交换技术交换与通信网汇总36页PPT
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第八节课 通信网与交换
集线器(Hub)、网桥、 共享介质、 随机 交换机 竞争式 路由器、服务器 ATM 交换机 分组交换 信元交换
2) 传送网 传送网是随着光传输技术的发展，在传统传输系统的 基础上引入管理和交换智能后形成的。传送网独立于具体 业务网，负责按需为交换节点/业务节点之间的互连分配电 路，在这些节点之间提供信息的透明传输通道，它还包含 相应的管理功能，如电路调度、网络性能监视、故障切换 等。构成传送网的主要技术要素有：传输介质、复用体制、
整个通信网中最具智能的部分。已形成的网络管理标准有： 电信管理网标准TMN系列，计算机网络管理标准SNMP等。 因此，从功能的角度看，一个完整的现代通信网可分为 相互依存的三部分：业务网、传送网、支撑网，如图1.4所
示。
电话网
Internet ATM 网 FR 网
移动网 支撑网
业务网
信令网 管理网
“交换”概念背后的思想是：按需分配
让网络根据用户实际的需求为其分配通信所需的网 络资源，即用户有通信需求时，网络为其分配资源，通信 结束后，网络再回收分配给用户的资源，让其他用户使用， 从而达到网络资源共享，降低通信成本的目的。 从资源分配的角度来看，不同的网络技术之间的差 异，主要体现在分配、管理网络资源策略上的差异，它们 直接决定了网络中交换、传输、控制等具体技术的实现方 式。 简单的控制策略——资源利用率不高 提高资源利用率——提高网络控制复杂度
表 1.1 主要业务网的类型
业务网 公共电话网 移动通信网 智能网 IN 分组交换网(X.25) 帧中继网 数字数据网 DDN 计算机局域网 Internet ATM 网络 基本业务 普通电话业务 移动话音、数据 以普通电话业务为基础的增值 业务和智能业务 低速数据业务(≤64 kb/s) 局域网互连(≥2 Mb/s) 数据专线业务 本地高速数据(≥10 Mb/s) Web、数据业务 综合业务 交换节点设备 数字程控交换机 移动交换机 业务交换节点、 业务 控制节点 分组交换机 帧中继交换机 DXC 和复用设备 交换技术 电路交换 电路/分组交换 电路交换 分组交换 帧交换 电路交换
通信系统与技术基础-交换技术与网络
2.2.3 程控电话交换网络
15
程控电话交换机的实质，就是电子计算机控制的电话 交换机。它以预先编好的程序来控制交换机的接续动作， 优点非常明显。
我国的PSTN为例，它分为本地电话网（市话网）和长 途电话网（长途网）两种。
我国的PSTN从建立之初起，很长一段时间采取的是5 级结构，如图2-6（a）所示。
制器。
2.3.3 软交换网络的特点
23
软交换的特点： 1．基于分组 2．开放的网络结构 3．业务与呼叫控制 分离，与网络分离 4．业务与接入介质 分离 5．快速提供新业务
软交换网络是多种逻辑功 能实体的集合。它提供综 合业务的呼叫控制、连接 和部分业务功能，相对于 传统程控交换技术，软交 换网络是新一代电信网语 音/数据/视频业务的核心 设备。
2.3.2 软交换网络结构
软交换网络是一个可以 同时向用户提供语音、 数据、视频业务的开放 网络。它采用一种分层 的网络结构，使得组网 更加灵活和方便。软交 换网络一共分为4层，从 下往上依次为接入层、 传送层、控制层、业务 层，如图2-8所示。
21
图2-8 软交换网络结构
2.3.2 软交换网络结构
18
WCDMA分为终端、（无线）接入网、3G核心网三部 分，如图2-7所示。
图2-7 WCDMA网络架构
2.2.4 移动电话交换网络
19
终端： 终端即用户终 端设备（User Equipment， UE），它主要 包括射频处理 单元、基带处 理单元、协议 栈模块及应用 层软件模块
接入网：
3G核心网：
步进制自动电 话交换机 自动接续 可靠性差，易 损坏，动作慢， 结构复杂，体 积大，机械噪 声大
纵横制自动电话 交换机 自动接续 不管是“纵横制” 还是“步进制”， 都是利用电磁机 械动作接线的， 所以它们同属于 “机电式自动电 话交换机”。
交换技术交换与通信网汇总
收号器 ——接收用户所拨的电话号码。
