現(xiàn)代交換技術論文

現(xiàn)代交換技術論文現(xiàn)代交換技術論文淺談光交換技術與其應用本門課程主要介紹了在現(xiàn)代通信網絡中使用的各種交換技術的原理、相關協(xié)議和納米技術。由淺及深的向大家介紹并講解了目前網絡中常用的各種交換技術和數據通信中使用的關鍵技術原理；電話通信中使用的電路交換所用技術；電信網信令系統(tǒng)內；數據通信中會使用的分組交換技術和幀中繼技術；寬帶交換中使用的ATM技術；計算機網絡中使用使用的首層交換、IP交換和MPLS技術；光交換技術以及最新的軟交換及NGN技術等問題。隨著通信技術和計算機技術的不斷發(fā)展，人們要求網絡能夠提供多種各種業(yè)務，而傳統(tǒng)的電路交換技術已經滿足不了對于各種新業(yè)務的要求，因此各種核心技術交換技術應運而生，以滿足人們不同的業(yè)務要求。經過幾個月來的不斷學習，查閱資料，下面從光交換的進行分類、技術特點以及光交換方式三方面淺談一下光方式交換技術與其應用。光交換技術是全光通信網中的核心技術,在全光通信網絡技術中發(fā)揮著重要的作用。隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展,在現(xiàn)代通信網中,實現(xiàn)透明的、具有高度生存性的全光通信網是寬帶通信網未來的發(fā)展目標。光交換技術作為全光極為重要通信網中的一個重要支撐技術,在全光計算機網絡中發(fā)揮著重要的作用。光互換的分類光交換是指不經過任何光/電轉換,將輸入端光信號直接交換到任意的光輸出端。具體來說，光交換可分為光路光交換和分組光輝光交換2類。（1）光路光交換OCS基于波長上下話路OADM(OpticalAddDropMultiplexer)和交叉連接OXC(0PticalCrossConnect),采用波長路由方式,通過控制平面的雙向單線信令傳輸建立鏈路和分配波長,實質是一種光的電路交換方式。在DWDM網絡中,可見光光路交換以波長交換的形式實現(xiàn),即在相鄰節(jié)點間的每一條鏈路上,一個波長對應一個用于交換的光通道。波長交換的優(yōu)點是速度快、對數據速率及格透明,適合SDH網絡。另外,OCS與多協(xié)議標簽交換MPLS(MultiProtocolLabelSwitching)結合的多協(xié)議互換波長交換MPLS(MuItiprotocolLambdaSwitching)技術可以實現(xiàn)智能、動態(tài)的波長連接路由和保護。但是。OCS采用波長作為網絡資源的處理事件處理粒度,當頻帶數有限時。為避免擁塞不得不將一部分數據進行光/電/光轉換,若采用動態(tài)帶寬數據傳輸分配機制,則鏈路的建立時間較長。另外。由于OCS的某種程度是電路交換,有著電路交換的固有缺點;在連接建立到數據傳輸的過程連接起來中,所有的中間節(jié)點必須維持帶寬信道資源直到信道遷走為止,在此過程中。縱使資源不能被占用,其余數據也無法善用它們,大大降低了帶寬利用率。（2）時分光交換光分組變換(0PS,OpticalPaeketSwitchhag)以光分組作為最小的交換顆粒,采用單向預約協(xié)調機制,在進行數據傳輸前在不需要建立路由、分配資源。分組頭含有目的電話號碼,分組序列等控制重要信息,分組凈荷緊跟分組頭在相同光路中傳輸,網絡節(jié)點需要文件系統(tǒng)節(jié)點凈荷,等待帶分組目的地的分組頭能帶的處理,以確定路由。光分組交流思想有很高的資源利用率,和很強的資料適應突發(fā)數據的能力,全光的分組交換是光交換的未來的發(fā)展方向。OPS的核心節(jié)點的結構包括復用/解復用器、輸入和輸出接口以及內部的緩沖器和控制器。