程控交换与宽带交换 第一章 交换技术概述.ppt

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1、第一章第一章 交换技术概述交换技术概述通信网是由用户终端设备、传输设备通信网是由用户终端设备、传输设备和交换设备组成。它由交换设备完成接续，和交换设备组成。它由交换设备完成接续，使网内任一用户可与其他用户通信。使网内任一用户可与其他用户通信。1.1 交换的基本概念交换的基本概念1.2 交换技术分类交换技术分类1.3 交换技术的发展交换技术的发展1.4 电话交换信令方式电话交换信令方式1.1 交换的基本概念交换的基本概念1.1.11.1.1交换的引入交换的引入通通信信的的目目的的是是实实现现信信息息的的传传递递。自自从从1876年年Bell.A.G发发明明电电话话以以来来，一一个个电电信信系系统

2、统至至少少应应由由终终端端和和传传输输媒媒介介组组成成，如如图图1.1所示。所示。图图1.1 点对点通信系统点对点通信系统当存在多个终端时，人们希望其中任当存在多个终端时，人们希望其中任意两个终端之间都可以进行点对点通信。意两个终端之间都可以进行点对点通信。由由此此可可见见，实实现现通通信信必必须须要要有有三三个个要要素，即终端、传输和交换。素，即终端、传输和交换。电话交换是电信交换中最基本的一种电话交换是电信交换中最基本的一种交换业务。它是指任何一个主叫用户的信交换业务。它是指任何一个主叫用户的信息，可以通过通信网中的交换节点发送给息，可以通过通信网中的交换节点发送给所需的任何一个或多个被叫

3、用户。所需的任何一个或多个被叫用户。当电话用户分布的区域较广时，就需当电话用户分布的区域较广时，就需设置多个交换节点，交换节点之间用中继设置多个交换节点，交换节点之间用中继线相连，如图线相连，如图1.4所示。所示。图图1.4 采用多个交换节点采用多个交换节点 1.1.21.1.2交换节点的基本功能交换节点的基本功能交换节点可控制以下的接续类型。交换节点可控制以下的接续类型。（1）本本局局接接续续：本本局局用用户户线线之之间间的的接续。接续。（2）出出局局接接续续：在在用用户户线线与与出出中中继继线之间的接续。线之间的接续。（3）入入局局接接续续：在在入入中中继继线线与与用用户户之间的接续。之间

4、的接续。（4）转接接续：在入中继线与出中）转接接续：在入中继线与出中继线之间的接续。继线之间的接续。为完成上述的交换接续，交换节点必为完成上述的交换接续，交换节点必须具备的最基本的功能如下。须具备的最基本的功能如下。（1）能正确接收和分析从用户线或）能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫信号。中继线发来的呼叫信号。（2）能正确接收和分析从用户线或中）能正确接收和分析从用户线或中继线发来的地址信号。继线发来的地址信号。（3）能按目的地址正确地进行选路以）能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转发信号。及在中继线上转发信号。（4）能控制连接的建立。）能控制连接的建立。（5）能按照所收到的释放

5、信号拆除连）能按照所收到的释放信号拆除连接。接。1.2 交换技术分类交换技术分类众所周知，通信所传输的消息有多种众所周知，通信所传输的消息有多种形式，如符号、文字、数据、语音、图形形式，如符号、文字、数据、语音、图形以及图像等。以及图像等。1.2.11.2.1模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换通信所传输的消息虽然有多种形式，通信所传输的消息虽然有多种形式，但大致可归纳成两种类型：连续消息和离但大致可归纳成两种类型：连续消息和离散消息。连续消息指消息的状态是随时间散消息。连续消息指消息的状态是随时间连续变化的，如强弱连续变化的语音等。连续变化的，如强弱连续变化的语音等。离散消息指消息的状态是可

6、数的或离散的，离散消息指消息的状态是可数的或离散的，如符号、文字和数据等。通常，将连续消如符号、文字和数据等。通常，将连续消息和离散消息分别称为模拟消息和数字消息和离散消息分别称为模拟消息和数字消息。息。一、模拟信号和数字信号一、模拟信号和数字信号对应于两种不同类型的消息对应于两种不同类型的消息,可以有可以有两种信号形式。即对应于模拟消息的是模两种信号形式。即对应于模拟消息的是模拟信号，对应于数字消息的是数字信号，拟信号，对应于数字消息的是数字信号，如图如图1.6所示。所示。图图1.6 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号1模拟信号模拟信号模拟信号是指代表消息的信号及其参模拟信号是指代表消息的