扫描驱动电路 ——对话路设备的状态进行扫 描，以便送入CPU进行分析处理， CPU发出的指令经驱动电路控制话路设 备动作。
I/O设备 —— 键盘，显示器，打印机等。
二 目前程控交换机的组成
• 交换网络 • 外围接口电路
用户电路
模拟用户电路 数字用户电路
中继单元 模拟中继单元
• •
管从 “业 这理务 一的开 代展”通角网信度络网来主看要络，开。展基于话音、文字或图像的单一媒体业务，
• “下一代”网络应当开展基于视频、音频和文字图像的混合多媒体业务。
• 从电信网络层以下所采用的核心技术来看，
• “这一代”网络是以TDM电路交换为基础的网络，
• “下一代”网络在网络层以下将以分组交换为基础构建。
通信网越大，后者的优点越明显。
如图N1=.110用0户时间，互连构 交换式通成通信信网网需100根线
图1.2 用户间通过交换设备 构成通信网
互连式通信网需100×99÷2=4950根线
7
终端 中继线
用户小交换机 用户线
市话交换机 汇接交换机
图1.3 大型通信网
8
结论
交换设备是通信网的重要组成 部分，交换设备的好坏决定了通信网 的好坏。
18
3、计算机网的交换方式——分组交换 packet switching
将报文分成若干个报文组（packet)，每个报文组要加上地址、 编号、校验码，然后以报文组为存储转发单位逐节点转发，到达 目的地再按编号组装成原报文。
分组交换有两种工作模式：数据报、虚电路方式。
数据报方式：以分组为基本单位逐节点转发，且不同分组 可
24
软交换网络的体系结构图
扫描驱动电路 ——对话路设备的状态进行扫 描，以便送入CPU进行分析处理， CPU发出的指令经驱动电路控制话路设 备动作。
I/O设备 —— 键盘，显示器，打印机等。
二 目前程控交换机的组成
• 交换网络 • 外围接口电路
用户电路
模拟用户电路 数字用户电路
中继单元 模拟中继单元
• •
管从 “业 这理务 一的开 代展”通角网信度络网来主看要络，开。展基于话音、文字或图像的单一媒体业务，
• “下一代”网络应当开展基于视频、音频和文字图像的混合多媒体业务。
• 从电信网络层以下所采用的核心技术来看，
• “这一代”网络是以TDM电路交换为基础的网络，
• “下一代”网络在网络层以下将以分组交换为基础构建。
通信网越大，后者的优点越明显。
如图N1=.110用0户时间，互连构 交换式通成通信信网网需100根线
图1.2 用户间通过交换设备 构成通信网
互连式通信网需100×99÷2=4950根线
7
终端 中继线
用户小交换机 用户线
市话交换机 汇接交换机
图1.3 大型通信网
8
结论
交换设备是通信网的重要组成 部分，交换设备的好坏决定了通信网 的好坏。
18
3、计算机网的交换方式——分组交换 packet switching
将报文分成若干个报文组（packet)，每个报文组要加上地址、 编号、校验码，然后以报文组为存储转发单位逐节点转发，到达 目的地再按编号组装成原报文。
分组交换有两种工作模式：数据报、虚电路方式。
数据报方式：以分组为基本单位逐节点转发，且不同分组 可
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软交换网络的体系结构图
现代 第5章 交换技术
处理机之间事务处理信息的要求。 提供了可靠的差错控制手段，使信息按正确的顺序传送而又不致丢失或
重复，以保证接收到的消息无差错。
No.7信号系统能满足多种通信业务的要求，可用于电话网、智能网和 综合业务网等。还能作为一种可靠的传送系统，在交换局和特种服务中心 之间进行其它形式的信息传递（如管理和维护信息）。No.7信号系统是通 信网向综合化、智能化发展不可缺少的支撑系统。
统中使用的交叉接点大多是由大规模集成电路构成的交换矩阵，具有开 关速度快（微秒级）、体积小、功耗小、无机械磨损、寿命长等优点。 有M条入线和N条出线的阵列称为M×N矩阵。为了能把M条入线中的任 何一条接到N条出线中的任何一条，它需要M×N个交叉接点。这种能 使每一条入线皆可和每一条出线相接的交叉矩阵称为“全利用度”的交 叉矩阵，它要使用数量巨大的交叉接点，很不经济。 减少交叉接点数量的根本途径是使用多级交叉矩阵或采用数字交换。
第5.1节、交换的必要性
单单位位用用户户
家家庭庭用用户户
