现代交换原理与技术_马忠贵李新宇王丽娜_9787111563068

交换技术是现代通信网的核心技术之一，交换技术的发展决定了整个通信网的发展。本书全面、系统地介绍了通信网中各种交换技术的基本概念、特点及工作原理，以循序渐进的方式和对比分析的观点阐述了交换原理、方法和系统结构及其相互之间的有机联系，并对推动通信网演进和融合的新技术进行了讨论。全书共分为10章，主要内容包括：交换技术及通信网概述、电路交换、分组交换、信令系统、ATM交换、IP交换与MPLS交换、光交换、移动交换、软交换，以及IMS技术。本书既注重基本概念、基本原理的阐述和交换技术的新发展，又注重技术、原理与应用的结合。本书每章都配有内容简介、知识点小结和综合性习题，便于读者理解和自测。本书可作为通信专业、电子信息类专业的教材或教学参考书，也可供从事相关专业的工程技术人员和科研人员用作参考书。

　　前言

　　通信网是现代信息社会的基础设施，交换设备是通信网的重要组成部分，交换技术是现代通信网的核心技术之一，交换技术的发展决定了整个通信网的发展。随着通信网向数字化、智能化、综合化、宽带化、个人化方向的快速发展，各种新型交换技术，如多协议标记交换、移动交换、光交换、下一代网络与软交换、IMS技术等不断涌现，并将按下一代网络的框架在传送、控制、业务等层面进行融合。为此，本书围绕电信网、计算机网络、移动通信网以及下一代网络等，从通信网的全视角系统地阐述各类交换技术的基本概念和工作原理，知识体系科学合理。

　　本书编者自2006年为通信工程专业学生开设“现代交换技术”课程以来，在教学中一直秉承“厚基础、宽口径、强能力、高素质、富有创新意识”的培养目标，力图使学生具备现代通信技术、通信系统和通信网络等基础理论知识和应用技能以及通信软件编程设计能力，并有意识地跟踪专业领域内新理论、新技术的发展，培养具有一定创新能力的创造性人才，注重将学生所学的基础知识与其动手能力联系起来。随着交换技术的迅猛发展，课程讲述内容也不断地进行调整，除了构建电路交换、分组交换、ATM交换、信令系统等基础深厚的平台知识，更注重IP交换（多协议标记交换）、移动交换、光交换、下一代网络与软交换、IMS等新技术的掌握，与现代通信网技术有机结合。

　　本书在内容上进行了精心设计，对各种交换原理与技术进行了系统梳理和全面概括，把它们有机地联系在一起，形成一个较为完整的体系。全书共10章。第1章从交换的产生和发展入手，介绍了目前广泛使用的各种交换技术的基本原理和特点，并指出未来交换技术的演进方向。同时，介绍了相关通信网的一些基本概念，以及通信网的三要素、类型和基本结构。第2章介绍了电路交换技术的特点和工作原理，数字程控交换系统的基本结构、软硬件组成和工作原理，以及构成程控交换系统的交换网络和基本交换单元的工作原理和连接特性。第3章介绍了分组交换技术的基本原理，数据报和虚电路两种交换方式的工作原理，X25协议以及帧中继技术的基本原理和相关通信协议。第4章介绍了信令的基本概念、信令分类、信令方式和信令的工作原理，No1信令系统和No7信令系统的体系结构、信令单元格式和信令点编码，以及电话通信网的本地电话网和长途电话网的基本结构。第5章介绍了ISDN和B-ISDN的产生背景、基本概念、特点、标准等相关技术，重点讲述B-ISDN的核心技术——异步传送模式（ATM）。第6章介绍了IP交换技术的产生背景、IP技术和ATM技术的融合模型以及产生的一系列新的网络互联技术方法、标签交换的基本原理和体系结构，并重点讲述了多协议标记交换（MPLS）的工作原理。第7章介绍了光交换的优点、光交换的原理和分类、光交换的基本器件、光交换网络和光交换系统，以及自动交换光网络。第8章介绍了移动交换的基本原理，包括接入阶段、鉴权加密阶段、位置登记与更新、越区切换与漫游等移动通信系统中典型的处理流程。同时，介绍了移动交换的接口与信令系统的结构。第9章介绍了基于软交换的下一代网络的体系结构、基本原理和技术、主要特点和协议，以及软交换的功能与应用。第10章介绍了IMS核心网的标准化进程、IMS的网络架构、IMS用户编号方案和IMS的典型流程。本书较好地把握了成熟、实用的技术与技术发展热点之间的关系，把飞速发展的具体技术同基本原理较好地结合起来。全书层次清晰、内容深入浅出、可读性好。在注重理论性、系统性、科学性的同时，还能兼顾培养学生的自主创新学习能力。