7、信号及其参数（幅度、频率或相位）随着消息连续变数（幅度、频率或相位）随着消息连续变化的信号，如图化的信号，如图1.6（a）所示。所示。2数字信号数字信号数数字字信信号号是是指指信信号号幅幅度度并并不不随随时时间间作作连续的变化，而是取有限个离散值的信号。连续的变化，而是取有限个离散值的信号。二、模拟通信和数字通信二、模拟通信和数字通信1模拟通信模拟通信以以模模拟拟信信号号为为传传输输对对象象的的传传输输方方式式称称为为模模拟拟传传输输,而而以以模模拟拟信信号号来来传传送送消消息息的的通信方式称为模拟通信。通信方式称为模拟通信。2数字通信数字通信以以数数字字信信号号为为传传输输对对象象的的传传输

8、输方方式式称称为为数数字字传传输输，以以数数字字信信号号来来传传送送消消息息的的通通信方式称为数字通信。信方式称为数字通信。数数字字通通信信与与模模拟拟通通信信相相比比，具具有有抗抗干干扰扰性性强强、保保密密性性好好、设设备备易易于于集集成成化化以以及及便便于于使使用用计计算算机机技技术术进进行行处处理理等等优优点点；其其主主要要缺缺点点是是所所用用的的信信道道频频带带比比模模拟拟通通信信所所用用的的信信道道频频带带宽宽得得多多，降降低低了了信信道道的的利利用用率。率。三、模拟交换和数字交换三、模拟交换和数字交换1模拟交换模拟交换以以模模拟拟信信号号为为交交换换对对象象的的交交换换称称为为模模

9、拟拟交交换换，传传输输和和交交换换的的信信号号是是模模拟拟信信号号的的交换机称为模拟交换机。交换机称为模拟交换机。2数字交换数字交换以以数数字字信信号号为为交交换换对对象象的的交交换换称称为为数数字字交交换换，传传输输和和交交换换的的信信号号是是数数字字信信号号的的交换机称为数字交换机。交换机称为数字交换机。1.2.21.2.2布控交换与程控交换布控交换与程控交换布布控控就就是是布布线线逻逻辑辑控控制制（Wired Logic Control，WLC），布布控控交交换换是是利利用用逻逻辑辑电路进行控制的一种交换方式。电路进行控制的一种交换方式。程程 控控 就就 是是 存存 储储 程程 序序 控

10、控 制制（Stored Program Control，SPC），程程控控交交换换是是利利用用计计算算机机软软件件进进行行控控制制（即即存存储储程程序序控控制制）的一种交换方式。的一种交换方式。1.2.31.2.3电路交换与分组交换电路交换与分组交换一、电路交换一、电路交换1传统的电路交换传统的电路交换电电路路交交换换（Circuit Switching，CS）是是指指固固定定分分配配带带宽宽（传传送送通通路路），连连接接建建立立后后，即即使使无无信信息息传传送送也也占占用用电电路路的的一一种种交换方式。交换方式。2多速率电路交换多速率电路交换多多速速率率电电路路交交换换（Multi-Rate

11、 Circuit Switching，MRCS）是是基基于于传传统统电电路路交交换换的的一一种种改改进进方方式式，它它可可以以对对不不同同的的业业务务提提供供不不同同的的带带宽宽，包包括括基基本本速速率率（例例如如8kbit/s 或或 64kbit/s）及及其其整整数数倍倍；在在节节点点内内部部的的交交换换网网络络及及其其控控制制上上可可以以采采用用两两种种方方法法来来实实现现多多速速率率交交换换的的要要求求，即即采采用用多多个个不不同同速速率率的的交交换换网网络络和和采采用用一一个个统统一一的的多速率交换网络。多速率交换网络。3快速电路交换快速电路交换快快 速速 电电 路路 交交 换换（Fa

12、st Circuit Switching，FCS）是是电电路路交交换换的的又又一一种种形形式式，是是为为了了克克服服传传统统电电路路交交换换中中固固定定分分配配带宽的缺点和提高灵活性而提出的。带宽的缺点和提高灵活性而提出的。二、分组交换二、分组交换为为了了克克服服电电路路交交换换中中各各种种不不同同类类型型和和特特性性的的用用户户终终端端之之间间不不能能互互通通、通通信信电电路路利利用用率率低低以以及及有有呼呼损损等等方方面面的的缺缺点点，提提出出了报文交换的思想。了报文交换的思想。1分组交换中的相关概念分组交换中的相关概念（1 1）通信线路的资源共享）通信线路的资源共享）通信线路的资源共享）

13、通信线路的资源共享分分组组交交换换的的最最基基本本思思想想就就是是实实现现通通信信资源的共享。资源的共享。（2 2）交织传输）交织传输）交织传输）交织传输在在预预分分配配复复用用方方式式下下，每每个个用用户户传传输输的的数数据据都都在在特特定定的的子子信信道道中中流流动动，接接收收端端很容易把它们区分开来。很容易把它们区分开来。（3 3）分组的形成）分组的形成）分组的形成）分组的形成从从上上述述分分析析可可知知，把把一一条条实实在在的的线线路路分分成成许许多多逻逻辑辑上上的的子子信信道道，将将线线路路上上传传输输的的数数据据组组附附加加上上逻逻辑辑信信道道号号，就就可可以以让让来来自自不不同同

