现代交换原理电路交换技术资料
现代交换原理及技术--整理版
第一章1、无连接网络和面向连接网络的特点：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；无连接方式控制简单，适用于突发性强、数据量少的业务。
2、已经出现的交换技术有哪些？各有何特点？电路交换、分组交换、快速分组交换、ATM交换、网络交换A、带宽固定，电路利用率低。
实时性强。
无过失控制，不适于数据传输。
基于呼损制方式工作。
B、采用存储/转发方式，支持异种终端间的可变速率通信要求采用统计时分复用，线路利用率高具有过失控制功能，传输可靠性高经济性好C、快速分组交换进一步简化协议，只保存核心功能，以提供高速、高吞吐量、低时延的效劳D、固定长度的信元、面向连接、异步时分〔ATD〕交换E、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活性和可扩展性结合在一起的交换技术。
3、比拟电路交换、分组交换、ATM交换的异同电路交换是最落后的交换方式，先要建立电路连接〔可以使虚拟电路〕，然后进展数据交换，数据交换完毕之后释放电路。
这种方式交换方式比拟可靠，但是网络利用效率很低。
现在一般不采用这种这种交换方式了。
分组交换是现在最常见的交换方式，它是把一个数据报分成假设干个片段，然后分别同时发送，每个数据片段所经过的线路路由可能是不一样的，每个数据片段走什么路由要根据网络的具体情况和所使用的路由协议来决定。
到达目的节点之后，再把所有数据片段重新组装好。
这种交换方式的线路使用效率很高。
ATM通信技术将现有的线路交换方式数字通信方式与分组通信方式加以综合。
首先， ATM允许凭借信元标记定义和识别个人通信；就此而论，ATM装配普通的分组传输方式。
第二，ATM与分组方式通信严密相连，因此，它只有当有业务要传送时才利用带宽。
第三，像分组交换一样，在呼叫建立阶段，ATM支持效劳质量(QoS)协商，并通过在多种连接中共享其传输媒体而支持虚电路的利用。
但是也有明显差异，因为分组方式一般利用可变长度的分组，而ATM则将固定长度分组的ATM信元作为其根本的传输媒介。
现代交换原理与技术
现代交换原理与技术一、交换原理的概述交换原理是指在通信网络中，通过一种机制将信息从一个通信线路传输到另一个通信线路的过程。
它是实现通信网络中信息传输的核心技术。
随着通信技术的发展，交换原理也在不断地发展和完善。
二、交换原理的分类1. 电路交换电路交换是指在通信网络中，通过建立一条物理连接来传输信息。
这种方式需要预先分配资源，并且在整个通话期间占用这些资源。
常见的电路交换技术包括电话系统中使用的电路交换和ISDN（Integrated Services Digital Network）系统中使用的电路交换。
2. 报文交换报文交换是指在通信网络中，将数据分割成多个报文进行传输，并且每个报文都带有目标地址和源地址等信息。
这种方式可以提高网络资源利用率，但需要额外的控制信息来管理数据包。
3. 分组交换分组交换是指将数据分成固定大小的数据包进行传输，并且每个数据包都带有目标地址和源地址等信息。
这种方式具有灵活性、可靠性高等优点，因此被广泛应用于现代计算机网络中。
三、现代分组交换技术1. 数据包交换数据包交换是指将数据分成固定大小的数据包进行传输，并且每个数据包都带有目标地址和源地址等信息。
这种方式可以提高网络资源利用率，同时也可以提高网络的可靠性。
2. 路由器路由器是一种专门用于处理分组交换的网络设备。
它可以根据目标地址将数据包发送到正确的目标设备，并且可以根据网络拓扑和负载情况来选择最佳路径。
3. 交换机交换机是一种专门用于处理局域网内部通信的网络设备。
它可以根据MAC地址将数据包发送到正确的目标设备，同时也可以通过学习和过滤等技术来保证局域网内部的安全性。
4. VLANVLAN（Virtual Local Area Network）是一种虚拟局域网技术，它可以将一个物理局域网划分成多个逻辑上独立的子网。
这种技术可以提高网络管理和安全性。
