1、、第一章交換技術(shù)概述，通信網(wǎng)絡(luò)由用戶(hù)終端設(shè)備、傳輸設(shè)備和交換設(shè)備組成。交換機(jī)設(shè)備連續(xù)允許網(wǎng)絡(luò)中的所有用戶(hù)與其他用戶(hù)通信。1.1交換的基本概念1.2更換技術(shù)分類(lèi)1.3更換技術(shù)的發(fā)展1.4電話(huà)更換信號(hào)方式，1.1交換的基本概念，1.1.1交換的引入通信的目的是實(shí)現(xiàn)信息傳遞。1876年貝爾。A.G發(fā)明電話(huà)后，通信系統(tǒng)至少應(yīng)由終端和傳輸介質(zhì)組成，如圖1.1所示。圖1.1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng)，如果有多個(gè)終端，則希望兩個(gè)終端之間可以進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。因此，實(shí)現(xiàn)通信需要三個(gè)茄子元素：終端、傳輸和交換。電話(huà)交換是通信交換中最基本的更換業(yè)務(wù)。表示所有主要用戶(hù)的信息，可以通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)的交換節(jié)點(diǎn)發(fā)送給所需的一個(gè)或多個(gè)呼叫用

2、戶(hù)。如果電話(huà)用戶(hù)分布在更大的區(qū)域，則需要安裝多個(gè)交換機(jī)節(jié)點(diǎn)，如圖1.4所示。圖1.4使用多個(gè)交換節(jié)點(diǎn)，1.1.2交換節(jié)點(diǎn)的主要功能交換節(jié)點(diǎn)控制以下連續(xù)類(lèi)型：(1)本局繼續(xù)：本局用戶(hù)線(xiàn)路之間的連接。(2)出口連接：訂戶(hù)線(xiàn)和出口干線(xiàn)之間的連接。(3)入境繼續(xù)：入口線(xiàn)和用戶(hù)之間的連接。(4)中繼連接：傳入中繼線(xiàn)和傳出中繼線(xiàn)之間的連接。要完成上述交換持續(xù)，交換節(jié)點(diǎn)必須具備的最基本功能包括：(1)能夠準(zhǔn)確地接收和分析用戶(hù)或中繼線(xiàn)發(fā)送的呼叫信號(hào)。(2)可以正確接收和分析用戶(hù)或中繼線(xiàn)發(fā)送的地址信號(hào)。(3)可以正確選擇到目標(biāo)地址的路徑，并在中繼線(xiàn)處傳遞信號(hào)。(4)可以控制連接設(shè)置。(5)可以根據(jù)接收到的發(fā)射信

3、號(hào)移除連接。1.2更換技術(shù)分類(lèi)，以通信方式發(fā)送的消息以符號(hào)、字符、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖形、圖像等多種形式為人所知。1.2.1模擬交換和數(shù)字更換通信發(fā)送的消息具有多種茄子形式，但可以概括為兩種茄子類(lèi)型：連續(xù)消息和離散消息。連續(xù)消息是指消息的狀態(tài)隨著時(shí)間而連續(xù)變化(例如，強(qiáng)弱連續(xù)變化的語(yǔ)音等)。離散消息是指消息的狀態(tài)(如符號(hào)、文字、數(shù)據(jù)等)可以計(jì)數(shù)或離散。連續(xù)消息和離散消息通常分別稱(chēng)為模擬消息和數(shù)字消息。1，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)于兩種茄子不同類(lèi)型的消息，可以有兩種茄子信號(hào)格式。與模擬消息相對(duì)應(yīng)的是模擬信號(hào)，與數(shù)字消息相對(duì)應(yīng)的是數(shù)字信號(hào)(參見(jiàn)圖1.6)。圖1.6模擬和數(shù)字信號(hào)，1模擬信號(hào)模擬信號(hào)是表示消

4、息和參數(shù)(振幅、頻率或相位)的信號(hào)，如圖1.6(a)所示。2數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)不是信號(hào)振幅隨時(shí)不斷變化，而是采取有限離散值的信號(hào)。2、模擬和數(shù)字通信1模擬通信將模擬信號(hào)傳輸?shù)絺鬏攲?duì)象的方式稱(chēng)為模擬傳輸，將消息傳輸?shù)侥M信號(hào)的通信方式稱(chēng)為模擬通信。2數(shù)字通信將數(shù)字信號(hào)作為傳輸對(duì)象發(fā)送的方式稱(chēng)為數(shù)字傳輸，將消息作為數(shù)字信號(hào)發(fā)送的通信方式稱(chēng)為數(shù)字通信。與模擬通信相比，數(shù)字通信具有抗干擾、保密、設(shè)備集成和電腦技術(shù)的易處理性的優(yōu)點(diǎn)。主要缺點(diǎn)是使用比用于模擬通信的通道帶寬大得多的通道頻帶，從而降低通道利用率。3、模擬更換和數(shù)字更換1模擬交換將模擬信號(hào)作為更換目標(biāo)的交換稱(chēng)為模擬交換，將傳輸和交換的信號(hào)作為模擬