14、数数据据源源的的数数据据组组在在一一条条线线路路上上交交织织传传输输，接接收收端端很很容容易易将将它它们们按按逻逻辑辑信信道道号号区分开来，实现了线路资源的动态分配。区分开来，实现了线路资源的动态分配。（4 4）分组的交换）分组的交换）分组的交换）分组的交换分分组组交交换换是是将将报报文文分分成成多多个个分分组组来来独独立立传传送送，收收到到一一个个分分组组即即可可以以发发送送，减减少少了了存存储储的的时时间间，因因而而分分组组交交换换的的时时延延小小于于报文交换，如图报文交换，如图1.10和图和图1.11所示。所示。图图1.10 分组交换的时延分组交换的时延 图图1.11 报报文文交交换换的

15、的时时延延分分组组交交换换的的主主要要优优点点是是：第第一一，为为用用户户提提供供了了在在不不同同速速率率、不不同同代代码码、不不同同同同步步方方式式、不不同同通通信信控控制制协协议议的的终终端端之之间间能能够够相相互互通通信信的的灵灵活活的的通通信信环环境境；第第二二，采采用用逐逐段段链链路路的的差差错错控控制制和和流流量量控控制制，出出现现差差错错可可以以重重发发，提提高高了了传传送送质质量量和和可可靠靠性性；第第三三，利利用用线线路路动动态态分分配配，使使得得在在一一条条物物理线飞可以同时提供多条信息通路。理线飞可以同时提供多条信息通路。2虚电路和数据报虚电路和数据报分分组组交交换换可可

16、提提供供虚虚电电路路（Virtual Circuit，VC）和和 数数 据据 报报（Datagram，DG）两种服务方式。两种服务方式。（1 1）分组头）分组头）分组头）分组头数数据据报报（DG）方方式式的的每每个个分分组组头头要要包包含含详详细细的的目目的的地地址址，而而虚虚电电路路（VC）方方式式由由于于预预先先已已建建立立逻逻辑辑连连接接，分分组组头头中中只只要要含含有有对对应应于于所所建建立立的的虚虚电电路路的的逻逻辑辑信信道道标识即可。标识即可。（2 2）选路）选路）选路）选路VC方式预先有建立过程，有一定的方式预先有建立过程，有一定的处理开销，但一旦虚电路建立，在端到端处理开销，但

17、一旦虚电路建立，在端到端之间所选定的路由上的各个交换节点都具之间所选定的路由上的各个交换节点都具有映像表，存放出入逻辑信道的对应关系，有映像表，存放出入逻辑信道的对应关系，每个分组到来时只需查找映像表，而不用每个分组到来时只需查找映像表，而不用进行复杂的选路。进行复杂的选路。（3 3）分组顺序）分组顺序）分组顺序）分组顺序VC方方式式中中，属属于于同同一一呼呼叫叫的的各各个个分分组组在在同同一一条条虚虚电电路路上上传传送送，分分组组会会按按原原有有顺序到达终点，不会产生失序现象。顺序到达终点，不会产生失序现象。（4 4）故障敏感性）故障敏感性）故障敏感性）故障敏感性VC方方式式对对故故障障较较

18、为为敏敏感感，当当传传输输链链路路或或交交换换节节点点发发生生故故障障时时可可能能引引起起虚虚电电路路的中断，需要重新建立。的中断，需要重新建立。（5 5）应用）应用）应用）应用VC方方式式适适用用于于较较连连续续的的数数据据流流传传送送，其其持持续续时时间间显显著著地地大大于于呼呼叫叫建建立立时时间间，如如文件传送、传真业务等。文件传送、传真业务等。3路由选择路由选择路路由由选选择择是是指指选选择择从从源源点点到到达达终终点点的的信息传送路径。信息传送路径。（1 1）扩散式路由法）扩散式路由法）扩散式路由法）扩散式路由法扩扩散散式式路路由由法法是是指指分分组组从从原原始始节节点点发发往往与与

19、它它相相邻邻的的每每个个节节点点，接接收收该该分分组组的的节节点点检检查查它它是是否否已已经经收收到到过过该该分分组组，如如果果已已经经收收到到过过，则则将将它它抛抛弃弃；如如果果未未收收到到过过，则则该该节节点点便便把把分分组组再再发发往往其其所所有有相相邻邻的的节节点（除了该分组来源的那个节点之外）。点（除了该分组来源的那个节点之外）。（2 2）查表路由法）查表路由法）查表路由法）查表路由法此此法法是是在在每每个个节节点点中中使使用用路路由由表表，它它指指明明从从该该节节点点到到网网络络中中的的任任何何终终点点应应当当选选择的路径。择的路径。（3 3）虚电路路由表法）虚电路路由表法）虚电路

