《当代通信交换技术》课件

当代通信交换技术本课件将深入探讨当代通信交换技术的理论基础、关键技术和发展趋势，涵盖电路交换、分组交换、、、、多媒体通信等重要内容，并展望未ISDN SDHIP来网络发展方向通信交换技术发展历程电路交换时代1早期的通信网络主要采用电路交换技术，例如电话网络电路交换需要建立一条物理连接，在通话期间一直保持连接状态，效率较低，资源利用率不高分组交换时代2随着计算机技术的发展，分组交换技术应运而生，并逐渐成为主流分组交换将数据分成一个个小的数据包，通过网络传输，并在目的地重组，提高了网络效率和资源利用率宽带网络时代3近年来，宽带网络技术的快速发展，推动了高速数据传输和多媒体通信的应用，带来了全新的通信服务和应用模式电路交换技术定义特点电路交换是一种通信方式，在通信双方建立连接之前，需要先建电路交换的主要特点包括立一条专用的物理线路，并在通话期间保持连接状态这就好比•实时性高打电话时，要先拨号接通对方，在通话过程中，这条线路一直被•传输效率高占用，即使没有数据传输，也需要占用资源•线路占用率高•适用于实时通信电路交换网络结构交换机线路交换机是电路交换网络的核心设线路是指连接交换机和用户终端备，它负责建立、维护和释放连之间的物理连接，用于传输数接，实现不同用户之间的通信据信令系统信令系统用于控制交换机之间的通信，实现呼叫建立、连接控制和释放等功能电路交换网络信令呼叫建立当用户发起呼叫时，交换机之间通过信令系统协商，建立连接呼叫控制信令系统负责控制呼叫过程，包括呼叫转移、呼叫保持、呼叫等待等呼叫释放当用户结束通话时，信令系统负责释放连接，回收线路资源电路交换网络呼叫处理用户拨号1用户拨号，交换机接收信号，识别目标号码连接建立2交换机根据目标号码，查找相应线路，建立连接数据传输3建立连接后，数据开始传输，直到用户结束通话连接释放4用户结束通话，交换机释放连接，回收线路资源分组交换技术定义特点分组交换是一种通信方式，将数据分成一个个小的数据包，并通分组交换的主要特点包括过网络传输，在目的地重组•数据传输效率高•资源利用率高•可支持多种通信业务•易于扩展分组交换网络结构分组交换机传输线路数据包分组交换机负责接收、转发和处理数据传输线路是指连接分组交换机之间的物理数据包是分组交换网络中数据传输的基本包，实现不同网络之间的通信连接，用于传输数据包单元，包含数据信息和控制信息分组交换网络协议协议TCP/IP协议是互联网的核心协议，它定义了网络通信的规则TCP/IP和标准，包括数据传输、路由选择、地址管理等网络层协议网络层协议负责数据包的路由选择，例如协议IP传输层协议传输层协议负责数据包的可靠传输，例如协议TCP分组交换网络路由选择距离矢量路由协议链路状态路由协议距离矢量路由协议（例如）基于链路状态路由协议（例如）基RIP OSPF距离信息进行路由选择，每个路由器于网络拓扑信息进行路由选择，每个维护一个距离表，记录到其他路由器路由器维护一个完整的网络拓扑图的距离电路交换与分组交换对比指标电路交换分组交换连接方式专用线路共享线路数据传输实时传输非实时传输资源利用率低高网络效率低高可扩展性低高综合业务数字网（）ISDN定义特点综合业务数字网（）是一种通信网络，它可以同时传输语的主要特点包括ISDN ISDN音、数据和图像等多种业务，并提供统一的数字接口，方便用户•数字传输接入和使用•综合业务•统一接口•灵活扩展技术原理ISDN数据通道用于传输用户数据2信令通道1用于控制和管理呼叫过程网络接口3用户终端通过网络接口接入网络ISDN网络结构ISDN12用户终端NT1用户通过用户终端接入网络负责将用户终端的模拟信号转换ISDN NT1为数字信号，并将其发送到网ISDN络3交换机交换机负责连接用户终端和网络，实现不同用户之间的通信业务与应用ISDN同步数字体系（）SDH定义特点同步数字体系（）是一种高速数字传输技术，它可以传输的主要特点包括SDH