通信概论---第3章现代交换原理(运输j).
现代交换原理
现代交换大题：谈谈你对现代交换与通信网技术的发展以及应用方面的理解，可以从MPLS技术，或者软件交换技术，NGN等方面论述第一章通信：是在信息的源和目的之间进行信息传递的过程交换：是在通信的源和目的终端之间建立通信信道，实现通信信息传送的过程。
通信网中为什么要引入交换？当用户终端数N较大时，采用两两互联的通信连接方式实现多个用户之间的通信所需线对数的数量很大，线路浪费大，投资大，要配置多路选择开关，操作复杂。
为实现多个终端之间的通信，引入了交换节点，用户终端只需要一对线对与交换机相连，节省了线路投资，组网灵活方便。
通信网三要素：交换设备，传输设备，用户终端设备。
哪几种交换方式，分别属于哪种传送模式？交换方式：（电路交换、多速率交换、快速电路交换）属于电路传送模式（分组交换、帧交换、帧中继）属于传送模式（A TM交换）属于异步传送模式同步时分复用，异步时分复用概念同步时分复用原理：是把时间划分为等长的基本单位，一般称为帧，每个帧再划分为更小的单位叫做时隙。
时隙依据其在帧中的位置编号，假设一帧分为n个时隙，编号可以顺序记为0，1，2，…,n-1。
对一条同步时分复用的高速数字信道，那么这条高速的同步时分复用数字信道上就存在n条子信道，每个子信道也可以对应编号为0，1，2，…,n-1。
这些子信道有一个共同特征，就是依据数字信号子在每一帧中的时间位置来确定它是第几路子信道通过时间位置来识别每条通信。
异步时分复用原理：是把时间分为等长的时间片，用传递固定长度的信元。
此外，异步时分复用是依据信头中的标志X,Y,Z（VPI/VCI）来区分是哪路通信的信元，而不是靠时间位置来识别。
OC面向连接OL面向无连接电路交换系统结构，组成，功能电信交换系统主要由信息传送子系统和控制子系统组成交换网络：实现任意入线与出线的互连，它是交换系统的核心部件接口：将进入交换系统的信号转变为交换系统内部所适应的信号，或者是相反的过程，这种变换包括信号码型、速率等方面的变换控制系统：是交换系统的“指挥中心”，交换系统的交换网络，各种接口以及其他功能部件都是在控制子系统的控制协调下有条不紊地工作的。
现代交换原理第3章2
多级交换网络的拓扑结构可用三个参数来说明： 每个交换单元的容量 交换单元的级数
交换单元间的连接通路（链路）
多级交换网络(nm x nm两级交换网络)
1级 2级 O O 1 m-1 … … …
O 1 n-1
O 1 n-1 O 1 n-1
O
… … …
1 … m-1
1 …
O 1 m-1 O 1 m-1
第4条：N，在第4级的0～15端口中指定选择端口D'(此处 D‘=10，即选到第10组)，信道是任意的。
第5条：N，在第3级(第10组)第0～7端口中指定选择端口
C'(此处C'=4)，信道是任意的。
第6条：NZ，在第2级(第10组第4台接线器)的0～7端口中
指定选择B'或B'+4端口，(此处B'=2)，任意信道。
Y：用于第2级和第3级的自由选线，选择8个出端口中的任 一个。
N：用于第4级、第3级和AS级的指定选线。选择时端口是 指定的，而话路是任意的。 NZ：用于第2 级对AS级的选择，选择其指定的端口N或N ＋z(z＝4)，话路是任意的。
例 主叫CE地址ABCD为4 1 5 2 ，被叫CE地址A'B'C'D'为12 2 4 10，要求建立双向通路。 本例由于主叫CE和被叫CE两者的地址D≠D'，说明两个CE 不在同一组。要在两者间建立通路必须经过4级，故应发7条命 令。从主叫CE发出的7条命令是： 第1条：X，在AS级的第8～11端口中任选一个端口(即任选 一个面)，信道是任意的。 第2条：Y，在第2级的8～15端口中任选一个端口，信道是 任意的。 第3条：Y，在第3级的8～15端口中任选一个端口，信道是 任意的。
《现代交换原理》PPT课件
19
分组交换（PS：Packet Switching）
采用存储转发方式的分组交换与报文交换 的不同在于：分组交换将用户要传送的信息分 割为若干个分组（packet），每个分组中有 一个分组头，含有可供选路的信息和其他控制 信息。