　　本书由马忠贵统稿，并编写第1、9、10章，李新宇编写第2、3、4、6章，王丽娜编写第5、7、8章。参编人员长期从事现代交换技术与通信网领域的教学与科研工作，具有丰富的实践经验，对通信网与各类交换技术的理论与实践问题具有深刻理解。在编写过程中，注重基本概念和基本原理的剖析，理论联系实际，将该领域最本质的原理与技术呈现给读者。

　　本书在编写过程中，参考了大量现代交换技术相关的技术资料，在此向资料的作者表示感谢。由于笔者水平有限，书中不妥之处在所难免，恳请同行专家和广大读者批评指正。

　　在本书的撰写过程中，曾得到北京科技大学的相关领导、同事、朋友以及家人的大力支持与帮助，在此一并表示诚挚的感谢！本书的编写得到了“十二五”期间高等学校本科教学质量与教学改革工程建设项目和北京科技大学教材建设经费资助，特此致谢！同时感谢机械工业出版社责任编辑李馨馨的支持与帮助。

　　马忠贵

　　2016年9月于北京

前言第1章交换技术及通信网概述 1.1交换的引入 1.2交换技术 1.2.1电路交换 1.2.2多速率电路交换 1.2.3快速电路交换 1.2.4报文交换 1.2.5分组交换 1.2.6帧交换 1.2.7帧中继 1.2.8ATM交换 1.2.9IP交换 1.2.10光交换 1.2.11软交换 1.2.12IP多媒体子系统 1.3交换技术的演进 1.3.1电路交换技术的演进 1.3.2分组交换技术的演进 1.3.3宽带交换技术的演进 1.3.4下一代网络和软交换 1.4交换系统的基本结构和关键技术 1.4.1交换系统的基本结构 1.4.2交换系统的关键技术 1.5通信网的基本结构 1.5.1通信网的类型 1.5.2通信网的基本结构 1.6本章知识点小结 1.7习题第2章电路交换 2.1电路交换概述 2.1.1电路交换的实现过程 2.1.2电路交换技术的特点 2.2数字程控交换系统 2.2.1数字程控交换系统的基本结构 2.2.2交换网络的构成和分类 2.2.3交换单元的概念和分类 2.2.4多级交换网络 2.3数字程控交换系统的硬件系统结构 2.3.1硬件系统结构 2.3.2话路子系统 2.3.3控制子系统 2.4数字程控交换系统的软件系统 2.4.1软件系统结构 2.4.2呼叫处理程序 2.4.3程控交换机的性能指标 2.5本章知识点小结 2.6习题第3章分组交换 3.1分组交换概述 3.2分组交换的基本原理 3.2.1报文交换与分组交换 3.2.2分组交换方式 3.2.3路由选择和流量控制方式 3.2.4分组交换技术的特点 3.3分组交换网的构成 3.3.1分组交换网的结构 3.3.2设备组成及功能 3.4X.25协议 3.4.1X.25协议的体系结构 3.4.2物理层 3.4.3数据链路层 3.4.4分组层 3.5帧中继 3.5.1帧中继概述 3.5.2帧中继协议栈结构和帧格式 3.5.3帧中继的交换原理 3.6本章知识点小结 3.7习题第4章信令系统 4.1信令的基本概念 4.1.1信令概述 4.1.2信令的分类 4.1.3信令方式 4.2中国No.1信令系统 4.2.1线路信令 4.2.2记发器信令 4.3No.7信令系统 4.3.1No.7信令系统的体系结构 4.3.2No.7信令单元格式 4.4No.7信令网 4.4.1No.7信令网的组成 4.4.2No.7信令网的结构 4.4.3信令点的编码 4.5电话通信网 4.5.1本地电话网 4.5.2长途电话网 4.6本章知识点小结 4.7习题第5章ATM交换 5.1ISDN技术 5.1.1ISDN的基本概念 