5. QoSQoS（Quality of Service）是一种服务质量保证技术，它可以根据不同应用程序对网络资源进行优先级调度，从而保证关键业务在网络拥塞时能够得到优先处理。
现代通信网技术第二章电路交换
专用通信网
01
专用通信网是指为特定行业或企 业提供的内部通信网络，如银行 、证券、保险等金融机构的专用 通信网络。
02
专用通信网通常需要高可靠性和 安全性，因此电路交换技术在此 领域具有广泛应用，可以提供稳 定的语音和数据传输服务。
随着多媒体通信的普及，用户对 通信的实时性要求越来越高，电 路交换技术需要进一步提高传输
速度和降低延迟。
高效压缩技术
为了满足多媒体通信的数据量需求， 需要发展更高效的音视频压缩技术， 以减小传输带宽和存储空间占用。
适应性传输
针对不同网络环境和通信需求，电 路交换技术需要具备自适应传输能 力，以实现高质量的多媒体通信。
随着数字信号处理技术的发展，数字 电路交换技术逐渐取代了模拟电路交 换技术。
电路交换技术的特点
稳定性
可靠性
实时性
电路交换技术能够提供 稳定、可靠的通信服务，
通信质量较高。
在电路交换中，通信双 方之间的连接是固定的， 因此可以保证数据的可
靠传输。
电路交换技术适用于需 要实时通信的场景，如 语音通话、视频通话等。
数字电路交换
采用数字信号传输，具有抗干扰 能力强、传输质量稳定、可复用 等优点，是现代通信网的主流交 换方式。
频分多址电路交换与时分多址电路交换
频分多址电路交换
将通信频带分成若干个小的频带，每 个用户占用一个特定的频带进行通信 ，可以实现多路通信。
时分多址电路交换
将时间分割成若干个小的时隙，每个 用户占用一个特定的时隙进行通信， 可以实现动态分配通信资源。
现代交换原理电路交换技术
现代交换原理电路交换技术
电路交换技术的好处是可以实现实时通信，通信的质量较高，因为连接是稳定的，而且双方之间具有独占的带宽，不会受到其他通信的干扰。
此外，电路交换技术也具有较低的时延，因为连接的建立和释放都需要一定的时间，但在连接建立后，数据传输的速率比较快。
为了克服这些问题，现代交换原理引入了非电路交换技术，即数据包交换技术。
数据包交换技术将数据按照一定的格式划分为小包，每个包包含了头部和数据部分。
在发送时，数据包通过网络独立传输，可以选择不同的路径，到达目的地后再进行重新组装。
这种非电路交换技术具有更高的资源利用率和更强的容错能力，在现代通信网络中得到广泛应用。
现代交换原理结合了电路交换技术和数据包交换技术的优点，实现了灵活的通信交换。
在现代通信网络中，不同的通信服务可以选择不同的交换方式，根据实际需求选择最合适的交换技术。
例如，对于实时通信，可以使用电路交换技术，而对于非实时通信，可以使用数据包交换技术。
总之，现代交换原理是基于电路交换技术和数据包交换技术的综合应用，实现了灵活、高效的通信交换。
随着通信技术的不断发展，交换原理和交换技术也在不断进步和演化，为人们提供更好的通信体验。
现代交换原理
现代交换原理1.3 主要的交换方式现代通信网中采用的交换方式主要有电路交换、分组交换方式。
1.3.1 电路交换电话交换一般采用电路交换方式。
电路交换方式是指两个用户在相互通信时使用一条实际的物理链路，在通信过程中自始至终使用该条链路进行信息传输，并且不允许其它计算机或终端同时共享该链路的通信方式。
电路交换属于电路资源预分配系统，即在一次接续中，电路资源预先分配给一对用户固定使用，不管电路上是否有数据传输，电路一直被占用着，直到通信双方要求拆除电路连接为止。
电路交换的特点①在通信开始时要首先建立连接，在通信结束时要释放连接；②一个连接在通信期间始终占用该电路，即使该连接在某个时刻没有信息传送，该电路也不能被其它连接使用，电路利用率低。
③交换机对传输的信息不作处理，对交换机的处理要求简单，但对传输中出现的错误不能纠正。
④一旦连接建立以后，信息在系统中的传输时延基本上是一个恒定值。
电路交换适合传输信息量较大且传输速率恒定的业务，如电话通信业务，但不适合突发性要求高和对差错敏感的数据业务。
