程控交換技術論文姓名:班級:學號:日期:程控交換技術交換技術的新發展摘要自動電話交換由“機電”方式向“程控”方式演變，是20世紀電話通信的又一次重大變革。程控電話交換機就是電子計算機控制的電話交換機。它是利用電子計算機技術，用預先編好的程序來控制電話的接續工作。從技術結構上劃分為程控空分用戶交換機和程控數字用戶交換機兩種。前者是對模擬話音信號進行交換，屬于模擬交換范疇。后者交換的是PCM數字話音信號，是數字交換機的一種類型。關鍵詞：ATMNGN緒論ATM1.ATM交換基本概念2.ATM交換網絡3.ATM協議參考模型4.ATM網絡信令5.ATM設備簡介6.ATM與IP的融合7.NGN的基本概念與交換技術的新發展8.NGN的結構9.NGN的交換技術NGN1.NGN的基本概念與交換技術的新發展2.NGN的結構3.NGN的交換技術ATM交換技術1.ATM交換基本概念異步傳送模式(ATM)交換技術是一種包含傳輸、組網和交換等技術內容的新穎的高速通信技術。它是由產業界、用戶團體、研究機構和標準化組織開發和定義的。它被設計滿足下一代通信技術要求，如支持帶寬資源的有效利用，有利于有各種類型的網絡互連以及能夠提供各種先進的通信業務。它被看作是先進和有效的軍用和民用通信的先進通信技術。它適用于局域網和廣域網，它具有高速數據傳輸率和支持許多種類型如聲音、數據、傳真、實時視頻、CD質量音頻和圖像的通信。2.ATM交換網絡交換結構將決定ATM網絡的規模和性能。交換設計中采用的方法將影響交換吞吐量、信元阻塞、信元丟失以及交換延遲。交換結構決定了一個交換機路由來自輸入端口的信元到輸出端口的方法。結構將影響交換機的性能和擴展特性。結構也將影響交換機支持廣播和多點轉發的能力。交換機的主要功能是提供一種方法將來自輸入端口的信元快速、有效地路由到輸出端口,ATM交換設備將進行單個信元的輸入處理、信元標頭的轉換以及信元輸出處理。信元標頭必須按輸出端口的要求進行轉換。為確保信元進入適當的物理鏈路,交換機也必須對信元進行輸出處理。交換設計分為兩大類:時分和空分結構時分：多路時分交換結構在處理信元交通過程中共享公共的內部設施。時分結構通過一個共享設施,如內部底板或內存,路由所有交換交通從輸入端口到輸出端口。多路時分最直接的形式是使用共享總線。信元通過這個共享設施進行傳輸,必須先請求,獲準后才可存取總線。共享存儲交換結構要求交換機中的所有端口共享對交換存儲器的存取。共享設施要求在獲準存取前,交通必須等待資源的可用性。如果資源正在使用,則交通必須等待這一資源的釋放。競爭公共資源是時分結構的主要特征之一。所有的交通使用單個的設施,所以一個瞬間只能對一個信元進行操作。在大型網絡中,一次處理一個信元,即使速度很快,共享設施仍會成為潛在的瓶頸。隨著吞吐量需求的增長,由于存取共享資源的沖突機會增加,所以時分結構的吞吐量會下降。像共享總線系統這樣的共享設施的主要優點就是易于擴展交換端口。只要將擴充端口板插入系統就可增加端口。可是,所有端口必須共享公共資源,或是總線或是內存。隨著必須存取共享設施的設備數目增加,這些設施被占用的機會也增加,因此,資源的競爭會引起延遲,在等待資源可用時,必須采用緩沖機制。時分交換有一個設備吞吐量的固定上限,這種交換能力的限制不能隨端口的增加而增加。所以,當對公共資源的需求增加時,網絡性能會受到影響。交換的吞吐量是由公共資源的速度確定的,一般不能擴展,所以無法滿足容量的增加。共享存儲系統要求將進入的信元放入系統存儲器,由負責輸出信元功能的端口處理器存取。為完成特定的信元功能,每端口的處理必須存取公共的存儲設施,在執行信元操作前,每個端口必須請求獲準后方可存取存儲器。輸入端口必須將輸入信元放入存儲器,經端口處理器完成輸出功能。當每個端口存取共享資源時,其它所有端口必須等待。每個等待存取公共設施的端口必須緩沖到達此端口的信元。共享資源限制了交換器及時地對每個信元進行服務的能力。共享總線具有與共享存儲系統相同的限制。單個資源由所有端口共享,每個端必須等待?？辗郑嚎辗纸Y構空分網絡結構提供通過交換構架的多條路徑。與共享存儲或底板結構不同,空分結構不依賴于共享設施。多條路徑的概念允許多個信元同時通過交換器進行傳輸?？辗纸Y構具有良好的硬件擴展性,可以增加端口而不影響交換器的吞吐量,端口不必競爭單一的共享資源。另外,空分結構隨著端口數的增加性能也獲得提高。由于交換機性能可隨端口的增加而提高,所以在理論上交換機可容納多少端口不存在上限。