精选课件ppt
20
分组交换和报文交换比较
报文交换的时延
分组交换的时延
接口
网
接口
中
继
接口
线
控制系统
精选课件ppt
48
电信交换的基本技术
互连技术
交换网络的拓扑结构、选路策略、控制机理、多播方 式、阻塞特性、故障防卫
接口技术
模拟用户接口、数字用户接口、模拟中继接口、数字 中继接口
信令技术 用户信令、局间信令
控制技术
控制系统的结构方式、处理机间的通信方式、多处理
机结构
精选课件ppt
精选课件ppt
11
交换节点的基本功能
交换节点可控制的接续类型： 本局接续、出局接续、入局接续、转接接续
交换节点必须具备的基本功能： 能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫
信号、地址信号 能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转
发信号 能控制连接的建立与拆除
精选课件ppt
12
交换节点接续类型图示
精选课件ppt
29
分组交换协议
分组交换基于X.25协议，该协议包含了3层，第一层 物理层，第二层数据链路层，第三层分组层，对应于OSI 模型的下三层。
X.25分组层 网络层
3
LAPB 数据链路层 2
物理层
物理层
1
精选课件ppt
30
分组交换协议
X.25
现代交换原理与通信网技术——第1章交换概论
（2）无连接工作方式的特点：
l 没有连接建立过程，一边选路、一边传送信息。
l 属于同一个通信的信息沿不同路径到达目的地，该路径 事先无法预知，无法保证信息的有序性（发送信息顺序 与接收信息顺序不一致）。
l 信息传送的时延相比面向连接工作方式要大。
l 对网络故障不敏感。
分组交换具有以下6个特点
信息传送的最小单位是分组（Packet） 分组由分组头和用户信息组成，分组头含有选路和控制信息。
特点如图1.14所示。
图1.14虚电路方式特点
数据报采用无连接工作方式（CL—Connection Less）， 在呼叫前不需要事先建立连接，而是边传送信息边选路，
并且各个分组依据分组头中的目的地址独立地进行选路。
图1.15数据报方式特点
面向连接工作方式和无连接工作方式的特点
（1）面向连接工作方式的特点： 不管是面向物理的连接还是面向逻辑的连接，其通信 过程可分为三个阶段：连接建立、传送信息、连接拆 除。 一旦连接建立，该通信的所有信息均沿着这个连接路 径传送，且保证信息的有序性（发送信息顺序与接收 信息顺序一致） 信息传送的时延相比无连接工作方式要小。 一旦所建立的连接出现故障，信息传送就要中断，必 须重新建立连接，因此对故障敏感。
第1章 交换概论
本章将要讲述的内容:
什么是交换 为什么在通信网中一定要引入交换的功能 通信网中交换设备究竟完成哪些功能 在现有通信网中都有哪些交换方式 不同交换方式之间的区别是什么
1.1 交换的引入
一个最简单的通信系统是只有两个用户终端和连接这两个 终端的传输线路所构成的通信系统，这种通信系统所实现 的通信方式，我们称之为点到点通信方式，如图1.1所示。
1.2.4 分组交换 （PS:Packet Switching)
现代交换原理概论PPT课件
（二）交换式通信网
1
6
2
1
6
2
5
开关
3
5
设备
3
4 4
N2问题变成了N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。
《现代交换原理 》
电子信息工程学院
1.1交换与通信网
（二）交换式通信网
用户交换机
市话交换机
汇接交换机
用户线
中继线
交换式通信网组网示意图
《现代交换原理 》
电子信息工程学院
1.1交换与通信网
（四）通信网的结构 用户驻地网、接入网和核心网
接入网 SNI
UNI
核心网
SNI 接入网
UNI
驻地网
公用设施
驻地网
用户设备
《现代交换原理 》
电子信息工程学院
（四）通信网的结构
用户驻地网CPN