1.3.2分组交换分组交换原来是为完成数据通信业务发展起来的一种交换方式，由于分组交换技术的迅速发展，现在利用分组交换技术不仅可以用来完成数据通信业务，也可以用来完成话音和视频通信。
分组交换利用存储——转发的方式进行交换。
在分组交换方式中，首先将需传送的信息划分为一定长度的分组，并以分组为单位进行传输和交换。
在每个分组中都有一个3-10个字节的分组头，在分组头中包含有分组的地址和控制信息，以控制分组信息的传输和交换。
分组交换采用的是统计复用方式，电路的利用率较高。
但统计复用的缺点是可能产生附加的随机时延和丢失数据的可能。
这是由于用户传送数据的时间是随机的，若多个用户同时发送分组数据，则必然有一部分分组需要在缓冲区中等待一段时间才能占用电路传送，若等待的分组超过了缓冲区的容量，就可能发生部分分组的丢失。
另外，在分组交换中普遍采用逐段反馈重发措施，以保证数据传送是无差错的。
现代交换原理
现代交换原理概述：现代交换原理是指在通信领域中，利用交换设备和技术实现电话、数据和多媒体等信息的传递和交换的原理。
它是现代通信系统中的核心技术之一，能够提供高效、可靠的通信服务。
本文将详细介绍现代交换原理的基本概念、工作原理、应用场景以及未来发展趋势。
一、基本概念：1. 交换设备：指用于连接和转接用户之间通信链路的设备，包括交换机、路由器等。
2. 交换技术：指实现信息传递和交换的技术手段，包括电路交换、分组交换等。
3. 交换网络：由多个交换设备组成的网络，用于连接用户并实现信息交换。
二、工作原理：1. 电路交换：在通话过程中，交换设备会为通话双方建立一条专用的物理连接，一旦建立连接，通话双方之间的信息就可以直接传递，具有实时性和稳定性。
2. 分组交换：将数据分割成较小的数据包（分组），每一个数据包包含目标地址和数据内容等信息，通过交换设备在网络中进行传输和交换，最终到达目标地址。
分组交换具有高效性和灵便性，适合于数据通信。
三、应用场景：1. 电话交换：现代电话系统利用交换原理实现电话呼叫的接通和通话过程的管理，通过交换设备将电话信号传输到目标用户，实现电话通信。
2. 数据交换：现代数据通信系统利用交换原理实现数据的传输和交换，包括互联网、局域网等。
3. 多媒体交换：现代多媒体通信系统利用交换原理实现音视频数据的传输和交换，包括视频会议、流媒体等。
四、未来发展趋势：1. 软件定义网络（SDN）：SDN将网络控制和数据转发分离，通过集中式的控制器对网络进行管理和配置，提高网络的灵便性和可编程性。
2. 5G通信：5G通信将提供更高的带宽和更低的延迟，为交换原理的应用提供更好的支持，推动物联网、智能城市等领域的发展。
3. 虚拟化技术：通过虚拟化技术，将多个物理交换设备虚拟化成为一个逻辑设备，提高网络资源的利用率和灵便性。
总结：现代交换原理是实现通信系统中信息传递和交换的关键技术，通过交换设备和交换技术，可以提供高效、可靠的通信服务。
现代交换原理 电路交换技术
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传输设备
传输设备是传输媒介的统称，它是电话通 信网中的连接设备，是信息和信号的传输通路。 它的主要功能是将用户终端设备与交换设备， 以及多个交换设备相互连接在一起。传输链路 的实现方式很多，如市内电话网的用户端电缆、 局间中继设备和长途传输网的数字微波系统、 卫星系统以及光纤通信系统等。
6
传输设备
23
t
非均匀量化：压缩律＋均匀量化
律： y ln(1 x) ln(1 )
Ax 1 ln x y A律： 1 ln(Ax) 1 ln x
0 x 1
1 0x A 1 x 1 A
x，y 分别是归一化后的输入电压和输出电压。
24
3. 编码
将量化后信号转变为二进制数字信号。
① 单极性不归零码型——NRZ
（适用于近距离传输，常用于交换机内部。） ② 极 性 交 替 倒 置 码 — — AMI 码 （ Alternate Mark Inversion）（局内采用） ③ 三阶高密度双极性码——HDB3码（High Density Bipolar 3） （适用于远距离传输，常用于长途线路上。）