20、路由表法）虚电路路由表法虚电路方式是对一次呼叫确定路由，虚电路方式是对一次呼叫确定路由，路由选择是在节点接收到呼叫请求分组之路由选择是在节点接收到呼叫请求分组之后执行的，在此之后到达的数据分组将沿后执行的，在此之后到达的数据分组将沿着由呼叫请求分组建立的路径通过网络。着由呼叫请求分组建立的路径通过网络。虚电路的重连接（虚电路的重连接（Reconnect）是由是由以虚电路交换方式工作的网络提供的一种以虚电路交换方式工作的网络提供的一种功能。功能。三、帧交换三、帧交换通通常常的的分分组组交交换换是是基基于于X.25协协议议。X.25包包含含了了三三层层：第第一一层层是是物物理理层层，第第二二层层是

21、是数数据据链链路路层层，第第三三层层是是分分组组层层，它它们们分分别别对对应应于于开开放放系系统统互互连连（Open System Interconnection，OSI）参参考考模模型型的的下下三三层层，每一层都包含了一组功能。每一层都包含了一组功能。四、快速分组交换四、快速分组交换快快 速速 分分 组组 交交 换换（Fast Packet Switching，FPS）可可理理解解为为尽尽量量简简化化协协议议，只只具具有有核核心心的的网网络络功功能能，以以提提供供高高速速、高高吞吐量、低时延服务的交换方式。吞吐量、低时延服务的交换方式。1.2.41.2.4窄带交换与宽带交换窄带交换与宽带交换

22、传传统统的的电电话话交交换换和和数数据据交交换换分分别别适适合合于于话话音音和和2Mbit/s以以下下的的数数据据交交换换，提提供供的的业业务务速速率率限限定定为为64kbit/s 或或n64kbit/s（n=230）的的业业务务交交换换，这这种种方方式式称称为为窄窄带带交交换。换。1.3 交换技术的发展交换技术的发展1.3.11.3.1电话交换技术的发展电话交换技术的发展一、机电式电话交换一、机电式电话交换自自从从1876年年Bell A.G发发明明电电话话以以后后，为为适适应应多多个个用用户户之之间间电电话话交交换换的的要要求求，在在1878年年就就出出现现了了第第一一部部人人工工磁磁石石

23、电电话话交交换换机。机。在在1892年开通的第一部自动交换机是年开通的第一部自动交换机是由由Strowger A.B于于1889年发明的步进制史年发明的步进制史端乔式自动交换机。端乔式自动交换机。稍后，开始引入间接控制的原理，用稍后，开始引入间接控制的原理，用户的拨号脉冲由交换机内的公用设备记发户的拨号脉冲由交换机内的公用设备记发器接收和转发，以控制接线器的动作。器接收和转发，以控制接线器的动作。纵横制交换机的出现，是电话交换技纵横制交换机的出现，是电话交换技术进入自动化以后具有重要意义的转折点。术进入自动化以后具有重要意义的转折点。纵横制的技术进步主要体现在两个方纵横制的技术进步主要体现在两

24、个方面：一是采用了比较先进的纵横接线器，面：一是采用了比较先进的纵横接线器，杂音小、通话质量好、不易磨损、寿命长、杂音小、通话质量好、不易磨损、寿命长、维护工作量减少；另一个是采用公共控制维护工作量减少；另一个是采用公共控制方式，将控制功能与话路设备分开，使得方式，将控制功能与话路设备分开，使得公共控制部分可以独立设计，功能增强，公共控制部分可以独立设计，功能增强，灵活性提高，接续速度快，便于汇接和选灵活性提高，接续速度快，便于汇接和选择迂回路由，可以实现长途电话交换自动择迂回路由，可以实现长途电话交换自动化。化。二、模拟程控交换二、模拟程控交换相相对对于于机机电电式式自自动动交交换换而而言言

25、，程程控控交交换的优越性概括如下。换的优越性概括如下。（1）灵活性大，适应性强）灵活性大，适应性强（2）能提供多种新服务性能）能提供多种新服务性能（3）便于实现共路信令）便于实现共路信令（4）操作维护管理功能的自动化）操作维护管理功能的自动化（5）适应现代电信网的发展）适应现代电信网的发展三、数字程控交换三、数字程控交换数数字字程程控控交交换换普普遍遍采采用用7号号共共路路信信令令方方式式，这这就就是是说说，一一方方面面从从随随路路信信令令发发展展为为共共路路信信令令，另另一一方方面面又又从从适适用用于于模模拟拟网网的的6号号共共路路信信令令发发展展为为适适合合于于数数字字网网的的7号号共路信