5.1.2ISDN的研究进展 5.1.3ISDN的基本结构 5.1.4ISDN用户—网络接口参考配置模型 5.1.5ISDN的信道类型及接口标准 5.2B-ISDN的基本概念与协议参考模型 5.2.1ISDN的基本概念 5.2.2B-ISDN的协议参考模型 5.3ATM基本原理 5.3.1ATM定义及特点 5.3.2ATM的信元结构 5.3.3ATM协议参考模型 5.3.4ATM网络 5.4ATM交换 5.4.1ATM交换的基本原理 5.4.2ATM基本交换模块 5.5ATM网络的应用和发展 5.5.1ATM局域网仿真 5.5.2ATM上的传统式IP 5.5.3基于ATM的多协议（MPOA） 5.5.4IP与ATM的集成 5.6本章知识点小结 5.7习题第6章IP交换与多协议标记交换 6.1IP交换技术概述 6.1.1IP交换技术的产生背景 6.1.2IP与ATM的融合模型 6.2标签交换 6.2.1标签交换基本概念 6.2.2标签交换的工作过程 6.2.3标签分配方法 6.3MPLS交换技术 6.3.1MPLS技术的基本概念 6.3.2MPLS网络的协议结构 6.3.3MPLS的基本交换原理 6.4本章知识点小结 6.5习题第7章光交换 7.1概述 7.1.1光交换的必要性 7.1.2光交换的定义和优点 7.1.3光交换的实现方案 7.2光交换的原理和分类 7.2.1光交换的原理 7.2.2光交换技术的分类 7.3光交换的基本器件 7.3.1光交叉连接器 7.3.2半导体光放大器光开关 7.3.3光耦合器 7.3.4阵列波导光栅 7.3.5波长转换器 7.3.6光存储器 7.3.7光调制器 7.4光交换网络 7.4.1空分光交换网络 7.4.2时分光交换网络 7.4.3波分光交换网络 7.4.4混合型光交换网络 7.4.5自由空间光交换网络 7.5光交换系统 7.5.1光分插复用器和光交叉连接器 7.5.2光分组交换系统 7.5.3光突发交换系统 7.6自动交换光网络 7.6.1自动交换光网络概述 7.6.2自动交换光网络关键技术 7.6.3自动交换光网络体系结构 7.7本章知识点小结 7.8习题第8章移动交换 8.1移动交换技术概述 8.1.1移动通信的基本概念和分类 8.1.2移动通信的特点 8.1.3移动通信网络的发展历程 8.2GSM移动通信网络的结构和接口 8.2.1GSM移动通信网络的结构 8.2.2GSM移动通信网络的接口 8.3移动交换的基本原理 8.3.1编号计划 8.3.2移动呼叫的一般过程 8.3.3越区切换与漫游 8.3.4网络安全 8.4移动交换接口与信令 8.4.1空中接口信令 8.4.2基站接入信令 8.4.3高层应用协议 8.5本章知识点小结 8.6习题第9章下一代网络与软交换 9.1软交换概述 9.1.1软交换技术产生的背景 9.1.2软交换的基本概念 9.2基于软交换的下一代网络 9.2.1下一代网络的概念 9.2.2基于软交换的下一代网络的体系结构 9.2.3下一代网络的特点 9.3软交换的主要功能和技术优势 9.3.1软交换的主要功能 9.3.2软交换的技术优势 9.4支持软交换的主要协议 9.4.1媒体网关控制协议（MGCP） 9.4.2H.248/MEGACO协议 9.4.3会话启动协议（SIP） 9.4.4H.323协议 9.4.5BICC协议 9.4.6SIGTRAN协议 9.5基于软交换的开放业务支撑环境 9

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