（b） 采样 t （c） 量化编码
8bit 二进制码元
t
一个 时隙
1 2 …… N 1 2 …… N 1 2 …… N 1 2 …… N
（d） TDM PCM
t
32
帧
PCM30/32路帧结构
1 复帧＝16帧 F0 F1 F2 1帧＝32时隙 TS0 TS 1 TS 2 TS 3 话路时隙TS1 -TS15 用于话路 偶帧 帧同步码 国际备用 奇帧 国内备用 告警 F2 CH2 F15 CH15 CH31 CH18 F1 CH1 CH17 F0 复帧 同步码 复帧失 步告警 8 位构成一个话路时隙 TS15 TS16 TS17 TS 16 TS30 TS31 话路时隙TS17-TS31 F15
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。
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电话交换机的发展
1878
1892
1938
1965
1970
人工交换机 人工接续 磁石交换机 共电交换机
步进制交换机 纵横制交换机 空分式模拟 程控交换机
自动接续 机械直接控制 可靠性差 寿命低 自动接续 话路空分 机械间接控制 传输模拟信号 体积庞大 程序控制 耗电量大
时分式数字程 控交换机 话路时分 传输数字信 号 程序控制
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第二章 电路交换技术
2.2 数字交换网络
18
话音信号数字化
话音信号数字化是将话音信号进行数字传 输、数字交换的前提和基础，是话音信号进入 数字交换网络之前必须完成的工作。 话音信号为模拟信号，将模拟信号转变为 数字信号的过程叫做数字信号的调制。话音信 号数字化过程中常用的调制方法有脉冲编码调 制（PCM）和增量调制（ΔM）。本小节着重讲 述脉冲编码调制（PCM）的基本步骤和基本原 理。
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数字程控交换机的功能
交换机功能
业务功能
控制功能 交换功能 接口功能 信令功能 公共服务功能 运行管理功能 维护诊断功能 计费功能
分机功能
来电显示 缩位拨号 热线服务 呼叫转移 恶意跟踪 会议电话 免打扰
14
呼叫处理过程
呼叫建立阶段
通信阶段
电路拆除阶段
通过呼叫信 令完成逐个 节点的接续， 建立起一条 端到端的通 信电路
第二章 电路交换技术
1
电路交换技术概述
数字交换网络 数字程控交换机的硬件结构 数字程控交换机的软件
2
3
4
5 6
呼叫处理的基本原理
电话通信网规程
1
第二章 电路交换技术
2.1 电路交换技术概述
2
电话通信的起源
全互连方式 引入交换节点
线路利用率低 使用不方便 安装维护困难
能完成任意两个用户之间的通话 接续，即具有任意性。 在同一时间内，能使若干对用户 同时通话且互不干扰。
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PCM模型
脉冲编码调制（PCM）模型
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1. 采样
1）目的：模拟信号在时间上离散化。 2）原理：每隔一定时间离散地抽取信号的一个 瞬时幅度值。 3）样值特点： 时间等间隔 幅度变化
4）采样的实现：由取样脉冲电子开关控制
5）采样频率：fs=8000Hz
21
2. 量化
1）目的：使样值在幅度上离散化。
3
电话交换机与电话通信网
汇接交换机 市话交换机 用户交换机 中继线 用户线
终端设备 传输设备 交换设备 信令协议、标准
4
终端设备
终端设备是电话通信网的源点和终点。它 的主要功能是把待传送的信息和在信道上传送 的信号之间相互转换。它利用发送传感器来感 受信息，利用接收传感器将信号恢复成能被人 感知的信息。它完成承载信号与传输信道之间 的匹配。对应不同的电信业务有不同的终端设 备，如电话业务的终端设备就是电话机终端， 数据通信的终端设备就是计算机等。
