现代交换原理与通信网络技术

期中考试

二、填空题

1.电话交换技术的发展经历了人工交换阶段、机电式自动交换阶段、电子式自动交换阶段三个阶段。

2.PSTN（公用电话网）采用的交换方式是电路交换方式。

3.数字程控交换机的基本结构是由控制子系统和信息子系统。

4.本地电话网的汇接方式可分为去话汇接、来话汇接、去来话汇接、主辅汇接四种方式。

5.我国电话网采用5级结构。

6.从公共式交换机直到今天的交换机，一直采用由交换机提供通话电源的方式，我们称这种方式为中央馈电方式。

7.电话机的基本组成包括通话设备、转接设备、信令设备三部分。

8.本地电话网按照覆盖区域的大小和服务区域内人口的多少采用不同的组网方式主要可以采用单局制、多局制、汇接制三种组网方式。

9.按照节点的接续类型有四种，分别是本局接续、出具接续、入局接续、转接（汇接）接续。

10.T接线器的基本功能是完成一条同步时分复用线上各个时隙之间话音信息的交换。

三、简答题

1.试分析程控电话交换的接续过程。

答曰：主叫摘机呼叫——向A送拨号音准备收号——收号与号码分析——建立连接向B振铃向A送回铃音——被叫应答进入通话——一方用户挂机向另一方送忙音——通话结束。

3.拨打一个国际长途：00-82-301-2345678，五个字段的数字分别代表什么含义？

答曰：00国际长途字冠，82国家号码，301国内长途号码，2345678本地网电话号码。

第一章 交换概论

1、在通信网中为什么要引入交换的概念？

为了实现多个终端之间的相互通信，引入了交换节点，各个用户终端分别经通信线路连接到交换节点上，交换节点就是交换机，它完成交换的功能！

2、交换方式有多少类传输模式？各传输模式的特点？目前交换技术主

要有那几种，分别属于哪种传送模式？

（1）电路传送模式CTM：电路交换，多速率电路交换，快速电路交换（2）

分组传送模式PTM：分组交换，帧交换，帧中继（3）异步传送模式ATM：IP交换，光交换，软交换

3、电路交换、分组交换的虚电路方式以及ATM交换都采用面向连接的工作方式，它们有何异同？

（1）相同点：①都有连接建立，传送信息，连接拆除三个阶段；②一旦建立连接，该通信所有信息都沿着这个连接传送，且保证信息的有序性；③信息传送的时延比无连接工作方式的时延小；④对故障敏感；（2）不同点：电路交换建立的是物理连接；分组交换的虚电路方式建立的是逻辑连接；ATM交换建立的是逻辑连接（虚连接）。

4、电信交换系统的基本结构是怎样的？

（1）信息传送子系统：交换网络、接口；（2）控制子系统：处理机及其运行的系统软件、应用软件和OAM软件。

5、用户线：用户终端与交换机之间的连接线路。中继线 ：交换机与交换机之间的连接线路。

通信三要素：交换设备，传输设备，用户终端设备。同步时分复用：把时间划分等长的时间片, 一般称为帧，每个帧再划分为更小单位的时隙。异步时分复用：动态分配带宽，即不固定分配时间片，各路通信按需使用。

第二章 交换网络

1、交换单元由四个部分组成：一组输入端口、一组输出端口、控制端与状态端。

2、有向交换单元：当信息经过交换单元时只能从入线进，出线出，具有唯一确定的方向。

3、无向交换单元：交换单元的每条线即可入也可出

4、交换单元的性能：（1）容量：交换单元所有入线可以同时送入的总的信息量。（2）接口：交换单元需要规定自己的信号接口标准，即信号形式、速率及信息流方向。（3）功能：点到点、同发、广播。（4）质量：完成交换动作的速度、任何情况下是否能完成指定连接、信息经过交换单元是否有损伤（时间、语义）