26、令。共路信令。自自20世世纪纪80年年代代中中期期以以来来，数数字字程程控控交交换换节节点点的的功功能能在在POTS的的基基础础上上不不断断增增强强，主要有以下主要有以下3个方面。个方面。（1）增强为窄带综合业务数字网中）增强为窄带综合业务数字网中的交换节点：在的交换节点：在POTS交换系统中增加必要交换系统中增加必要的硬件和软件，可以增强为窄带综合业务的硬件和软件，可以增强为窄带综合业务数字网（数字网（Narrow band-ISDN，N-ISDN）的交换节点。的交换节点。（2）增强为智能网中的业务交换点：）增强为智能网中的业务交换点：智能网（智能网（Intelligent Network，

27、IN）可以在可以在POTS的基础上提供很多先进的智能网业务，的基础上提供很多先进的智能网业务，POTS交换系统通过功能增强可以成为智能交换系统通过功能增强可以成为智能网中的业务交换点（网中的业务交换点（Service Switching Point，SSP）。）。（3）增强为移动网中的移动交换局：增强为移动网中的移动交换局：实现终端移动性以至个人移动性的个人化实现终端移动性以至个人移动性的个人化是电信网发展的又一主要方向，移动交换是电信网发展的又一主要方向，移动交换中心（中心（Mobile Switching Center，MSC）实际上是在数字程控交换平台上增加无线实际上是在数字程控交换平台

28、上增加无线接口和相应的移动交换性能。接口和相应的移动交换性能。1.3.21.3.2分组交换技术的发展分组交换技术的发展一、早期的研究和试验一、早期的研究和试验1972年年10月，在第月，在第1届计算机通信国届计算机通信国际会议（际会议（International Computer Communication Conference，ICCC）上。上。二、分组交换公用数据网二、分组交换公用数据网ARPANET和和一一些些专专用用分分组组交交换换网网的的试试验验，促促进进了了分分组组交交换换进进入入公公用用数数据据网网，形形 成成 分分 组组 交交 换换 公公 用用 数数 据据 网网（Packet

29、Switched Public Data Network，PSPDN）。）。三、分组交换系统的分代三、分组交换系统的分代从从技技术术发发展展来来看看，分分组组交交换换系系统统大大致致可以划分为三代。可以划分为三代。1第一代分组交换系统第一代分组交换系统第第一一代代分分组组交交换换系系统统实实质质上上是是用用计计算算机来完成分组交换功能。机来完成分组交换功能。2第二代分组交换系统第二代分组交换系统第第二二代代分分组组交交换换系系统统采采用用共共享享媒媒体体将将前前端端处处理理机机互互连连，计计算算机机主主要要用用于于虚虚电电路路的建立，不再成为系统中的瓶颈。的建立，不再成为系统中的瓶颈。比比较较

30、完完善善的的第第二二代代分分组组交交换换系系统统的的设设计目标和技术特征如下：计目标和技术特征如下：（1）高高度度模模块块化化和和多多处处理理机机分分布布式式控制结构；控制结构；（2）容量和应用系列化的系统结构；）容量和应用系列化的系统结构；（3）适应各种终端接口和网间接口；）适应各种终端接口和网间接口；（4）先进的处理机和高速处理能力。）先进的处理机和高速处理能力。3第三代分组交换系统第三代分组交换系统1.3.31.3.3ATMATM交换技术的发展交换技术的发展一、早期的研究一、早期的研究1983年年出出现现的的快快速速分分组组交交换换（Fast Packet Switching，FPS）和

31、和 异异 步步 时时 分分（Asynchronous Time Division，ATD）交交换的结合，导致了换的结合，导致了ATM交换方式的产生。交换方式的产生。1983年年，美美国国贝贝尔尔实实验验室室提提出出了了FPS的的原原理理，研研制制了了原原型型机机，FPS源源自自分分组组交交换换，减减少少了了链链路路层层协协议议的的复复杂杂性性，以以硬硬件件来实现协议的处理，从而大大提高了速度。来实现协议的处理，从而大大提高了速度。二、公用二、公用ATM交换网交换网1公用公用ATM宽带试验网宽带试验网1994年年8月月投投入入运运营营的的美美国国北北卡卡罗罗来来纳纳信信息息高高速速公公路路，是是

