现代交换技术
交换技术在当代通信网以及在未来通信中的应用
随着社会的不断前进，人类社会已经进入了一个信息化的社会。在这样一个信息大爆炸的时代，信息的交换要求更加快速、准确。因而，现代交换技术的发展也要跟上时代的脚步。
1、交换的概念和原理。
通信，是指信息在信息源和目的之间的信息传递的过程。点到点通信方式仅能满足两个用户终端之间进行通信。但是，现实中，需要在一群用户之间进行通信，因此，引入了交换节点，就是通常所说的交换机，由它来完成交换的功能。所以，在通信网中，交换，就是在通信的源和目的终端之间建立通信信道，实现通信信息传送的过程。
2、通信网的构成和分层。
通信网是由终端设备、交换设备、传输设备，结合信令过程、协议和支撑运行系统组成的网络。交换设备是构成通信网的核心设备，交换功能是通信网必不可少的。通信网支持业务的能力以及所表现出的特性都与它所采用的交换方式密切相关。
通信网被划分为三个层次：应用层、业务层、传送层。
应用层表示各种信息的应用，涉及到各种业务，如话音、视频、数据、多媒体业务等病支持各种业务应用的通信终端技术。
业务层表示支持各种业务应用的业务网，如电话交换网、数字数据网、综合业务数据网、IP网等等。
传送层表示支持业务层的各种接入和传送手段的基础设施，由骨干传送网和接入网组成。
此外，支撑网是现代通信网必不可少的重要组成部分。支撑网支持通信网的三层的工作，提供保证网络正常运行的控制和管理功能。
3、交换技术的分类以及现在使用较多的技术。
通信网目前在通信网中所采用的或曾出现的交换方式主要有以下几种：（1）电路交换（2）多速率电路交换（3）快速电路交换（4）分组交换（5）帧交换
（6）帧中继（7）ATM交换（8）IP交换（9）光交换（10）软交换。根据通信网支持业务的不同进行分类，主要有：电话通信网、电报通信网、数据通信网、综合业务数字网等。随着电话和计算机网络的普及，电报几乎以及退出了通信网的舞台，只有极少数的地区和领域还在应用，所以当前的通信网络，只要就是电话网和互联网。基于这两种网络的结构来分析一下主要应用的交换技术。
电话通信网电路交换，是电话通信网主要运用的交换技术，用来完成电话交换。电话交换技术的发展经历了三个阶段：人工交换阶段；机电式自动交换阶段；电子式自动交换阶段。目前，数字程控交换机已经普遍应用于电话网中。
计算机网络
计算机的网络中，核心层主要应用的是光纤通信，因此，这一部分有一部分是进行光交换。计算机网络，按照五层协议分为应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。
在应用层中和传输层中，传送着大量的报文信息，所以主要就是通过一些报文交换来完成信息向下传送。在网络层，是基于IP数据包的数据交换。因此，这一层是以IP交换为基础的通信。再往下是数据链路层，主要是运用帧进行数据交换。
总结起来，在计算机网络中，主要是运用了报文交换、分组交换、IP交换、帧交换、帧中继。
4、未来运用的交换技术。
第一、软交换技术
随着人们对网络需求的增加，在未来，以软交换技术为核心的下一代网络将会到来。NGN即下一代网络，是电信发展史上的一个里程碑，它标志着新一代电信网络时代的到来。随着通信网络技术的飞速发展，人们对于宽带及业务的要求也在迅速增长，为了向用户提供更加灵活、多样的现有业务和新增业务，提供给用户更加个性化的服务，提出了下一代网络的概念，且目前各大电信运营商已开始着手进行下一代通信网络的实验。软交换技术又是下一代通信网络解决方案中的焦点之一，已成为近年来讨论的热点话题。
NGN是业务驱动的网络，业界公认的主要特征有：（1）业务和终端趋于IP化；
（2）高速带快，能综合实时业务、非实时业务、宽带业务、窄带业务以及多媒体业务；
（3）业务网采用业务与呼叫控制分离、呼叫与承载分离的体系结构；（4）安全可信的网络；
（5）能够保证电信级的服务质量；（6）有良好的生态模型和商业价值链。
软交换是下一代网络的核心设备之一，各运营商在组建基于软交换技术的网络结构时，必须考虑到与其它各种网络的互通。在下一代网络中，应有一个较统一的网络系统结构。软交换位于网络控制层，较好地实现了基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的功能。
软交换有以下特点：
（1）软交换系统的最大优势是将应用层和控制层与核心网络完全分开，有利于快速方便地引进新业务；
（2）软交换将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能划分，各自独立发展；
