概论113要点学习.pptx

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1、第1章 绪 论 2023/2/151第1章 绪 论 1.1 交换与通信网交换与通信网 1.2 电话交换电话交换 1.3 数据交换数据交换 1.4 宽带交换技术宽带交换技术1.5 光交换技术光交换技术1.6 软交换技术软交换技术第第1页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1521.1 交换与通信网交换与通信网 交换机的引入交换机的引入 1.点对点通信系统点对点通信系统 点对点通信系统第第2页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/153 2.多用户通信系统多用户通信系统怎样连接？怎样连接？第第3页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/154 多用户全互连式连接（1）多用户

2、多用户全互连式全互连式连接连接优点：？优点：？缺点：？缺点：？优点：简单、可靠。优点：简单、可靠。第第4页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/155 全互连式连接存在下列一些缺点缺点：(1)当存在N个终端时，需用N(N-1)/2条线对，线对数量线对数量以终端数的平方增加平方增加。(2)当这些终端分别位于相距很远的两地时，两地间需要大量的长线路长线路。(3)每个终端都有N-l对线与其它终端相接，因而每个终端需要N-1个线路接口线路接口。第第5页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/156 (4)增加第N+1个终端时，必须增设N对线路。当N较大时，无法实用化实用化。(5)由于每个

3、用户处的出线过多，因此维护工作量维护工作量较大。怎样解决这些问题，怎样解决这些问题，以达到实用目的？以达到实用目的？提出您的方案思路：提出您的方案思路：一户一线，增加一个交换机一户一线，增加一个交换机第第6页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/157 在用户分布密集的中心安装一个设备在用户分布密集的中心安装一个设备交换交换机，机，用户通过交换机连接。用户通过交换机连接。优点？，缺点？优点？，缺点？（2）多用户）多用户交换机交换机连接连接第第7页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/158 交换机的功能：交换机的功能：能在能在任意两条用户线任意两条用户线之间之间建立建立和（而后

4、）和（而后）释放释放一条通信链路。一条通信链路。例：一个交换机组成的通信网（图例：一个交换机组成的通信网（图1.4）多个交换机组成的通信网多个交换机组成的通信网（图（图1.5）第第8页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/159通信网通信网（1）一个交换机组成的通信网）一个交换机组成的通信网交换：交换：Switching交换机：交换机：Switch、exchange例：例：telephone exchange第第9页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1510（2）多台交换机组成的通信网）多台交换机组成的通信网第第10页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1511

5、交换机用什么方式控制通信链路的连接与释放交换机用什么方式控制通信链路的连接与释放？信息在网络中的传送方式？信息在网络中的传送方式？第第11页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1512面向连接网络和无连接网络面向连接网络和无连接网络 信息在通信网中由发端至终端逐节点传递时，网信息在通信网中由发端至终端逐节点传递时，网络有两种工作方式：络有两种工作方式：面向连接面向连接CO(Connection Oriented)无连接无连接CL (Connectionless)。第第12页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1513 1.面向连接网络面向连接网络 面向连接网络的传送原理第第

6、13页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1514 面向连接网络建立的连接有两种:实连接和虚连接实连接和虚连接。实连接：实连接：用户通信时，如果建立的连接由一条接一条的由一条接一条的专用电路资源连接而成专用电路资源连接而成，无论是否有用户信息传递，这条专用连接始终存在，且每一段占用恒定的电路资源，那么这个连接就叫实连接；虚连接：虚连接：如果电路的分配是随机的，用户有信息传送时用户有信息传送时才占用电路资源才占用电路资源(带宽根据需要分配)，无信息传送就不占用电路资源，对用户的识别采用标志对用户的识别采用标志，即一条连接使用相同标志统计占用的电路资源，那么这样一段又一段串接起来的标志连

7、接叫虚连接。显然，实连接的电路资源利用率低，而虚连接的电路资源实连接的电路资源利用率低，而虚连接的电路资源利用率高。利用率高。例如：例如：第第14页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/15152.无连接网络无连接网络 无连接网络的信息传送过程第第15页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1516 面向连接网络和无连接网络的主要面向连接网络和无连接网络的主要区别区别如下：如下：(1)面向连接面向连接网络用户的通信总要经过网络用户的通信总要经过建立连接、信息传送、建立连接、信息传送、释放连接三个阶段释放连接三个阶段；而无连接网络不为用户的；而无连接网络不为用户的通信过程通信过程