5、空间接线器，用来实现多个输入复用线与多个输出复用线之间的空间交换，而不改变其时隙位置。时间接线器，用来实现时隙交换功能。

6、交换网络按拓扑连接方式可分为：单级交换网络是由一个或者多个位于同一级的交换单元所构成的交换网络，即需要交换的信息从交换网

络入线到交换网络出线只经过一个交换单元，并且当同一级有多个交换单元构成时，不同交换单元的入线与出线之间可建立连接。

7、（1）内部竞争：同时要交换的两路信息同抢交换单元内部的通路资源；（2）出线竞争：不同入端来的信息同时争抢交换网络同一个输出端口而发生的竞争。（3）内部阻塞：因为内部竞争而发生的阻塞。（4）有阻塞交换网络：存在内部阻塞的交换网络。（5）无阻塞交换网络：不存在内部阻塞的交换网络。分为三类：①严格无阻塞；②可重排无阻塞交换网络；③广义无阻塞交换网络

9、时分结构的基本特征：所有的输入与输出端口分时共享单一的通信通路，具有时隙交换功能；空分结构的基本特征：可以在多对输入端口与输出端口间同时并行地传送信息，具有空间交换的功能。

第三章 数字程控电话交换与电话通信网

1、程控数字交换机的系统结构：（1）控制子系统：是交换机的“指挥系统”，交换机的所有动作都是在控制系统的控制下完成的（2）话路子系统：是由中央级（选组级）交换网络和用户级交换网络以及各种接口设备组成的。

2、模拟用户电路的功能：（1）馈电：交换机通过用户线向用户提供电源；（2）过压保护：为了防止外来高压的袭击，交换机一般采用两级保护措施。第一级保护：在总配线架上安装避雷器和放电管，第二级保护措施：用户电路中的过压保护电路；（3）振铃控制；（4）监视：可检测以下各种用户状态：用户话机的摘挂机状态；用户话机（号盘）发出的拨号脉冲；投币话机的输入信号；（5）编译码和滤波；（6）混合电路；（7）测试

3、数字中继器：是连接数字局间中继线的接口电路，用于与数字交换局或远端模块的连接。完成信号传输、信号同步、信令配合。

4、数字中继电路功能：（1）码型变换；（2）帧同步：就是从接收的数据流中搜索并识别到同步码，并以该时隙作为一帧的开始，以便接收端的帧结构排列和发送端的完全一致；（3）复帧同步：如果数字中继线上使用的是随路信号（中国1号信令），则除了帧同步外，还要有复帧同步，复帧同步是为了解决各路标志信号的错路问题；（4）时钟提取：就是从输入的数据流中提取时钟信号，作为输入数据流的基准时钟，同时该时钟信号还用来作为本端系统时钟的外部参考时钟源；（5）提取和插入信号；（6）帧定位

5、单音频信号产生原理：将信号按125μs间隔进行抽样（也就是8kHz 的PCM抽样频率），然后进行量化和编码，得到各抽样点的PCM信号，放到ROM中，使用时对ROM按一般PCM信号读出，就是这个音频信号（数字化的信号）。

6、双音频信号产生原理：首先要找到一个重复周期（使得在这个周期内两个双音频信号和PCM的抽样信号都重复了完整的周期，即三个信号的重复次数均为整数）。将两个双音频信号按125μs间隔进行抽样（也就是8kHz的PCM抽样频率），然后进行量化和编码，得到各抽样点的PCM 信号，放到ROM中，使用时对ROM按一般PCM信号读出。

7、数字音频信号：（1）发送：指定时隙或占用普通话路的时隙经交换网络送出；（2）接收：单音频信号音是由用户话机接收；音频信号则应由数字信号接收器来接收

8、程控交换机软件的组成：由系统软件即操作系统（三种任务：①故障级任务②周期级任务③基本级任务）和应用软件（处理软件、操作维护软件和数据库系统）组成。

9、任务的优先级：（1）故障级：负责故障识别和紧急处理等功能，具有最高优先级。（2）周期级：由时钟中断按周期性启动的任务。（3）基本级：由队列启动的、实时性要求较低的任务。

10、呼叫处理过程：（1）主叫A摘机呼叫；（2）向A拨收号音准备收号；（3）收号与号码分析；（4）建立连接向B振铃向A送回铃音；（5）被叫应答进入通话；（6）一方用户挂机向另一方送忙音；（7）通话结束