32、美美国国第第一一个个在在州州的的范范围围 内内 采采 用用 ATM和和 SONET（Synchronous Optical NETwork）的的公公用用ATM宽宽带带网网，被被看看作作未未来来国国家家基基础础信信息息设设施施的的雏雏型型，用用于于远远程程教教学学、远远程程医医疗疗、商商务务、司司法法和和行行政政管管理理等等领领域域，可可以以支支持持ATM信信元元中中继继业业务务、交交换换型型多多兆兆比比特特数数据据业业务务、帧帧中中继继业业务以及电路仿真业务。务以及电路仿真业务。2公用公用ATM交换系统交换系统公公用用网网ATM骨骨干干交交换换系系统统必必须须具具有有高高吞吞吐吐量量和和可可扩

33、扩展展性性，吞吞吐吐量量通通常常为为40160Gbit/s，应应能能支支持持各各种种接接口口、业业务务和和连连接类型。接类型。三、研究热点与展望三、研究热点与展望1ATM交换结构交换结构自自从从提提出出ATM的的概概念念以以来来，ATM交交换换结结构构就就一一直直是是研研究究重重点点之之一一，包包括括拓拓扑扑结构、缓冲方式、控制机理、性能分析等。结构、缓冲方式、控制机理、性能分析等。2ATM网的业务流控制网的业务流控制如如何何能能有有效效而而公公平平地地分分配配带带宽宽等等资资源源，保保证证各各种种特特性性不不同同的的业业务务和和各各种种呼呼叫叫连连接接的的服服务务质质量量，是是业业务务流流控

34、控制制要要解解决决的的重重要要而复杂的问题。而复杂的问题。3话音通过话音通过ATMATM网的最终目标是实现包括话音在网的最终目标是实现包括话音在内的各种业务的综合交换。由于话音实时内的各种业务的综合交换。由于话音实时性强，对时延和时延抖动有严格要求，话性强，对时延和时延抖动有严格要求，话音通过音通过ATM（Voice Over ATM，VOA）的的技术仍在作进一步研究，以求得完善解决。技术仍在作进一步研究，以求得完善解决。4与智能网的结合与智能网的结合智智能能网网的的能能力力集集3（Capabilities-3，CS-3）的的目目标标是是将将智智能能网网（IN）与与B-ISDN结合。结合。5光

35、交换光交换光光交交换换一一直直作作为为下下一一代代的的交交换换技技术术而而在不断地研究，光交换是研究的重点。在不断地研究，光交换是研究的重点。1.3.41.3.4IPIP交换技术的发展交换技术的发展一、发展背景一、发展背景近近年年来来，Internet在在全全球球范范围围内内快快速速增增长长，从从1989年年开开始始，大大约约每每隔隔56周周，Internet上上的的主主机机数数就就翻翻一一番番，呈呈指指数数级级增增长。长。（1）Internet骨干网的传送容量太小，骨干网的传送容量太小，带宽资源不足，现有路由器寻址速度低，带宽资源不足，现有路由器寻址速度低，吞吐量不够，同时用户接入速率太低。

36、吞吐量不够，同时用户接入速率太低。（2）当用户数量急剧增加时，路由）当用户数量急剧增加时，路由器网络性能将下降，这时路由器虽然可以器网络性能将下降，这时路由器虽然可以保证优先级较高的数据传输，但由于它采保证优先级较高的数据传输，但由于它采用无连接的用无连接的IP（Internet Protocol），），因而因而不能使服务质量（带宽、优先级等）与商不能使服务质量（带宽、优先级等）与商业上的优先级对应起来。业上的优先级对应起来。（3）路由器网络规模的进一步增大）路由器网络规模的进一步增大要求路由器支持大数量的端口，然而目前要求路由器支持大数量的端口，然而目前一般的路由器只支持一般的路由器只支持1

37、0个端口，即使是大个端口，即使是大型路由器也只能支持型路由器也只能支持50个端口，即路由器个端口，即路由器的端口数受到限制。的端口数受到限制。（4）规模较大的路由器网络大多采）规模较大的路由器网络大多采用分层结构，并且大的节点也采用上述可用分层结构，并且大的节点也采用上述可堆叠式配置，以支持大量用户接入。堆叠式配置，以支持大量用户接入。（5）当当前前Internet所所使使用用的的IPv4协协议议对对实实时时业业务务、灵灵活活的的路路由由机机制制、流流量量控控制制和安全性能的支持不够，地址资源也短缺。和安全性能的支持不够，地址资源也短缺。二、二、IP交换交换IP交交换换（IP Switch）是

38、是Ipsilon公公司司提提出出的的专专门门用用于于在在ATM网网上上传传送送IP分分组组的的技技术术，它它克克服服了了Classical IP Over ATM的的一一些些缺缺陷陷（如如在在子子网网之之间间必必须须使使用用传传统统路路由由器器等等），提提高高了了在在ATM上上传传送送IP分分组组的的效效率率，是是目目前前一一种种典典型型的的属属于于集集成成模模型型的的技技术。术。用用ATM传传送送IP技技术术构构造造宽宽带带Internet骨骨干干网网具具有有许许多多明明显显的的优优势势，主主要要包包括括下下述几方面。述几方面。（1 1）网络性能大幅度提高）网络性能大幅度提高）网络性能大幅度