8、建立和建立和拆除连接。拆除连接。(2)面向连接网络中的面向连接网络中的每一个节点为每一个节点为每一个呼叫每一个呼叫选路选路，节点，节点中需要有维持连接的中需要有维持连接的状态表状态表；而无连接网络中的每一个节点为；而无连接网络中的每一个节点为每一个传送信息每一个传送信息选路选路，节点中不需要维持连接的状态表。，节点中不需要维持连接的状态表。(3)用户信息较长时，采用面向连接的通信方式的用户信息较长时，采用面向连接的通信方式的效率效率高；高；反之，使用无连接的方式要好一些。反之，使用无连接的方式要好一些。第第16页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1517信息在网络中的传送方式信息在

9、网络中的传送方式同步传送模式同步传送模式STM(Synchronous Transfer Mode)异步传送模式异步传送模式ATM(Asynchronous Transfer Mode)。第第17页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1518 1.同步传送模式同步传送模式 同步时分复用同步时分复用是指将时间划分为基本时间单位，是指将时间划分为基本时间单位，一帧时长是固定的一帧时长是固定的(常见的为常见的为125 s)。每帧分成若干个。每帧分成若干个时隙时隙，并按顺序编号，所有帧中编号相同的时隙成为，并按顺序编号，所有帧中编号相同的时隙成为一个子信道，该信道是恒定速率的，具有周期出现的

10、一个子信道，该信道是恒定速率的，具有周期出现的特点。一个子信道传递一路信息。这种信道也称为特点。一个子信道传递一路信息。这种信道也称为位位置化信道置化信道，因为根据它在时间轴上的位置，就可以知，因为根据它在时间轴上的位置，就可以知道是第几路信道。道是第几路信道。第第18页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1519 对同步时分复用信号的交换对同步时分复用信号的交换实际上是对信息所在实际上是对信息所在位置的交换位置的交换，即时隙的内容在时间轴上的移动，称为，即时隙的内容在时间轴上的移动，称为同步时分交换同步时分交换。STM的优点的优点是一旦建立连接，该连接的是一旦建立连接，该连接的服务

11、质量服务质量便便不会受网络中其它用户的影响不会受网络中其它用户的影响。但是为了保证连接。但是为了保证连接所需带宽，必须按信息最大速率分配信道资源。这一所需带宽，必须按信息最大速率分配信道资源。这一点对恒定比特率业务没有影响，但对可变比特率业务点对恒定比特率业务没有影响，但对可变比特率业务会有影响，它会降低信道利用率。会有影响，它会降低信道利用率。第第19页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1520 2.异步传送模式异步传送模式 把需要把需要传送的信息传送的信息分成很多小段，称为分成很多小段，称为分组分组。每。每个分组前附加个分组前附加标志码标志码，说明分组要去哪个输出端。来，说明分

12、组要去哪个输出端。来自同一用户的信息划分成的分组的标志码相同。各个自同一用户的信息划分成的分组的标志码相同。各个分组在复接时可以分组在复接时可以使用任何时隙使用任何时隙(子信道子信道)。这样，把一。这样，把一个信道划分成若干子信道，用标志码标识的信道称为个信道划分成若干子信道，用标志码标识的信道称为标志化信道标志化信道。将这样的子信道合成为一个信道的技术，。将这样的子信道合成为一个信道的技术，称为称为异步时分复用异步时分复用(也叫统计时分复用也叫统计时分复用)。第第20页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1521 对异步时分复用信号的交换实际上就是按照每个对异步时分复用信号的交换实

13、际上就是按照每个分组信息前的路由标记，将其分发到出线，这种交换分组信息前的路由标记，将其分发到出线，这种交换方式叫方式叫异步时分交换异步时分交换(也叫存储转发交换也叫存储转发交换)。异步时分复用的优点是能够统计地、动态地占用异步时分复用的优点是能够统计地、动态地占用信道资源。在连接建立并给连接分配带宽时，信道资源。在连接建立并给连接分配带宽时，ATM与与输入业务流速率无关，可以不按最大信息速率分配带输入业务流速率无关，可以不按最大信息速率分配带宽。宽。在相等的信道资源前提下，在相等的信道资源前提下，ATM比比STM接纳的连接纳的连接数更多。接数更多。第第21页页/共共49页页第1章 绪 论 2