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数字程控交换机技术的发展
软、硬件进一步模块化，软件设计和数据修改采用数据 处理机完成； 控制系统采用计算机局域网技术，将控制系统设计成开 放式系统，为今后适应新的业务和功能奠定基础； 在交换网络方面进一步提高网络的集成度和容量； 在接口电路方面进一步提高用户电路的集成度； 加强有关智能网、综合业务数字网性能的开发； 大力开发各种接口，包括各种无线接口和光接口； 通过专用接口，完成程控交换机与局域网LAN、分组数据 网PDN、ISDN、接入网AN及无线移动通信网的互联； 加强接入网业务的开发,实现三网合一, 从而给人们提供 以宽带技术为核心的综合信息服务。
在已建立的端 到端的直通链 路上，透明地 传送和交换数 字化的语音信 号
结束一次通 信时，拆除 电路连接， 释放节点和 信道资源
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数字程控交换机的优越性
能提供许多新的用户服务性能； 维护管理方便，可靠性高； 灵活性大； 便于向综合业务数字网（ISDN）方向发展； 可以采用No.7信令； 便于利用电子器件的最新成果，使系统在技术 上的先进性得到发挥。
2）原理：用有限个电平表示模拟信号的样值。
PCM系统中，Q=256。（8bit） 3）方法：
用户接口电路 出中继接口电路
用户接口电路
数 字 交 换 网 络
入中继接口电路
信号设备
话路系统 控制系统
存储器 处理机 I/O设备
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数字程控交换机的外围设备
备份设备 维护终端 测试设备
时钟
数字程控 交换机
录音通知设备 监视告警设备
外围设备
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数字程控交换机的任务
模拟用户线接口：模拟电话用户间的接续与信息交换； 数字用户线接口：完成数字话机间的接续与信息交换； 模拟用户线接口和modem：完成数据终端间的数据通信； 配置硬软件：提供诸多专门的应用功能； 话务台：用户分机的呼叫转接、号码查询、故障受理等 服务业务。 维护终端：对程控交换系统或网络的配置以及对各类参 数数据、话务统计、计费系统等的管理与维护。
5
传输设备
传输设备是传输媒介的统称，它是电话通 信网中的连接设备，是信息和信号的传输通路。 它的主要功能是将用户终端设备与交换设备， 以及多个交换设备相互连接在一起。传输链路 的实现方式很多，如市内电话网的用户端电缆、 局间中继设备和长途传输网的数字微波系统、 卫星系统以及光纤通信系统等。
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传输设备
交换设备是整个电话通信网的核心，它的 基本功能是根据地址信息进行网内链路的连接， 以使电话通信网中的所有终端能建立信号通路， 实现任意通信双方的信号交换。
7
信令协议标准
仅包含上述三种设备的电话通信网还不能 形成一个完善的通信网，还必须包括信令、协 议和标准。从某种意义上说，信令是实现网内 设备相互联络的依据，协议和标准是构成网络 的规则。它们使得用户和网络资源之间，以及 各交换设备之间具备共同的“语言”，通过这 些“语言”使电话通信网合理地运转和正确地 控制，达到全网互通的目的。
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电话交换机的分类
按交换机的使用对象分
局用交换机和用户交换机 按呼叫接续方式分 人工接续交换机和自动接续交换机 按所交换的信号表示形式分 模拟交换机和数字交换机 按交换机构的工作方式分 空分交换机和时分交换机 按控制器电路的结构分 集中控制、分级控制和全分散控制
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数字程控交换机的组成框图