Customer Premises Network CPN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。 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。
(1) 实现独立于交换节点的控制逻辑。 (2) 实现对交换节点业务控制。 (3) 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 多新的电信业务则转移到业务节点中。
《现代交换原理 》
电子信息工程学院
1.1.2 通信网的定义与构成
（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。
电子信息工程学院
1.1交换与通信网
1.1.1 从点到点通信到通信网
（一）点到点通信
现代交换原理 (2)
现代交换原理交换技术是现代通信网络中必不可少的技术之一，它承载了通信网络中所有的语音、数据和视频的传输。
随着技术的发展和变革，交换技术也经历了多次革新。
本文将介绍现代交换原理的基本概念、历史背景、分类和应用。
基本概念现代交换原理是一种将通信中的信息从一个信道转移到另一个信道的技术。
交换过程在通信网络中占据了很重要的地位，它通过对声音、数据等信息进行划分和分配，使得通信网络更加高效。
同时，它也能够保证网络的可靠性和安全性。
现代交换原理包括两种基本类型：电路交换和分组交换。
电路交换是一种建立起直接的通信信道的交换方式，就像电话交换一样。
而分组交换是将信息分成小的数据包进行传输，每个数据包带有目的地址，通过路由选择算法选择合适的路径进行传输。
历史背景在通信技术最初的发展阶段，人们主要采用的是人工交换的方式。
这种方式存在许多不足之处，例如速度慢、依赖人力等问题。
1927年，AT&T公司首先提出了自动交换机的概念，开始了电路交换技术的发展轨迹。
自动交换机的发展经历了多个阶段，从早期的机电式自动交换机到转换器式自动交换机，再到数字式自动交换机。
数字式自动交换机的出现，标志着电路交换技术迈入了数字时代。
除了电路交换，在20世纪70年代初期，分组交换技术开始发展。
分组交换技术的提出，较好地解决了电路交换中线路资源利用率低、通信容量不足等问题。
此外，分组交换技术也为后来的互联网技术铺平了道路。
分类现代交换原理可以按照不同的分类方式进行划分：•按照交换方式分类：分为电路交换和分组交换两类。
•按照交换机等级分类：分为局部交换机、中继交换机和核心交换机三类。
局部交换机主要负责连接用户终端和电话机；中继交换机在局部交换机之间进行交换，将国内通信和长途通信进行连接；核心交换机完成全国范围内的交换。
•按照交换机能力分类：根据交换机承载呼叫数量的不同，分为小交换机、中交换机和大交换机三类。
应用现代交换原理应用广泛，主要包括以下几个方面：•电话交换网络：电话交换网络是应用最广泛的交换网络之一。
现代通信原理
f x dx 1 ；
x2
（4）若 f x 在 x 处连续，则 f x
dF x 。 dx
正态随机变量
f x
x a 2 1 exp 2 2 2
标准正态随机变量
2019/4/3
f x
x2 1 exp 2 2
b.概率密度函数 f x
F x f ( x)dx
2019/4/3 信息与通信工程系 13
3.2.1随机过程的分布函数和概率密度函数
f x 的性质：
（1） f x 为非负 函数；
（2） （3） x2 x1 时， F ( x2 ) F ( x1 ) x f x dx ；
2019/4/3 信息与通信工程系 5
3.1 随机过程的基本概念 数学上可用随机实验和样本空间的概念定义随机 过程：设进行某一随机实验 E，S {e} 是它的样本空 间。如果对每一个样本 e(e S ) 来说，总可以按某一规 则确定一个时间函数 X (e, t )与之对应，那么，对所有 的样本，就得到一簇时间函数，并称此簇时间函数为 随机过程，其中每个时间函数称为该随机过程的样本 函数。
典型随机过程---接收机噪声
2019/4/3 信息与通信工程系 6
3.1 随机过程的基本概念
典型随机过程---噪声
2019/4/3 信息与通信工程系 7
