新能源汽车构造与维修全套电子课件完整版ppt整本书电子教案最全教学教程.pptx

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1、1.1交换与通信网交换与通信网1.2交换方式交换方式 1.3交换与路由交换与路由1.4 交换技术的发展演进交换技术的发展演进1.5 下一代网络与下一代网络与IMS1.6 SDN与与NFV 问题：问题： 什么是通信什么是通信? 通信是指按约定规则进行的信息传送通信是指按约定规则进行的信息传送。 Communication, Com.或或Comm.。 Telecommunication ，Telecom.n 信息、消息与信号信息、消息与信号 信息信息是消息包含的有效内容。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

2、息多少可用信息量来度量。包含的信息多少可用信息量来度量。 消息消息是信息的载体，消息需调制成信号才能在信道中传是信息的载体，消息需调制成信号才能在信道中传输。输。 信号信号是信息的电磁形式，是消息的物理载体。是信息的电磁形式，是消息的物理载体。 1.1.1 从点到点通信到通信网从点到点通信到通信网（一）点到点通信（一）点到点通信信源信源发送端发送端变换器变换器信道信道反变换器反变换器信宿信宿噪声源噪声源接收端接收端电信号电信号电信号电信号消消息息消消息息传输媒介传输媒介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？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

3、两互相连接。最简单、最直接的方式就是两两互相连接。（一）点到点通信（一）点到点通信全互连方式存在什么问题？全互连方式存在什么问题？（1）N2 问题；问题；（2）经济性问题；）经济性问题；（3）可操作性问题；）可操作性问题；（4）控制和管理问题。）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。位置集中、可靠性要求很高的场合。 （一）点到点通信（一）点到点通信要实现多用户间的通信，需要一个合理的拓扑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，并定义标结构将多个用户有机地连接在一

4、起，并定义标准的通信协议，以使它们能协同工作，这样就准的通信协议，以使它们能协同工作，这样就形成了一个通信网。形成了一个通信网。 如何实现任意两个用户之间的通信？如何实现任意两个用户之间的通信？（一）点到点通信（一）点到点通信（二）交换式通信网（二）交换式通信网N2问题变成了问题变成了N条用户线，由交换机组成的交换式通条用户线，由交换机组成的交换式通信网容易组成大型网络。信网容易组成大型网络。 （二）交换式通信网（二）交换式通信网（二）交换式通信网（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、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

5、管理与控制功能。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、服务编号、寻址、控制、管理、接口标准、可扩充性、服务质量保证质量保证等一系列在点到点模型系统中原本不是问题的等一系列在点到点模型系统中原本不是问题的问题。问题。 （1）交换节点的功能）交换节点的功能Q监视功能监视功能：发现和判断用户的呼叫请求：发现和判断用户的呼叫请求 。Q信令功能信令功能：接收和分析地址信号：接收和分析地址信号 ，按目的地址选路，并，按目的地址选路，并转发信号。转发信号。

6、Q连接功能连接功能：按需实现任意端口之间的信息传送：按需实现任意端口之间的信息传送 。Q控制功能控制功能：控制连接的建立与释放：控制连接的建立与释放 。交换式通信网首先用于电话通信，并采用电路交换方式构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。成电话通信网络。20世纪世纪60年代以后，个人计算机日益普及，迫切需要数据年代以后，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支 数据交换数

7、据交换。（2）电话交换与数据交换）电话交换与数据交换电话通信和数据通信都是以传送信息为目的，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？两者之间有什么不同呢？通信对象不同通信对象不同业务特征不同业务特征不同 持续时间和实时性要求不同持续时间和实时性要求不同 可靠性要求不同可靠性要求不同 1.1.2 通信网的定义与构成通信网的定义与构成（一）通信网的定义（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

8、体系。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。起，完成信息传递任务的系统。（二）通信网的构成要素（二）通信网的构成要素终端终端(Terminal) 交换节点交换节点(Switching Node)传输系统传输系统(Transmission System)业务节点业务节点(Service Node) 电话、传真、计算机、视频终端和电话、传真、计算机、视频终端和PBX等，它们是信等，它们是信息的产生者和使用者。主要功能：息的产生者和使用者。主要功能： 1）用户信息的处理）用户信息的处理 用户