（3）软交换系统中部件间的协议接口基于相应的标准，部件化使得电信网络逐步走向开放，运营商可以根据业务需要自由组合各部分的功能产品来组建网络，而且部件间协议接口的标准化方便了各种异构网互通的实现；
（4）软交换系统可以为模拟用户、数字用户、移动用户、IP网络用户、ISDN用户等多种网络用户提供业务；
（5）软交换可以利用标准的全开放应用平台为客户定制各种新业务和综合业务，最大限度的满足用户需求。
软交换的实现目标是在媒体设备和媒体网关的配合下，通过计算机软件编程的方式来实现对各种媒体流进行协议转换，并基于分组网络(IP/ATM)的架构实现IP网、ATM网、PSTN网等的互连，以提供和电路交换机具有相同功能并便于业务增值和灵活伸缩的设备。
第二，光交换技术及特点。
光纤是目前的主要传输介质，被广泛应用在长途以及干线传输中。然而目前当光信号进入交换机时，必须进行光/电转换才能在交换机中交换，从交换机出来后，又需要进行电/光转换才能在光网络上传输，这样不仅效率低，而且受到电子器件速率“瓶颈”的制约。而光交换是指不经过任何光/电转换，在光域内为输入光信号选择不同输出信道的交换方式。如此一来，传输的速度和效率会得到很大的提高，大大的提高了系统的性能。
光交换拥有以下特点：
（1）不会受到电子器件处理速度的制约，可与告诉的光纤传输速率匹配，实现网络的高速率。
（2）光交换根据波长对信号进行路由和选路，与通信采用的协议、数据格式和传输速率无关，可以实现透明的数据传输。
（3）光交换可以保证网络的稳定性，提供灵活的信息路由手段。
全光网络的相关技术主要包括光交换技术、光交叉连接技术、全光中继技术、光分插复用技术等。光交换技术是实现全光网络的关键技术之一。光交换主要完成光节点处任意光纤端口之间的光信号交换及选路。全光网络有如下优点：带宽优势、透明传送、降低接口成本等。以光交换技术为基础的全光网络将是未来的新型通信网络的发展方向。
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第一章：
1、什么是分组交换？P6分组交换采用了报文交换“存储-转发”方式，但不像报文交换那样以报文为单位交换，而是把用户所要传送的信息（报文）分割为若干个较短的，被规格化的“分组”进行交换与传输。2、什么是虚电路（VC）？P8虚电路是逻辑连接，不独占线路，在一条物理路线上可以同时建立多个逻辑连接的面向连接的方式。3、中国1号信令规定了哪两种信号？P24最后一行中国1号信令包括线路信号和记发器信号两部分4、中国1号信令中的记发器信号是如何传送的？P25记发信号是在记发器（多频收发码器）之间进行传送的信号。通过相应话音通路从一个局的激发起发出，而由另一个局的记发器接收。
5、7号信令的功能结构可分为哪几级？并说明各级的主要功能。P26~27信息传递部分的第一级（MTP1）：规定了信令传输通路的物理，电气和功能特性，用于信令消息双向传递；信息传递部分第二级（MTP2）：它定义了两个直接连接的信令点之间的信令数据链路上传送信令消息的功能和程序；信息传递部分第三级（MTP3）：是在第一级或第二级出现故障时，负责将信令消息从一个信令点可靠地传送到另一个信令点，并且要求在窄带和宽带的环境是相同的。6、电路交换的特点？P5最后一段电路交换的特点：采用固定分配宽带，电路利用率低；要预先建立连接，有一定的链接建立时延，通路建立后可实时传送信息，传输时延一般可以不计：无差错控制措施，对于数据交换的可靠性没有分组交换高；用基于呼叫损失制的方法来处理业务流量，过负荷时呼损率增加，但不影响呼叫。7、用户状态信令包括哪些信令信号？P23最后一行~P24头三行用户状态信令包括：呼出占用；应答；前向拆线；后向拆线第二章：
1、T接线器的功能是什么？基本组成主要包括哪几部分？P32T型时分接线器又称时间型接线器，简称T接线器。它由话音存储器（SM）和控制存储器（CM）两部分组成，其功能是进行时隙交换，完成同一母线不同时隙的信息交换，即把某一时分复用线中的某一时隙的信息交换至另一时隙。
2、S型时分接线器的功能是什么？基本组成主要包括哪几部分？P44S型时分接线器是空间型接线器，其功能是完成“空间交换”。S型时分接线器由m×n交叉点矩阵和CM组成。
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3、8PCM30/32系统中，输出并行码的时隙数和速率各是多少？P378PCM30/32系统中256个时隙（8*32＝256）；速率：2.048Mbit/s（16.384×1/8=2.048）。
