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(jì)算機(jī)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(zhǎng)，原始的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)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(xì)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(duì)軟交換和光交換進(jìn)行簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)多個(gè)終端之間的通信，在通信網(wǎng)絡(luò)中引入交換節(jié)點(diǎn)，各個(gè)通信終端通

6、過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的交換節(jié)點(diǎn)連接，而不再是通信終端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接連接。同時(shí)由于交換節(jié)點(diǎn)是多輸入多輸出的設(shè)備，所以交換節(jié)點(diǎn)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(shí)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(jí)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(guò)使用多種接口設(shè)備完成外部信號(hào)與交換機(jī)內(nèi)部信號(hào)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(guò)這些設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信話路的饋電、過(guò)壓保護(hù)、振鈴控制、監(jiān)視、編譯碼、濾波、以及信號(hào)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(jī)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(lái)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(jī)可以對(duì)交換系統(tǒng)內(nèi)的所有功能以及資源實(shí)施統(tǒng)一控制。具有以下三個(gè)特點(diǎn)：一、處理機(jī)直接控制所有功能的完成和資源使用，控制關(guān)系簡(jiǎn)單，處理機(jī)間通信接口簡(jiǎn)單。二、每臺(tái)處理機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用軟件包含了對(duì)交換機(jī)所有功能的處理，因而單個(gè)處理機(jī)上的軟件復(fù)雜龐大。三、處理機(jī)集中完成所有功能，一旦處理及系統(tǒng)出現(xiàn)故障，整個(gè)控制系統(tǒng)就會(huì)癱

10、瘓，因而降低了系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　分散控制是指對(duì)交換機(jī)所有功能的完成和資源使用是由多個(gè)處理機(jī)分擔(dān)完成的。又可分為全分散控制和分級(jí)分散控制。有現(xiàn)代交換機(jī)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(jī)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(gè)實(shí)時(shí)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(hù)管理）軟件，以及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。</p><p>　　在通信過(guò)程中，程控軟件根據(jù)設(shè)置自動(dòng)完成呼叫處理，話路建立，話路監(jiān)測(cè)、號(hào)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(guó)內(nèi)長(zhǎng)途電話網(wǎng)和國(guó)際長(zhǎng)途電話網(wǎng)。我國(guó)電話通信網(wǎng)采用5級(jí)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榉謱拥臉?shù)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(zhǎng)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(jí)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(guó)內(nèi)長(zhǎng)途電話網(wǎng)由于覆蓋面積大，距離長(zhǎng)，用戶數(shù)量多，網(wǎng)絡(luò)中交換設(shè)備多等特點(diǎn)，因此采用分級(jí)分區(qū)匯接方式。我國(guó)長(zhǎng)途電話王有四級(jí)長(zhǎng)途交換中心C1—C4構(gòu)成，C1—C3為長(zhǎng)途匯接局，C4為長(zhǎng)途終端局。但是隨著技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)實(shí)需求，我國(guó)未來(lái)的長(zhǎng)途電話網(wǎng)將向著無(wú)極動(dòng)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(lái)控制通信網(wǎng)中各種通信連接的建立和拆除，維護(hù)通信網(wǎng)的正常進(jìn)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(bào)方式。因此話路與信令通道是分開(kāi)的，所以需要對(duì)話路進(jìn)行單獨(dú)的導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)。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(guó)際化，標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)。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(shí)現(xiàn)呼叫的建立和釋放功能。此外還開(kāi)發(fā)了OSI數(shù)據(jù)分層模式和設(shè)計(jì)方法，采用了分層結(jié)構(gòu)實(shí)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(kāi)放性，能夠適應(yīng)計(jì)算機(jī)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(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的交換方式，它將

17、用戶發(fā)送的報(bào)文劃分成一定長(zhǎng)度的分組，一分組為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。因此，它比電路交換的信道利用率高，比報(bào)文交換的時(shí)延小，具有實(shí)時(shí)通信的能力。分組交換利用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用原理，將一條數(shù)據(jù)鏈路復(fù)用成多個(gè)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分組傳送。</p><p>　　分組交換在線路上采用動(dòng)態(tài)復(fù)用技術(shù)傳送按一定長(zhǎng)度分割為許多小段的數(shù)據(jù)—分組。每個(gè)分組標(biāo)識(shí)后，在一條物理線路上采用動(dòng)態(tài)復(fù)用的技術(shù)，同