9、信息的发送和接收，并将信息转换成适合传输的信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。号以及相应的反变换。 2）信令信息的处理）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。产生和识别连接建立、业务管理等控制信息。 终端（终端（ Terminal） 交换节点（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：并不产生和使用这些信息。主要功能： (1) 接入功能。接入功能。 (2) 连接功能。连接功能。 (3) 信令功能。信令功能。 (

10、4) 其它控制功能。其它控制功能。 路由信息更新与维护、计费、话统和维护管理等。路由信息更新与维护、计费、话统和维护管理等。网络网络接口接口接口接口控制控制信令信令用户线用户线中继线中继线交换节点功能结构交换节点功能结构 传输系统（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。路接口、传输媒介、交叉连接设备等。 其主要目标是提高物理线路的利用率，采用复用技术，其主要目标是提高物理线路的利用率，采用复用技术，如频分、时分、码分、波分复用等。如频分、时分、码分

11、、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、遵守相同的体制相同的体制(如如SDH、WDM)等。等。 业务节点（业务节点（ Service Node ） 业务控制点业务控制点(SCP)(SCP)、智能外设（、智能外设（IPIP）、语音信箱（）、语音信箱（VMSVMS），以及因特网上各种服务器等。由连接在网络边缘的计），以及因特网上各种服务器等。由连接在网络边缘的计算机、数据库系统组成。算机、数据库系统组成。 (1) (1) 实现独立于

12、交换节点的控制逻辑。实现独立于交换节点的控制逻辑。 (2) (2) 实现对交换节点业务控制。实现对交换节点业务控制。 (3) (3) 提供智能化、个性化、差异化服务。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。多新的电信业务则转移到业务节点中。（三）通信网的类型（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：本地按服务区域划分：本地/长途或长途或LAN/MAN/WAN。 按业务类型划分：电话通信网按业务类型划分

13、：电话通信网(PSTN、PLMN)、数据通、数据通信网信网(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。按活动方式划分：固定通信网和移动通信网。各类通信网有什么异同各类通信网有什么异同 ?技术体制不同、承载业务不同；技术体制不同、承载业务不同； 传递方式不同；传递方式不同；服务范围不同；服务范围不同；组网结构、基本功能和实现原理相似。组网结构、基本功能和实现原理相似。（四）通信网的结构（四）通信网的结构通信网的结构与用户规模、业务需求、组网技术等密切相通信网的结构与用户规模、业

14、务需求、组网技术等密切相关。从不同的视角，具有不同的观点。关。从不同的视角，具有不同的观点。从用户接入与信息传递和网络功能角度可以采用两种划分从用户接入与信息传递和网络功能角度可以采用两种划分方法。方法。 （四）通信网的结构（四）通信网的结构用户驻地网、接入网和核心网用户驻地网、接入网和核心网核心网驻地网驻地网接入网驻地网驻地网接入网UNIUNISNISNI公用设施用户设备 用户驻地网用户驻地网CPNCustomer Premises NetworkCPN是用户自有网络，指用户终端至业务集中点之间所是用户自有网络，指用户终端至业务集中点之间所包含的传输及线路等相关设施。小至终端，大至局域网。包

15、含的传输及线路等相关设施。小至终端，大至局域网。实现用户和业务的集中，信息的变换与适配、复用与交实现用户和业务的集中，信息的变换与适配、复用与交换、寻址与选路等功能。换、寻址与选路等功能。 接入网接入网AN （Access Network ）有线接入有线接入 铜线接入技术：铜线接入技术：HDSL、ADSL、VDSL、LAN etc. 光纤接入技术：光纤接入技术：FTTC、FTTB、FTTH 混合光纤混合光纤/同轴电缆接入同轴电缆接入HFC无线接入无线接入 固定无线接入：固定无线接入：LDMS、MMDS、 802.11 、802.16 移动无线接入：移动无线接入：GSM、CDMA、UMTS、WI

