2.1 通信网的交换基础知识 （课件）-《数字通信技术及应用》（电子工业出版社）同步精品课堂

2.1 通信网的交换基础知识 数字通信技术及应用 同步精品课堂 电子工业出版社 目录 01 交换技术与设备的产生发展过程 02 交换方式的分类 03 现代交换技术与发展趋势 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学目标 知识目标 掌握通信网中交换技术的基本概念、分类和演进历程。 理解各种交换技术的工作原理、特点和适用范围。 了解现代通信网中交换技术的发展趋势和新技术。 能够分析并解决通信网中交换技术相关的实际问题。 能够使用相关工具或软件进行交换网络的配置和管理。 能力目标 激发学生对数字通信技术发展的兴趣。强化学生的信息社会责任感和职业道德意识。 情感目标 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学重难点 交换网络的配置和管理 各种交换技术的工作原理和特点 交换技术的选择和应用 难点 重点 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 问题导入 请大家思考，通信网为什么要交换？ 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.1 交换技术与设备的产生发展过程 1. 交换的引入 n个用户只需n对线，降低线路费用 降低线路费用 交换机为n个用户提供有效服务，利用率高 提高利用率 02 01 解决用户线急剧增大和通话确定难题 解决通信难题 03 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.1 交换技术与设备的产生发展过程 1. 交换的引入 图2.1 电话交换机组成的电话系统 自从有了电话交换，以交换设备为中心的通信网络因此得到发展。在通信领域，交换是 网络的核心，有什么样的交换技术就有什么样的网络。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.1 交换技术与设备的产生发展过程 2.电信交换技术的发展过程 从人工磁石电话交换机到自动交换机 人工到自动 从单业务到多媒体业务的发展过程 单业务到多媒体 从模拟交换机到数字程控交换机 模拟到数字 早期电话交换技术 1876年，A.G.Bell发明电话，随后为了满足多个用户之间的电话交换需求，电话交换技术应运而生。 电话的发明与需求 01 1878年，第一部人工磁石电话交换机问世，满足了电话通信的基本需求。 人工磁石电话交换机 02 1891年，共电式电话交换机的出现，取消了用户用的干电池，通话由局内蓄电池统一供给，提高了效率。 共电式电话交换机 03 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.1 交换技术与设备的产生发展过程 2.电信交换技术的发展过程 自动交换技术的演进 步进制史端乔式自动交换机 1889年，美国人史端乔发明了世界上第一部自动交换机，即步进制史端乔式自动交换机，标志着电话交换技术向自动化迈进。 纵横制交换机的引入 1919年，瑞典人发明了纵横制交换机，引入间接控制原理，用户的拨号脉冲由交换机内的公用设备记发器接收和转发，控制接线器的动作，是电话交换技术自动化的重要转折点。 空分程控交换机的开通 1965年，美国开通了第一台采用程序控制、空间分割的交换机，即空分程控交换机，为现代程控交换技术奠定了基础。 数字程控交换技术的发展 1970年，法国开通了第一台数字程控交换机E-10，标志着人类进入了数字程控交换机时代。 数字程控交换机E-10的出现 20世纪80年代之后，随着程控交换技术的飞速发展，产生了更先进的宽带交换机、多媒体等交换设备，极大丰富了通信手段。 宽带交换机与多媒体设备 程控交换技术的快速发展，使得通信技术更加高效、稳定，为现代通信网络的构建提供了坚实的技术支持。 程控交换技术的飞速发展 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.2 交换方式的分类 现代通信网中采用的交换方式主要有电路交换、报文交换和分组交换。 从交换原理上看， 电路交换是电路传送模式，又称同步传送模式； 而报文/分组交换采用的是存储/转发模式， 又称异步转移模式。 1.电路交换 含义：其指呼叫双方在开始通话之前，必须先由交换设备在两者之间建立一条专用电路，并在 整个通话期间独占电路，直到通话结束。 特点：实时性强、资源利用率低、无差错控制 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.2 交换方式的分类 2.报文交换 含义：以报文为传送单元，采用存储转发。交换机将收到的消息报文先存储于缓冲器的队列中。 根据报文头中的地址信息计算出路由，一旦输出线路空闲，再将存储的消息转发出去。 特点：实时性差，但资源利用率高 3.分组交换 分组交换的定义 分组交换是一种演变的报文交换技术，采用存储转发技术，将消息划分为数据分组进行传输。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 问题思考 分组交换与报文交换有何不同？ 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.2 交换方式的分类 3.分组交换 两者的主要区别 分组交换通过将消息划分为固定长度的数据分组来传输，而报文交换则不进行这种划分。 消息划分为数据分组 分组的存储转发过程 分组到达终点的排序与解包 工作原理 优点： 高速传输数据 实时性好 电路利用率高 传输时延小 节点交换机处理复杂 缺点： 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.3 现代交换技术与发展趋势 1.传统的电信交换 图2.2 电路交换方式的语音交换设备 (1)以电路交换为主的语音交换设备 采用时分复用技术，传送窄带语音业务 TDM电路交换 传送语音质量高，但业务单一 网络资源利用率低 评价 02 01 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.3 现代交换技术与发展趋势 1.