5、信號(hào)的交換稱(chēng)為模擬交換機(jī)。2數(shù)字交換以數(shù)字信號(hào)為更換對(duì)象的交換稱(chēng)為數(shù)字交換，傳輸和交換的信號(hào)稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)的開(kāi)關(guān)稱(chēng)為數(shù)字交換機(jī)。，1.2.2，000控制交換和節(jié)目控制交換布控制是接線(xiàn)邏輯控制(WLC)，布控制交換是使用邏輯電路控制的更換方法。節(jié)目控制是存儲(chǔ)程序控制(SPC)，節(jié)目交換是使用電腦軟件控制(即存儲(chǔ)節(jié)目控制)的更換。1.2.3電路更換和分組交換1，電路更換1現(xiàn)有電路更換電路更換(Circuit Switching，CS)是指固定分配帶寬(傳輸路徑)，建立連接后，無(wú)需傳輸信息就可以使用電路的更換方法。2多速率交換(MRCS)是基于現(xiàn)有電路交換(包括8 kbit/秒或64 kbit/秒等基

6、本速度)提供不同業(yè)務(wù)帶寬的增強(qiáng)方法，節(jié)點(diǎn)內(nèi)的交換網(wǎng)絡(luò)及其控制包括多個(gè)茄子速度交換需求，即多個(gè)徐璐不同速度的交換網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)集成的多速率交換網(wǎng)絡(luò)，3高速電路更換高速電路更換(FCS)是電路交換的另一種形式，克服傳統(tǒng)電路交換中固定分配帶寬的缺點(diǎn)，提高靈活性。其次，組交換在電路交換中，為克服各種類(lèi)型和特性的用戶(hù)終端之間的互操作性、通信電路利用率低、呼叫丟失等缺點(diǎn)，提出了消息交換的思想。1組交換中的相關(guān)概念(1)通信線(xiàn)路中資源孔劉組交換的最基本思想是實(shí)現(xiàn)通信資源共享。(2)交錯(cuò)傳輸通過(guò)字典分配多路復(fù)用方式，每個(gè)用戶(hù)發(fā)送的數(shù)據(jù)通過(guò)特定的子信道流動(dòng)，因此接收端容易區(qū)分。(3)分組形成如上分析所示，通過(guò)將實(shí)際

7、線(xiàn)路分成多個(gè)邏輯子通道，并將線(xiàn)路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)組附加到邏輯通道編號(hào)，可以在一條線(xiàn)路上交叉?zhèn)鬏攣?lái)自徐璐其他數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)組。接收方很容易將它們分成邏輯信道信號(hào)，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路資源的動(dòng)態(tài)分配。(4)分組更換組交換是將消息分成多個(gè)組獨(dú)立發(fā)送，接收到一個(gè)分組時(shí)可以發(fā)送，并且可以減少存儲(chǔ)時(shí)間，因此分組交換的延遲小于消息交換，如圖1.10和圖1.11所示。圖1.10組交換的延遲，圖1.11消息交換的延遲，組交換的主要優(yōu)點(diǎn)是，提供了用戶(hù)在不同速度、不同代碼、不同同步方法、不同通信控制協(xié)議的終端之間徐璐通信的靈活通信環(huán)境。其次，通過(guò)分段鏈路特定的錯(cuò)誤控制和流量控制，可以在發(fā)生錯(cuò)誤的情況下重新發(fā)送，提高傳輸質(zhì)量和可靠性。

8、第三，利用線(xiàn)路的動(dòng)態(tài)分配，在一條物理線(xiàn)上飛行，可以同時(shí)提供多條信息路徑。2虛擬電路和數(shù)據(jù)報(bào)組交換提供了兩種茄子服務(wù)方式：虛擬電路(Virtual Circuit，VC)和數(shù)據(jù)報(bào)(Datagram，DG)。(1)組頭數(shù)據(jù)報(bào)(DG)方法的每個(gè)組頭應(yīng)包含詳細(xì)的目標(biāo)地址，虛擬電路(VC)方法由于預(yù)先建立的邏輯連接，只需要與組頭中建立的虛擬電路相對(duì)應(yīng)的邏輯通道ID。(2)線(xiàn)路VC方法是預(yù)構(gòu)建的，處理負(fù)擔(dān)很重，但是，如果構(gòu)建虛擬電路，則在端到端之間選定路徑的每個(gè)交換節(jié)點(diǎn)上都有映像表，與出入邏輯通道有對(duì)應(yīng)關(guān)系，每個(gè)組到達(dá)后，無(wú)需復(fù)雜的選擇，只需找到映像表。(注：、)(3)在分組順序VC方法中，屬于同一調(diào)用的