16、MAX综合接入：综合接入：FTTC+HFC、有线、有线+无线无线 核心网核心网CN （Core Network）n是通信网的骨干，由现有和未来的宽带、高速骨干传输网是通信网的骨干，由现有和未来的宽带、高速骨干传输网和大型交换节点构成。和大型交换节点构成。n发展趋势：发展趋势：IP化、综合化、扁平化化、综合化、扁平化 所有业务全部由统一的所有业务全部由统一的IP核心网承载，差别仅在于接核心网承载，差别仅在于接入网。入网。 统一的统一的IP核心网用统一的设备代替原来各网系专用设核心网用统一的设备代替原来各网系专用设备，大大降低开发和运营成本。备，大大降低开发和运营成本。业务网、传送网和支撑网业务网

17、、传送网和支撑网支撑网支撑网电话网电话网ATM 网网InternetFR 网网移动网移动网业务网业务网光传送网光传送网传送网传送网SDH/SONET信令网信令网管理网管理网同步网同步网 业务网（业务网（Service Networks）提供各种通信业务，如话音、数据、多媒体、租用线、提供各种通信业务，如话音、数据、多媒体、租用线、VPN等，采用不同交换设备通过传送网互连在一起形成不等，采用不同交换设备通过传送网互连在一起形成不同类型的业务网。同类型的业务网。构成业务网的主要技术要素：网络拓扑结构、交换技术、构成业务网的主要技术要素：网络拓扑结构、交换技术、编号计划、信令技术、路由选择、业务类型

18、、计费方式、编号计划、信令技术、路由选择、业务类型、计费方式、服务质量保证机制等，其中交换节点是构成业务网的核心服务质量保证机制等，其中交换节点是构成业务网的核心要素。要素。 传送网（传送网（Transmission Networks）独立于业务网，负责为业务网分配电路，提供信息透明独立于业务网，负责为业务网分配电路，提供信息透明传输通道，此外还包含相应的管理功能，如电路调度、网传输通道，此外还包含相应的管理功能，如电路调度、网络监视、故障切换等。络监视、故障切换等。构成要素：传输介质、复用体制、传输节点等。构成要素：传输介质、复用体制、传输节点等。传送网节点：传送网节点：TM、ADM、DXC

19、 ，其中，其中ADM和和DXC是是构成传送网的核心节点。构成传送网的核心节点。 传送网与业务网的异同传送网与业务网的异同相似之处：节点都具有交换功能。相似之处：节点都具有交换功能。不同之处：不同之处：业务网节点的基本交换单位本质上是面向终端业务的，业务网节点的基本交换单位本质上是面向终端业务的，粒度较小；而传送网节点是面向中继的，粒度较大（粒度较小；而传送网节点是面向中继的，粒度较大（VC、) )。业务节点的连接一般在信令控制下建立，传送节点之业务节点的连接一般在信令控制下建立，传送节点之间的连接通过管理功能指配建立。间的连接通过管理功能指配建立。 支撑网（支撑网（Support Networ

20、ks） 提供网络正常运行必需的同步、信令和管理功能，以提供网络正常运行必需的同步、信令和管理功能，以确保服务质量。包含：确保服务质量。包含： 同步网同步网：确保设备之间数字信号的正确接收和发送。确保设备之间数字信号的正确接收和发送。 信令网信令网：传送业务相关或无关的控制信息。传送业务相关或无关的控制信息。 管理网管理网：监视网络运行状况，实施网络控制与管理，监视网络运行状况，实施网络控制与管理，以便充分利用网络资源，保证网络的服务质量。以便充分利用网络资源，保证网络的服务质量。1.1交换与通信网交换与通信网1.2交换方式交换方式 1.3交换与路由交换与路由1.4 交换技术的发展演进交换技术的

21、发展演进1.5 下一代网络与下一代网络与IMS1.6 SDN与与NFV1.2.1交换技术概述交换技术概述1.2.2主要交换技术主要交换技术 根据信息传递时是否预先建立端到端的连接，通信网根据信息传递时是否预先建立端到端的连接，通信网交换技术分为两大类：交换技术分为两大类：面向连接型（面向连接型（CO,Connection Oriented）无连接型（无连接型（CL,Connectionless ）面向连接适用于大批量、可靠数据传输业务，但网络面向连接适用于大批量、可靠数据传输业务，但网络控制较复杂；控制较复杂；无连接方式控制简单，适用于突发性强、数据量少的无连接方式控制简单，适用于突发性强、数

