1、2019/10/12,1,现代交换,现 代 通 信 概 论,第七讲,2019/10/12,2,7.1交换与通信网,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),传输媒介,终端,终端,消息,消息,电信号,电信号,2019/10/12,3,为什么要进行交换？,5个用户连接的情况: n=5时,所用线路=4+3+2+1=10,n个用户连接的情况:所用线路=n(n-1)/2,A,D,C,E,B,2019/10/12,4,使用全连通方法存在的问题,多终端对之间的通信 使用全互联方法存在的问题： 连线数随终端数的平方增加； 长途线路费用大； 每个终端需N-1个线路接口； 增加第N
2、+1个终端时，需增设N条线路。,2019/10/12,5,通信网中的交换设备,线路数和接口数减少（线路费用降低，交换设 备费用增加，但总费用减低） 由交换设备负责各终端对之间的连接,交换设备,2019/10/12,6,交换式通信网,由多台交换机组成的通信网,2019/10/12,7,1.2 电话交换,电话交换的过程电路交换方式-呼叫进行时占用固定物理通道(不管是否有信息交流) 电话交换机发展过程人工电话交换机 步进制交换机纵横制交换机程控制交换机,2019/10/12,8,音频和话频： 音频：人耳可以听见的频率， 15-20000Hz。 (低于15Hz为“次声”，高于20000Hz为“超声”)
3、 话频：音频范围内的语言频率。在电路中通常指300-3400Hz。采用上述频带，保证清晰度为90%。,2019/10/12,9,1.3 数据交换,数据终端之间以传输数据为目标。 数据通信与话音通信的区别 通信对象不同 传输可靠性要求不同 通信的平均持续时间和信道建立时间不同 信息业务量特性不同,2019/10/12,10,1.3 数据交换,利用电话网络进行数据传输存在的问题 数据量大时不能满足传输的要求 数据量小时浪费网络资源 电路交换数据网络 -数字接入、数字传输、数字交换，采用电路交换。,PCM,模拟线,模拟线,数据终端,数据终端,2019/10/12,11,1.3 数据交换,电路交换的优
4、点： 时延小、固定； 对数据不进行存储、分析和处理，开销小效率高。透明传输。 编码方式不受网络限制。 缺点： 接续时间长，网络利用率低； 电路利用率低； 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； 有呼损。,2019/10/12,12,1.3 数据交换,报文交换 基本原理：存储-转发。（没有固定的电路连接）。 要发送的信息“打包”交换机存储（有空闲线路时） 转发 目的终端 报文：报头（收、发端地址等）、正文、报尾。 通信过程：见下图,2019/10/12,13,报文交换中数据通信过程,2019/10/12,14,1.3 数据交换,报文交换的优点： 可实现不同类型终端之间的交换
5、； 实现以报文为单位的多路复用，提高线路的利用率； 可实现同报文通信。 报文交换的缺点： 时延大，不适应实时通信； 要求交换机存储容量大；,2019/10/12,15,1.3 数据交换,分组交换-存储-转发 将报文分组（Packet）-长度短、格式统一。 在电路有空闲时，以“分组”为单位传送。 虚电路（逻辑连接）-可传输，不独占。 数据报-根据分组头中的地址，独立选择通路。,2019/10/12,16,1.3 数据交换,分组交换的优点： 不同数据终端之间灵活沟通； 时延小，能满足数据交互业务要求； 在一条物理线路上同时提供多条信息通路； 可靠性高，有分段差错校验功能（X.25规定)； 网络费用
6、低; 分组交换的缺点: 复加信息多，长报文效率低; 技术复杂;,2019/10/12,17,1.4 宽带交换技术,电信业务的新特点： 传输速率要求高，突发性强； 数据传输的突发率 = 峰值速率 / 平均速率 各种业务的误差要求和时延要求不同；,2019/10/12,18,1.4 宽带交换技术,快速电路交换 呼叫建立时，记忆带宽（可为基本速率的整倍数）和去向，建立逻辑连接，信息发送时建立物理连接。 要求处理机的处理速度快； 提高了频带的利用率。,2019/10/12,19,1.4 宽带交换技术,快速分组交换-帧中继(在分组交换的基础上发展起来) 回顾分组交换的特点： 虚电路复用方式，提高线路利用
