現(xiàn)代交換原理畢業(yè)論文

1、<p><b>　　現(xiàn)</b></p><p><b>　　代</b></p><p><b>　　交</b></p><p><b>　　換</b></p><p><b>　　原</b></p><p

2、><b>　　理</b></p><p><b>　　與</b></p><p><b>　　通</b></p><p><b>　　信</b></p><p><b>　　網(wǎng)</b></p><p>&

3、lt;b>　　技</b></p><p><b>　　術(shù)</b></p><p><b>　　結(jié)</b></p><p><b>　　業(yè)</b></p><p><b>　　論</b></p><p><b&

4、gt;　　文</b></p><p>　　學(xué)院：計算機與信息工程學(xué)院</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代通信的發(fā)展與普及，通信終端數(shù)目急劇增長，原始的點對點的通信網(wǎng)絡(luò)無法滿足多終端通信的需求，因此需要在通信網(wǎng)絡(luò)中添加現(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò)。本文將詳細介紹現(xiàn)代通信主要采用的一些交換方式和原理。主要內(nèi)容包括：交換

5、的基本概念，數(shù)字程控電話交換與電話通信網(wǎng)，信令系統(tǒng)，分組交換與分組交換網(wǎng)，ATM交換與寬帶這業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)。在最后對軟交換和光交換進行簡要介紹。</p><p>　　關(guān)鍵字：現(xiàn)代交換 通信網(wǎng) 程控 分組 信令</p><p><b>　　1.交換基本概念</b></p><p>　　為實現(xiàn)多個終端之間的通信，在通信網(wǎng)絡(luò)中引入交換節(jié)點，各個通信終端通

6、過網(wǎng)絡(luò)中的交換節(jié)點連接，而不再是通信終端的點對點的直接連接。同時由于交換節(jié)點是多輸入多輸出的設(shè)備，所以交換節(jié)點就要完成交換功能，在通信源和目的終端之間連立通鏈路，實現(xiàn)不同通信終端之間的通信。</p><p>　　目前通信網(wǎng)絡(luò)中使用較多的是：電路交換，分組交換，ATM交換，IP交換等。</p><p>　　2.數(shù)字程控電話交換與電話通信網(wǎng)</p><p>　　2.1數(shù)

7、字程控電話交換系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　數(shù)字程控交換的基本結(jié)構(gòu)是由話路子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)構(gòu)成的，話路子系統(tǒng)又是有交換網(wǎng)絡(luò)和接口設(shè)備構(gòu)成。一般采用模塊化分級控制結(jié)構(gòu)方式。</p><p>　　圖1 數(shù)字程控交換一般系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1.1數(shù)字程控電話交換系統(tǒng)硬件系統(tǒng)組成及原理</p><p>　　數(shù)字程控電話交換系統(tǒng)

8、硬件包括話路部分、控制部分以及輸入輸出部分。</p><p>　　話路部分通過使用多種接口設(shè)備完成外部信號與交換機內(nèi)部信號的轉(zhuǎn)換。主要有用戶電路、中繼電路和信令首發(fā)設(shè)備。通過這些設(shè)備，實現(xiàn)對通信話路的饋電、過壓保護、振鈴控制、監(jiān)視、編譯碼、濾波、以及信號發(fā)送接收等。</p><p>　　2.1.2控制系統(tǒng)構(gòu)成方式</p><p>　　程控交換機控制系統(tǒng)的構(gòu)成方式有很

9、多種，但從控制系統(tǒng)工作的基本原理來看，主要有集中控制和分散控制兩種。</p><p>　　集中控制是指處理機可以對交換系統(tǒng)內(nèi)的所有功能以及資源實施統(tǒng)一控制。具有以下三個特點：一、處理機直接控制所有功能的完成和資源使用，控制關(guān)系簡單，處理機間通信接口簡單。二、每臺處理機上運行的應(yīng)用軟件包含了對交換機所有功能的處理，因而單個處理機上的軟件復(fù)雜龐大。三、處理機集中完成所有功能，一旦處理及系統(tǒng)出現(xiàn)故障，整個控制系統(tǒng)就會癱

10、瘓，因而降低了系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　分散控制是指對交換機所有功能的完成和資源使用是由多個處理機分擔完成的。又可分為全分散控制和分級分散控制。有現(xiàn)代交換機功能復(fù)雜，容量龐大，可靠性要求較高，所以現(xiàn)代交換系統(tǒng)一般采用分散控制方式。</p><p>　　2.1.3軟件系統(tǒng)及程控軟件交換技術(shù)</p><p>　　程控交換機的軟件系統(tǒng)主要是由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件組