传统的电信交换 (2)向以分组交换、软交换为主过渡 从语音业务向数据业务扩展 业务类型扩展 从电路交换向分组交换（含软交换）过渡 电路交换向分组交换 从硬件为主向软件为主过渡 硬件向软件过渡 01 02 03 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.3 现代交换技术与发展趋势 2. 交换技术演变与发展趋势 图2.3 现代通信网交换方式演变图 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.3 现代交换技术与发展趋势 3. 新一代的宽带交换技术 1)ATM  技术与交换设备 集电路交换和分组交换优点为一体 ATM技术 依据VPI和VCI决定信元转发 ATM交换技术 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.3 现代交换技术与发展趋势 3. 新一代的宽带交换技术 1)ATM  技术与交换设备 图2.4 VP与VC交换 图2.5 ATM交换机一般结构图 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.3 现代交换技术与发展趋势 3. 新一代的宽带交换技术 2）IP交换技术与IP交换机 将OSI 第二层的ATM 高速交换技术与第三层的IP 路由技术的优点结合 起来，就形成了IP 交换技术。 IP交换机由IP 交换控制器和ATM交换机组成。识别数据流特征，控制ATM交换过程 IP交换技术 IP交换机 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.3 现代交换技术与发展趋势 3. 新一代的宽带交换技术 图2.6 IP交换机一般结构图 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.3 现代交换技术与发展趋势 3. 新一代的宽带交换技术 3)MPLS 技术 MPLS（多协议标记交换）技术综合了IPOA、LANE、MPOA等技术的优点，旨在提供一种更高效的数据转发机制。 MPLS技术概述 01 MPLS网络通过标签交换机制，为第二层分组提供交换服务，同时保留了第三层分组的标准分组处理方式。 标签交换与路径属性 02 每个MPLS设备运行单一的IP路由协议，交换路由表更新信息，维护网络拓扑结构和地址空间。 MPLS网络结构 03 标签在MPLS中表示路径和业务属性，用于引导数据分组沿着特定路径转发，标签的处理在数据包进入和离开网络时进行。 标签的作用与处理 04 MPLS结合了ATM的高速性能和IP的灵活性及可扩充性，能够同时提供ATM和IP业务，是公用骨干网上的适用技术方案。 MPLS的性能与优势 05 MPLS技术已成为业界看好的下一代IP骨干网技术，尤其在利用ATM传送IP方面表现出色。 MPLS的应用场景 06 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.3 现代交换技术与发展趋势 3. 新一代的宽带交换技术 4)软交换 01 软交换概念的产生 软交换技术的提出是基于VoIP、互连设备网关和智能网技术的发展。 02 VoIP技术的发展 IP技术在通信领域的应用，形成了基于H.323协议体系和SIP体系的VoIP技术。 03 互连设备网关的功能分解 网关功能被分解为媒体网关(MGW)和媒体网关控制器(MGC)，分别负责媒体格式适配转换和控制功能。 04 智能网技术的融合 智能网技术将业务控制和呼叫控制分离，提出了独立于交换网络的业务控制架构。 05 软交换技术的特点 软交换是一种分布的软件系统，提供基于不同技术、协议和设备的无缝互操作功能。 06 软交换设备的功能 软交换设备作为下一代分组网络的核心，独立于网络，主要完成呼叫控制、资源分配和协议处理等功能。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 2.1.3 现代交换技术与发展趋势 3. 新一代的宽带交换技术 5)IMS IMS利用软交换技术，实现了业务与控制分离、呼叫控制与媒体传输分离。 IMS结构设计特点 IMS确保了呼叫控制和媒体传输的分离，优化了网络资源的使用。 呼叫控制与媒体传输 IMS的架构设计支持未来网络技术的融合和新业务的引入。 IMS技术的扩展性 IMS通过分离业务和控制层，提高了网络的灵活性和可扩展性。 业务与控制的分离 IMS不仅为移动用户服务，还融合了IP域的技术，与其他组织合作，扩展了服务范围。 IMS的融合与应用 IMS作为下一代网络(NGN)的核心，预示着通信网络将朝着更加智能化、融合化的方向发展。 IMS技术的未来展望 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 练一练 填空题 将业务控制和呼叫控制分离，提出了独立于交换网络的业务控制架构。 IP交换机由IP 交换控制器和 交换机组成。 VP就是一组 的组合。 从交换原理上看， 电路交换是 模式。 ATM 电路传送 VC 智能网 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 练一练 判断题 IMS 实际仅仅局限于只为移动用户进行服务。 MPLS 已成为业界普遍看好的下一代IP 骨干网技术。 ATM技术是一种集电路交换和分组交换两种优点为一体的传送方式。 问答题： 1. ATM 交换技术的基本原理是什么？ 2. 交换技术未来将会有怎样的发展趋势？ ×、√、√ 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 课堂小结 1.电路交换 2.报文交换 3.分组交换 2.1.2 交换方式的分类 2.1.1 交换技术与设备的产生发展过程 1. 交换的引入 2.电信交换技术的发展过程 2.1 通信网的交换基础知识 2.1.3 现代交换技术与发展趋势 1.传统的电信交换 2. 交换技术演变与发展趋势 3. 新一代的宽带交换技术 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 谢谢 $$