛、技術(shù)簡(jiǎn)單，可擴(kuò)展性好，路由靈活

；但是傳輸效率低（分組數(shù)據(jù)報(bào)方式），無(wú)法保證服務(wù)質(zhì)量。IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)面向連接交換技術(shù)技術(shù)先進(jìn)，動(dòng)態(tài)分配帶寬，可滿(mǎn)足多業(yè)務(wù)需求，快速交換、傳輸效率高，有服務(wù)質(zhì)量保證；但是技術(shù)復(fù)雜，可擴(kuò)展性不好。ATM交換技術(shù)交換IP1.2.9IP交換：思想1.2.9IP交換：ATM與IP技術(shù)的比較集成IP路由技術(shù)的靈活性和ATM交換的高速性。保持IP無(wú)連接的特性，結(jié)合ATM硬件交換所提供的高性能。通過(guò)IP進(jìn)行選路，建立基于ATM面向連接的傳輸通道，利用第二層交換來(lái)加速I(mǎi)P分組轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)制將IP封裝在ATM信元中，IP分組以ATM信元形式在信道中傳輸和交換，從而使IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)速度提高到了交換的速度。1.2.9IP交換：ATM與IP技術(shù)的比較IP與ATM融合的兩種模式集成模型

2重疊模型

1IP層運(yùn)行于ATM層之上，IP和ATM獨(dú)立選路，信息傳送需兩套地址和兩種選路協(xié)議，需要地址解析完成IP地址到ATM地址的映射。IETF推薦的IPOA只須IP地址和IP選路協(xié)議，用控制協(xié)議完成選路到交換設(shè)備的映射。IP交換、Tag交換、MPLS1.2.9IP交換：IP與ATM融合的兩種模式重疊模型IP層運(yùn)行在ATM層之上

2個(gè)地址空間（IP地址與ATM地址）

2種選路協(xié)議（IP選路協(xié)議與ATM選路協(xié)議）需要地址解析功能

CIPOA、LANE、MPOA是重疊模式1.2.9IP交換：IP與ATM融合的兩種模式集成模型單一的IP地址空間單一的IP選路協(xié)議需要控制協(xié)議（將3層的選路信息映射到2層直通交換機(jī)制）IP交換、Tag交換、MPLS是集成模式1.2.9IP交換：IP與ATM融合的兩種模式光交換系統(tǒng)光信號(hào)光信號(hào)光傳輸+電交換的模式全光網(wǎng)絡(luò)1.2.10光交換綜合業(yè)務(wù)：要求網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)層面融合1.2.11軟交換軟交換是下一代網(wǎng)絡(luò)的控制功能實(shí)體，它獨(dú)立于傳送網(wǎng)絡(luò)，主要完成呼叫控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)等主要功能，同時(shí)可以向用戶(hù)提供現(xiàn)有電路交換機(jī)所能提供的所有業(yè)務(wù)，并向第三方提供可編程能力，它是下一代網(wǎng)絡(luò)呼叫與控制的核心。軟交換最核心的思想：業(yè)務(wù)提供與呼叫控制分離，呼叫控制與承載分離。1.2.11軟交換

應(yīng)用服務(wù)器網(wǎng)管業(yè)務(wù)/應(yīng)用層SCP路由服務(wù)器企業(yè)運(yùn)營(yíng)支持系統(tǒng)BOSS控制層核心/傳輸層CorePacketNetworkBroadbandAccessSS7NetworkPBXPrivateNetwork媒體/接入層SG信令網(wǎng)關(guān)SG/TG/AGTG/AGAG媒體網(wǎng)關(guān)控制器（軟交換設(shè)備）TG中繼網(wǎng)關(guān)AG接入網(wǎng)關(guān)