4、图2-16（P47）是一个T-S-T交换网络，现有0#组HWoTS8和15#组HW7TS19进行交换，选择中间时隙是ITS10（反相法），试填写相应SM和CM的内容。（略）
5、对照图2-20（P52）所示的S-T-S三级网络，填写当HW7的TS18与HW120的TS16相互交换信息时，各级的CM和SM单元中的有关内容？（略）第三章：
1、程控交换机的硬件主要包括几大部分？各部分的作用？P55程控交换机的硬件包括话路系统、中央处理系统（控制系统）、维护与操作系统三部分。话路系统的作用是构成通话回路；中央处理系统的主要作用是存储各种程序和数据，进行分析处理并对话路系统、输入/输出系统各设备发出指令；维护与操作系统主要完成系统的操作与日常维护工作。2、模拟用户电路BORSCHT功能的具体含义是什么？P56B:Batteryfeed馈电；R:Ringingcontrol振铃控制；C:CODEC&filters编译码和滤波；T:Test测试。
O:Overvoltageprotection过压保护；S:Supervision监视；
H:Hybrid混合电路，即二/四线变换。
3、模拟中继器电路的作用是什么？它与模拟用户电路功能有何异同？P63模拟中继器功能与用户电路类似，也有过压保护（O）编译码及滤波（C）和测试（T）功能，不同的是不需要馈电（B）和铃流控制（R）功能。
4、数字中继器的作用是什么？应具有哪些基本功能？P63-64数字中继器的输入端和输出端都是数字信号，因此不需要进行模/数和数/模转换。由于线路传输的码型与机内逻辑电路所采用的码型不同，因而需要码型变换。由于从各条数字中继线送来的码流不同，决定码流速率的时钟频率和相位都会有差异，码流中的帧定位信号也会与本局的帧定位信号不同步等等，都需要借口设备加衣调整和协调。功能：码型转换、帧定位、帧定位信号和复帧定位信号的插入、信令提取及告警处理等（个人觉得最后一句重点概括了前面的内容，至于作用书上找不到，姑且这样吧）5、双处理机的备用方式有哪几种？是怎样工作的？P72双处理机的备用方式有冷备用和热备用。冷备用方式是备用机只接通电源，不承担呼叫处理工作，处于停用状态，主用机承担全部呼叫处理工作。热备用方式是备用机虽不完成呼叫处理工作，但和住拥挤一样接收外部输入数据，备用机存储器中存储的数据和主用机存储器中存储的数据相同，这样在主/备
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用进行互相转换时，能够继续完成原来的呼叫处理工作，而不丢失原来的呼叫。第四章：
1、指出程控交换机主要由哪几部分软件组成？各完成哪些功能？P74一部分是运行处理所必须的在线程序；另一部分是用于交换机的设计、调试、软件生产和管理的支援程序。
2、画图说明单个用户的摘机识别方法和多个用户摘机的群处理识别方法。P83（图4-7）、P85（图4-9）3、画图说明单个用户的挂机识别方法和多个用户挂机的群处理识别方法。P85（图4-10）4、画图说明拨号脉冲识别的方法和脉冲号码计数原理。P86（图4-11）、P87（图4-12）5、画图说明双音频号码识别的方法。P89（图4-16）6、输入处理的任务是什么？主要包括哪些程序？P82输入处理的任务是及时发现新的处理要求，并对用户线、中继线的状态进行监视、检测和识别，然后将其放在队列中或相应的存储区，以便由其他程序分析处理。扫描程序可分为用户线扫描程序、脉冲号码扫描程序、双音频号码扫描程序和中继线扫描程序等。
7、程控交换机的程序分为哪几级？各级是如何启动的？其级别关系如何？P101程序的执行级别划分为：故障级：实时性要求最高的程序，平时不用，一旦发生故障就立即执行。视其故障的严重程度分为高级（FH）中级（FM）和低级（FL）。
周期级：实时性要求较高的程序，周期级程序都有固定的执行周期，每隔一定时间就由时钟定时启动。可分为两级：H级（对执行周期要求很严格）L级（对执行周期的实行要求不太严格）。
基本级：对实时性要求不太严格，有些没有周期性，有任务就执行，有些虽然有周期性，但一般周期都较长。按其重要性及影响面的大小分为BQ1，BQ2和BQ3三级。8、在输入处理中的扫描程序可分类哪几种？P82用户线扫描程序、脉冲号码扫描程序、双音频号码扫描程序和中继线扫描程序等。9、双音频拨号信号是怎样构成？P89双音频信号的识别在数字程控交换机中，多采用数字滤波器接收。双音频信号经A/D变换后，直接送入数字滤波器；检测出信号的频率成分后，由逻辑电路进行识别。第六章：