SDH大量数据，并提供高可靠性和高可用性•高速传输•同步传输高可靠性••可扩展性技术原理SDH帧结构复用机制12采用固定长度的帧结构，采用复用机制，将多个低SDH SDH每个帧包含多个时隙，用于传速数据流组合成高速数据流，输不同的数据流提高传输效率同步传输3采用同步传输方式，所有节点使用同一个时钟，保证数据传输的SDH同步性和准确性网络结构SDH终端设备1终端设备负责将用户数据转换为信号，并将其发送到网络SDH SDH交叉连接设备SDH2交叉连接设备负责连接不同线路，实现不同用户之间的通信SDH传输设备SDH3传输设备负责将信号传输到目的地SDH SDH的传输与接口SDH光纤传输接口标准主要采用光纤传输技术，实现高速数据传输定义了多种接口标准，例如、等，用于不同SDH SDHSTM-1STM-4设备之间的连接分组交换网的演进帧中继技术1帧中继技术是分组交换技术的扩展，它在数据包的基础上增加了帧头，用于控制和管理数据传输异步传输模式（）ATM2异步传输模式（）是一种高速分组交换技术，它采用固ATM定长度的数据包，提高传输效率互联网协议（）IP3互联网协议（）是当前互联网的核心协议，它定义了网络IP通信的规则和标准，支持多种通信业务和应用帧中继技术定义特点帧中继技术是一种分组交换技术，它在数据包的基础上增加了帧帧中继技术的主要特点包括头，用于控制和管理数据传输•简单高效•可扩展性强•适用于数据通信异步传输模式（）ATM定义特点异步传输模式（）是一种高速分组交换技术，它采用固技术的主要特点包括ATM ATM定长度的数据包，提高传输效率•高速传输•高带宽•支持多种业务高可靠性•技术特点ATM固定长度的单元面向连接的传输使用固定长度的单元（称采用面向连接的传输方ATM ATM为信元），每个信元都包含式，在数据传输之前，需要建53字节的数据，提高传输效率立连接，保证数据传输的可靠性虚拟通道使用虚拟通道技术，将数据包分配到不同的虚拟通道，实现不同ATM用户之间的通信网络结构ATM用户网络接口1用户终端通过用户网络接口接入网络ATM交换机ATM2交换机负责连接用户终端和网络，实现不同用户之间的通信ATM传输设备ATM3传输设备负责将信号传输到目的地ATM ATM的服务质量控制ATM带宽控制网络可以通过带宽控制，保证不同业务的传输质量ATM延迟控制网络可以通过延迟控制，保证实时业务的传输质量ATM抖动控制网络可以通过抖动控制，保证语音和视频业务的传输质ATM量互联网协议（）IP定义特点互联网协议（）是当前互联网的核心协议，它定义了网络通信协议的主要特点包括IP IP的规则和标准，支持多种通信业务和应用•无连接传输面向数据包••可扩展性强•支持多种网络技术原理IP数据包数据包包含数据信息和控制信息，用于IP传输数据地址路由选择IP地址是网络中每个设备的唯一标识，用协议使用路由选择算法，将数据包转发IP IP于识别设备的位置到目标设备213网络体系结构IP网络层传输层应用层网络层负责数据包的路由选择，包括协传输层负责数据包的可靠传输，包括应用层负责与用户交互，提供各种网络服IP TCP议、协议、协议等协议、协议等务，包括协议、协议、协ICMP ARPUDP HTTPFTP SMTP议等路由协议IP协议RIP协议（路由信息协议）是一种距离矢量路由协议，它基于距离信息进RIP行路由选择协议OSPF协议（开放式最短路径优先协议）是一种链路状态路由协议，OSPF它基于网络拓扑信息进行路由选择协议BGP协议（边界网关协议）是一种用于连接不同自治系统的路由BGP协议，它负责跨越不同网络的路由选择业务质量控制IP带宽控制延迟控制丢包率控制网络可以通过带宽控网络可以通过延迟控网络可以通过丢包率IP