3.1 随机过程的基本概念 归纳起来，随机过程具有如下特性：
（1）取值的随机性；
X t1 是一个随机变量（在t1时刻观察随机过程的值）
（2）样本的确定性。
2019/4/3
信息与通信工程系
现代通信概论A4红字部分
第一章通信过程可以理解为变化的消息信号对“载体”信号施加“影响”并让接收端能够“感知到”这 信号施加 影响 并 接收端能够 感知到个影响，从而检测并获得消息。
通信系统的一般模型：各组成部分的主要功能: 噪声、信源、发送设备、信道、接受设备、信宿、信源、发送设备、信道、接受设备、信宿 一个通信系统质量如何，通常由两个指标来衡量，即系统的有效性和可靠性。
有效性指的是单位时间内系统能够传输消息量的 有效性指的是单位时间内系统能够传输消息量的多少，以信道带宽（Hz ）或传输速率（bit/s ）为单位。
模拟通信系统：有效传输频带; 数字通信系统：信息传输速率 Rb ，单位：bit/s 可靠性指的是消息传输的准确程度，以不出差错 可靠性指的是消息传输的准确程度，以不出差错或差错越少越好。
模拟通信系统：输出信噪比=输出端信号平均功率 /输出端噪声平均功率 ; 数字通信系统：误码率=出现错误的码元(比特率)数/传输的总码元(比特率)数 。
信道是信号传输的通路，其传输特性描述的是不同频率的信号通过信道后能量幅度和相位变化 不同频率的信号通过信道后能量幅度和相位变化的情况。
信道带宽用以衡量一个信道的传输能力，带宽 信道带宽用以衡量 个信道的传输能力，带宽越大表明传输能力越强。
单位：Hz 信道容量则是用来衡量信道所能达到的最大传 信道容量则是用来衡量信道所能达到的最大传输能力的一个重要指标。
单位：bit/s 信道复用是利用同一传输媒介同时传为了不失真地实现通信信号传输，信号的有效带宽必须和信道带宽相匹配。
失真：当信号带宽>信道带宽，且大部分能量在该信道带宽内（部分失真），外（严重） 数据通信的含义：信源本身发出的就是数字形式的消息，如电报、计算机数据及指令等等。
数据通信系统与数字通信系统的主要区别：信源发出数字信号，无需经过模／数转换，只需考虑对信源进行压缩编码以降低信源的冗余度，提高有效性。
数字通信是数据通信的技术基础，数据通信是数字通信技术与计算机技术结合的成果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.2.3 程控数字交换的信令系统
按传递路径划分 随路信令(CAS)：信令与用户信息在同一条信道上传送， 公共信道信令(CCS)：信令在一条与用户信息信道分开
的信道上传送，
交换机 A 交换网络 话路 交换机 B 交换网络 交换机 A 交换网络 话路 交换机 B 交换网络
公共 控制
信令 设备
信令系统：
各种信令方式和信令设备构成了通信网的 信令系统。
3.2 程控数字交换基本原理
3.2.3 程控数字交换的信令系统
信令分类：
按工作区域划分： 用户线信令、局间信令 按传递方向划分： 前向信令、后向信令 按功能划分： 监视信令、选择信令和维护管理信令 按传递路径划分 随路信令、公共信道信令
3.2.3 程控数字交换的信令系统
所在的时隙中
当入端某个时隙信息需要交换到出端的另一时隙中去时 ,
相当于通过数字交换网络将时隙的内容“搬家”。
TS1时隙中的话音信息A——TS8时隙中出现。
TS1 TS2 TS3 A B C
时 隙 交 换
TS6 TS8 TS9 C A B
3.2 程控数字交换基本原理
3.2.1 程控数字交换的特点
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
3.1 基本概念
3.1.2 电话交换技术的发展
交 换技术 是以人 工交换 为开端 的 , 从 1878 年 在 美 国 康 涅 狄 格 州 纽 好 恩 （NewhavenConnecticut）建成第一个人工 电话交换局至今的 120 余年间 , 交换技术的 发展经历了四个重要阶段。
复用线交换 ---复用线交换就是在一个数字交换网络中采
用多条输入复用线和输出复用线，并使其在任一出入线之 间均可进行交换以增大交换容量
