現(xiàn)代交換原理與技術

前言

　　21世紀是信息時代，這個時代的突出特征是全球信息化。在當今世界，信息技術已成為最具活力的生產(chǎn)力，成為衡量一個國家綜合實力的重要指標。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活節(jié)奏的加快，信息已成為一種重要資源。世界經(jīng)濟的全球化，使得人們需要進行傳送的信息量呈爆炸式增長，通信技術也成為信息領域的關鍵技術之一。社會的需求和技術的進步，使得通信技術得到了迅猛發(fā)展?，F(xiàn)代通信技術正向數(shù)字化、綜合化、寬帶化、智能化和個人化方向發(fā)展。　　交換的概念是伴隨電話的出現(xiàn)而產(chǎn)生的，隨著科技的發(fā)展，交換技術也從傳統(tǒng)的電路交換、報文交換、分組交換發(fā)展到以ATM、IP為核心的寬帶交換，同時，在軟交換和光交換技術方面也取得了重大成就?！　〗粨Q的實質(zhì)就是將輸入用戶的信息，根據(jù)用戶意愿轉移到輸出端口，以達到經(jīng)濟、快速、高質(zhì)量信息轉移的目的。自從1878年第1臺人工磁石電話交換機發(fā)明以來，交換技術也從只能承載單一業(yè)務的電路交換、報文交換等窄帶交換技術發(fā)展到現(xiàn)如今可以承載多種業(yè)務的寬帶交換技術?！　‖F(xiàn)代各種交換技術，從本質(zhì)上講，是通信技術與計算機技術結合的產(chǎn)物?，F(xiàn)代各種交換系統(tǒng)實質(zhì)上是一個由計算機控制的完成信息處理、存儲和轉移任務的應用系統(tǒng)?！　‖F(xiàn)有的通信網(wǎng)，無論是局域網(wǎng)還是廣域網(wǎng)，絕大多數(shù)都是交換式通信網(wǎng)。現(xiàn)代交換機具有強大的信息交換能力、信息處理能力和出色的穩(wěn)定性，同時解決了網(wǎng)絡智能化問題，增強了網(wǎng)絡的實用性和靈活性，降低了組網(wǎng)成本，提高了網(wǎng)絡性能。從通信網(wǎng)絡的發(fā)展可以看出，通信網(wǎng)的演進離不開交換技術的突破，交換是網(wǎng)絡的核心，網(wǎng)絡是信息傳送的平臺。在交換與網(wǎng)絡共同支撐的信息社會的基礎設施中，電路交換技術、ATM交換技術以及路由器與IP交換技術都發(fā)揮了極其重要的作用?！　”緯亲髡咴诳偨Y20余年從事通信工程實踐和科研工作的基礎上，結合多年教學、教改經(jīng)驗，并大量參閱了國內(nèi)外有關文獻，在原有講稿的基礎上編寫而成的。它包含作者多年專業(yè)知識的積累，希望能給讀者帶來一些啟迪和幫助。書中各章中設置了內(nèi)容簡介、重點難點和小結，這樣有利于學生提綱挈領地學習和鞏固所學知識。