22、据量少的业务。业务。（一）（一） 面向连接和无连接面向连接和无连接通信网是以交换节点为核心构建的，为了实现信息传递，通信网是以交换节点为核心构建的，为了实现信息传递，各交换节点必须拥有当前网络的拓扑结构信息（各交换节点必须拥有当前网络的拓扑结构信息（网络地网络地图图）。）。节点包含路由表、转发表（可选）、交换模块（空分型、节点包含路由表、转发表（可选）、交换模块（空分型、共享型等）和控制信令（路由交换信令、转发表建立信共享型等）和控制信令（路由交换信令、转发表建立信令、端到端连接信令）。令、端到端连接信令）。（二）（二） 交换节点的功能结构交换节点的功能结构路由与转发有什么区别路由与转发有什么

23、区别 ?（二）（二） 交换节点的功能结构交换节点的功能结构面向连接型节点面向连接型节点维护管理路由路由表表路由信息交换UNI信令呼叫处理转发控制NNI信令转发表转发表交换模块管理信息路由协议信令信息信令信息用户信息用户信息无连接型节点无连接型节点维护管理路由路由表表路由信息交换转发控制转发控制交换模块管理信息路由协议用户信息用户信息对于对于CL网络，由于无需创建和维持连接状态，网络节点网络，由于无需创建和维持连接状态，网络节点根据路由表转发信息；而根据路由表转发信息；而CO网络则同时需要路由表和转网络则同时需要路由表和转发表。发表。路由表用于建立节点之间的连接路由表用于建立节点之间的连接，可静

24、态设置，可静态设置（如（如PSTN、ATM网），也可动态创建（如网），也可动态创建（如Internet）。）。 转发表通过网管或信令创建，控制节点内部连接。网管转发表通过网管或信令创建，控制节点内部连接。网管指配的转发表，支持永久或半永久连接；而信令创建的指配的转发表，支持永久或半永久连接；而信令创建的转发表，支持动态连接。转发表，支持动态连接。（三）（三） 路由与转发路由与转发目前广域网上使用的交换技术主要包括：目前广域网上使用的交换技术主要包括：电路交换、分电路交换、分组交换、帧中继、组交换、帧中继、ATM技术、技术、IP交换交换。电路交换和分组。电路交换和分组交换是通信网最基本的交换技术

25、，帧中继、交换是通信网最基本的交换技术，帧中继、ATM以及各以及各种种IP交换则是基于这两种技术的综合或改进。交换则是基于这两种技术的综合或改进。交换技术的发展趋势：信道利用率越来越高，支持可变交换技术的发展趋势：信道利用率越来越高，支持可变速率和多媒体业务，并具有复杂的协议体系来保证服务速率和多媒体业务，并具有复杂的协议体系来保证服务质量。质量。电路电路交换交换多速率多速率电路交换电路交换快速快速电路交换电路交换异步传送异步传送模式（模式（ATM）快速快速分组交换分组交换分组分组交换交换控制简单控制简单控制复杂控制复杂固定比特率固定比特率可变比特率可变比特率电路域电路域分组域分组域MRCS交

26、换技术交换技术电路交换电路交换分组交换分组交换FCSX.25FRCRPVCSVCSMDSATMFPSIP广域网广域网局域网局域网二层交换二层交换三层交换三层交换（1）基本过程：）基本过程：连接建立、信息传送、释放。连接建立、信息传送、释放。（2）技术特点）技术特点 带宽固定，电路利用率低。带宽固定，电路利用率低。 实时性强。实时性强。 无差错控制，不适于数据传输。无差错控制，不适于数据传输。 基于呼损制方式工作。基于呼损制方式工作。 电路交换适合于电话通信、文件传送、高速传真，不适合电路交换适合于电话通信、文件传送、高速传真，不适合突发和对差错敏感的数据业务。突发和对差错敏感的数据业务。 人工

27、交换机人工交换机 需要话务员需要话务员 1878 : 磁石式交换机磁石式交换机 1891 : 共电式交换机共电式交换机 自动交换机自动交换机 1892 : 史端乔交换机史端乔交换机 1919 : 纵横制交换机纵横制交换机 1965 : 程控交换机程控交换机（1）多速率电路交换（）多速率电路交换（MRCS Multi-rate Circuit Switching）是为适应多业务交换的需求而产生的，提供不）是为适应多业务交换的需求而产生的，提供不同的带宽，包括基本速率（如同的带宽，包括基本速率（如64kbps）及其整数倍。）及其整数倍。 （2）实现方式）实现方式采用不同速率的交换网络：硬件多，控制