39、提高）网络性能大幅度提高（2 2）设备费用降低）设备费用降低）设备费用降低）设备费用降低（3 3）服务质量得到保证）服务质量得到保证）服务质量得到保证）服务质量得到保证（4 4）可靠性大大增强）可靠性大大增强）可靠性大大增强）可靠性大大增强（5 5）大大增加了可管理性）大大增加了可管理性）大大增加了可管理性）大大增加了可管理性（6 6）提高了可扩充性）提高了可扩充性）提高了可扩充性）提高了可扩充性三、标记交换技术三、标记交换技术标标记记交交换换是是Cisco推推出出的的一一种种基基于于传传统统路由器的路由器的ATM承载承载IP技术。技术。标标记记交交换换是是一一种种多多层层交交换换技技术术，它

40、它把把ATM第第二二层层交交换换技技术术和和第第三三层层路路由由技技术术结结合合起起来来，能能充充分分利利用用ATM的的QoS特特性性支支持持多多种种上上层层协协议议，能能在在各各种种物物理理平平台台上上实实现现，是是一一种种性性能能比比较较优优越越的的IPOA（IP Over ATM，ATM上的上的IP）技术。技术。四、四、IP/ATM集成交换集成交换由由于于Internet的的迅迅速速发发展展，基基于于IP网网络络的的应应用用日日益益广广泛泛。IP与与ATM的的结结合合已已成成为研究的热点和发展趋势。为研究的热点和发展趋势。1.4 电话交换信令方式电话交换信令方式1.4.11.4.1信令的

41、概述信令的概述在在交交换换机机各各部部分分之之间间或或者者交交换换机机与与用用户户、交交换换机机与与交交换换机机之之间间，除除传传递递话话音音、数数据据等等信信息息外外，还还必必须须传传送送各各种种专专用用的的附附加加性性质质的的控控制制信信号号，以以保保证证交交换换机机协协调调动动作作，完完成成用用户户呼呼叫叫的的处处理理、接接续续、控控制制与与维护管理等功能。维护管理等功能。1.4.21.4.2信令的类型信令的类型一、带内信令一、带内信令在在电电话话交交换换局局间间，在在话话音音频频带带（3003400Hz）之之内内传传送送的的信信令令称称为为带带内内信信令令；在话音频带之外传送的信令称为

42、带外信令。在话音频带之外传送的信令称为带外信令。带内信令的特点如下述。带内信令的特点如下述。（1）带内信令可用于任何形式的电）带内信令可用于任何形式的电路，凡是能传送话音的电路均能传送带内路，凡是能传送话音的电路均能传送带内信令。信令。（2）采用带内信令不会将呼叫接至）采用带内信令不会将呼叫接至有故障的话音电路上，因为话音电路有故有故障的话音电路上，因为话音电路有故障时，信令也无法传递，因而也不可能建障时，信令也无法传递，因而也不可能建立接续。立接续。（3）带内信令可使用的频带较宽，）带内信令可使用的频带较宽，可以采用速度快、具有自检能力的多频编可以采用速度快、具有自检能力的多频编码信号。码信

43、号。（4）采用带内信令时，容易受到话）采用带内信令时，容易受到话音电流的干扰，因为线路信号设备跨接在音电流的干扰，因为线路信号设备跨接在话音电路上，很容易受到话音电流的干扰，话音电路上，很容易受到话音电流的干扰，有时甚至会将话音误认为是信令而导致错有时甚至会将话音误认为是信令而导致错误的动作，因此，要采取必要的措施加以误的动作，因此，要采取必要的措施加以防护。防护。二、随路信令二、随路信令简简单单地地说说，与与话话音音信信息息采采用用同同一一信信道道（或或通通路路）传传送送的的信信令令称称为为随随路路信信令令。脉脉冲冲编编码码调调制制系系统统将将模模拟拟话话音音编编码码为为数数字字信信号号，然

44、然后后将将多多路路的的信信号号进进行行复复用用变变为为单单一一的的数数字字流流（如如PCM30/32），其其中中，所所有有话话音音信信道道线线路路的的状状态态（环环路路或或断断开开）通通过过一一个个信信令令信信道道传传送送，其其他他用用于于接接续续控控制制的的信信号通过相应的话音信道传送。号通过相应的话音信道传送。三、分组信令三、分组信令分分 组组 信信 令令 是是 基基 于于 开开 放放 系系 统统 互互 连连（OSI）模模型型（如如图图1.13所所示示）的的、为为数数据据通信系统提供消息通信的信令。通信系统提供消息通信的信令。图1.13 OSI七层模型（l）物理层提供机械、电气、功能和物理