內(nèi)容概要

　　《現(xiàn)代交換原理與技術》從應用角度出發(fā)，緊緊圍繞交換的核心，比較全面、系統(tǒng)地介紹了通信網(wǎng)中各種交換技術的基本概念、特點及其工作原理。全書共分10章，主要介紹了交換的產(chǎn)生與概念以及各類交換技術的原理及其發(fā)展過程，交換單元及其網(wǎng)絡，電路交換的基本原理與技術，信令系統(tǒng)，通信工程設計與綜合布線技術，分組交換與幀中繼技術，ATM交換技術，路由器與IP交換技術，下一代網(wǎng)絡體系與軟交換，以及光交換技術?！冬F(xiàn)代交換原理與技術》每章都配有內(nèi)容簡介、重點難點、小結和習題，便于教學和讀者自學?！　　冬F(xiàn)代交換原理與技術》可作為本科及高職高專院校通信、電子信息類專業(yè)或其他相關專業(yè)的教材或教學參考書，也可供通信工程技術人員參考使用。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 交換與通信網(wǎng)1.1.1 點對點通信系統(tǒng)1.1.2 交換與交換設備1.1.3 通信網(wǎng)1.1.4 通信網(wǎng)的工作方式1.1.5 交換技術有關術語介紹1.1.6 信息傳送模式1.1.7 信息網(wǎng)絡的分類及其業(yè)務特點1.2 交換技術1.2.1 交換技術分類1.2.2 電路交換技術1.2.3 報文交換技術1.2.4 分組交換技術1.2.5 寬帶交換技術1.2.6 通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢本章小結習題第2章 交換技術基礎2.1 引言2.2 交換單元及交換網(wǎng)絡2.2.1 交換單元及其性能2.2.2 交換單元的分類與幾種典型的交換單元2.2.3 交換網(wǎng)絡2.3 信號數(shù)字化技術2.3.1 模擬語音信號的數(shù)字化處理2.3.2 圖像與視頻信號的數(shù)字化處理2.4 信道共享與復用技術2.4.1 空分復用2.4.2 頻分多路復用2.4.3 時分多路復用本章小結習題第3章 電路交換技術3.1 電路交換機的發(fā)展過程及分類3.1.1 電話的產(chǎn)生與電路交換機的演變3.1.2 電路交換機的發(fā)展過程3.1.3 電路交換機的分類3.2 電路交換原理與特點3.2.1 電路交換的基本原理3.2.2 電路交換系統(tǒng)的基本功能3.2.3 電路交換技術的特點3.3 程控數(shù)字交換機的硬件結構3.3.1 程控數(shù)字交換機的基本結構3.3.2 程控數(shù)字交換機硬件功能結構3.4 程控交換機的軟件系統(tǒng)3.4.1 交換軟件的組成和要求3.4.2 呼叫處理程序3.4.3 程序執(zhí)行管理3.4.4 程序設計語言3.5 程控交換機的指標體系3.5.1 性能指標3.5.2 服務質(zhì)量指標3.5.3 可靠性指標3.5.4 運行維護指標本章小結習題第4章 信令系統(tǒng)4.1 信令的概念及功能4.1.1 信令的概念4.1.2 信令的功能4.2 信令的分類4.3 信令方式4.4 No.7信令系統(tǒng)4.4.1 中國1號信令4.4.2 No.7信令系統(tǒng)4.5 信令網(wǎng)本章小結習題第5章 通信工程設計與綜合布線技術5.1 概述5.1.1 電信大樓設計、施工及安裝要求5.1.2 通信電源5.1.3 接地系統(tǒng)5.1.4 程控用戶交換機工程設計5.1.5 綜合布線技術5.2 程控用戶交換機工程設計5.2.1 設備選型5.2.2 系統(tǒng)設計5.2.3 電信機房設計5.2.4 電源設計5.3 綜合布線技術5.3.1 綜合布線概述5.3.2 綜合布線系統(tǒng)的組成與常用設備5.3.3 綜合布線系統(tǒng)設計5.3.4 綜合布線系統(tǒng)的施工和驗收本章小結習題第6章 分組交換與幀中繼技術6.1 概述6.1.1 數(shù)據(jù)通信的概念6.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結構6.1.3 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的分類6.1.4 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的交換方式6.1.5 分組交換網(wǎng)6.1.6 分組交換技術的產(chǎn)生6.2 分組交換原理6.2.1 分組交換的工作原理6.2.2 分組交換方式6.2.3 分組交換方式的主要特征6.3 分組交換技術6.3.1 分組的形成6.3.2 資源分配技術6.3.3 邏輯信道與交換虛電路6.3.4 路由選擇和差錯控制6.3.5 流量控制和擁塞控制6.4 X.25協(xié)議6.4.1 X.25協(xié)議概述6.4.2 X.25協(xié)議分層結構6.4.3 HDLC簡介6.4.4 LAPB幀結構6.5 分組交換機及其網(wǎng)絡6.5.1 分組交換機在分組網(wǎng)中的作用6.5.2 分組交換機的功能結構6.5.3 分組交換機的指標體系6.5.4 分組交換網(wǎng)絡6.6 幀中繼技術6.6.1 幀中繼技術的產(chǎn)生6.6.2 幀中繼與X.25的比較6.6.3 幀中繼的協(xié)議結構與幀格式6.6.4 幀中繼的交換原理6.6.5 幀中繼的主要特點本章小結習題第7章 ATM交換技術7.1 引言7.1.1 ATM交換技術的產(chǎn)生7.1.2 ATM與B-ISDN的發(fā)展7.1.3 ATM的標準化組織7.1.4 ATM的研究熱點7.2 異步轉移模式基礎7.2.1 異步傳送模式7.2.2 ATM信元結構7.3 ATM體系結構7.3.1 ATM參考模型7.3.2 ATM協(xié)議的平面功能7.3.3 ATM的分層結構與功能7.4 ATM信元傳送處理原則7.5 ATM交換技術7.5.1 ATM交換機的組成7.5.2 ATM交換的基本原理7.5.3 信元交換機構7.6 ATM網(wǎng)接入方式7.6.1 ATM網(wǎng)絡構成7.6.2 ATM網(wǎng)中的用戶接入方式本章小結習題第8章 路由器與IP交換技術8.1 TCP/IP原理8.1.1 TCP/IP體系結構8.1.2 IP地址分配8.1.3 地址解析協(xié)議8.1.4 IP協(xié)議8.1.5 互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMP協(xié)議8.1.6 TCP協(xié)議8.1.7 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）8.1.8 IP的未來（IPv6）8.2 路由器工作原理8.2.1 路由器的硬件結構8.2.2 路由器原理及路由協(xié)議8.3 IP交換技術8.3.1 IP與ATM的比較及相結合的模型8.3.2 IP交換8.4 三層交換技術本章小結習題第9章 下一代網(wǎng)絡體系與軟交換9.1 引言9.1.1 下一代網(wǎng)絡9.1.2 下一代網(wǎng)絡的特點9.1.3 下一代網(wǎng)絡的功能層次9.2 軟交換技術9.2.1 什么是軟交換9.2.2 軟交換技術的主要特點和功能9.2.3 軟交換網(wǎng)絡的體系結構9.3 軟交換的組網(wǎng)技術9.3.1 軟交換所使用的主要協(xié)議9.3.2 組網(wǎng)方案9.3.3 軟交換網(wǎng)絡的路由9.3.4 軟交換網(wǎng)絡異地容災9.3.5 軟交換網(wǎng)絡的地址9.4 軟交換技術的發(fā)展和應用9.4.1 軟交換技術發(fā)展情況9.4.2 軟交換業(yè)務的發(fā)展9.4.3 軟交換的應用本章小結習題第10章 光交換技術10.1 概述10.1.1 光纖通信10.1.2 全光通信網(wǎng)10.2 光交換器件10.2.1 光開關10.2.2 光調(diào)制器10.2.3 光波長轉換器10.2.4 光存儲器10.3 光交換網(wǎng)10.3.1 空分光交換網(wǎng)絡10.3.2 時分光交換網(wǎng)路10.3.3 波分光交換網(wǎng)路10.4 光交換系統(tǒng)10.4.1 光交換系統(tǒng)的組成10.4.2 光交換技術的分類10.4.3 光分插復用器和光交叉連接10.4.4 光分組交換10.5 光交換的現(xiàn)狀和發(fā)展本章小結習題