11、成。系統(tǒng)軟件主要包含一個實時多任務(wù)的操作系統(tǒng)軟件。應(yīng)用軟件主要包含：呼叫處理軟件，完成呼叫的連接建立與釋放、業(yè)務(wù)流的控制等；OAM（操作維護管理）軟件，以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。</p><p>　　在通信過程中，程控軟件根據(jù)設(shè)置自動完成呼叫處理，話路建立，話路監(jiān)測、號碼分析、話路釋放等工作。</p><p>　　2.2電話通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　電話

12、通信網(wǎng)又可以分為本地電話網(wǎng)、國內(nèi)長途電話網(wǎng)和國際長途電話網(wǎng)。我國電話通信網(wǎng)采用5級結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)拓撲為分層的樹形結(jié)構(gòu)。</p><p>　　本地電話網(wǎng)由若干斷句和匯接局、局間中繼線、長市中繼線、用戶接入設(shè)備以及用戶終端設(shè)備組成的電話網(wǎng)。一般根據(jù)本地用戶規(guī)模以及地域規(guī)模可以分別采用單局制（適用于小城鎮(zhèn)或者縣級電話網(wǎng)）、多局制（適用于中等城市電話網(wǎng)）和匯接制（適用于較大本地電話網(wǎng)）組網(wǎng)方式。</p><

13、;p>　　國內(nèi)長途電話網(wǎng)由于覆蓋面積大，距離長，用戶數(shù)量多，網(wǎng)絡(luò)中交換設(shè)備多等特點，因此采用分級分區(qū)匯接方式。我國長途電話王有四級長途交換中心C1—C4構(gòu)成，C1—C3為長途匯接局，C4為長途終端局。但是隨著技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)實需求，我國未來的長途電話網(wǎng)將向著無極動態(tài)網(wǎng)發(fā)展。</p><p><b>　　3.信令系統(tǒng)</b></p><p><b>　　3.

14、1信令概念</b></p><p>　　信令是通信網(wǎng)中規(guī)范化的控制命令，用來控制通信網(wǎng)中各種通信連接的建立和拆除，維護通信網(wǎng)的正常進行。一般可分為監(jiān)視信令、路由信令、管理信令、用戶信令、局間信令、隨路信令和公共信道信令。采用非互控方式、半互控方式和全互控方式。其中No.7信令系統(tǒng)是目前通信網(wǎng)中普遍采用的信令。</p><p><b>　　3.2No.7信令</b

15、></p><p>　　No.7信令是采用公共信道方式，傳輸模式采用分組傳輸模式中的數(shù)據(jù)報方式。因此話路與信令通道是分開的，所以需要對話路進行單獨的導(dǎo)通實驗。為了保障系統(tǒng)的可靠性，必須設(shè)置備用設(shè)備。</p><p>　　NO.7信令方式是國際化，標準化的通用公共信道信令系統(tǒng)。具有信道利用率高，信令傳送速度快，信令容量大的特點。NO.7信令系統(tǒng)采用功能模塊化的結(jié)構(gòu)，主要包括消息傳遞部分

16、，信令連接控制部分，用戶部分。實現(xiàn)呼叫的建立和釋放功能。此外還開發(fā)了OSI數(shù)據(jù)分層模式和設(shè)計方法，采用了分層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分散應(yīng)用處理。使系統(tǒng)具有更大的靈活性和開放性，能夠適應(yīng)計算機通信和電信網(wǎng)智能化發(fā)展的需要。</p><p>　　分組交換與分組交換網(wǎng)</p><p>　　4.1分組交換概念、性能及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p>　　分組交換是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)的交換方式，它將

17、用戶發(fā)送的報文劃分成一定長度的分組，一分組為存儲轉(zhuǎn)發(fā)。因此，它比電路交換的信道利用率高，比報文交換的時延小，具有實時通信的能力。分組交換利用統(tǒng)計時分復(fù)用原理，將一條數(shù)據(jù)鏈路復(fù)用成多個邏輯信道，最終構(gòu)成一條主叫、被叫用戶之間的信息傳送通路（虛電路）實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分組傳送。</p><p>　　分組交換在線路上采用動態(tài)復(fù)用技術(shù)傳送按一定長度分割為許多小段的數(shù)據(jù)—分組。每個分組標識后，在一條物理線路上采用動態(tài)復(fù)用的技術(shù)，同

18、時傳送多個數(shù)據(jù)分組。把來自用戶發(fā)端的數(shù)據(jù)暫存在交換機的存儲器內(nèi)，接著在網(wǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)。到達接收端，再去掉分組頭將各數(shù)據(jù)字段按順序重新裝配成完整的報文。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報文交換的傳輸時延小，交互性好。</p><p>　　在分組交換方式中，由于能夠以分組方式進行數(shù)據(jù)的暫存交換，經(jīng)交換機處理后，很容易地實現(xiàn)不同速率、不同規(guī)程的終端間通信。分組交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般由分組交換機、網(wǎng)絡(luò)管理中心、遠程集中器、分組