18、時(shí)傳送多個(gè)數(shù)據(jù)分組。把來(lái)自用戶發(fā)端的數(shù)據(jù)暫存在交換機(jī)的存儲(chǔ)器內(nèi)，接著在網(wǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)。到達(dá)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(bào)文。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報(bào)文交換的傳輸時(shí)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(jìn)行數(shù)據(jù)的暫存交換，經(jīng)交換機(jī)處理后，很容易地實(shí)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(jī)、網(wǎng)絡(luò)管理中心、遠(yuǎn)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(shí)在兩個(gè)（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(guò)程分為3個(gè)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(jī)性強(qiáng)的場(chǎng)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(gè)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(wú)呼叫建立和拆線階段。它適合于兩個(gè)用戶的通信比較頻繁、通信量較大的場(chǎng)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(duì)應(yīng)OSI參考模型的下三層。X.25協(xié)議是標(biāo)準(zhǔn)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(jī)</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(gè)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(jī)也是如此。一般分組交換機(jī)的性能指標(biāo)主要有：吞吐量、平均分組處理時(shí)延和虛呼叫處理能力。我國(guó)共用分組交換網(wǎng)的交換節(jié)點(diǎn)使用的是DPN-100分組交換機(jī)。</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(jī)、用戶終端設(shè)備。分組裝拆設(shè)備、遠(yuǎn)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(shí)

23、質(zhì)就是分組交換即存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。CHINAPAC骨干網(wǎng)是目前中國(guó)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(gè)字節(jié)(424bit)為一個(gè)整體進(jìn)行交換，但它僅對(duì)信頭進(jìn)行處理。交換單元有n條入線(I1～I(xiàn)n)，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(gè)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(jiǎn)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(kāi)關(guān)，根據(jù)信頭VPI/VCI決定相應(yīng)的開(kāi)關(guān)是否閉合來(lái)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(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法就是空分交換方式，也稱矩陣交換。的基本原理來(lái)源于縱橫制交換機(jī)。</p><p>　　矩陣交換的優(yōu)點(diǎn)是輸入輸出端口間一組通路可以同時(shí)工作，即信元可以并行傳送，吞吐率和時(shí)延特性較好。缺點(diǎn)是交叉結(jié)點(diǎn)的復(fù)雜程度隨入線和出線的N^2函數(shù)增長(zhǎng)，導(dǎo)致硬件復(fù)雜，因此其規(guī)模不宜過(guò)大?？辗纸粨Q矩陣分為單級(jí)交換矩陣和多級(jí)交換矩陣兩種類型。</p><p>　　單

26、級(jí)交換矩陣只有一級(jí)交換元素與輸入/輸出端口相連?；煜词浇粨Q網(wǎng)絡(luò)。它的主要原理是利用反饋機(jī)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(gè)輸出端輸出。很明顯，一個(gè)信元要達(dá)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(zhǎng)。</p><p>　　多級(jí)交換矩陣由多個(gè)交換元素互連組成，它可以克服單級(jí)交換矩陣交叉結(jié)

27、點(diǎn)數(shù)過(guò)多的缺點(diǎn)。多級(jí)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(jiǎn)稱B-ISDN。B-ISDN是在ISDN的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)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(yǔ)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(huì)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(gè)網(wǎng)內(nèi)，它還具有實(shí)現(xiàn)帶寬動(dòng)態(tài)分配和多媒體通信的優(yōu)點(diǎn)。寬帶交換是實(shí)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(qiáng)調(diào)ISDN的寬帶和多媒體通信，是一個(gè)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(hù)和網(wǎng)管等智能的通信網(wǎng)，是一個(gè)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(shí)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(jìn)以及下一代分組網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備之一，獨(dú)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(rèn)證、計(jì)費(fèi)等主要功能，同時(shí)可以向用戶提供現(xiàn)有交換電路的電路交換機(jī)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(biāo)準(zhǔn)的全開(kāi)放應(yīng)用平臺(tái)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(shí)開(kāi)放的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)也有利于各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。同時(shí)軟交

31、換將傳統(tǒng)交換機(jī)的各個(gè)功能模塊分離成為獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)部件，各個(gè)部件可以根據(jù)相應(yīng)功能獨(dú)立發(fā)展。</p><p>　　光交換是指不經(jīng)過(guò)任何光電轉(zhuǎn)換，在廣域內(nèi)為輸入的光信號(hào)選擇不同的輸出信道的交換方式。所以整個(gè)交換過(guò)程不會(huì)涉及電信號(hào)，因此可以避開(kāi)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(shí)現(xiàn)高速傳輸。同時(shí)光交換根據(jù)波長(zhǎng)對(duì)信號(hào)進(jìn)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(wú)關(guān)，可以實(shí)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(shí)分光交換、波分光交換，同時(shí)三者也可以相應(yīng)的復(fù)合起來(lái)，產(chǎn)生復(fù)合交換。</p><p>　　未來(lái)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(xiàn)：</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(biāo)準(zhǔn)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