Banyan結構

Banyan結構是一種基于2×2交換單元的網絡交換構架。Banyan結構交換單元的構造方法是在任意給定的一對輸入和輸出端口間形成一條路徑。多條路徑可支持多個信元同時傳輸。Banyan結構是一種自路由結構,在信元進入交換器時將路由前綴附在信元上,后綴則定義輸出端口。內在的交換構架式交換單元可利用路由前綴信息,快速地導引信元到達正確的端口。自路由結構可確保所有信元到達由每個信元后綴信息指定的輸出端口。Banyan結交換結構的優點是互連特性、高效地處理隨機到達的數據,以及可以建立大型的交換結構。Banyan結構的缺點是連接阻塞及在大型網絡中性能下降。如果兩個以上的信元同時請求同一個輸出端口時,將發生阻塞。只有一條路徑且只有一個信元可以通過交換構架而其它則被阻塞。非阻塞交換允許輸入和輸出端口之間選擇多條路徑,因此可保證多個信元同時通過交換構架。Batcher-Banyan結構：如果信元在進入交換結構之前先按目標點進行排序,Banyan結構將具有無阻塞特性,每一瞬間每個輸出端口只有一個信元請求。為確保同一輸出端口每個瞬間不會有兩個以上的信元請求,Batcher網絡將進行信元排序。Batcher網絡的排序功能將把具有較低地址的信元放在交換單元較高的輸出上。Banyan結構將阻塞同時請求同一端口的兩個信元之一,除非信元被預先排序。Bather結構的使用將使信元在請求輸出端口前先進行排序。排序功能有效地消除兩個信元同時請求同一端口的機會。ATM協議參考模型ATM協議參考模型有物理層、ATM層、ATM適配層組成。物理層：由兩個子層組成，物理介質子層和傳輸匯聚子層。物理介質子層支持純粹與介質有關的位功能。傳輸匯聚子層把ATM信元流轉換成在物理介質上傳輸的位，如把幀匹配成在傳輸系統中所用的格式(SDH、PDH、基于信元的格式)、信元定界等功能。ATM層：ATM層:基本功能是負責生成信元，它不管載體的內容，且與服務無關。主要功能有多路復用、多路復用分解、信元VPI、VCI的轉換，信元頭的產生和去除，流控。ATM適配層：由兩個子層組成，分段和重組子層(SAR)，把高一層的信息單位分段成ATM信元，或者把ATM信元重組成高一層的信息單位;匯聚子層(CS)與服務有關，可以完成的功能有信報標識和時鐘恢復等。ATM網絡信令信令是一個供ATM用戶和網絡交換控制信息、請求網絡資源使用或者協商電路參數使用的進程。網絡信令分類我們知道已有的信令系統分為隨路信令與共路信令兩大類，前者也稱帶內信令，廣泛應用于用戶環路和程控數字時分交換機局間信令等場合；后者也稱帶外信令，由于其采用獨立于用戶信息通路的信令通路，具有傳遞速度快，可靠性高，便于提供多種補充業務及某些特殊功能（如支持智能網，網絡管理應用）等特點，正被廣泛使用，如ISDN中的D通路信令和SSNO.7信令系統等。B-ISDN是基于ATM技術的一種網絡，而ATM的傳輸與交換技術與已知的傳統網絡有質的區別，而且B-ISDN要支持恒定比特率和可變比特率、連續型和突發型（突發度可達１０００）、實時與非實時等特性各異及速率相差懸殊的多種業務。這些都使B-ISDN（本文將B-ISDN與ATM網絡不作嚴格區分）的信令系統具有其特殊性。在ATM方式下，使用邏輯上與用戶信息通路分開的信令虛通路（SVCS）來傳遞信令，故其仍屬于帶外信令。ATM是一種面向連接的信息轉移模式，而連接又分為永久性虛連接和動態（交換）虛連接，因此，ATM網絡信令系統的基本功能是實現分段重裝子層SAR交換連接的控制。此外，還要具有提供補充業務，支持智能網和網絡管理應用等附加功能。ATM設備簡介ATM優點：（1）ATM使用相同的數據單元，可實現廣域網和局域網的無縫連接。（2）ATM支持VLAN（虛擬局域網）功能，可以對網絡進行靈活的管理和配置。（3）ATM具有不同的速率，分別為25、51、155、622Mbps，從而為不同的應用提供不同的速率。