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1、 华中科技大学电子与信息工程系汪小燕二零零三年二月1华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕第一章第一章 概论交换与通信交换技术的分类现代交换技术的发展课程介绍2华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕一、交换与通信1.交换设备是通信网的重要组成部分;2.交换技术与通信的发展是分不开的;3.交换技术的发展应与终端业务及传输技术的发展相适应.3华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕一、交换与通信2.将交换引入通信系统的必要性:2.1通信的目的:在任意终端对之间实现信息的传递。点对点的通信(电信)系统P1图1.14华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕一、交换与通信5华中科技大学 电子与信息工程系 汪
2、小燕一、交换与通信2.2当存在多个终端且希望它们任意对之间都可进行通信时-最简单的方法-就是全互联通信系统-P1图1.26华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕7华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕2.3 全互连通信系统的分析一、交换与通信8华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕问题:对于一个N=8的全互连通信系统,需要多少对连线和多少个线路接口?9华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕一、交换与通信2.4使用全互联方法存在的问题:-N N2 2问题问题n连线数随终端数的平方增加;N(N-1)/2n长途线路费用大;n每个终端需N-1个线路接口;总共需要N(N-1)个线路接口n增加第N+1个终
3、端时,需增设N条线路。10华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕一、交换与通信解决多个终端中任何两个都可以进解决多个终端中任何两个都可以进行点对点通信问题的最佳方法就是行点对点通信问题的最佳方法就是在通信系统中引入交换节点设备。在通信系统中引入交换节点设备。(P2图图1.2)2.5 最终解决方案-11华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕12华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕一、交换与通信3.将交换节点引入通信网络的优点:(1)统一标准接口(2).集中共享通信网中的资源(3).提供各种业务(4).构筑大型异构通信系统13华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕一、交换与通信4.交换机的组合当
4、终端数目很多,且分布在相距很远的几处时,可用交换机组成如P3图15所示的通信网。14华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕15华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕一、交换与通信即交换机的交换机汇接交换机核心交换机相对应的有接入交换机本地交换机16华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕第一章第一章 概论交换与通信交换技术的分类现代交换技术的发展课程介绍17华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技术的分类1.交换的基本概念:目前关于“交换”一词相当混乱。18华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技术的分类何谓“交换(switching)”,从字面看就是一种转发(在IP技术文献中,
5、交换习惯称作转发(Forwarding),有时也称路由(Routing,但目前Routing有时仅专指与路由协议有关的技术)。信息(话音、数据)从通信设备的一个端口(不论物理或逻辑的)入,从另一个端口出。而“交换交换”实际要完成的功实际要完成的功能是:业务的汇聚、转接和分配。能是:业务的汇聚、转接和分配。19华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技术的分类交换设备解决的就是交换设备解决的就是N个用户终端间要相个用户终端间要相互通信时存在的互通信时存在的N2问题。问题。20华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技术的分类2.交换技术的分类按交换器所接续的信号进行分类:按交换所承载
6、的业务进行分类:按交换器的应用场合进行分类:按交换对信息的处理方式分类:此外还有按实现交换的控制手段进行分类;按交换信息所在层进行分类等等21华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技术的分类2.1按交换器所接续的信号进行分类:模拟交换与数字交换,电交换与光交换,窄带交换与宽带交换。22华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技术的分类2.2按交换所承载的业务进行分类:话音交换(电话交换),数据交换,图象交换及多媒体信息交换等。23华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技术的分类2.3 按交换器的应用场合进行分类:电信网络-电信交换计算机网络-IP交换广播电视网络24华中科
