《现代通信交换技术》课件

现代通信交换技术欢迎来到现代通信交换技术课程本课程将深入探讨通信交换的核心概念、技术发展及未来趋势让我们一起开启这段激动人心的学习之旅课程目标掌握基础知识了解关键技术理解通信交换的基本原理和深入学习各种交换技术和网发展历程络结构探索前沿趋势培养实践能力分析新兴技术如、物联通过案例学习，提高解决实5G网对通信交换的影响际问题的能力通信基础知识回顾信号与系统1回顾模拟和数字信号的基本概念信道与编码2复习信道特性和常见编码方式调制与解调3回顾各种调制技术及其应用网络协议4复习模型和协议栈OSI TCP/IP什么是通信交换定义作用类型通信交换是在通信网络中建立临时连提高网络资源利用率，实现灵活高效主要包括电路交换、报文交换和分组接，实现信息传输的过程的信息传递交换通信交换发展历程人工交换1早期电话系统采用人工接线方式机械交换2步进制交换机实现自动接续电子交换3引入电子元件，提高交换速度数字交换4采用数字技术，大幅提升容量和质量智能交换5引入计算机控制，实现灵活业务处理模拟交换系统基本原理时分复用空分交换利用时间片轮转，实现多路通过物理连接的切换，建立信号共享传输通道通话路径信令系统话音处理使用专用信令通道，完成呼对模拟语音信号进行放大、叫建立和释放滤波等处理数字交换系统基本原理数字化时隙交换将模拟信号转换为数字信号，提在时域上重新排列数字信号，实高传输质量现交换存储程序控制全数字网络采用计算机控制，提高系统灵活端到端数字化，实现高效率、高性质量通信电路交换与报文交换电路交换报文交换建立专用物理通路存储转发机制••适合实时通信适合非实时数据传输••资源独占，利用率低资源共享，效率高••电路交换与分组交换特性电路交换分组交换连接方式专用电路虚电路或无连接传输延迟固定，较低可变，较高资源利用独占，效率低共享，效率高适用场景实时语音数据传输电路交换网络结构核心层1高容量交换机，实现长距离传输汇聚层2中等容量交换机，连接核心和接入层接入层3低容量交换机，直接连接用户终端分组交换网络结构边缘路由器连接用户网络，处理分组的接入和分发汇聚路由器汇集多个边缘路由器的流量，进行初步路由核心路由器高速处理大量分组，实现长距离、大容量传输骨干网络连接核心路由器，构成高速传输主干交换机基本功能与结构端口处理交换矩阵12接收和发送数据包，进行实现数据包在不同端口间物理层和链路层处理的高速转发控制单元缓存系统34管理交换表，执行各种协临时存储数据包，解决端议和算法口竞争问题交换机路由和寻址机制地址学习MAC1根据源地址更新交换表MAC地址查找2根据目的地址在交换表中查找MAC转发决策3确定数据包的输出端口洪泛4对未知目的地址的数据包进行广播交换机关键技术VLAN STP虚拟局域网技术，实现网络逻辑生成树协议，防止网络环路分段端口聚合QoS服务质量保障，优化网络性能多端口捆绑，提高带宽和可靠性以太网交换技术存储转发直通转发碎片丢弃完整接收数据帧后再转发，可检查错接收目的地址后立即开始转发，延迟识别并丢弃碎片帧，提高网络效率误低宽带接入交换技术xDSL PON利用现有电话线实现高速数无源光网络技术，提供高带据传输宽光纤接入HFC FTTx混合光纤同轴网，用于有线光纤到户楼路边，实现超//电视网络升级高速接入下一代网络交换技术全化IP1统一采用协议，实现业务融合IP软件定义网络2分离控制平面和数据平面，提高灵活性网络功能虚拟化3将网络功能虚拟化，降低硬件依赖边缘计算4在网络边缘处理数据，减少延迟光电混合交换技术光交换电交换混合优势高带宽灵活性高充分发挥各自优势•••低功耗成本低提高网络性能•••适合长距离传输适合复杂处理降低整体成本•••交换技术SDN应用层1网络业务和应用程序控制层2集中式控制器，管理整个网络基础设施层3可编程交换机，执行转发指令交换技术NFV虚拟化云化编排弹性伸缩将网络功能从专用硬件中分在云平台上部署网络功能自动化管理和协调虚拟网络根据需求动态调整资源离功能时代的通信交换5G网络切片边缘计算根据业务需求灵活划分网络将计算能力下沉，减少延迟资源大规模毫米波通信MIMO提高频谱效率和网络容量利用高频段实现超高速传输物联网时代的通信交换感知层各类传感器和智能设备网络层实现海量设备的接入和通信平台层数据处理和设备管理平台应用层各种物联网应用和服务人工智能与通信交换智能路由预测维护基于的动态路由优化，提利用机器学习预测设备故障AI高网络效率，提前维护安全防护资源调度利用识别和防御网络攻击智能分配网络资源，优化性AI能信息安全与通信交换加密技术防火墙保护数据传输和存储安全过滤不安全的网络流量身份认证入侵检测确保用户和设备的合法性实时监控和分析网络异常能源效率与通信交换40%30%能耗降低碳排放减少采用高效硬件和智能调度，显著通过优化网络架构，减少碳排放降低网络能耗2X100%效率提升可再生能源智能化管理将网络效率提高一倍部分基站实现全可再生能源供电通信绿色发展与交换技术设备级优化网络级优化系统级优化高效电源动态资源分配智能电网集成•••智能休眠负载均衡可再生能源利用•••散热优化虚拟化技术碳排放管理•••行业应用案例前沿发展趋势网络6G更高速度、更低延迟、更广覆盖量子通信利用量子纠缠实现绝对安全的通信认知网络自我学习、自我优化的智能网络太赫兹通信利用太赫兹频段实现超高速短距离通信小结与思考技术融合安全挑战通信交换技术与、大数据面对新型网络威胁，如何确AI等技术的深度融合保通信安全？能源效率未来展望如何在提高性能的同时降低通信交换技术将如何改变我能耗？们的生活和工作？参考文献张宏科现代交换原理（第四版）人民邮电出版社•,,,2019谢克昌现代通信交换技术电子工业出版社•,,,2018•ITU-T,G.8080:Architecture for the automaticallyswitched opticalnetwork,2012•ETSI,Network FunctionsVirtualisation NFV;Architectural Framework,2013•3GPP TS

23.501,System Architectureforthe5G System,2021。