28、简单；采用不同速率的交换网络：硬件多，控制简单；采用统一的交换网络：硬件少，但控制复杂。采用统一的交换网络：硬件少，但控制复杂。（3）技术特点）技术特点基本速率难以确定：速率过低，难以承载高带基本速率难以确定：速率过低，难以承载高带宽业务；速率过高，对低带宽业务又造成浪费。宽业务；速率过高，对低带宽业务又造成浪费。灵活性差。不能满足宽带业务的交换要求。灵活性差。不能满足宽带业务的交换要求。不适应突发业务：带宽固定分配。不适应突发业务：带宽固定分配。控制较复杂、难以实现。控制较复杂、难以实现。 基本思想基本思想：只在信息传送时才分配带宽和资源。：只在信息传送时才分配带宽和资源。 不为每个呼叫专门

29、分配和保留其所需的带宽，提高了不为每个呼叫专门分配和保留其所需的带宽，提高了带宽的利用率。带宽的利用率。 连接建立和拆除要有相当高的速度，否则难以实现。连接建立和拆除要有相当高的速度，否则难以实现。 只有当信息发送时才建立真正的连接，时延比电路交只有当信息发送时才建立真正的连接，时延比电路交换大。换大。 基本原理基本原理 是为适应数据通信的要求而产生的交换方式，是为适应数据通信的要求而产生的交换方式，分组交换也叫包交换，它是以分组为信息单位，分组交换也叫包交换，它是以分组为信息单位，以存储以存储/转发方式在网络中传送数据的交换方式。转发方式在网络中传送数据的交换方式。 分组长度分组长度=？ 开

30、销与时延开销与时延交换节点交换节点A交换节点交换节点B交换节点交换节点C分组分组1分组分组3分组分组4分组分组2分组分组1分组分组2分组分组5分组分组3分组分组4分组分组5传输时延传输时延存储时延存储时延处理与排队时延处理与排队时延分组交换的过程分组交换的过程 技术特点：技术特点： 1）采用存储）采用存储/转发方式，支持异种终端间的可变速转发方式，支持异种终端间的可变速率通信要求率通信要求 2）采用统计时分复用，线路利用率高）采用统计时分复用，线路利用率高 3）具有差错控制功能，传输可靠性高）具有差错控制功能，传输可靠性高 4）经济性好）经济性好 分组交换缺点：分组交换缺点： 1）技术实现复杂

31、（交换机要完成转发、路由、流控、）技术实现复杂（交换机要完成转发、路由、流控、速率和规程转换等）。速率和规程转换等）。 2）分组长度可变，存储管理复杂。）分组长度可变，存储管理复杂。 3）协议处理复杂，时延大。）协议处理复杂，时延大。 4）网络附加信息多，长报文通信效率较低。）网络附加信息多，长报文通信效率较低。 分组交换提供的服务分组交换提供的服务 （1）数据报数据报(DG：Datagram) （2）虚电路虚电路(VC：Virtual Circuit) 交换式虚电路交换式虚电路(SVC,Switched Virtual Circuit) 永久虚电路永久虚电路(PVC,Permanent Vi

32、rtual Circuit) 第一代分组交换系统第一代分组交换系统 ARPANet，几百包，几百包/秒秒 第二代分组交换系统第二代分组交换系统 DPS2500、EWSP等，几万包等，几万包/秒秒 第三代分组交换系统第三代分组交换系统 快速分组交换，吉比特路由器等快速分组交换，吉比特路由器等p 分组交换系统分组交换系统 虚电路和数据报两种服务的比较虚电路和数据报两种服务的比较虚电路虚电路 （VC）数据报（数据报（DG）分组头分组头逻辑信道标识逻辑信道标识详细的目的地址详细的目的地址选路选路面向连接（面向连接（CO）无连接（无连接（CL）分组顺序分组顺序收端不需对分组重新排序收端不需对分组重新排序