14、023/2/1522(a)同步时分复用；(b)异步时分复用第第22页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/15231.2 电话交交换 电话网络提供电话网络提供电路交换方式电路交换方式建立传输通道建立传输通道.终端（终端（Terminal,TM）:电话或其他电话或其他 交换方式：电路交换（交换方式：电路交换（Circuit switching,CS）；）；交换过程：交换过程：（1）呼叫建立：）呼叫建立：（2）双方通话：）双方通话：（3）呼叫释放：）呼叫释放：拨号，建立一条电路（用户线和拨号，建立一条电路（用户线和PCM数数字通道）字通道）双方独占一条通道。双方独占一条通道。一方挂机，释放

15、一条电路（用户线和一方挂机，释放一条电路（用户线和PCM数字通道）数字通道）第第23页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/15241.3 数据交换数据交换业务特点（数据通信与话音通信的区别）业务特点（数据通信与话音通信的区别）1.通信对象不同通信对象不同 2可靠性要求不同可靠性要求不同 3平均持续时间和通信建立时间不同平均持续时间和通信建立时间不同 4信息业务量的特性不同信息业务量的特性不同 数据通信的数据通信的典型应用是计算机通信典型应用是计算机通信。数据通信与话音通。数据通信与话音通信有很大的区别。理解这类差别，有利于更好地理解数据交信有很大的区别。理解这类差别，有利于更好地理解

16、数据交换及网络。换及网络。第第24页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/15251.通信对象不同通信对象不同 数据：数据：是是计算机与计算机计算机与计算机或或人与计算机人与计算机之间的通之间的通信。通信协议为信。通信协议为TCP/IP协议协议。话音：话音：人与人人与人之间的通信，程控交换用之间的通信，程控交换用1号信令号信令。第第25页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/15262.可靠性要求不同可靠性要求不同 数据：数据：差错率在差错率在10-8b/s以下以下。话音：话音：差错率在差错率在10-3b/s左右左右数据能不能传错？数据能不能传错？怎样去掉传输差错？怎样去掉传输

17、差错？第第26页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1527 3平均持续时间和通信建立时间不同平均持续时间和通信建立时间不同 数据：数据：50%的用户数据通信持续在的用户数据通信持续在5s以下。以下。话音：话音：多数用户的话音通信持续在多数用户的话音通信持续在5min左右。左右。为此要求：为此要求：数据通信的建立时间数据通信的建立时间通常在通常在1.5s左右，左右，而而话音通信的建立时间话音通信的建立时间通常在通常在15s左右。左右。第第27页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1528 4信息业务量的特性不同信息业务量的特性不同 数据：数据：依对象不同差别很大依对象不同差

18、别很大 远程遥测：远程遥测：30b/s 远程登录：输入：远程登录：输入：20300b/s 计算机响应速率：计算机响应速率：60010kb/s 大文件下载：大文件下载：100k1Mb/s 话音：话音：平均平均32Kb/s。第第28页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1529 特性不同，要求不同，在特性不同，要求不同，在数据通信的不同实现数据通信的不同实现中，有中，有不同的优点和缺点不同的优点和缺点。常用数据通信有：。常用数据通信有：（1）利用）利用电话网电话网进行数据传输；进行数据传输；（2）基于）基于电路交换电路交换的数据传输；的数据传输；（3）基于）基于报文交换报文交换的数据传输

19、；的数据传输；（4）基于）基于分组交换分组交换的数据传输。的数据传输。第第29页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1530利用电话网络进行数据传输利用电话网络进行数据传输第第30页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1531优点：优点：只需对电话网的用户端作简单改造，方案可行。只需对电话网的用户端作简单改造，方案可行。第第31页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1532缺点：缺点：（1）增加了两次）增加了两次A/D和和D/A变换，增加了信号传输的开变换，增加了信号传输的开销。销。（2）传输速率：每路数字语音为）传输速率：每路数字语音为64kb/s。（3）应用表