9、每個(gè)組從同一虛擬電路發(fā)送，分組按原始順序到達(dá)端點(diǎn)，沒(méi)有順序錯(cuò)位。(4)對(duì)故障敏感的VC方法對(duì)故障很敏感，如果傳輸鏈路或交換節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，虛擬電路可能會(huì)中斷，需要重置。(5) VC方法適用于連續(xù)數(shù)據(jù)流傳輸，該傳輸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于呼叫設(shè)置時(shí)間，如檔案?jìng)鬏?、傳真業(yè)務(wù)等。，3路由路由是從源點(diǎn)到端點(diǎn)的選定信息傳遞路徑。(1)分布式路由法分布式路由法意味著將分組從原始節(jié)點(diǎn)發(fā)送到每個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)，確認(rèn)接收分組的節(jié)點(diǎn)接收到該分組，如果已經(jīng)接收到，則丟棄該分組。如果從未收到，則該節(jié)點(diǎn)將分組發(fā)送回除該組源中的節(jié)點(diǎn)之外的所有相鄰節(jié)點(diǎn)。(2)表路由方法牙齒方法表示從每個(gè)節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)所有端點(diǎn)的路徑，必須使用路由表進(jìn)行選擇。(3)虛擬

10、電路路由表虛擬電路方法是確定一次調(diào)用的路徑，路由選擇是在節(jié)點(diǎn)接收到調(diào)用請(qǐng)求分組后執(zhí)行的。之后，到達(dá)的數(shù)據(jù)分組通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，沿著調(diào)用請(qǐng)求分組設(shè)置的路徑進(jìn)行。虛擬電路重新連接是通過(guò)虛擬電路交換操作的網(wǎng)絡(luò)提供的功能。3，幀交換的典型組交換基于X.25協(xié)議。X.25包含三個(gè)茄子層次。第一層對(duì)應(yīng)于物理層，第二層對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)鏈路層，第三層對(duì)應(yīng)于組層，每個(gè)層對(duì)應(yīng)于開(kāi)放系統(tǒng)互連(OSI)參考模型中的以下三層，每個(gè)層都包含一組功能：4，高速包交換可以理解為，高速包交換(FPS)最大限度地簡(jiǎn)化了只有提供高速、高吞吐量和低延遲服務(wù)的核心網(wǎng)絡(luò)功能的協(xié)議。1.2.4窄帶更換和寬帶更換現(xiàn)有電話(huà)更換和數(shù)據(jù)交換分別適用于語(yǔ)音和2M

11、bit/s以下的數(shù)據(jù)交換，提供的業(yè)務(wù)速度僅限于64kbit/s或n64kbit/s(n=230)的業(yè)務(wù)交換。這稱(chēng)為窄帶交換。1.3更換技術(shù)的發(fā)展，1.3.1電話(huà)更換技術(shù)的發(fā)展1，機(jī)械電話(huà)交換自1876年貝爾A.G發(fā)明電話(huà)以來(lái)，為了滿(mǎn)足不同用戶(hù)之間的電話(huà)更換需求，1878年出現(xiàn)了第一臺(tái)人工磁鐵電話(huà)交換機(jī)。1892年開(kāi)通的第一個(gè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)是Strowger A.B在1889年發(fā)明的步進(jìn)制斯溫式自動(dòng)開(kāi)關(guān)。稍后開(kāi)始引入間接控制的原理。用戶(hù)的撥號(hào)連線(xiàn)脈沖由交換機(jī)內(nèi)的公用設(shè)備發(fā)射器接收和傳送，以控制連接器的行為?？v橫制交換機(jī)的出現(xiàn)是電話(huà)更換技術(shù)進(jìn)入自動(dòng)化后具有重要意義的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。橫木的技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在兩個(gè)茄

12、子方面。第一，采用比較先進(jìn)的交叉接頭，噪音小，通話(huà)質(zhì)量好，磨損不易，使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)工作量減少。另一個(gè)是采用公共控制方式，將控制功能與火爐設(shè)備分開(kāi)，使公共控制部分能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)，提高功能，提高靈活性，提高連續(xù)速度，選擇回流和迂回路由，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)途電話(huà)更換自動(dòng)化。其次，模擬節(jié)目控制交換與機(jī)械自動(dòng)交換相比，節(jié)目控制交換的優(yōu)越性總結(jié)如下。(1)靈活性、適應(yīng)性(2)提供多種新的服務(wù)性能(3)實(shí)現(xiàn)通用信號(hào)(4)自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)維護(hù)功能(5)適應(yīng)現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，自20世紀(jì)80年代中期以來(lái)，數(shù)字節(jié)目控制交換節(jié)點(diǎn)的功能在POTS的基礎(chǔ)上不斷提高，主要有以下三個(gè)茄子方面：(1)改進(jìn)為窄頻帶集成業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的交換節(jié)點(diǎn)：通過(guò)