輸入接口完成輸出的功能有:(1)對再生輸入的數據信號整形定時和再生,藉以形成完善質量的信號以便進行后續(xù)的處理和交換;(2)檢測信號的翻滾翻轉和抖動;(3)使每一分組的開頭和末尾、信頭和有效負載都都安排適當;(4)使分組獲取鏡像同步并與交換的時隙對準;(5)將信頭分出,并傳送給轉換器,由它進行預處理;(6)將外部WDM傳輸波長轉換為內部交換機盤使用的波長。輸出接口必須完成的功能有:對輸出信號非手術、定時和再生,以克服由交換機盤引起的串擾和損傷,恢復信號的質量;給信息有效負載加上新的信頭;分組的描繪和再同步;按需要可能需要將內部波長轉換為內部用的波長;由于信號在交換機盤內路程不同、插損不同,因而信號輸出功率也不同,能夠均衡輸出功率。光交換技術的特點隨著通信網絡逐漸向全光平臺發(fā)展,網絡的優(yōu)化、路由、保護和自愈功能在光數據通信領域中越來越越發(fā)重要。光交換技術能夠保證網絡的可靠性和提供靈活的信號路由平臺,盡管現(xiàn)有的通信系統(tǒng)采用電路交換技術,但發(fā)展中的全光網絡卻需要由純光技術來完成信號路由功能以實現(xiàn)該現(xiàn)網絡的高速率和協(xié)議透明性。光交換技術為動態(tài)節(jié)點的高速信息流提供進入光域處理。僅將屬于該節(jié)點及其子網的信息上下路并交由電交換設備繼續(xù)處理,其優(yōu)勢有:可以克服純電子交換的容量瓶頸問題;可以大量節(jié)省建網和網絡升級成本。如果采用全光網技術,將使網絡的運行費用節(jié)省70%,設備費用節(jié)省90%;可以大大提高網絡的重構靈活性和生存性,以及加快網絡恢復的時間。光交換的方式及應用光信號的分割復用方式有3種:空分、時分和波分。相應也有空分與、時分和波分3種光交換。分別完成空分信道、時分信道和波分信道的交換。這3種變換方式特質的特點和其實現(xiàn)方案各不相同。若光信號同時采用2種及交換方式則稱復合光交換。（1）空分光交換空分光交換是空間域上將光信號交換?；驹硎菍⒐饨粨Q元件組成門陣列開關,并適當嚴格管理控管門陣列開關。編碼即可在任一路輸入光纖和任一路輸出光纖之間構成通路。因其交換元件的不同可分為機械型、光電轉換型、復合波導型、全反射保險絲型和激光二極管門開關等,如耦合波導型交換元件鈮酸鉀,它是一種電光金屬材料,折射牢隨外界電場的變化而發(fā)生變化的光學特性。以鈮酸鉀為基片,在基片上進行鈦擴散,以形成折射率逐漸增加的光波導,即光通路,再焊上電極后即可將它作為光交換元件使用。當將兩條很接近的波導進行適當的復合。通過這兩條波導的光束將發(fā)生窄帶能量交換。能量交換的強弱隨復合系數。平行波導的長度和兩波導之間的相位差變化,只要所選取的表達式適當,光束就在波導上完全交錯,如果在電極上所施加施予一定的電壓,可改變反射率及扭曲相位差。由此可見,通過控制電極上的功率電壓,可以得到平行和交叉兩種交換狀態(tài)。（2）時分光交換時分復用是通信網中普遍采用的一種復用方式。光時分復用和電時分復用類似,也是把一條復用信道劃分成若干個時隙,每個基帶數據光脈沖流分配占用一個時隙,N個基帶信道復用成高速光數據流信號進行傳輸。要完成時分光交換,必須有時隙交換器實現(xiàn)將輸入信號一幀任一時隙交換到另一時隙輸出的功能。完成時隙交換必須有光緩存器,把時分復用信號按一定順序寫入儲存器,然后按一種順序第三種讀出米,這樣便全面完成完成了時隙交換。利用光纖延時線的光時分交換的工作原理:首先把時分復用的光信號經過光分路器,使它的每條出線上同時都只有某一時隙的光信號;然后讓這些信號分別經過不同輝光的光延時器件,使其獲得不同的時間延遲;最后,再把這些信號經過一個光合路器重新復合起來,就完成了時分交換。（3）波分光交換一般來說,在光波復用系統(tǒng)中其源端和目的端都采用相同的波長來傳遞信號,否則將在多路復用中所,每個終端都將增加終端設備的復雜性。波分光交換所需波長交換器是先用分解復用器將光波分信道空間分割開,對每個波長信道分別需要進行波長交換(w/c),然后再把它們復用起來,經由一條光纖輸出。