11、呼叫处理特点：（1）呼叫处理过程可分为若干个阶段，每个阶段可以用一个稳定的状态来表示；（2）呼叫处理的过程就是在一个稳定状态下，处理机监视、识别输入信号，进行分析处理，执行任务和输出命令，然后跃迁到下一个稳定状态的循环过程；（3）两个稳定的状态之间要执行各种处理；（4）在一个稳定状态下，若没有输入信号，状态不会迁移；（5）相同的输入信号在不同的状态下会有不同的处理，并迁移到不同的状态；（6）在同一状态下，对不同输入信号的处理是不同的；（7）在同一状态下，输入同样信号，也可能因不同情况得出不同结果

12、呼叫处理能力值BHCA的计算：t=a+bN

第四章 信令系统

1、什么是信令？

信令是呼叫接续过程中所采用的一种“通信语言”，用于协调动作、控制呼叫，是通信网中规范化的控制命令，它的作用是控制通信网中各种通信连接的建立和拆除，并维护通信网的正常运行。

2、随路信令和公共信道信令各有什么特点？

（1）随路信令：①共路性；②相关性；③传送速度慢，信令容量小，传递与呼叫无关的信令能力有限，不便于信令功能的扩展，支持通信网中新业务的能力较差

（2）公共信道信令：①分离性；②独立性；③传送速度快，信令容量

大，可传递大量与呼叫无关的信令，便于信令功能的扩展和开放新业务3、No.7信令的系统结构是怎样的？

分级结构（4级）：（1）消息传递部分MTP：在信令网中提供可靠的信令消息传递，分三级：信令数据链路功能MTP1、信令链路功能MTP2、信令网功能MTP3（2）用户部分UP：控制各种基本呼叫的建立和释放。4、信令网的组成及信令工作方式

（1）组成：信令点SP、信令转接点STP、信令链路（2）工作方式：①直联：消息在信令的源点和目的点之间的一段直达信令链路上传送，且该信令链路是专门为连接这两个交换局的电路群服务的；②准直联：消息在信令的源点和目的点之间的两段或两段以上串接的信令链路上传送，且只允许通过预定的路由和信令转接点；③非直联：与准直联一样有多段信链路，但在哪条路由上传送是随机的，与话路无关（可有效利用网络资源）

5、中国No.7信令网的结构是怎样的？

三级信令网结构：高等级信令转接点HSTP、低等级信令转接点LSTP、SP，以及信令链路

（1）第一级HSTP采用二个平行的A、B平面网，A、B平面内部的各个HSTP间分别为网状相连，A、B平面之间成对的HSTP间相连。（2）每个LSTP通过信令链至少要分别连接至A、B平面内成对的HSTP，LSTP至A、B 平面两个HSTP的信令链路组间采用负荷分担方式工作。（3）每个SP至少连至两个STP（HSTP、LSTP）。（4）每个信令链路组中至少应包括两条信令链。

第五章 分组交换与分组交换网

1、帧中继

（1）定义：帧中继是在数据链路层上使用简化的方式传送和交换数据单元的一种技术。

（2）特点：①协议处理大为简化；②控制信令和用户数据是在彼此分离的逻辑通道上传输的；③采用面向连接的交换技术，可以提供交换虚电路（SVC）业务和永久虚电路（PVC）业务；④数据流的复用和交换在二层进行，最小传送单位为帧，帧的寻址和选路在二层完成；⑤提供拥塞控制和带宽管理机制。

（3）协议：只完成OSI的物理层和数据链路层的核心功能，交换节点不再进行纠错、重发

（4）帧中继交换机基本功能：①接入功能：应至少具有用户接入接口、中继接口和网管接口。②通信处理功能：应具有信令处理功能；应具有用户选用业务处理功能；应具有自动节点机间路由和寻址功能，支

持PVC和SVC连接。③管理功能：应具有业务分级管理功能、带宽管理功能、拥塞管理功能、系统配置管理以及PVC状态管理等功能。④互通/互连功能：应具有与其它网络互通/互连功能。

（5）帧中继寻址：帧中继交换机是按照DLCI进行寻址选路的。

过程：用户数据信息被封装到帧中，然后进入节点机。节点机首先识别帧头中的DLCI值，从虚连接表中找出对应的下一段的DLCI值并修改帧头，然后将该帧传输到下一节点机中。