7、技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技术的分类2.4按交换对信息的处理方式分类:电路交换分组交换信元交换。25华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技术的分类3.3.电路交换电路交换3.1电路交换的过程-三个阶段:呼叫建立、信息传输(通话)、呼叫释放26华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕3.2电路交换的优点:n时延小、固定;n对数据不进行存储、分析和处理,开销小效率高。透明传输。n编码方式不受网络限制。二、交换技术的分类27华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕3.3电路交换的缺点:n呼叫建立时间长,n无论是否有信息进行传输,电路都被通信双方独占,网络利用率低;电路利用率低;n
8、通信要使用相同的协议、格式、同步方式等,限制不同终端的互联;n有呼损。二、交换技术的分类28华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技术的分类4.报文交换:4.1过程:P6 图1.6n基本原理:存储存储-转发转发。(没有固定的电路连接)。n将要发送的信息“打包”交换机存储(有空闲线路时)进行转发 目的终端29华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕30华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技术的分类4.2报文交换的优点:n可实现不同类型终端之间的交换;n实现以报文为单位的多路复用,提高线路的利用率;n无呼损,可实现同报文通信-多播。31华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换
9、技术的分类4.3报文交换的缺点:n时延大,且时延变化大,不适应实时通信;n要求交换机的高存储容量和高处理能力;n不适用于即时交互式数据通信。32华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技术的分类5.分组交换5.1过程n将报文报文分组分组(Packet)-长度短、格式统一。n在电路有空闲时,以“分组”为单位传送。分组穿过网络互交换机的时间很短(ms级),满足实时性要求。33华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技术的分类5.2 分组交换的两种工作模式 -数据报-根据分组头中的地址,独立选择通路。-虚电路(逻辑连接)-可传输,不独占34华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技
10、术的分类5.3分组交换的优点:n不同数据终端之间灵活沟通;n时延小,能满足数据交互业务要求;n实现线路动态统计复用,在一条物理线路上同时提供多条信息通路;-经济性好,网络利用率高n可靠性高,有分段差错校验功能(X.25规定);n网络费用低;不要求交换机具有很大的存储容量和处理能力35华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕二、交换技术的分类5.4分组交换的缺点:n附加信息多,长报文效率低;-合理分组;n技术复杂,随时分析处理,要求交换机要有较高的处理能力。36华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕第一章第一章 概论交换与通信交换技术的分类现代交换技术的发展课程介绍37华中科技大学 电子与信息工程
11、系 汪小燕三、现代交换技术的发展1.当前形势当前形势:()革命性的技术;IC;传输;无线;高速路由;()网络融合的趋势数字;光;IP()市场开放和市场竞争-新旧的包容与支持;个性化的功能和业务()对新形势的认识调整和放慢网络基础设施的建设速度,将重点逐渐转向业务收入和业务开发上。38华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展-新的增值业务的需要:(1)各种业务信息的传输要求具有不同的速率,具有不同的突发性。(2)各种业务传输具有不同的误差要求和延时要求39华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展各种解决方案:(1)快速电路交换(2)快速分组交换(3)ATM
12、交换基本特点P11P13(4)IP交换和标记交换(5)光交换全光网络下一代网络()40华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展设计思想:吸取快速电路交换和快速分组交换的优点。电路交换快速电路交换异步传输模式帧中继分组交换控制简单复杂41华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展宽带IP网络的实现方式nIP over ATM (叠加方式、集成方式中的“MPLS方式”)nIP over SDHnIP over WDM (光波分复用)42华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展n传输使用光信号n宽带交换系统的输入输出是光信号n使用电交换机,要
13、光/电、电/光转换n光交换机,输入光信号、光波交换、输出光信号光交换光信号光信号43华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕目前,光交换有三种技术:波长路由光分组信元交换光突发交换(OBS)。44华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展2.下一代网络():所谓下一代网络()是一个极其松散定义的术语,它泛指一个不同于目前一代的、大量采用创新技术的、以为中心的同时可以支持语音、数据和多媒体业务的融合网络。45华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展下一代网络是一个内涵十分广泛的术语,不同专业和背景的人实际都在应用。如果特指业务网层面,则下一代网络是指下一代业务