电电视视机机
同轴电缆
便便携携计计算算机机
网线 电话线
交换网
固固定定电电话话
无线信道
节节目目提提供供商商 内内容容提提供供商商 服服务务提提供供商商
移移动动终终端端
第5.1节、交换的必要性
通信网的目的是使一个用户能在任何时间、以任何方式、与任何地点的 任何人、实现任何形式的信息交流（5W）。显然，不可能把千百万用 户的通信终端都以直达通信电路一一连接起来，因为，N个用户彼此直 连需要N(N−1) / 2条电路，即使只有100个用户（N=100）的小单位， 彼此直连也需4950对线，何况用户可能还有移动通信的要求。
一般的用户可能并没有感受到交换网的存在，那么你拨打的电话是如 何找到对方并建立通话？你的计算机又是如何在Internet找到需要的内容？
重复，以保证接收到的消息无差错。
No.7信号系统能满足多种通信业务的要求，可用于电话网、智能网和 综合业务网等。还能作为一种可靠的传送系统，在交换局和特种服务中心 之间进行其它形式的信息传递（如管理和维护信息）。No.7信号系统是通 信网向综合化、智能化发展不可缺少的支撑系统。
统中使用的交叉接点大多是由大规模集成电路构成的交换矩阵，具有开 关速度快（微秒级）、体积小、功耗小、无机械磨损、寿命长等优点。 有M条入线和N条出线的阵列称为M×N矩阵。为了能把M条入线中的任 何一条接到N条出线中的任何一条，它需要M×N个交叉接点。这种能 使每一条入线皆可和每一条出线相接的交叉矩阵称为“全利用度”的交 叉矩阵，它要使用数量巨大的交叉接点，很不经济。 减少交叉接点数量的根本途径是使用多级交叉矩阵或采用数字交换。
第5.1节、交换的必要性
单单位位用用户户
家家庭庭用用户户
电电视视机机
同轴电缆
便便携携计计算算机机
网线 电话线
交换网
固固定定电电话话
无线信道
节节目目提提供供商商 内内容容提提供供商商 服服务务提提供供商商
移移动动终终端端
第5.1节、交换的必要性
通信网的目的是使一个用户能在任何时间、以任何方式、与任何地点的 任何人、实现任何形式的信息交流（5W）。显然，不可能把千百万用 户的通信终端都以直达通信电路一一连接起来，因为，N个用户彼此直 连需要N(N−1) / 2条电路，即使只有100个用户（N=100）的小单位， 彼此直连也需4950对线，何况用户可能还有移动通信的要求。
一般的用户可能并没有感受到交换网的存在，那么你拨打的电话是如 何找到对方并建立通话？你的计算机又是如何在Internet找到需要的内容？
交换技术课件
8课时内容： ➢ 以太网交换技术 ➢ 虚拟局域网技术 ➢ 生成树技术 ➢ MSTP技术及配置
精品在线放课程 计算机网络基础
以太网交换技术
重、难点
1.以太网发展史 2.交换机工作原理（重点、难点） 3.两台主机通信的基本模型 （重点、难点） 4.交换机的基本配置 （重点） 5.eNSP的简单使用（重点）
务器等
以太网的发展
1985 年，电气电子工程师协会 (IEEE) 标准委员会发布了 LAN 标准。 以太网在 OSI 模型的最下两层，也就是数据链路层和物理层上运行。
万兆以太网出现 千兆以太网迅速发展 100M快速以太网 共享式转向交换式 10M以太网发展成熟 以太网产生
70年代 80年代
90年代 92年 96年 2002年
E0 E2
E1
B：00d0.d001.3333
E3
D：00d0.d001.4444
• PC A 发送一个帧（frame） 给 C • 交换机从端口 E0 学习到 A 的 MAC 地址 • 将该帧做 “洪泛（flooding）” 转发。
MAC地址学习
A：00d0.d001.1111 C：00d0.d001.2222
Contents
➢ 虚拟局域网的定义及优势 ➢ VLAN的划分（重点） ➢ VLAN链路类型 ➢ VLAN接口类型（重点、难点） ➢ VLAN的配置（重点、难点）
理解VLAN的概念 理解TCP/IP数据封
装过程
虚拟局域网的产生
A
用户：我不想收到C的广 播报文
B
C
管理员：B不能访问A
虚拟局域网的定义
局域网的定义
局域网(Local Area Network,简称LAN)，即计算机局部区域网，它是在一个局 部的地理范围内(通常网络连接的范围以几千米为限)，将各种计算机、外围设备、 数据库等互相连接起来组成的计算机通信网。