13、添加POTS交換系統(tǒng)所需的硬件和軟件，可以增強(qiáng)為窄頻帶集成業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(Narrow band-ISDN，N-ISDN)的交換節(jié)點(diǎn)。(2)智能網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)為業(yè)務(wù)交換點(diǎn)：智能網(wǎng)絡(luò)(IN)可以基于POTS提供許多高級(jí)智能網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，POTS交換系統(tǒng)通過(guò)增強(qiáng)功能成為智能網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)交換點(diǎn)。，(3)加強(qiáng)為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)交換站：實(shí)現(xiàn)終端移動(dòng)性和個(gè)人移動(dòng)性的個(gè)性化是通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)的另一個(gè)主要方向，移動(dòng)交換中心(MSC)實(shí)際上是在數(shù)字節(jié)目控制交換平臺(tái)上提高無(wú)線(xiàn)接口及其移動(dòng)交換性能。1.3.2集團(tuán)更換技術(shù)開(kāi)發(fā)1，早期研究和實(shí)驗(yàn)1972年十月，在第一屆電腦通信國(guó)際會(huì)議(ICCC)上。其次，與組更換的公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)ARPA

14、NET和一些專(zhuān)用組更換網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)促進(jìn)了組交換成為公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，形成了組更換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(PSPDN)。3、從集團(tuán)更換系統(tǒng)世代技術(shù)發(fā)展的角度看，集團(tuán)更換系統(tǒng)大致可分為三代。第一代分組交換系統(tǒng)第一代分組交換系統(tǒng)基本上使用計(jì)算機(jī)執(zhí)行分組交換功能。第二代組交換系統(tǒng)第二代組交換系統(tǒng)使用孔劉介質(zhì)互連前端處理器，計(jì)算機(jī)主要用于構(gòu)建虛擬電路，不再是系統(tǒng)的瓶頸。相對(duì)精密的第二代組交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)特點(diǎn)如下：(1)高度模塊化和多處理器分布式控制結(jié)構(gòu)(2)容量和應(yīng)用節(jié)目序列化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；(3)適應(yīng)各種終端介面和網(wǎng)絡(luò)之間的接口；(4)高級(jí)處理器和高速處理能力。第三代分組交換系統(tǒng)，1.3.3 ATM交換技術(shù)開(kāi)發(fā)1，早

15、期研究1983年出現(xiàn)的快速分組交換(FPS)和異步分時(shí)(ASynchronous Time Division) 1983年第二，公共ATM交換網(wǎng)1公共ATM寬帶實(shí)驗(yàn)網(wǎng)是1994年投入八月運(yùn)營(yíng)的美國(guó)北卡羅來(lái)納信息高速公路，是美國(guó)首個(gè)在州內(nèi)采用ATM和Sonet(同步光纖網(wǎng)絡(luò))的公共ATM寬帶網(wǎng)，被認(rèn)為是未來(lái)國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施信息設(shè)施的原型。2公共ATM交換機(jī)系統(tǒng)公共網(wǎng)絡(luò)ATM主干交換機(jī)系統(tǒng)必須具有高吞吐量和可擴(kuò)展性，吞吐量通常為40160 gbit/秒，并且必須支持多種介面、業(yè)務(wù)和連接類(lèi)型。第三，研究熱點(diǎn)及展望1ATM更換結(jié)構(gòu)提出了ATM的概念后，是包括拓?fù)洹⒕彌_方式、控制機(jī)制、性能分析在內(nèi)的研究重點(diǎn)之一。2ATM網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)流控制如何有效、公平地分配帶寬等資源，如何確保具有不同特征的業(yè)務(wù)和各種通話(huà)連接的服務(wù)質(zhì)量，是業(yè)務(wù)流控制必須解決的重要和復(fù)雜問(wèn)題。3話(huà)音通過(guò)ATM ATM網(wǎng)絡(luò)的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)包括話(huà)音在內(nèi)的各種業(yè)務(wù)的綜合交換。語(yǔ)音的實(shí)時(shí)性強(qiáng)，對(duì)時(shí)間延遲和延遲抖動(dòng)有嚴(yán)格的要求，因此語(yǔ)音通過(guò)ATM(Voice Over ATM，VOA)的技術(shù)仍在進(jìn)行更多的研究，尋求完美的解決方案。(威廉莎士比亞、Northern Exposure(美國(guó)電視電視劇)，語(yǔ)音)，4將智能網(wǎng)絡(luò)與智能網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的功能集3(Capabilities-3，CS-3)的目標(biāo)是智