33、收端需对分组重新排序收端需对分组重新排序 时延时延传输时延小传输时延小 传输时延大传输时延大 故障敏感故障敏感对网络故障适应能力较差对网络故障适应能力较差 对网络故障适应能力强对网络故障适应能力强 应用应用连续的数据流传送业务（文件、连续的数据流传送业务（文件、传真）传真） 面向事务的询问面向事务的询问/响应型数据响应型数据业务业务 电路交换以电路连接为目的。信息传送时与交换系统无电路交换以电路连接为目的。信息传送时与交换系统无关。关。 分组交换以信息分发为目的。交换机对分组逐个加工处分组交换以信息分发为目的。交换机对分组逐个加工处理（理（差错控制、流量控制差错控制、流量控制等），并根据分组头

34、中的地址和等），并根据分组头中的地址和控制域，将分组分发到出端口。控制域，将分组分发到出端口。 电路交换是一种电路交换是一种“粗放粗放”的交换方式，只管连接而不管的交换方式，只管连接而不管传送的信息。分组交换比较传送的信息。分组交换比较“精细精细”，对传送的信息进行，对传送的信息进行管理。管理。 分组交换与电路交换的比较分组交换与电路交换的比较 FR（Frame Switching）简化分组交换协议，以加快简化分组交换协议，以加快节点的处理速度。节点的处理速度。 （1）基本原理）基本原理 帧交换是一种帧方式的承载业务，在数据链路层以简帧交换是一种帧方式的承载业务，在数据链路层以简化的方式传送和

35、交换数据单元。化的方式传送和交换数据单元。 （2）与分组交换的比较）与分组交换的比较 帧方式在链路层进行复用和传送；将用户平面和控制帧方式在链路层进行复用和传送；将用户平面和控制平面分离。平面分离。 FPS（Fast Packet Switching）进一步简化协议，只保进一步简化协议，只保留核心功能，以提供高速、高吞吐量、低时延的服务。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）快速分组交换分类 专指专指ATM交换，但广义的交换，但广义的FPS包括帧中继（包括帧中继（Frame Relay）信元中继（）信元中继（Cell Relay）。）。 （2）帧中继（）帧中

36、继（Frame Relay） 与帧交换相比，进一步简化了协议。与帧交换相比，进一步简化了协议。 （3）帧中继产生背景和应用）帧中继产生背景和应用 传输系统：数字化、光纤化传输系统：数字化、光纤化 终端系统：智能化终端系统：智能化 为简化或取消差错和流量控制创造了条件。为简化或取消差错和流量控制创造了条件。 应用范围：应用范围： FR采用可变长度帧，适于突发信息传送。采用可变长度帧，适于突发信息传送。 局域网（局域网（LAN）互连。）互连。 ATM（ Asynchronous Transfer Mode ）是是ITU-T为为B-ISDN确定的复用、传输和交换模式，其设计目标是在一确定的复用、传输

37、和交换模式，其设计目标是在一个统一的网络平台上用分组交换技术来实现话音、数据、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。图像等业务的综合传送。（1）固定长度的信元中继）固定长度的信元中继（2）信头简化：以减少交换节点处理开销）信头简化：以减少交换节点处理开销5字节字节48字节字节信元头信元头 负载（净荷）负载（净荷）（3）面向连接（）面向连接（CO） 为便于控制和管理，为便于控制和管理，ATM虚连接采用等级结构：虚连接采用等级结构： 虚信道连接虚信道连接（VCC:Virtual Channel Connection） 虚通路连接虚通路连接（VPC:Virtual

38、Path Connection ） 传传 输输 线线 路路155M/bs STM-1 通通 道道 2Mb/s 数字通道数字通道 (E1)数字电路数字电路 (64kb/s)STM 中中 的的 分分 级级 通通 道道 结结 构构 （物（物 理理 通通 道道 概概 念）念） 传传 输输 线线 路路 虚虚 通通 路路 (VP)虚信道虚信道（VC)ATM 的非的非 分分 级级 通通 道道 结结 构构 （ 逻逻 辑辑 通通 道道 概概 念）念）(a) STM(b) ATM（4）异步时分（）异步时分（ATD）交换）交换 STD：Synchronous Time Division 同步时分交换同步时分交换 A