精品在线放课程 计算机网络基础
以太网交换技术
重、难点
1.以太网发展史 2.交换机工作原理（重点、难点） 3.两台主机通信的基本模型 （重点、难点） 4.交换机的基本配置 （重点） 5.eNSP的简单使用（重点）
务器等
以太网的发展
1985 年，电气电子工程师协会 (IEEE) 标准委员会发布了 LAN 标准。 以太网在 OSI 模型的最下两层，也就是数据链路层和物理层上运行。
万兆以太网出现 千兆以太网迅速发展 100M快速以太网 共享式转向交换式 10M以太网发展成熟 以太网产生
70年代 80年代
90年代 92年 96年 2002年
E0 E2
E1
B：00d0.d001.3333
E3
D：00d0.d001.4444
• PC A 发送一个帧（frame） 给 C • 交换机从端口 E0 学习到 A 的 MAC 地址 • 将该帧做 “洪泛（flooding）” 转发。
MAC地址学习
A：00d0.d001.1111 C：00d0.d001.2222
Contents
➢ 虚拟局域网的定义及优势 ➢ VLAN的划分（重点） ➢ VLAN链路类型 ➢ VLAN接口类型（重点、难点） ➢ VLAN的配置（重点、难点）
理解VLAN的概念 理解TCP/IP数据封
装过程
虚拟局域网的产生
A
用户：我不想收到C的广 播报文
B
C
管理员：B不能访问A
虚拟局域网的定义
局域网的定义
局域网(Local Area Network,简称LAN)，即计算机局部区域网，它是在一个局 部的地理范围内(通常网络连接的范围以几千米为限)，将各种计算机、外围设备、 数据库等互相连接起来组成的计算机通信网。
通信交换技术
1.3 通信交换技术
1、报文交换的基本概念 报文交换（又称存储转发交换）： 与电路交换的原理不同，不需要提供通信双方 的物理连接，而是将所有接收的报文暂时存储； 传送内容:用户信息+目的地址+源地址 交换节点:分析目的地址和选择路由 应用：公用电信网的电报自动交换 可进行速率、码型变换，具有差错控制措施,发送多目 的地址的报文
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) 面向连接（逻辑连接）和无连接两种工作方式: 统计时分复用（动态分配带宽）
统计时分复用的基本原理
1.3 通信交换技术
统计时分复用的基本原理:是把时间划分为不等长的时间片 ，长短不同的时间片就是传送不同长度分组所需的时间，对每路 通信没有固定分配时间片，而是按需来使用。当某路通信需要传 送的分组多时，所占用的时间片的个数就多；传送的分组少时， 所占用的时间片的个数就少。这也就意味着使用这条复用线传送 分组时间的长短，由此可见统计时分复用是动态分配带宽的。 信息传送有差错控制 信息传送不具有透明性 基于呼叫延迟制的流量控制 分组交换的技术特点决定了它不适合对实时性要求较高 的话 音业务，而适合突发（burst）和对差错敏感的数据业务。
1.3 通信交换技术
光交换：
光信号的电交换
转换过程不仅效率低下，而且由于涉及到电信号 的处理，要受到电子器件速率“瓶颈”的制约。
1.3 通信交换技术
光交换： 光交换是基于光信号的交换; 在整个光交换过程中，信号始终以光的形式存在， 在进出交换机时不需要进行光/电转换或者电/光转换， 从而大大提高了网络信息传送和处理能力。
交换节点A
移动通信网络及交换技术
22
移动交换系统概述
1．移动台（MS）
它是移动网的用户终端设备，其主要功能如下：
① 能通过无线接入通信网络，完成各种控制和处理以及提 供主叫或被叫通信业务。
② 具备与使用者之间的人-机接口，当移动用户和市话用 户建立呼叫时，移动台与最近的基站之间确立一个无线信道， 并通过MSC与市话用户通话；同样，任何两个移动用户的通话也 必须通过MSC建立。
37
用户安全技术
2．用户鉴权
用户鉴权也称为用户认证。确认移 动台
通过无线传送的移动用户识别（IMSI）是否是 签约的IMSI，即确认用户的合法身份，防止无 权用户接入网络。 用户鉴权由鉴权中心（Authority Center， AC）、位置寄存器（VLR）和用户 配合完成。
38
用户安全技术
3．用户通信信息的加密
1．人工漫游