1、ATM信元结构如何？请说明在UNI上和NNI上的信元格式有何不同？P128ATM信元结构采用了53Bye的固定信元长度，它由5Byte信头和48Byte信息域组成。在UNI中，由8bit组成，NNI中由12bit组成
2、简述ATM信元定界方法。P129（3）信元界定方法
信元定界定义了三种不同状态：搜索态，预同步态和同步态。在搜索态，系统接收信号进行逐比特的HEC检验。在预同步态，系统任务已经发现信元的边界，并按照此边界找到下一个信头进行HEC检
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验。在同步态，系统对信元逐个进行HEC检验，发现连续n个不正确的HEC检验结果后，系统回到搜索态。
3、“面向连接”的具体含义是什么？P130（5）面向连接方式
经一个系统分配给自己的虚拟电路进行传送
4、ATM交换系统是由哪些基本部件组成的？各部件的作用如何？P132第一段
ATM交换系统是由入线处理部件，出线处理部件，ATM交换单元和ATM控制单元组成。ATM交换单元：完成交换实际操作；ATM控制单元：控制ATM交换单元的具体动作；入线处理部件：对各入线上的ATM信元进行处理。使它们成为适合ATM交换单元处理形式；出线处理部件：对ATM交换单元送出的ATM信元进行处理，使它们成为适合在线路上传输的形式。
5、请简述ATM参考模型中物理层的内容及作用是什么？P147最后一段第一行
物理层主要处理相邻的ATM层间ATM信元传输6、请简述ATM层的作用是什么？P1506.3.3第一行
ATM层主要执行ATM网的交换功能，在同一ATM层单元间传递信元第七章：
1、在多协议标记交换（MPLS）网络结构中，LER和LSR的作用是什么？P197标记交换路由器（LSR）主要运行MPLS控制协议和第三层路由协议，从图7-22中可以看到，LSR中包含了一个路由协议处理单元，该单元可以使用任何一种现有的路由协议，其工作也是生产路由表。标记边缘交换路由器（LER）主要完成连接MPLS域和非MPLS域以及不同MPLS域的功能。并实现对对业务进行分类、分发标记、（作为出口LER时）剥去标记等；它甚至可以确定业务类型、实现策略管理、接入流量工程控制等工作。
2、标记交换路由器（LSR）由哪两部分组成？各部分作用是什么？P196标记交换路由器（LSR）是MPLS网络中的基本单元，LSR包括控制单元和转发单元两部分。控制单元负责路由的选择，MPLS控制协议LDP的执行，标记交换通路（LSP）的建立，并通过与其他标记交换路由器交换路由信息来建立路由表，实现转发等价类（FEC）与IP分组头的映射，建立FEC和标记之间的绑定，标记信息库（LIB）的建立和分发标记绑定信息等工作。
转发单元则只负责依据标记信息库建立标记转发表和对标记分组进行简单的转发操作。3、试说明多协议标记交换的网络结构，各部分的作用？P184MPLS网络实际上分为两层：边缘层和核心层。边缘层位于MPLS网络的边界，连接这各类用户网络以及其他MPLS网络。当IP分组进入标记边缘路由器（LSR）时，LSR对到达的IP分组进行分析，将完成IP分组的分类、过滤、安全和转发；同时，将IP分组转换为采用标记标识的流连接，MPLS提高服务质量、流量控制、虚拟专网、组播控制等功能。MPLS核心层同样需要LDP，标记交换路由器(LSR)根据到达IP分组的标记沿着由标记确定的标记交换路径（LSP）转发IP分组，不需要再进行路由选择。LSR
4/现代交换技术复习题汇总
提高高速的标记交换、面向连接的服务质量、流量工程、组播控制等功能。4、IP与ATM融合技术有哪两种模型？P173IP与ATM相融合的技术有存在两种模型，即重叠模型和集成模型。第八章：
1、什么是流量工程？它主要包含哪些性能指标？P225流量工程（TE）就是将业务流合理地映射到网络的物理拓扑上，使业务流有效地通过IP网络，以避免由于不均匀地使用网络而导致拥塞的发生。①面向应用的性能指标②面向网络的性能指标。2、MPLS流量工程的主要内容有哪些？P227①路径的选择②路径优先级的选择③负载均衡④路由备份⑤故障恢复3、在MPLSVPN方案中的CE和PE有什么区别？P251CE是用于将一个用户站点接入服务提供者网络的用户边缘路由器。CE既可以使用MPLS也可以不使用MPLS。同CE相连的路由器称为服务提供者边缘路由器PE。PE实际上就是MPLS中的标记边缘交换路由器（LER），因此，它需要支持BGP协议，能够执行IP包检查、协议转换等功能。一个PE可以和任意多个不同虚节点内的CE相连，而不管这些CE在同一VPN中还是不同的VPN中。而一个CE设备一般被看作属于一个单独的虚节点，但是它可能属于多个VPN。第九章：