39、TD：Asynchronous Time Division 异步时分交换异步时分交换 CBA CBATS0TSiTSnTS0TSiTSnXZYZ空YZ空XX空(a) STD（连接和时隙位置一一对应）（连接和时隙位置一一对应）(b) ATD（属于同一连接的各信元不占用固定的时隙位置）（属于同一连接的各信元不占用固定的时隙位置）这里的同步、异步与数字通信中的同步、异步这里的同步、异步与数字通信中的同步、异步有什么区别有什么区别 ?（5）引入了）引入了ATM适配层（适配层（AAL）AAL实现与特定业务类型相关的功能，以此来实现与特定业务类型相关的功能，以此来支持区分服务的能力，这对实现综合业务的传送

40、支持区分服务的能力，这对实现综合业务的传送目标来说至关重要，也是目标来说至关重要，也是ATM与其他面向单业务与其他面向单业务优化设计的网络间的重要区别。优化设计的网络间的重要区别。 1988年，确定了年，确定了ATM的固定信元格式。的固定信元格式。 90年代初期，小容量年代初期，小容量ATM交换机面世。交换机面世。 90年代中期，美欧洲等开始建立年代中期，美欧洲等开始建立ATM实验网。实验网。 目前，其应用逐步从骨干网转移至接入，用于承目前，其应用逐步从骨干网转移至接入，用于承载载IP业务。业务。 IP交换是将第二层交换和网络流量管理能力交换是将第二层交换和网络流量管理能力与第三层路由功能的灵

41、活性和可扩展性结合在一与第三层路由功能的灵活性和可扩展性结合在一起的交换技术。起的交换技术。 1996年年Ipsilon公司了提出公司了提出IP交换的概念。交换的概念。 1996年年Cisco提出了标签交换的概念。提出了标签交换的概念。 1997年年IETF提出了提出了MPLS技术标准。技术标准。NGN（下一代网络）（下一代网络）是一个能够提供语音、数据、视频和多媒体业务的基于分是一个能够提供语音、数据、视频和多媒体业务的基于分组传送的、业务开放的网络架构。组传送的、业务开放的网络架构。按照按照ITU-T的定义：的定义：NGN是一个基于分组交换的网络，能够提供包括电信业务是一个基于分组交换的网

42、络，能够提供包括电信业务在内的所有业务；能够利用多种宽带和在内的所有业务；能够利用多种宽带和QOS保障的传送技保障的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立；术；其业务相关功能与其传送技术相独立；NGN使用户可使用户可以自由接入到不同的业务提供商；以自由接入到不同的业务提供商；NGN支持通用移动性，支持通用移动性，为用户提供始终如一、普遍存在的业务。为用户提供始终如一、普遍存在的业务。 基本特征：基本特征： 基于分组传送技术基于分组传送技术 提供全业务提供全业务 具有具有QOS保证保证 网络与业务分离网络与业务分离 自由接入和通用移动性。自由接入和通用移动性。 基本目的：简化结构，推进网络和

43、基本目的：简化结构，推进网络和/或业务融合。或业务融合。 软交换（软交换（SoftSwitch） 是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一，是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一，它独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分它独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。所有业务，并向第三方提供可编程能力。IADAMG宽窄带接入UMGPLMN/3GSGTMGPSTNUMG业务平面业务平面IP 核

44、心网核心网控制平面控制平面交换平面交换平面接入平面接入平面SoftSwitchSoftSwitchiOSSPolicyServerApplicationServerSCPLocationServerRADIUSServerMRS1.1交换与通信网交换与通信网1.2交换方式交换方式 1.3交换与路由交换与路由1.4 交换技术的发展演进交换技术的发展演进1.5 下一代网络与下一代网络与IMS1.6 SDN与与NFV 交换技术主要用于电信网，路由技术主要用于计算机网。交换技术主要用于电信网，路由技术主要用于计算机网。交换和路由技术在很长时间内一直分属于这两类网络，被交换和路由技术在很长时间内一直分属

45、于这两类网络，被视作两个并行的技术。在互联网的冲击下，电信网和计算视作两个并行的技术。在互联网的冲击下，电信网和计算机网逐渐趋于融合，机网逐渐趋于融合，IP逐渐成为通信网的核心技术，因此，逐渐成为通信网的核心技术，因此，有必要厘清交换和路由间的关系。有必要厘清交换和路由间的关系。 交换的含义十分广泛，从控制方式看有面向连接和无交换的含义十分广泛，从控制方式看有面向连接和无连接，其中面向连接方式还有实连接和虚连接之分；从网连接，其中面向连接方式还有实连接和虚连接之分；从网络应用看，有电话交换、分组交换、局域网交换等；从涉络应用看，有电话交换、分组交换、局域网交换等；从涉及的网络层次来看，与第三层