密集波分復用中同是光纖通信中的一種趨勢,它利用光纖的寬帶特性,在1550nm波段的低損耗窗口中復用多路光信號,大大提高光纖的通信容量。擴展閱讀：現(xiàn)代相互交換技術論文軟交換技術發(fā)展現(xiàn)狀1.軟交換基本概念軟交換的概念最早起源于美國。彼時在企業(yè)網絡網絡環(huán)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(xiàn)PBX（PrivateBrancheXchange，用戶級交換機）功能（IPPBX）。對于這樣一套設備，系統(tǒng)不需單獨鋪設網絡，而區(qū)域化只通過與局域網共享就可實現(xiàn)管理與維護的統(tǒng)一，綜合成本遠低于傳統(tǒng)的PBX。由于企業(yè)交易網環(huán)境對設備的可靠性、計費和行政管理要求不高，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嵌入式獲得了巨大成功。受到IPPBX成功的啟發(fā)，為了提高網絡綜合運營效益，網絡平臺的發(fā)展更加趨于合理、開放，更好的服務于客戶端。業(yè)界提出投資界了這樣純粹思想：將傳統(tǒng)的零件交換設備部件化后，分為控制臺控制與媒體處理，二者之間采用標準協(xié)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。軟交換概念一經提出，便得到了業(yè)界的廣泛認同和重視，ISC（InternationalSoftSwitchConsortium）的成立更加快了軟交換技術的發(fā)展步伐，軟交換相關標準和協(xié)議得到了IETF、ITU－T等國際標準化組織的重視。根據國際SoftSwitch論壇ISC的定義，SoftSwitch是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設備和系統(tǒng)。因此，軟交換的基本含義就是將呼叫控制功能從媒體網關（傳輸層）中分離出來，通過軟件計算機系統(tǒng)實現(xiàn)基本呼叫控制功能，從而實現(xiàn)呼叫傳輸與呼叫控制的分離，為控制、交換和軟件嵌入式功能建立分離的平面。軟交換主要提供連接控制、翻譯和選路、網關管理、呼叫控制、帶寬管理、信令、安全性和呼叫詳細記錄日志等功能。與此同時，軟交換還將網絡資源、網絡能力封裝出去，通過開放的業(yè)務接口和業(yè)務應用層相連，可方便地在網絡上快速提供新的業(yè)務。軟交換的技術定義可以描述為：它是一種了呼叫控制功能的軟件實體它支持所有現(xiàn)有的電話功能及新型會話式多媒體業(yè)務它采用標準協(xié)議（如SIP、H.323、MGCP、MEGACO/H.248、SIGTRAN以及各種其它的數據庫及ITU協(xié)議）它提供了不同廠商的設備之間的互操作能力許多種與下列一種或它組件配套使用串行媒體網關信令網關特性服務器（例如提供CLASS業(yè)務）應用服務器（例如提供多媒體業(yè)務）媒體服務器（如直接提供數據流媒體、會議和廣告等業(yè)務）管理、供應和收費/計費接口。也許從銀行業(yè)務角度來看，可以給出一個更形象的定義：軟交換是一種針對與傳統(tǒng)電話業(yè)務和新型多媒體業(yè)務相關的網絡和業(yè)務問題的解決方案。它能夠幫助減少資本和運營支出，提高收入。軟交換技術是一個軟交換分布式的軟件系統(tǒng)，可以在基于各種相異不同技術、協(xié)議和設備的網絡之間提供無縫的互操作性，其基本設計原理是設法創(chuàng)建一個有著的伸縮性、接口標準性、業(yè)務開放性等特點的軟件系統(tǒng)，它獨立于特定的底層阿提斯魯夫爾谷硬件/操作系統(tǒng)，并能夠很好地處理各種業(yè)務所需要的同步通信協(xié)議，在一個理想的位置上把該架構推向摩爾曲線軌道。