19、裝拆設(shè)備、分組終端、非分組終端和傳輸線路等基本設(shè)備組成。</p><p><b>　　4.2虛電路</b></p><p>　　交換虛電路(SVC) 交換虛電路的建立像打電話一樣，按主叫用戶的要求臨時在兩個（主、被叫）客戶之間建立虛電路。使用這種方式通信的客戶，一次完整的通信過程分為3個階段：呼叫建立、數(shù)據(jù)傳送和拆線階段。它適用于數(shù)據(jù)傳送量小隨機性強的場合。</

20、p><p>　　永久虛電路(PVC) 這種方式如同租用專線一樣，在兩個客戶之間建立固定的通路。它的建立由網(wǎng)絡(luò)管理中心預(yù)先根據(jù)客戶需求而設(shè)定，因此在客戶使用中，只有數(shù)據(jù)傳送階段，而無呼叫建立和拆線階段。它適合于兩個用戶的通信比較頻繁、通信量較大的場合。</p><p><b>　　4.3分組交換協(xié)議</b></p><p>　　在分組交換協(xié)議中最著名

21、的就是X.25協(xié)議。采用分層的體系結(jié)構(gòu)，自上而下分為三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和分組層，分別對應(yīng)OSI參考模型的下三層。X.25協(xié)議是標準化的接口協(xié)議，任何要接入到分組交換網(wǎng)的終端設(shè)備必須在接口處滿足該協(xié)議的規(guī)定。</p><p><b>　　4.4分組交換機</b></p><p>　　分組交換網(wǎng)中交換設(shè)備多種多樣，但一般包括三個基本部分：交換單元、接口單元和控制單元

22、。同樣分組交換網(wǎng)中的分組交換機也是如此。一般分組交換機的性能指標主要有：吞吐量、平均分組處理時延和虛呼叫處理能力。我國共用分組交換網(wǎng)的交換節(jié)點使用的是DPN-100分組交換機。</p><p><b>　　4.5分組交換網(wǎng)</b></p><p>　　分組交換網(wǎng)組要是由分組交換機、用戶終端設(shè)備。分組裝拆設(shè)備、遠程集中控制器、網(wǎng)絡(luò)管理中心和傳輸線路設(shè)備組成。分組交換網(wǎng)實

23、質(zhì)就是分組交換即存儲轉(zhuǎn)發(fā)。CHINAPAC骨干網(wǎng)是目前中國的共用分組交換網(wǎng)。</p><p>　　5.ATM交換與寬帶這業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)</p><p>　　ATM交換是電交換，它以信元為單位，即53個字節(jié)(424bit)為一個整體進行交換，但它僅對信頭進行處理。交換單元有n條入線(I1～In)，m條出線(O1～Om)，每條入線和出線上傳送的都是ATM信元流，而每個信元的信頭值則表明該信元所在的

24、邏輯信道。不同的入線(或出線)上可以采用相同的邏輯信道值。ATM交換的基本任務(wù)就是將任意入線上的任意邏輯信道中的信元交換到所需的任意出線上的任意邏輯信道上去。</p><p>　　5.1空分交換結(jié)構(gòu)(矩陣交換)</p><p>　　ATM交換的最簡單方法是將每一條入線和每一條出線相連接，在每條連接線上裝上相應(yīng)的開關(guān)，根據(jù)信頭VPI/VCI決定相應(yīng)的開關(guān)是否閉合來接通特定輸入和輸出線路，以將

25、某入線上的信元交換到指定出線上去。最簡單的實現(xiàn)方法就是空分交換方式，也稱矩陣交換。的基本原理來源于縱橫制交換機。</p><p>　　矩陣交換的優(yōu)點是輸入輸出端口間一組通路可以同時工作，即信元可以并行傳送，吞吐率和時延特性較好。缺點是交叉結(jié)點的復(fù)雜程度隨入線和出線的N^2函數(shù)增長，導(dǎo)致硬件復(fù)雜，因此其規(guī)模不宜過大?？辗纸粨Q矩陣分為單級交換矩陣和多級交換矩陣兩種類型。</p><p>　　單

26、級交換矩陣只有一級交換元素與輸入/輸出端口相連。混洗式交換網(wǎng)絡(luò)。它的主要原理是利用反饋機制將發(fā)生沖突的信元返回輸入端重新尋找合適的輸出端，利用反饋可使某一輸入端的信元能在任意一個輸出端輸出。很明顯，一個信元要達到合適的輸出端可能需要重復(fù)幾次，因此又叫循環(huán)網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)成這種網(wǎng)絡(luò)只需少量的交換元素，但其性能并不太好，關(guān)鍵是內(nèi)部延遲較長。</p><p>　　多級交換矩陣由多個交換元素互連組成，它可以克服單級交換矩陣交叉結(jié)