2、分组交换的基本原理：（1）分组传送方式采用统计时分复用方式，提高线路资源利用率，可很好地支持突发性业务；（2）两种交换方式：①虚电路；②数据报

3、分组交换机的基本结构及其性能指标

（1）基本结构：①交换单元：将信息从某个输入端口送到某个输出端口。②接口单元：接口单元包括用户侧线路的接口单元和中继侧线路的接口单元。③控制单元：控制单元用于完成整个系统的控制工作。（2）性能指标：①吞吐量：以交换机每秒能交换的分组数来表示。②平均分组处理时延：是指从输入端口至输出端口传送一个数据分组所需的平均处理时间。③虚呼叫处理能力：是指单位时间内能够处理的虚呼叫次数。

4、分组交换网的构成及工作原理

（1）构成：分组交换机、用户终端设备DTE、分组装拆设备PAD、远程集中器、网络管理中心、传输线路设备

（2）工作原理：①分组交换网采用的是分组交换方式，其实质是存储转发。②交换机连接的终端有两种：a.分组型终端：可以直接发送分组；b.非分组型终端：送出的是报文，需要经过分组装拆设备（PAD）对报文进行分组的装拆、速率的匹配、协议转换等等，才能送交交换机处理。

第七章 ATM交换

1、虚信道连接VCC是VCC端点之间的VC级端到端的连接，由多条VC链路串接而成，VCI（虚信道标识）用来识别一条VC。VCC端点是VCC的起点和终点，是ATM层及其上层交换信元净荷的地方，也就是信息产生的源点和被传送的目的点。

虚通道连接VPC是VPC端点之间的VP级端到端的连接，由多条VP链路串接而成，VPI（虚通道标识）用来识别一条VP。VPC端点是VPC的起点和终点，是VCI产生，变换或终止的地方。

2、VP交换，交换机将一条VP上所有的VC链路上的ATM信元全部转送到另一条VP，交换过程中不改变VCI值。

VC交换是指VPI值与VCI值都要进行改变的交换。

3、分层模型

（1）用户面：负责用户信息的传送，采用分层结构。

（2）控制面：提供与呼叫和连接有关的控制功能，主要涉及信令功能，有又分层结构。

（3）管理面提供面管理与层管理两种管理功能，面管理实现了与整个系统有关的管理功能，并实现所有面之间的协调，不分层。层管理实现网络资源与协议参数的管理，并处理操作维护信息，分层结构。

4、ATM交换

（1）定义：指ATM信元从输入端的逻辑信道到输出端的逻辑信道的消息传递。输出信道的确定是根据连接建立信令的要求在众多的输出信道中进行选择来完成的。

（2）ATM逻辑信道具有两个特征：①物理端口（线路）编号；②VP与VC标识符。为了提供交换功能，输入物理端口必须与输出物理端口相关联；输入VPI/VCI与输出的VPI/VCI相关。

（3）基本功能：

①选路：选路表示任一入线的信息可被交换到任一出线，具有空间交换的特征。信头变换加上选路功能，才能实现ATM交换结构的交换功能。

②信头翻译：主要是指VPI/VCI值的变换，即入VPI/VCI变换为出

VPI/VCI。为了实现信头翻译，应建立翻译表。

③排队：由于是统计复用的异步时分交换，经常会发生在同一时刻有多个信元争抢公用资源的情况。排队功能可以避免在发生资源争抢时丢失信元。

第八章 IP交换

1、IP技术的优点是：（1）易于实现异种网络的互联；（2）对延迟、带宽和QoS等要求不高，适于非实时业务的通信；（3）具有统一的寻址体系，便于管理。

2、ATM技术的优点是：（1）采用异步时分复用方式，实现了动态带宽分配，可适应任意速率的业务；（2）有可信的QoS来保证语音、数据、图像和多媒体信息的传输；（3）其面向连接的工作方式、固定长度的信元和简化的信头，实现了快速交换；（4）具有安全和自愈能力强等特点。

3、IP网络技术：（1）特点：技术简单，可扩展性好，灵活性高（2）存在问题：传输效率低，无法保证服务质量

4、ATM网络技术：（1）特点：可满足多业务需求，传输效率高，保证服务质量，有流量控制（2）存在问题：高昂的部署成本，复杂的分层和操作技术，可扩展性不好

5、IP与ATM融合的两种模式：重叠模式和集成模式

6、IP减缓的工作过程：（1）从默认信道上传来数据包，并进行存储转发。（2）要求上游节点在所分配的VC上传送分组（3）从下游节点收到改向消息（4）在ATM直通连接上传送分组