14、网(例如对于数据网,下一代网络是指下一代互联网;而对于移动网,下一代网络则是指全第三代网络和三代后网络);如果特指传送网层面,则下一代网络是指下一代传送网,尤其是指光网络。泛指的下一代网络实际上包容了所有的新一代网络技术,而狭义的下一代网络往往特指以软交换为控制层,兼容所有三网技术的开放体系架构。46华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展3.向下一代业务网演进的策略:()以软交换为核心的重叠网策略-首先通过软交换机结合媒体网关、信令网关跨接和互联电路交换网、分组化网,在业务层实现基本融合,统一提供管理并加快扩展部署业务。等数据业务逐渐成为网络的主要业务后再考虑将电路交换网
15、上的电话业务逐渐转移到分组化网上来,最终形成一个统一的、融合的网络。47华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展软交换-是一种建立在开放计算平台上能够实现分布通信功能并为下一代网络提供呼叫控制和信令以及完成不同网络和协议间的协调功能的开放标准软件。-分布式通信与管理-开放式体系结构-价格采用软件许可证制度;48华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展()以综合交换机为核心的混合网策略-混合交换机,-融合交换机,在灵活快速的业务部署方面有明显的优势;减少了交换机互连的复杂性和成本;但缺乏长远的生命力49华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术
16、的发展4.向下一代传送网演进的策略普通的点到点波分复用()通信系统尽管有巨大的传输容量,但只提供了原始的传输带宽,需要有灵活的节点才能实现高效的灵活组网能力。然而现有的电系统十分复杂,从发展来看是无法跟上网络传输链路容量每个月翻番的增长速度的。于是,业界的注意力开始转向光节点,即光分插复用器()和光交叉连接器(),靠光层面上的波长连接来解决节点的容量扩展问题。-光联网;50华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展主要问题之一是尚未有性能价格比好、容量可扩展以及稳定可靠的光交换矩阵;另一个最新发展趋势是引入自动波长配置功能。-一种能够自动完成网络连接的新型网络概念自动交换光网
17、络()应运而生。51华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展向自动光联网目标的过渡主要有两种基本演进结构,即:-重叠模型和-集成模型。52华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展(1)重叠模型又称客户服务者模型,是、光互联论坛()和光域业务互连()等国际标准组织和准标准组织所支持的网络演进结构。53华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展重叠模型的基本思路是:将光传送层特定的控制智能完全放在光传送层独立实施,无须客户层干预,客户层和光传送层将成为两个基本独立的智能网络层,而光传送层将成为一个开放的通用传送平台,可以为包括层在内的所有客
18、户层提供动态互联。为此,这种模型有两个独立的控制平面,一个在核心光网络,即光网络层,而另一个在客户层,两者之间不交换路由信息,独立选路,最大限度地实现了光网络层和客户层的控制分离。54华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕三、现代交换技术的发展(2)集成模型又称对等模型或混合模型,是所支持的网络演进结构,为此,提出了通用的多协议标记交换()的概念,其基本思路是将层用于通道的选路和信令经适当修改后直接应用于包括光传送层在内的各个层面的连接控制中。光传送层的交叉连接设备(或)装配控制面来接管集中网管系统的连接控制权,连接改由光传送层的信令和选路来控制。55华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕四、
19、课程安排32学时授课8学时实验每单周三交作业;56华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕五、內容介绍1.概论2.交换单元与交换网络3.电路交换技术及接口4.存储程序控制原理5.分组交换与帧中继技术6.信令系统7.ATM交换技术8.路由器及IP交换技术9.光交换技术57华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕六、教材及参考书教材:现代交换原理;金惠文,陈建亚,纪红编著,电子工业出版社;2002.3第一版其他参考书:现代电信交换陈锡生,靡正琨,北京邮电大学出版社;1999.7第一版叶敏等程控数字交换与现代通信网北京邮电大学出版社,1998.2第一版朱世华程控数字交换原理与应用西安交通大学出版社,199358华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕七、本章参考文献:1.韦乐平,“下一代电信网的发展与演进策略”,电信技术,P142.陈山枝,“宽带交换技术的演变与进展”,电信科学,2001年第7期,P233059华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕八、本章作业P15:1,6,960华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕
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