章節(jié)摘錄

　　第2層是OSI的數(shù)據(jù)鏈路層。二層交換機是數(shù)據(jù)鏈路層的設備，它能夠讀取數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息并根據(jù)MAC地址來進行交換。　　交換機內(nèi)部有一個地址表，這個地址表標明了MAC地址和交換機端口的對應關系。當交換機從某個端口收到一個數(shù)據(jù)包，它首先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個端口上的。它再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應的端口。如果表中有與這目的MAC地址對應的端口，則把數(shù)據(jù)包直接復制到這端口上；如果在表中找不到相應的端口，則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上。當目的機器對源機器回應時，交換機又可以根據(jù)目的MAC地址與哪個端口對應，在下次傳送數(shù)據(jù)時就不再需要對所有端口進行廣播了?！　《咏粨Q機就是這樣建立和維護它自己的地址表。由于二層交換機一般具有很寬的交換總線帶寬，所以可以同時將很多端口進行數(shù)據(jù)交換。如果二層交換機有N個端口，每個端口的帶寬是M，而它的交換機總線帶寬超過N×M，那么這交換機就可以實現(xiàn)高速交換。二層交換機對廣播包是不做限制的，把廣播包復制到所有端口上。目前，二層交換機一般都含有專門用于處理數(shù)據(jù)包轉發(fā)的專用集成（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）芯片，因此轉發(fā)速度可以做到非常陜?！　《咏粨Q機采用了基于硬件的轉發(fā)機制，能夠轉發(fā)各種數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議，包括局域網(wǎng)（LAN）中的以太網(wǎng)和高速令牌環(huán)網(wǎng)（FD-DI）以及廣域網(wǎng)（WAN）中通過VC交換的幀中繼（FR）和異步轉移模式（ATM）等，經(jīng)典的LAN多端口網(wǎng)橋也屬于這一層。該層支持簡單的網(wǎng)絡分段，并能令網(wǎng)絡性能有明顯的改善?！　、廴龑咏粨Q技術　　第3層是OSI的網(wǎng)絡層。三層交換并非只使用第三層的功能，而是把第三層的路由選擇與第二層的交換功能結合了起來，實現(xiàn)了網(wǎng)絡分組快速交換的設備。三層交換機并不是簡單地把路由器設備的硬件及軟件簡單地疊加在局域網(wǎng)交換機上?！　∥覀冎?，網(wǎng)絡層的主要任務是為分組尋找合適的路南。傳統(tǒng)的路由器由于使用軟件和通用的CPU來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)報的轉發(fā)，因而延遲比較大，轉發(fā)的速度也比較慢。第三層交換正是針對這個問題提出的。第三層交換機的目標在于要兼?zhèn)鋬蓚€特征，并通常采用專用集成電路將常用的軟件功能固化在硬件這中，形成完備的路由器的子集。在未來的第三層交換機中還將具備更多的功能，成為功能更加完備的路由器。例如，除了具有轉發(fā)的功能外，還將具備自動劃分數(shù)據(jù)流等級與服務等級的功能，以及提供某種形式的QoS等，這將是第三層交換機的另一個重要特征。

編輯推薦

　　《現(xiàn)代交換原理與技術》是作者在總結20余年從事通信工程實踐和科研工作的基礎上，結合多年教學、教改經(jīng)驗，并大量參閱了國內(nèi)外有關文獻，在原有講稿的基礎上編寫而成的。圍繞交換核心，系統(tǒng)介紹各種交換技術，應用角度出發(fā)，面向高職就業(yè)崗位要求，選材豐富新穎，內(nèi)容體現(xiàn)實用性先進性。

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