并且它應該有能力支持積極支持下列基求：（1）獨立于合同設備的呼叫設備的呼叫處理和/同步會晤管理應用的開發(fā)。（2）在其軟交換網絡中能夠安全地執(zhí)行多個第三方應用而不存在由惡意或錯誤行為的應用所引起制約的任何有害影響。（3）第三方硬件銷售商能增加支持新設備和協(xié)議的能力。（4）業(yè)務和應用提供者的增加支持全系統(tǒng)范圍能策略能力而不會危害其性能和安全。（5）有能力進行同步通信鏡像控制，以提供支持包括帳單、網絡管理和其他運行支持系統(tǒng)的各種各樣的后營業(yè)室系統(tǒng)。（6）支持運行時間捆綁或有助于結構改善的同步通信控制網絡的動態(tài)拓撲。（7）從小到大的網絡可伸縮性和支持徹底的故障恢復能力。軟交換的實現(xiàn)目標是在媒體設備和媒體網關的配合下，通過進行編程的方式來實現(xiàn)對各種媒體流計算機軟件協(xié)議轉換，并基于分組網絡（IP/ATM）的架構實現(xiàn)IP網、ATM網、PSTN網等的互連，以提供靈活電路交換機具有相同功能并便于業(yè)務增值和和伸縮的設備。軟交換所選用的主要協(xié)議很軟交換體系涉及協(xié)議非常眾多，包括H.248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H.323、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、BRI等。國際上，IETF、ITU－T、SoftSwitchOrg等組織對軟交換及協(xié)議核心作用的研究工作一直起著積極的主導作用，許多關鍵協(xié)議都已制定全面完成完成，或趨于完成。這些協(xié)議將規(guī)范整個軟交換的研發(fā)工作，共同產品從使用各廠家私有協(xié)議階段進入使用業(yè)界使標準協(xié)議階段，各家之間產品互通成為可能，真正實現(xiàn)軟交換產生的提供一個標準、開放的系統(tǒng)結構，各網絡部件可獨立發(fā)展。在軟交換中繼器的研究進展方面，高度我國處于世界同步水平。信息產業(yè)部“網絡與交換標準研究組”在1999年下半年就啟動了軟交換項目的研究，公司目前已完成了《軟交換設備總體技術要求》。2.軟交換現(xiàn)狀下一代網絡（NGN）是一個建立在IP技術基礎上的新型公共電信網絡，它將話音、數據、視頻等多種業(yè)務集于一體。建設下一代網絡是電信競爭的需要。隨著通信技術的突飛猛進飛速發(fā)展和電信市場的逐步開放，電信業(yè)的一個最重要的發(fā)展趨勢就是業(yè)務運營和網路運營的分離，由網絡運營商服務商提供安全可靠、高效的基礎承載平臺，由業(yè)務提供商提供各種應用，他們與裝置制造商開關三足鼎立，共同推動了互助電信業(yè)的繁榮和進步。軟交換技術是下一代網絡的核心技術，軟交換思想吸取了IP、ATM、IN和TDM等眾家之長，形成分層、全開放的評價體系架構，作為下一代網絡的發(fā)展方向，軟交換不但實現(xiàn)了網絡的融合，更重要的是實現(xiàn)了管理業(yè)務的融合。目前，歐洲電信運營商對于軟交換（下一代網絡）的發(fā)展和應用大體上采用比較務實和謹慎的態(tài)度，運營商都是根據自身網絡平臺的實際采取和業(yè)務的發(fā)展來情況對策。德國電信緊貼海外中國電信市場，積極開辟國際IP網的話音業(yè)務發(fā)展，并在新技術投入使用之前，注重新技術和全新評估結果設備的試驗和評估。201*年開始在國際網絡進行軟交換的試驗，放置連接器了一臺軟交換機和4個媒體網關開展IP網絡直接提供語音業(yè)務、呼叫中心業(yè)務和VPN業(yè)務的試驗，其軟交換的標準采用SIP－T協(xié)議。英國電信則逐步地在長途網和本地網實現(xiàn)分組話音，本地網有5個節(jié)點開展了軟交換實驗，這部分已經商用，并且試驗規(guī)模在逐步擴展。