ATM是一項數據傳輸技術。它適用于局域網和廣域網，它具有高速數據傳輸率和支持許多種類型如聲音、數據、傳真、實時視頻、CD質量音頻和圖像的通信。ATM是在LAN或WAN上傳送聲音、視頻圖像和數據的寬帶技術。它是一項信元中繼技術，數據分組大小固定。你可將信元想像成一種運輸設備，能夠把數據塊從一個設備經過ATM交換設備傳送到另一個設備。所有信元具有同樣的大小，不像幀中繼及局域網系統數據分組大小不定。使用相同大小的信元可以提供一種方法，預計和保證應用所需要的帶寬。如同轎車在繁忙交叉路口必須等待長卡車轉彎一樣，可變長度的數據分組容易在交換設備處引起通信延遲。ATM與IP的融合目前，IP與ATM結合技術主要分為兩大類：重疊技術和集成技術。重疊技術是通過中間層將IP協議和ATM交換結合在一起的IPOVERATM技術，即“在AIP”，意思是使用ATM技術來實現IP分組的傳播。這種技術不更改ATM網絡的協議模塊，而將IP協議的功能層疊加在ATM上。也就是說，在疊加模型中，IP協議是重疊在ATM上運行的，它需要定義兩套地址結構及選路協議，同時需要兩套維護和管理功能，ATM系統既要分配IP地址，也要分配ATM地址，所有在ATM網絡上工作的協議均需解析協議，將高層的IP地址與相應的ATM地址聯系起來。重疊技術的優點是采用標準的ATM論壇ITU-T的信令標準，與標準的ATM網絡及業務兼容缺點是傳送IP包的效率較低。集成技術是將IP協議和ATM交換集成在一起，利用ATM高速交換能力轉發IP數據包。集成模型將ATM單元實體與ATM網絡地址分配策略和路由選擇協議分離，ATM網絡實體采用與IP協議完全相同的協議體系和地址分配策略，ATM系統僅需標識IP地址，網絡不再需要ATM的地址解析規程，但增加了ATM交換機的復雜度,使ATM交換機看起來更像一個多協議的路由器。集成技術的優點是傳送IP包的效率比較高，不需要地址解析協議缺點是與標準的ATM技術融合較為困難。NGN技術1.NGN的基本概念與交換技術的新發展軟交換技術：軟交換的概念最早起源于美國。當時在企業網絡環境下，用戶采用基于以太網的電話，通過一套基于PC服務器的呼叫控制軟件（CallManager、CallServer），實現PBX功能（IPPBX）。對于這樣一套設備，系統不需單獨鋪設網絡，而只通過與局域網共享就可實現管理與維護的統一，綜合成本遠低于傳統的PBX。由于企業網環境對設備的可靠性、計費和管理要求不高，主要用于滿足通信需求，設備門檻低，許多設備商都可提供此類解決方案，因此IPPBX應用獲得了巨大成功。受到IPPBX成功的啟發，為了提高網絡綜合運營效益，網絡的發展更加趨于合理、開放，更好的服務于用戶。業界提出了這樣一種思想：將傳統的交換設備部件化，分為呼叫控制與媒體處理，二者之間采用標準協議（MGCP、H248）且主要使用純軟件進行處理，于是，SoftSwitch（軟交換）技術應運而生。2.NGN的結構NGN結構的研究是下一代網絡體系結構研究中的核心內容·針對目前下一代網絡研究狀況，本文提出一種三層平面結構模型.業務平面抽象NGN網絡結構的功能需求，功能平面抽象獨立于物理網絡的邏輯網絡結構和功能，物理平面描述物理網絡的實現結構三層平面通過功能實體的映射形成統一的模型三層平面模型為下一代網絡體系結構的進一步研究提供了基礎。3.NGN的交換技術軟交換是下一代網絡的核心設備之一，各運營商在組建基于軟交換技術的網絡結構時，必須考慮到與其它各種網絡的互通。在下一代網絡中，應有一個較統一的網絡系統結構。軟交換位于網絡控制層，較好地實現了基于分組網利用程控軟件提供呼叫控制功能和媒體處理相分離的功能。軟交換與應用/業務層之間的接口提供訪問各種數據庫、三方應用平臺、功能服務器等接口，實現對增值業務、管理業務和三方應用的支持。其中：軟交換與應用服務器間的接口可采用SIP、API，如Parlay，提供對三方應用和增值業務的支持；軟交換與策略服務器間的接口對網絡設備工作進行動態干預，可采用COPS協議；軟交換與網關中心間的接口實現網絡管理，采用SNMP；軟交換與智能網SCP之間的接口實現對現有智能網業務的支持，采用INAP協議。通