媒體資源服務(wù)器MRSIP或ATMPSTN/ISDN/PLMN1.2.11軟交換1.2.12IP多媒體子系統(tǒng)IP=基于IP的傳輸基于IP的會(huì)話控制基于IP的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)Multimedia=語(yǔ)音、視頻、圖片、文本等多種媒體的組合支持多種接入方式，各種不同能力終端Subsystem=依賴(lài)于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和設(shè)備，最大程度重用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)把PS/GPRS網(wǎng)絡(luò)作為承載網(wǎng)絡(luò)固定網(wǎng)絡(luò)把基于固定接入IP系統(tǒng)作為承載網(wǎng)絡(luò)IMS是通信發(fā)展的一個(gè)新趨勢(shì)，被認(rèn)為是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，也是解決移動(dòng)與固網(wǎng)融合，引入語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻三重融合等差異化業(yè)務(wù)的重要方式。將在第9章詳細(xì)介紹。1.2.12IP多媒體子系統(tǒng)SDN的體系架構(gòu)自下而上依次包括基礎(chǔ)設(shè)施層、南向接口、控制層、北向接口和應(yīng)用層。其中南向接口主要采用OpenFlow協(xié)議，而北向接口目前沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。1.2.13軟件定義網(wǎng)絡(luò)NFV的參考架構(gòu)由4個(gè)功能模塊組成，分別是NFV基礎(chǔ)設(shè)施（NFVInfrastructure，NFVI）、虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能（VirtualizedNetworkFunction，VNF）模塊、NFV管理和編排（ManagementAndOrchestration，MANO）模塊、運(yùn)營(yíng)與業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)（OperationalandBusinessSupportSystem，OSS/BSS），這4個(gè)模塊在NFV生態(tài)系統(tǒng)中都扮演著重要的角色。1.2.14網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化1.11.21.31.4交換的引入交換技術(shù)交換技術(shù)的演進(jìn)交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)1.5通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)第1章交換技術(shù)及通信網(wǎng)概述電路交換技術(shù)的演進(jìn)1876年貝爾發(fā)明電話；1878年出現(xiàn)了第一部人工磁石式電話交換機(jī)。1892年誕生了第一部步進(jìn)制史端喬自動(dòng)交換機(jī)。第一個(gè)縱橫制交換機(jī)于1932年投入使用。20世紀(jì)50年代后期第一個(gè)電子交換機(jī)的出現(xiàn)。20世紀(jì)60年代開(kāi)始有了軟件控制的交換系統(tǒng)。20世紀(jì)70年代，交換技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，電路交換技術(shù)是目前通信網(wǎng)中使用的一種主要交換技術(shù)。傳統(tǒng)電話交換網(wǎng)中的交換機(jī)，GSM、CDMA數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的移動(dòng)交換機(jī)，N-ISDN中的交換機(jī)，智能網(wǎng)（IN）中的業(yè)務(wù)交換點(diǎn)（SSP）均使用電路交換技術(shù)。1.3交換技術(shù)的演進(jìn)分組交換技術(shù)的演進(jìn)1969年12月，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（ARPA）研制的分組交換網(wǎng)ARPANET（當(dāng)時(shí)僅4個(gè)節(jié)點(diǎn)）投入運(yùn)行，標(biāo)志著以分組交換為特色的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的紀(jì)元。1987年建立了一個(gè)新的廣域網(wǎng)，由13個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，由主干節(jié)點(diǎn)下聯(lián)到各地區(qū)網(wǎng)，采用TCP/IP作為統(tǒng)一的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)分組交換→幀交換→幀中繼1.3交換技術(shù)的演進(jìn)寬帶交換技術(shù)的演進(jìn)ATM交換IP交換光交換SDN和NFV1.3交換技術(shù)的演進(jìn)1.11.21.31.4交換的引入交換技術(shù)交換技術(shù)的演進(jìn)交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)1.5通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)第1章交換技術(shù)及通信網(wǎng)概述交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)交換網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)接口接口接口接口用戶(hù)線中繼線信息傳送子系統(tǒng)控制子系統(tǒng)1.4交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)1.4交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)交換系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)互連技術(shù)交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、選路策略、控制機(jī)理、多播方式、阻塞特性、故障防衛(wèi)接口技術(shù)模擬用戶(hù)接口、數(shù)字用戶(hù)接口