20、现：电话网链路一旦建立，则）应用表现：电话网链路一旦建立，则双方独占一条双方独占一条链路，链路，数据量大是会怎样（），数据量小时是会怎样（）。数据量大是会怎样（），数据量小时是会怎样（）。第第32页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1533 利用电话网传输数据利用电话网传输数据慢的最大原因在（慢的最大原因在（）？）？能否对电话网作简单改造？能否对电话网作简单改造？第第33页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1534基于电路交换的数据网络（基于电路交换的数据网络（CSDN）(Circuit Switched Data Network,CSDN)交换机在通信期间提供一条专用

21、电路而不做差错检验和交换机在通信期间提供一条专用电路而不做差错检验和纠正纠正，这种工作方式称为，这种工作方式称为电路交换电路交换CS(Circuit Switching)。电路交换是一种实时交换、透明传输电路交换是一种实时交换、透明传输。第第34页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/15351电路交换的过程电路交换的过程 电路交换的过程第第35页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1536 2电路交换的特点电路交换的特点 电路交换采用同步时分复用和同步时分交换同步时分复用和同步时分交换技术，它具有的优点优点是：(1)信息传输信息传输时延小时延小,对于对于一个固定的连接一个固

22、定的连接，其信息传输时延，其信息传输时延是固定的。是固定的。(2)电路是电路是“透明透明”的的.(3)信息的信息的编码方式和信息格式由通信双方协调编码方式和信息格式由通信双方协调,不受网络的不受网络的限制。限制。第第36页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1537 但是采用电路交换方式传送数据也有以下但是采用电路交换方式传送数据也有以下缺点缺点：(1)电路接续时间长。电路接续时间长。(2)通信效率较低。通信效率较低。(3)通信双方在信息传输速率、编码格式、同步方式、通信通信双方在信息传输速率、编码格式、同步方式、通信规程等方面要完全兼容，这使不同速率和不同通信协议之间的规程等方面要

23、完全兼容，这使不同速率和不同通信协议之间的用户无法接通。用户无法接通。(4)存在着呼损。存在着呼损。电路交换适合于电路交换适合于电话交换、文件传送、高速传真业务电话交换、文件传送、高速传真业务使使用，但它用，但它不适合突发业务和对差错敏感的数据业务不适合突发业务和对差错敏感的数据业务使用。使用。第第37页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1538 电路接续时间电路接续时间长及通信效率低长及通信效率低的的核心原因在哪核心原因在哪里？里？再次再次观察电观察电路交换过程：路交换过程：传输体制有问题！传输体制有问题！第第38页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1539基于报文交

24、换的数据网络基于报文交换的数据网络 报文交换报文交换(message switching)是根据电报的特点提出来的。是根据电报的特点提出来的。电报交换传输基本上电报交换传输基本上只要求单向连接只要求单向连接，一般，一般也允许有一定也允许有一定的延迟的延迟，但如果传输中有差错，必须改正以，但如果传输中有差错，必须改正以确保信息正确确保信息正确。因此因此报文的传送不需要提供通信双方的实时连接报文的传送不需要提供通信双方的实时连接，但，但每个每个交换节点要有纠错、检错功能交换节点要有纠错、检错功能。第第39页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1540 1)报文交换原理报文交换原理 交换机

25、把来自交换机把来自用户的报文用户的报文先暂时先暂时存在交换节点内排队存在交换节点内排队等候，等候，待交换节点出口上线路空闲时，就待交换节点出口上线路空闲时，就转发至下一节点转发至下一节点，这种方式，这种方式叫叫存储存储转发转发(store and forward)交换，报文在下一节点再存储交换，报文在下一节点再存储转发，直至到达目的节点。转发，直至到达目的节点。在该方式中，在该方式中，信息是以信息是以报文报文为单位传输的为单位传输的。为了保证报文。为了保证报文的正确传送，的正确传送，网络节点必须具有信息处理、存储和路由选择功网络节点必须具有信息处理、存储和路由选择功能。能。第第40页页/共共4