27、點數(shù)過多的缺點。多級交換矩陣又可分為單通路和多通路兩種網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　5.2寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)</p><p>　　寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)簡稱B-ISDN。B-ISDN是在ISDN的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可以支持各種不同類型、不同速率的業(yè)務(wù)，不但包括連續(xù)型業(yè)務(wù)，還應(yīng)包括突發(fā)型寬帶業(yè)務(wù)，其業(yè)務(wù)分布范圍極為廣泛，包括速率不大于64kbit/s的窄帶業(yè)務(wù)（如語音、傳真），寬帶分配型業(yè)務(wù)（廣播

28、電視、高清晰度電視），寬帶交互型通信業(yè)務(wù)（可視電話、會議電視）,寬帶突發(fā)型業(yè)務(wù)(高速數(shù)據(jù))等。</p><p>　　B-ISDN的主要特征是以同步轉(zhuǎn)移模式（STM）和異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）兼容方式，在同一網(wǎng)路中支持范圍廣泛的聲音、圖象和數(shù)據(jù)的應(yīng)用。ATM不僅能把話音、數(shù)據(jù)、圖象等各種業(yè)務(wù)都綜合到一個網(wǎng)內(nèi)，它還具有實現(xiàn)帶寬動態(tài)分配和多媒體通信的優(yōu)點。寬帶交換是實現(xiàn)B-ISDN 的ATM關(guān)鍵和核心。它是一種

29、快速分組交換，面向分組的轉(zhuǎn)移模式。B-ISDN強調(diào)ISDN的寬帶和多媒體通信，是一個可提供高于1.544Mbit/s或2.048Mbit/s的快帶業(yè)務(wù)和其他ISDN業(yè)務(wù)，并具有適應(yīng)各種業(yè)務(wù)邏輯、維護和網(wǎng)管等智能的通信網(wǎng)，是一個更廣泛的ISDN概念。其業(yè)務(wù)綜合的關(guān)鍵是使用統(tǒng)一的信息單位和單一結(jié)構(gòu)連接實現(xiàn)多媒體通信，并用多用途的用戶網(wǎng)絡(luò)接口提供多種服務(wù)。</p><p>　　6. 軟交換和光交換</p>

30、<p>　　軟交換是網(wǎng)絡(luò)演進以及下一代分組網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備之一，獨立于傳送網(wǎng)絡(luò)，主要完成呼叫控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認證、計費等主要功能，同時可以向用戶提供現(xiàn)有交換電路的電路交換機所能提供的所有業(yè)務(wù)，并向第三方提供可編程的能力。</p><p>　　軟交換可以利用標準的全開放應(yīng)用平臺為客戶定制各種新業(yè)務(wù)和綜合業(yè)務(wù)，最大限度的滿足用戶需求。同時開放的應(yīng)用標準也有利于各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。同時軟交

31、換將傳統(tǒng)交換機的各個功能模塊分離成為獨立的網(wǎng)絡(luò)部件，各個部件可以根據(jù)相應(yīng)功能獨立發(fā)展。</p><p>　　光交換是指不經(jīng)過任何光電轉(zhuǎn)換，在廣域內(nèi)為輸入的光信號選擇不同的輸出信道的交換方式。所以整個交換過程不會涉及電信號，因此可以避開電子器件速率較低的影響，可以和高速光纖傳輸速率匹配，實現(xiàn)高速傳輸。同時光交換根據(jù)波長對信號進行路由和選路，與通信采用的協(xié)議、數(shù)據(jù)格式和傳輸速率無關(guān)，可以實現(xiàn)透明的數(shù)據(jù)傳輸。最后光交換

32、可以保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，提供靈活的信息路由手段。</p><p>　　光交換可以分為空分光交換、時分光交換、波分光交換，同時三者也可以相應(yīng)的復(fù)合起來，產(chǎn)生復(fù)合交換。</p><p>　　未來通信網(wǎng)將向著全光通信網(wǎng)發(fā)展，所以光分組交換技術(shù)是其核心技術(shù)之一。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　

33、[1] 卞佳麗.現(xiàn)代交換原理與通信網(wǎng)技術(shù)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2005.5</p><p>　　[2] 雷震洲.核心網(wǎng)中的光分組交換.電信工程技術(shù)與標準化，2003（10）</p><p>　　[3] 陳建亞，余浩.軟交換與下一代網(wǎng)絡(luò).北京：北京郵電大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[4] 杜治龍.分組交換工程.北京：人民郵電出版社，1993&l