两地运营部门预先定有协议，为对方预留一定数量的 漫游号，用户漫游前必须提出申请。该方式用于A，B两地 尚未连网的情况。
33
移动交换系统概述
2．半自动漫游
漫游用户至访问区发起呼叫时由访问区人工
台辅助完成。
3．自动漫游
这种方式要求网络数据库通过7号信令网互 连，网络可自动检索漫游用户的数据，并自动 分配漫游号，对于用户来说没有任何感觉。
过通信网中的交换节点发送给所需的任何一个或
多个被叫用户。 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线相连，如 图所示。
9
交换的基本概念
采用多个交换节点
10
交换节点的基本功能
为完成交换接续，交换节点必须具备的最基本 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继线发 来的地址信号。 （3）能按目的地址正确地进行选路以及在中继 线上转发信号。 （4）能控制连接的建立。 （5）能按照所收到的释放信号拆除连接。 11
现代交换技术课件
主要特点： ►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）。
►分组交换节点对各个分组分别处理。 ►根据选路信息选关概念
（1）通信线路的资源共享
组合多个低速数据终端共同使用一条高速的线路 （即多路复用），以便经济有效地使用通信线路。
多路复用方法 ： ►预分配资源法（预分配复用或固定分配） ►动态分配资源法（统计时分复用）
N对连接线? N
1.1 交换的基本概念
1.1.1 交换的引入
如果所有用户 都两两相连，互 连线数会很大： N×（N-1） ÷ 2
例：N=10000 连线数=50000000对
1.1 交换的基本概念
1.1.1 交换的引入
实际上，每个用户话机 只有一对连接线。
引入了一种交换设备。
电话 交换机
1.1.1 交换的引入
交换节点C
建立
传送 释放
（一）电路交换
2、多速率电路交换
其基本思路是：在传统电路交换基础上，对不同的 业务提供不同的带宽（基本速率的整数倍）。
主要特点（缺点）： ►基本速率较难确定。 ►速率类型不能太多。 ►固定带宽分配，不适应突发业务的要求。 ►控制较复杂等。
（一）电路交换
3、快速电路交换
其基本思路是：只在信息要传送时才分配带宽和有 关资源，并快速建立通道，用户没有信息传输时则 释放传输通道。
①
② ③
A
④
B
（二）分组交换
（2）查表路由法 ►每个节点中使用路由表，选择从该节点到网络中所 需终点的路径； ►路由选择按照第1、2、3 ……的顺序进行； ►分组到达节点之后按照路由表规定的路径前进； ►路由表是根据网络拓扑结构、链路容量、业务量等 因素和某些准则来建立。
和其他控制信息）。
►分组交换节点对各个分组分别处理。 ►根据选路信息选关概念
（1）通信线路的资源共享
组合多个低速数据终端共同使用一条高速的线路 （即多路复用），以便经济有效地使用通信线路。
多路复用方法 ： ►预分配资源法（预分配复用或固定分配） ►动态分配资源法（统计时分复用）
N对连接线? N
1.1 交换的基本概念
1.1.1 交换的引入
如果所有用户 都两两相连，互 连线数会很大： N×（N-1） ÷ 2
例：N=10000 连线数=50000000对
1.1 交换的基本概念
1.1.1 交换的引入
实际上，每个用户话机 只有一对连接线。
引入了一种交换设备。
电话 交换机
1.1.1 交换的引入
交换节点C
建立
传送 释放
（一）电路交换
2、多速率电路交换
其基本思路是：在传统电路交换基础上，对不同的 业务提供不同的带宽（基本速率的整数倍）。
主要特点（缺点）： ►基本速率较难确定。 ►速率类型不能太多。 ►固定带宽分配，不适应突发业务的要求。 ►控制较复杂等。
（一）电路交换
3、快速电路交换
其基本思路是：只在信息要传送时才分配带宽和有 关资源，并快速建立通道，用户没有信息传输时则 释放传输通道。
①
② ③
A
④
B
（二）分组交换
（2）查表路由法 ►每个节点中使用路由表，选择从该节点到网络中所 需终点的路径； ►路由选择按照第1、2、3 ……的顺序进行； ►分组到达节点之后按照路由表规定的路径前进； ►路由表是根据网络拓扑结构、链路容量、业务量等 因素和某些准则来建立。