26、9页页第1章 绪 论 2023/2/1541 报文交换原理示意图ACKnowledgement，确认，确认第第41页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1542 2)报文交换特点 报文交换的优点优点是：(1)提高线路的利用率。提高线路的利用率。(2)用户不需要叫通对方就可发送报文，无呼损。用户不需要叫通对方就可发送报文，无呼损。(3)容易实现不同类型终端之间的通信，输入容易实现不同类型终端之间的通信，输入/输出电路速输出电路速率及电码格式可以不同。率及电码格式可以不同。第第42页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1543 报文交换的主要报文交换的主要缺点缺点是：是：(1)

27、当长报文通过交换机存储并等待发送时，会在当长报文通过交换机存储并等待发送时，会在交换机中产生交换机中产生较大时延较大时延，不利于实时通信。，不利于实时通信。(2)要求交换机要求交换机有高速处理能力及大的存储容量有高速处理能力及大的存储容量，增加了设备费用。增加了设备费用。报文交换报文交换适用于公共电报及电子信箱业务适用于公共电报及电子信箱业务。怎样减少时延？怎样减少时延？第第43页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1544基于分组交换的数据网络基于分组交换的数据网络 1)分组交换原理分组交换原理 分组交换分组交换(Packet Switching，PS)把一份要发送的数据报把一份要

28、发送的数据报文分成若干个较短的、按一定格式组成的文分成若干个较短的、按一定格式组成的分组分组(packet)，然后，然后采用采用统计时分复用统计时分复用将这些分组传送到一个交换节点。交换节点将这些分组传送到一个交换节点。交换节点仍然采用仍然采用存储存储转发技术转发技术。第第44页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1545 分组具有统一格式分组具有统一格式，一般，一般 长度为长度为128字节字节，也可以根据，也可以根据通信线路质量通信线路质量选用选用32、64、256或或1024个字节个字节。分组长度比报文短得多分组长度比报文短得多，便于在交换机中存储及处理。，便于在交换机中存储及处

29、理。分组在交换机的主存储器中停留很短时间，一旦确定了新分组在交换机的主存储器中停留很短时间，一旦确定了新的路由，就很快被转发到下一个节点机。分组通过一个交的路由，就很快被转发到下一个节点机。分组通过一个交换机换机(节点节点)的的平均时延比报文要小得多平均时延比报文要小得多。FAC分组头分组头用户信息用户信息FCSF标志标志序列序列地址地址字段字段控制控制字段字段帧校验帧校验序列序列标志标志序列序列第第45页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1546 分组交换技术是分组交换技术是在早期的低速、高出错率的物理传输线基在早期的低速、高出错率的物理传输线基础上发展起来的础上发展起来的，为了

30、确保数据可靠传送，为了确保数据可靠传送，交换节点要运行复交换节点要运行复杂的协议杂的协议，以完成差错控制和流量控制等主要功能。由于链路，以完成差错控制和流量控制等主要功能。由于链路传输质量太低，逐段链路的差错控制是必要的传输质量太低，逐段链路的差错控制是必要的。（X.25协议）协议）支持分组交换的协议有多种，根据协议的不同，分组交换支持分组交换的协议有多种，根据协议的不同，分组交换网络可以是面向连接的，也可以是无连接的。网络可以是面向连接的，也可以是无连接的。面向连接的分组网络面向连接的分组网络提供提供虚电路虚电路VC(Virtual Circuit)服务服务。无连接的分组网络无连接的分组网络

31、提供提供数据报数据报DG(Datagram)服务服务。第第46页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1547 2)分组交换的特点 分组交换存在如下优点优点：(1)由于采用由于采用“存储存储转发转发”，可以实现不同速率、不同代，可以实现不同速率、不同代码及同步方式、不同通信规程的用户终端间的通信。码及同步方式、不同通信规程的用户终端间的通信。(2)通信通信线路利用率高线路利用率高。(3)网络网络可靠性提高可靠性提高。(4)传输传输时延小时延小。(5)经济性好。经济性好。第第47页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1548 分组交换也存在以下分组交换也存在以下缺点缺点：(1)技术实现复杂技术实现复杂。(2)网络附加的网络附加的传输控制信息较多传输控制信息较多,对长报文通信的传输效对长报文通信的传输效率低。率低。分组交换分组交换主要应用于数据通信主要应用于数据通信，很难应用于实时多媒体业，很难应用于实时多媒体业务。务。第第48页页/共共49页页第1章 绪 论 2023/2/1549感谢您的观看。感谢您的观看。第第49页页/共共49页页