7、IP交换机属于集成交，由IP交换控制器和ATM交换器两部分构成的，他有两种传输方式，一种是ATM交换传输方式，一种是基于hop-by-hop 方式的传统IP传输，采用什么类型的传输方式取决于数据流的类型

8、MPLS是利用标记（label）进行数据转发的。当分组进入网络时，要为其分配固定长度的短的标记，并将标记与分组封装在一起，在整个转发过程中，交换节点仅根据标记进行转发。

9、MPLS交换

（1）特点：吸收了ATM的VPI/VCI交换思想，集成了路由技术的灵活性和ATM交换的简洁性，为IP网络增加了面向连接的属性，保障了服务质量。

（2）与传统IP交换技术的最本质的区别：传统IP交换采用无连接的工作方式，而MPLS采用面向连接的工作方式。

（3）信息传送要经过以下三个阶段：①建立连接，形成标记交换路径LSP；②数据传输，数据分组沿LSP进行转发；③拆除连接，通信结束或发生故障异常时释放LSP。

第九章 软交换

1、软交换：

（1）定义：软交换是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一，独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。

（2）特点：①软交换系统的最大优势是将应用层和控制层与核心网络完全分开②将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件.③部件间的协议接口标准化。④为模拟用户、数字用户、移动用户、IP网络用户、ISDN用户等多种网络用户提供业务；⑤标准的全开放应用平台（3）软交换系统的主要功能：①媒体网关接入功能②呼叫控制和处理功能③协议功能④业务提供功能⑤互通功能

2、SIP是IETF提出的在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议。

3、网关：（1）定义：提供分组交换网和电路交换网之间的连接。（2）作用：是完成两个异构网络之间信息(包括媒体信息和用于控制的信令信息)的相互转换，以使一个网络中的信息能在另一网络中传输。（3）分类：①媒体网关（中继网关、综合接入网关、住户网关）②信令网关（NO.7信令网关、用户信令网关）

4、媒体网关功能：①接入功能。②媒体流映射功能。③受控操作功能。④管理和统计功能

5、信令网关的功能：完成信令消息的转换。

6、中继网关的主要功能：①语音信号的编解码功能；②通过相关信令检测PSTN侧用户占线、无应答等状态，根据软交换的命令发送回铃音等；③根据软交换的命令，采用回波抵消技术、动态设置去抖动缓存等；④进行资源管理和控制。

10综合接入网关功能：负责各种用户或接入网的综合接入

11 住户网关功能：用于将模拟话机或计算机终端连接到IP分组网，提供用户话音和Internet数据业务的接入，未来还可能会解决视频业务的接入

第十章 光交换

1、光交换的特点：

（1）由于光交换不涉及到电信号，所以不受电子器件处理速度的限制，可与高速的光纤传输速率匹配，实现网络的高速率；

（2）光交换可以保证网络的稳定性，提供灵活的信息路由手段；（3）光交换根据波长来对信号进行路由和选路，与通信协议、数据格式和传输速率无关，可以实现透明的数据传输

2、光交换原理：

（1）空分光交换：利用光开关组成开关矩阵，通过对开关矩阵进行控制，建立任一输入光纤到任一输出光纤之间的物理通路连接

（2）时分光交换：将输入的某一时隙上的光信号交换至另外一个时隙进行输出的交换方式（3）波分光交换：通过改变输入光信号的波长，把某个波长的光信号变换成另一个波长的光信号输出。

3、光交换方式分为：

（1）光路交换方式（OCS）：分为空分、时分和波分/频分三种光交换类型；

（2）光分组交换方式（OPS)：有ATM光交换、透明光分组交换、光突发交换等

4、光突发交换技术（OBS)基本概念：

（1）突发：是OBS的基本交换单位；

（2）偏置时间：偏置时间是控制分组和它相对应的突发数据分组之间的时间间隔；

（3）JET协议。 OBS通过在控制波长上发送控制分组来建立一条连接，但是不需要等待连接建立的确认消息，就会发送突发的数据分组。这一点有别于光路交换方式先要主动的建立一条连接，在收到确认消息以后才会发送数据的处理。

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