IPIP制，保证不同业务的传制，保证实时业务的传控制，保证数据传输的输质量输质量可靠性多媒体通信技术定义特点多媒体通信技术是指融合语音、数据、图像、视频等多种媒体的多媒体通信技术的主要特点包括通信技术，为用户提供更加丰富的通信服务•多种媒体融合•实时交互•高带宽需求•应用广泛多媒体编解码技术压缩技术解压缩技术12多媒体编解码技术采用压缩技多媒体编解码技术采用解压缩术，减少数据量，提高传输效技术，还原原始数据，保证多率媒体信息的完整性和质量标准化3多媒体编解码技术采用标准化，保证不同设备之间兼容性，方便互操作多媒体会议系统视频会议在线教育远程医疗视频会议系统可以实现远程视频和音频的在线教育系统可以利用多媒体技术，实现远程医疗系统可以利用多媒体技术，实现实时交互，方便不同地点的人员进行会议远程教学，方便用户进行学习和交流远程诊断、治疗和咨询，方便用户进行远交流程医疗服务多媒体通信网络123网络网络无线网络IP ATM网络是目前多媒体通信的主流网络，它网络具有高速传输和高可靠性特点，无线网络可以提供移动性和灵活性的多媒IP ATM可以支持多种多媒体业务和应用适用于多媒体通信体通信服务下一代互联网（）IPv6定义特点下一代互联网（）是互联网协议的最新版本，它扩展了的主要特点包括IPv6IP IPv6地址空间，支持更广泛的网络应用和服务•更大的地址空间更高的安全性••更好的服务质量•更灵活的网络管理技术特点IPv6位地址自动配置11282使用位地址，可以提支持自动地址配置，简IPv6128IPv6供更大的地址空间，满足未来化了网络部署和管理网络发展的需求内置安全机制3内置了安全机制，提高了网络安全性，减少安全风险IPv6网络部署IPv6基础设施升级1需要升级网络设备和操作系统，支持协议IPv6地址分配2需要分配地址，并进行地址管理IPv6服务迁移3需要将现有服务迁移到网络，并进行测试和验证IPv6与互联IPv6IPv4双栈技术隧道技术双栈技术是指设备同时支持和隧道技术是指将数据包封装在IPv4IPv6协议，实现两种协议之间的互数据包中传输，实现两种协议之IPv6IPv4联间的互联软件定义网络（）SDN定义特点软件定义网络（）是一种新的网络架构，它将网络控制平的主要特点包括SDN SDN面与数据平面分离，通过软件定义网络行为，实现灵活、可编程集中控制•的网络管理•可编程性•灵活扩展快速部署•技术原理SDN数据平面数据平面负责数据包的转发，包括交换机、2路由器等设备控制平面控制平面负责控制网络的运行，包括路1由选择、流量控制、安全策略等南向接口3南向接口用于连接控制平面和数据平面，实现控制指令的发送和状态信息的接收网络架构SDN控制器交换机应用控制器是网络的核心，它负责管理网交换机是数据平面设备，负责数据包的转应用通过控制器，对网络进行管理和控SDN络资源，并制定网络策略发，并接收控制器的指令制，实现各种网络功能网络控制技术SDN协议网络虚拟化网络功能虚拟化（）OpenFlow NFV协议是网络的标准网络虚拟化技术可以将物理网络资源网络功能虚拟化（）技术可以OpenFlow SDNNFV协议，它定义了控制器和交换机之间虚拟化，实现网络资源的灵活分配和将网络功能虚拟化，实现网络功能的的通信接口管理灵活部署和扩展网络功能虚拟化（）NFV定义特点网络功能虚拟化（）是一种新的网络架构，它将网络功能从的主要特点包括NFV NFV专用硬件设备中分离出来，运行在通用服务器上，实现网络功能降低成本•的灵活部署和扩展提高效率••灵活扩展快速部署•技术特点NFV虚拟化软件定义12采用虚拟化技术，将网络采用软件定义的方式，实NFV NFV功能从硬件设备中分离出来，现网络功能的灵活控制和管运行在通用服务器上理开放性3采用开放的标准和接口，方便不同厂商的设备和软件进行互操NFV作网络架构NFV虚拟化平台网络功能管理与编排虚拟化平台负责管理虚拟机和容器，为网网络功能是指网络设备提供的各种功能，管理与编排负责控制和管理网络，实NFV络功能提供运行环境例如路由、交换、防火墙等现网络功能的部署和配置网络部署NFV选择虚拟化平台选择合适的虚拟化平台，为网络功能提供运行环境部署网络功能将网络功能部署到虚拟化平台，实现网络功能的虚拟化配置和管理配置和管理网络，实现网络功能的控制和管理NFV未来网络发展趋势。