TS1 A 1 2 3 4 B TS3 TS8 B 1 2 3 A TS1 4
数 字 交 换 网 络
3.2 程控数字交换基本原理
3.2.2 程控数字交换网络
由若干个交换单元按照一定的方式构成的网 络。
3.1 基本概念
3.1.2 电话交换技术的发展
第一个阶段是人工交换阶段。 第二个阶段是机电式自动交换阶段。
1889年：步进制自动交换 1913年：纵横制自动交换
第三个阶段是电子式自动交换阶段。
1965年：布线逻辑控制
1970年：存储程序控制
第四个阶段是信息包交换发展阶段。
三大要素：
交换单元 交换单元间的拓扑连接
控制方式
3.2 程控数字交---交换单元 M*N
0 1
入 线 M-1 状态端 控制端
0 1 出 线 N-1
3.2 程控数字交换基本原理
3.2.3 程控数字交换的信令系统
信令的概念：
在通信网中，把用户与设备、设备与设备以 及设备与用户之间为建立通道和拆除通道而传 递的信号以及用于管理、维护和统计等方面信 息统称为信令。
3.1 基本概念
3.1.1 电话交换的概念 为什么要进行交换？
为保证任意两个用户间都能通话，很自然我们会想到每 两个用户用一对线路连起来。
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:
E A
B
C
D
所用线路=n(n-1)/2
3.1 基本概念
用户8 用户7
3.1.1 电话交换的概念
3.2.1 程控数字交换的特点
4、交换方式： 时隙交换
特点：时隙内容的搬移 可提高出入线时隙数实现扩展容量 适于容量小的交换
复用线交换（空分交换）
特点：多条输入/输出复用线 空分复用+时分复用 适于容量大的交换网络
3.2 程控数字交换基本原理
3.2.1 程控数字交换的特点
时隙交换 ---时隙交换是将用户所在时隙交换到对端用户
3.2.3 程控数字交换的信令系统
按传递方向划分： 前向信令：主叫用户方向发往被叫用户方向 的信令。 后向信令：被叫用户方向发往主叫用户方向 的信令。
3.2.3 程控数字交换的信令系统
按功能划分： 监视信令：监视用户线和中继线的状态变化。 地址信令：主叫话机发出的数字信号以及交换 机间传送的路由选择信息。 维护管理信令：线路拥塞、计费以及故障告警 等信息。
按工作区域划分：
用户线信令和局间信令
用户线信令：在终端和交换机之间的用户线上传输的信令。
主要包括：用户终端向交换机发送的监视信令和地址信令
例如：主、被叫用户的摘机挂机信令，主叫用户拨打的电话号
码等；拨号音和忙音等。
局间信令：在交换机和交换机之间、交换机与业务控制节点
之间等传递的信令。
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+1个终端时，需增设N条线路。
用户3 用户4 用户1 用户6
用户2
用户5
(a) 通信用户的全互连
3.1 基本概念
3.1.1 电话交换的概念
…… 在用户分布的密集中 心，安装一个设备，这好比 是一个开关接点，平时是打 开的，当任意两个用户之间 需要通话时，设备就把连接 两个用户的电话线接通。
作用：控制连接的建立、监视、释放，网络的监控、测试等 局间信令功能要比用户线信令复杂得多。
3.2.3 程控数字交换的信令系统
主叫 用户线 Telephone 交换机 A (发 端 局 ) 中继线 交换机 B (终 端 局 ) 用户线 Telephone 被叫
启 呼 (摘 机 ) 拨号音 拨号信令 占用信令 选 择 信 令 (路 由 信 令 ) 回铃音信令 应答信令 (通 话 ) 忙音 复 原 (挂 机 ) 后向挂机信令 前向拆线信令 拆线证实信令 复 原 (挂 机 ) 振铃信令 应 答 (摘 机 )
3.2 程控数字交换基本原理
3.2.1 程控数字交换的特点
1、关键特征： 采用数字交换网络 网中传送与交换的是数字信息 2、主要任务： 实现用户间话路的接续 3、基本构成： 控制设备（CPU+存储器+I/O设备） 话路设备（用户线接口电路+交换 网络+中继线接口电路）
3.2 程控数字交换基本原理