45、层提供机械、电气、功能和程序上的方法，以激活、维持和去激活在程序上的方法，以激活、维持和去激活在数据路链实体之间进行比特传输的物理连数据路链实体之间进行比特传输的物理连接。接。（2）数据链路层提供网络实体中有关）数据链路层提供网络实体中有关建立、维持和释放数据链路连建立、维持和释放数据链路连 接，以及传接，以及传送数据路链业务数据单元的功能和程序的送数据路链业务数据单元的功能和程序的方法。方法。（3）网络层提供建立、维持和终止网）网络层提供建立、维持和终止网络连接的方法，以及在传送实体之间交换络连接的方法，以及在传送实体之间交换网络业务数据单元至网络连接中的功能和网络业务数据单元至网络连接中的

46、功能和程序。程序。（4）传送层提供采用会话层的通信实）传送层提供采用会话层的通信实体之间的透明数据传送，并且使得它不受体之间的透明数据传送，并且使得它不受如何获得可靠和有效的数据传送的具体方如何获得可靠和有效的数据传送的具体方法的影响。法的影响。（5）会话层为表示层提供通信的方法，）会话层为表示层提供通信的方法，它包括在两个表示层实体之间的连接，以它包括在两个表示层实体之间的连接，以支持按序的数据交换和连接的释放。支持按序的数据交换和连接的释放。（6）表表示示层层是是指指在在进进行行通通信信中中的的应应用用实实体体信信息息的的表表示示方方法法，它它提提供供通通信信的的应应用用实体，负责所表示数

47、据的公共格式和原则。实体，负责所表示数据的公共格式和原则。（7）应应用用层层是是指指应应完完成成的的任任务务，如如文文件传送和消息处理等。件传送和消息处理等。四、公共信道信令四、公共信道信令公共信道信令不包括完整的七层模型，公共信道信令不包括完整的七层模型，它最初的应用是在网络内部使用，以提供它最初的应用是在网络内部使用，以提供交换机之间的信令，更准确地说，是在现交换机之间的信令，更准确地说，是在现代系统中的节点（接口是指网络节点接口代系统中的节点（接口是指网络节点接口NNI）之间的信令，不过目标不仅仅在于之间的信令，不过目标不仅仅在于基于信息系统的交换机之间的通信，完整基于信息系统的交换机之

48、间的通信，完整的信令系统将维持它自身的通信网络（网的信令系统将维持它自身的通信网络（网中网）。中网）。1.4.31.4.3用户线信令用户线信令1用户状态信令用户状态信令用用户户状状态态信信令令用用于于监监视视用用户户线线的的环环路路状状态态变变化化，广广泛泛采采用用简简单单而而经经济济的的直直流流环环路信号表示。路信号表示。2选择信令选择信令选选择择信信令令又又称称地地址址信信令令，是是主主叫叫用用户户发发出出的的被被叫叫用用户户号号码码。主主叫叫用用户户通通过过号号盘盘（发发出出脉脉冲冲号号码码）或或按按键键（发发出出双双音音频频号号码码）送送出出地地址址信信息息给给交交换换局局，供供交交换

49、换局局选选择被叫用户。择被叫用户。3各种可闻音信令各种可闻音信令各各种种可可闻闻音音信信令令都都是是由由交交换换机机向向用用户户发发送送的的，我我国国标标准准GB3380-82规规定定了了电电话话自自动动交交换换网网有有关关振振铃铃、信信号号音音等等用用户户线线信信令的要求。令的要求。1.4.41.4.4局间信令局间信令局局间间信信令令是是在在交交换换机机或或交交换换局局之之间间中中继线上传送的信令。继线上传送的信令。一、中国一、中国1号信令号信令我我国国自自行行制制定定的的中中国国1号号信信令令是是将将话话路路所所需需要要的的各各种种控控制制信信号号（如如占占用用、应应答答、拆拆线线及及拨拨

50、号号等等）由由该该话话路路本本身身或或与与之之有有固固定定联联系系的的一一条条信信令令通通路路（信信道道）来来传传递递，即即用用同同一一通通路路传传送送话话音音信信息息和和与与其其相相应应的的信令。信令。1线路信号线路信号线线路路信信号号是是在在线线路路设设备备（如如各各种种中中继继接接口口）之之间间进进行行传传送送的的信信号号，主主要要表表明明中中继继线线的的使使用用状状态态，如如示示闲闲信信号号、占占用用信信号号、应答信号、拆线信号和闭塞信号等。应答信号、拆线信号和闭塞信号等。2记发器信号记发器信号记记发发器器信信号号是是在在记记发发器器（多多频频收收发发码码器器）之之间间进进行行传传送送