1、什么是软交换？它与传统电话交换的本质区别在何处？P256软交换就是把呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过服务器或网元上的软件实现基本呼叫控制功能，包含呼叫选路、管理控制、连接控制（建立会话、拆除会话）、信令互通（如从SS7到IP）。其结果就是把呼叫传输与呼叫控制分离开，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来，实现业务转移。软件换区别于传统电话交换的本质在于是由于IP网络是基于包交换的非连接网络，并支持端到端的透明访问，不再需要任何电路交换单元建立端到端的连接，也不需要分段的信令系统和独立的信令网控制呼叫、接续和智能业务。2、简要说明基于软交换的网络系统结构。图P258
软交换的网络系统结构，主要包括业务/应用层、控制信令层、传输层和媒体/接入层，其中软交换位于控制信令层。
传输层提供了从外部网络或终端到VoIP网的信令和媒体接口，其功能由控制信令层的功能所提供。传输层可以进一步分为三个域：IP传输域、非IP传输域和互通功能域。
控制信令层主要是为传输层提供控制功能，其设备或功能是根据从接入层接收的信令信息来执行呼叫控制的，通过控制传输层部件来建立或拆除经过VoIP网的媒体连接。
业务应用层为VoIP网提供各种应用和业务的执行逻辑，可以包括应用服务器、功能服务器等设备，也可以包含类似于媒体服务器这样的特殊部件。
5/现代交换技术复习题汇总
媒体网关控制器是VoIP网络中的一种关键物理设备，具有多种不同的功能实现形式，包括软件换、呼叫代理、呼叫控制器等。
3、空间光开关可分为哪两种类型？P273空间光开关可以分为光纤型光开关和自由空间型光开关。名词解释：
1、模拟交换：以模拟信号为交换对象的交换。2、数字交换：以数字信号为交换对象的交换。3、布控交换：利用逻辑电路进行控制的一种交换方式。4、程控交换：利用计算机软件进行控制（即存储程序控制）的一种交换方式。5、时隙交换：将不同线路，不同时隙上的信息进行交，对这些不同空间和不同时间信号进行搬移6、数字中继器：是连接数字局之间的数字中继线与数字交换网络的接口电路，它的输入端和输出端都是数字信号。
7、集中控制：若在一个交换机的控制系统中，任一台处理机都可以使用系统中的所有资源（包括硬件资源和软件资源），执行交换系统的全部控制功能，则该控制系统就是集中控制系统。8、分散控制：若在一个交换机控制系统中，每台处理机只能控制部分资源，执行交换系统的部分功能，则这个控制系统就是分散控制系统。9、分析处理：是对各种输入信息进行分析，以决定下一步应执行的任务。10、号码分析：是对主叫用户所拨的被叫号码进行分析，以决定接续路由、话费指数、任务号码及下一状态号码等项目。11、来话分析：是分析被叫用户的类别、运用情况、忙闲状态等，以确定下一个任务及状态号码。12、状态分析：就是分析在什么状态下输入哪些输入信息，并应转移到哪一种新的状态。13、带内信令：在电话交换局间，在话音频带（300~3400Hz）之内传送的信令。14、随路信令：与话音信息采用同一信道（或通路）传送的信令。15、公共信道信令：在电话网中各交换局的处理机之间用一条专门的数据通路来传送通话接续所需的信令信息的一种信令方式。
16、用户线信令：是在用户话机与交换机之间的用户线上传送的信令。17、局间信令：是在交换机或交换局之间中继线上传送的信令。18、虚电路：ATM系统中的虚电路有虚通路（VP）和虚信道（VC）两种。VC表示单向传送ATM信元的逻辑通道，这些信元可以用虚信道标识符（VCI）进行标识。VP表示通过一组VC传送ATM信元的途径，这些信元由相应的虚通路标识符（VPI）进行标识。19、ATM（异步转移模式）：是一种采用异步时分复用方式、以固定信元长度为单位、面向连接的信息转移（包括复用、传输与交换）模式。
20、服务质量（QoS）：QoS是一个综合指标，用于衡量使用一个服务的满意程度。
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