46、相关的称为分组交换，如及的网络层次来看，与第三层相关的称为分组交换，如X.25、IP协议；与第二层相关的则称为帧交换，如帧中继、协议；与第二层相关的则称为帧交换，如帧中继、ATM和和LAN switch。众所周知，路由技术属于第三层，但。众所周知，路由技术属于第三层，但从广义上说，它属于分组交换范畴。从广义上说，它属于分组交换范畴。 交换和路由技术的主要差别主要体现在下列方面。交换和路由技术的主要差别主要体现在下列方面。（1）交换技术主要是面向连接的，而路由技术则是无连接）交换技术主要是面向连接的，而路由技术则是无连接的。虽然交换技术可以是无连接的，但电信网中实际应用的。虽然交换技术可以是无连

47、接的，但电信网中实际应用的交换技术大多是面向连接的，这是电信网基于服务质量的交换技术大多是面向连接的，这是电信网基于服务质量保证和运营管理需要而确定的基本原则。路由具有灵活性，保证和运营管理需要而确定的基本原则。路由具有灵活性，它无需预先建立连接，路由器之间通过路由协议可以自动它无需预先建立连接，路由器之间通过路由协议可以自动发现网络故障，从而确保通信的可靠性。发现网络故障，从而确保通信的可靠性。（2）交换具有信令机制，而路由则没有。信令的基本任务）交换具有信令机制，而路由则没有。信令的基本任务是在交换机之间以及用户和交换机之间交互控制信息，藉是在交换机之间以及用户和交换机之间交互控制信息，藉

48、此建立端到端的连接。信令是电信网的特有技术，由于信此建立端到端的连接。信令是电信网的特有技术，由于信令电信网存在一个独立的控制面，其功能就是负责呼叫和令电信网存在一个独立的控制面，其功能就是负责呼叫和连接的建立、维护和管理。而路由技术主要体现为网络层连接的建立、维护和管理。而路由技术主要体现为网络层的路由协议、算法与分组转发，没有专用的信令机制，也的路由协议、算法与分组转发，没有专用的信令机制，也没有独立的呼叫控制面。没有独立的呼叫控制面。（3）交换是有状态的，而路由则是无状态的。为了保持呼）交换是有状态的，而路由则是无状态的。为了保持呼叫连接，交换机必须保存连接状态信息，如出入端口、呼叫连接

49、，交换机必须保存连接状态信息，如出入端口、呼叫标识、带宽等信息，因此交换是有状态的。路由器虽然叫标识、带宽等信息，因此交换是有状态的。路由器虽然也保存并不断更新其路由信息，但路由表只与分组的目的也保存并不断更新其路由信息，但路由表只与分组的目的地址相关，而与具体的通信过程无关，因此路由器是无状地址相关，而与具体的通信过程无关，因此路由器是无状态的。态的。（4）交换具有）交换具有QoS保证，而路由则难以确保。由于交换连保证，而路由则难以确保。由于交换连接是固定的，即使是虚连接，属于同一呼叫的数据包其传接是固定的，即使是虚连接，属于同一呼叫的数据包其传送路径也是相同的，因此数据分组传送是有序的，端

50、到端送路径也是相同的，因此数据分组传送是有序的，端到端时延和丢包等性能易于控制。而在路由技术中，属于同一时延和丢包等性能易于控制。而在路由技术中，属于同一通信过程的数据包可能经由不同路径，网络只能保证可达通信过程的数据包可能经由不同路径，网络只能保证可达性，难以保证到达顺序和传输性能。因此，性，难以保证到达顺序和传输性能。因此，QoS一直是困扰一直是困扰路由技术的一个难题。路由技术的一个难题。 在通信网的演进和发展过程中，源于电信网的交换技术在通信网的演进和发展过程中，源于电信网的交换技术和源于互联网的路由技术曾集中体现为和源于互联网的路由技术曾集中体现为ATM与与IP的竞争。的竞争。多年的探