在提供話音質量的保證方面，英國電信也已在其承載網絡內全面采用ATM技術。比利時通信認為201*年以后引入NGN比較適當，但目前需注意電子元件跟蹤技術和設備的發(fā)展，比利時比利時運營商的技術部門在NGN方面重點研究未來分組話音網絡的體系架構和需求、開展NGN技術培訓、建立NGN實驗室，為開展現(xiàn)場試驗進行技術準備。一些北美電信運營商也正在積極開展有利于美洲軟交換提供話音業(yè)務的試驗，有些運營商已經開始提供商用。201*年3月，中國電信下一代網絡（NGN）試驗項目在北京、上海、廣州、深圳4城市啟動。中國電信與北電網絡、愛立信、西門子、中興通訊、上海貝爾5廠家簽訂了下一代網絡試驗工程設備合同。合同涉及金額了近1億元人民幣。根據中國電信與北電網絡簽署的合同，在北京、上海、廣州和深圳4城市部署北電網絡的SUCCESSIｏN下一代網絡解決方案。NGN網絡全國試驗網項目涉及的技術面、提供的業(yè)務量、網絡覆蓋的廣度、深度均在全球佼佼者。在設備制造商方面，特別值得一提的是加拿大北電網絡，其NGN產品為SUCCESSIｏN（繼往開來）解決方案，于1999年在BT－SPAIN首次率先商用，迄今為止，在全球超過24個國家的40多個網絡中得到試驗或商用。其商用客戶中包括VEｒIｚｏN、SPｒINT、中國電信、香港寬頻（HＫBN）、新世界電信（NEWWｏｒLDTEL）及鐵通等。SUCCESSIｏN的應用類型長途除此以外了長途及匯接（C4）業(yè)務、本地接入（C5）及多媒體業(yè)務、無線匯接及3G核心網業(yè)務以及有線電視多網合一合而為一業(yè)務。目前幾種解決方案已經在實際網絡中運用。其中，VEｒIｚｏN的軟交換本地匯接網絡包含2個軟交換節(jié)點及70多個媒體網關，每個節(jié)點早晚處理超過1100萬次呼叫。SPｒINT作為全美第六個實現(xiàn)TDM端局以軟交換替換的運營商，其第一期二期工程（350萬線）全部采用北電的SUCCESSIｏN方案。香港寬頻應用SUCCESSIｏN本地IAD接入方案，在短短的1７個月時間內，已擁有16萬用戶，是全球最大的基于以太網IAD接入的NGN網絡，由于目前運營穩(wěn)定良好。在最近的市場調研報告中，北電網絡列全球軟交換市場份額第一，也是全球VｏIP和VｏATM媒體網關滲透率市場份額第一。目前，許多電話交換設備供應商和數據設備供應商均推出了自己隆重推出的軟交換設備，國內廠商包括中興、華為和大唐；國外廠商包括除此以外阿爾卡特、北方電訊、西門子、朗訊、Cisco、Sonus、UT胡衛(wèi)東等公司。各廠商提供服務的軟交換設備總體遵從軟交換技術的均架構，途徑只是在具體實現(xiàn)方式上存在著一些差異。軟交換技術的產生是為了構件一個“全業(yè)務網”，即在同一個網上實現(xiàn)音頻語音、數據、多媒體視頻流業(yè)務的融合；并且為了構建這個目的，將呼叫控制和業(yè)務功能在功能單一實體上進行了分離。但目前各廠家提供的軟交換系統(tǒng)在業(yè)務提供上與上述目標還存在一定的差距，還需要經歷一個不斷發(fā)展和完善的過程。目前，語音業(yè)務雖然仍舊在通信業(yè)務中占據主導地位，也是各電信運營商盈利的主要來源，軟交換網實現(xiàn)多業(yè)務的融合，應首先能夠提供至少與PSTN相同的語音管理業(yè)務。因此，各設備廠商也將對語音業(yè)務的支持列為首要任務。3.存在的問題目前雖然不少廠家推出了軟交換的解決方案,各運營商電信也在積極進行相關的試驗,但新技術的應用必需相當長的時間來完善。產品與服務從目前廠家所提供方便的解決方案來看，目前存在存在的主要風險問題如下：（1）國際上尚無大型網絡的組網和運營經驗。傳統(tǒng)寬帶經過長期的運營積累，在網絡組織方面已經具有相當成熟的經驗；而基于軟交換的NGN網絡組織目前尚無成熟的經驗，是采用基于軟交換的全平面結構，還是采用分區(qū)域