7、率； 在网络相邻结点的传输通路上执行差错控制协议，保证相邻网络结点之间传输的数据正确性； 采用停等协议进行流量控制；,2019/10/12,20,1.4 宽带交换技术,局域网互联的需求（以前多使用专线的方式） 局域网之间通信的特点： 传输速率高； 信息的突发性强； 局域网之间采用不同的协议； 传输媒体采用光纤使速率提高、数字误码率小于10-9 。为局域网互联提供了条件。 对分组交换方式进行改进。,.,2019/10/12,21,1.4 宽带交换技术,帧中继： 取消了X.25协议网络结点之间、与用户设备之间传输链路的数据差错控制，由终端完成；只进行差错检查，发现错误既将其丢失； 以帧作为传输的基
8、本单元，帧格式简化，去掉了用于链路差错控制的域。采用数据链路标识DLCI，作为网络传输数据信道的标识(相当于分组交换中的电路标号)。传输方式与分组交换一致。,分组层,数据链路层,物理层,分组层,数据链路层,物理层,HDLC,X.25协议分层,2019/10/12,22,1.4 宽带交换技术,异步传输模式(ATM) 目标：高速、高吞吐量、高服务质量，灵活分配带宽，适应从很低速率到很高速率的宽带业务的交换要求。,2019/10/12,23,1.4 宽带交换技术,设计思想：吸取快速电路交换和快速分组交换的优点。,2019/10/12,24,1.4 宽带交换技术,ATM交换的基本特点： 固定长度信元(
9、cell)中继，采用时隙划分的方法进行复用，每个分组53个字节。 信头简化； 面向连接（虚连接）； 网络内部取消逐段链路的差错控制和流量控制。,2019/10/12,25,1.4 宽带交换技术,IP交换和标记交换 基本思想：对所有互联的异种通信子网进行高 度抽象，屏蔽硬件细节，简化网络协议，提供统一的IP地址以及通用网络服务。使用TCP/IP协议。 用户数量急剧增加，网络规模迅速扩大，厂商大力支持。,2019/10/12,26,1.4 宽带交换技术,IP交换存在的问题： 骨干网传送容量小，带宽资源不足，用户接入速率低； 用户数量急剧增加时，路由器性能下降，服务质量不能保证； 路由器端口有限，使
10、网络中的路由器的数量增加。 对实时业务、路由选择、流量控制和安全性能支持不够。,2019/10/12,27,1.4 宽带交换技术,IP与ATMATM IP 面向连接 无连接 信元长度固定为53个字节。 IP包(分组)长度可变最长不超过216 =65536个字节 用VPI/VCI识别每个虚连接 采用32位地址码表示一个联网的终端 用ATM地址表示各终端用户 有阻塞通知与信元丢弃预先级 无业务量控制与阻塞控制 QoS有一定保证 QoS无保证 基于点对点连接 基于LAN广播方式,2019/10/12,28,1.4 宽带交换技术,宽带IP网络的实现方式 IP over ATM IP over SDH
11、IP over WDM (光波分复用),2019/10/12,29,1.5 光交换技术,传输使用光信号 宽带交换系统的输入输出是光信号 使用电交换机，要光/电、电/光转换 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,2019/10/12,30,1.5 软交换技术,定义：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、计费等功能，同时向用户提供现有电路交换机能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。 特点：1、开放的网络体系结构2、强大的业务提供能力3、多样化的媒体接入手段4、统一的分组交换技术5、基于策略的网络管理机制6、设备体积小，便于灵活部署,2
12、019/10/12,31,小结,信息交换从实质上讲就是信息的转移，为满足不同业务的需求，信息转移技术得到迅猛的发展，各种信息转移技术如下图所示：,信息转移技术,电路交换,分组交换,空分,时分,同步转移方式（STM）,同步时分（STD）,时间位置,物理信道,固定长度分组（信源）,可变长度分组,异步转移方式（ATM）,异步时分（ATD）,标记,虚信道,X.25分组方式,快速分组（帧中继）,数据报方式,2019/10/12,33,现代通信的发展方向,宽带化 综合化 个人化 网络化,2019/10/12,34,通信技术是当今发展最快的行业之一，新概念新技术不断涌现，这些各位都有体会。这里只能给诸位介绍了一些有关现代通信的最最基本的概念，几种主要通信系统的基本原理、构成及其特点。抛砖引玉，由此希望大家对现代通信有一个大概的了解。祝同学们学习顺利，生活愉快！,2019/10/12,35,祝各位学习进步！生活愉快！ 谢 谢 大 家！二零零八年,
