交換技術(shù)是現(xiàn)代通信網(wǎng)的核心技術(shù)之一，交換技術(shù)的發(fā)展決定了整個通信網(wǎng)的發(fā)展。本書全面、系統(tǒng)地介紹了通信網(wǎng)中各種交換技術(shù)的基本概念、特點(diǎn)及工作原理，以循序漸進(jìn)的方式和對比分析的觀點(diǎn)闡述了交換原理、方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其相互之間的有機(jī)聯(lián)系，并對推動通信網(wǎng)演進(jìn)和融合的新技術(shù)進(jìn)行了討論。全書共分為10章，主要內(nèi)容包括：交換技術(shù)及通信網(wǎng)概述、電路交換、分組交換、信令系統(tǒng)、ATM交換、IP交換與MPLS交換、光交換、移動交換、軟交換，以及IMS技術(shù)。本書既注重基本概念、基本原理的闡述和交換技術(shù)的新發(fā)展，又注重技術(shù)、原理與應(yīng)用的結(jié)合。本書每章都配有內(nèi)容簡介、知識點(diǎn)小結(jié)和綜合性習(xí)題，便于讀者理解和自測。
本書可作為通信專業(yè)、電子信息類專業(yè)的教材或教學(xué)參考書，也可供從事相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員和科研人員用作參考書。
適讀人群 ：通信專業(yè)、電子信息類專業(yè)師生，相關(guān)工程技術(shù)人員和科研人員
《現(xiàn)代交換原理與技術(shù)》圍繞電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)以及下一代網(wǎng)絡(luò)等，從通信網(wǎng)的全視角系統(tǒng)地介紹了各類交換技術(shù)的基本概念、特點(diǎn)和工作原理，既注重基本概念、基本原理的闡述和交換技術(shù)的新發(fā)展趨勢之間的關(guān)系, 又注重飛速發(fā)展的具體技術(shù)同基本原理與應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合。
前言
通信網(wǎng)是現(xiàn)代信息社會的基礎(chǔ)設(shè)施，交換設(shè)備是通信網(wǎng)的重要組成部分，交換技術(shù)是現(xiàn)代通信網(wǎng)的核心技術(shù)之一，交換技術(shù)的發(fā)展決定了整個通信網(wǎng)的發(fā)展。隨著通信網(wǎng)向數(shù)字化、智能化、綜合化、寬帶化、個人化方向的快速發(fā)展，各種新型交換技術(shù)，如多協(xié)議標(biāo)記交換、移動交換、光交換、下一代網(wǎng)絡(luò)與軟交換、IMS技術(shù)等不斷涌現(xiàn)，并將按下一代網(wǎng)絡(luò)的框架在傳送、控制、業(yè)務(wù)等層面進(jìn)行融合。為此，本書圍繞電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)以及下一代網(wǎng)絡(luò)等，從通信網(wǎng)的全視角系統(tǒng)地闡述各類交換技術(shù)的基本概念和工作原理，知識體系科學(xué)合理。
本書編者自2006年為通信工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)“現(xiàn)代交換技術(shù)”課程以來，在教學(xué)中一直秉承“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力、高素質(zhì)、富有創(chuàng)新意識”的培養(yǎng)目標(biāo)，力圖使學(xué)生具備現(xiàn)代通信技術(shù)、通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)理論知識和應(yīng)用技能以及通信軟件編程設(shè)計(jì)能力，并有意識地跟蹤專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)新理論、新技術(shù)的發(fā)展，培養(yǎng)具有一定創(chuàng)新能力的創(chuàng)造性人才，注重將學(xué)生所學(xué)的基礎(chǔ)知識與其動手能力聯(lián)系起來。隨著交換技術(shù)的迅猛發(fā)展，課程講述內(nèi)容也不斷地進(jìn)行調(diào)整，除了構(gòu)建電路交換、分組交換、ATM交換、信令系統(tǒng)等基礎(chǔ)深厚的平臺知識，更注重IP交換（多協(xié)議標(biāo)記交換）、移動交換、光交換、下一代網(wǎng)絡(luò)與軟交換、IMS等新技術(shù)的掌握，與現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合。
本書在內(nèi)容上進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)，對各種交換原理與技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)梳理和全面概括，把它們有機(jī)地聯(lián)系在一起，形成一個較為完整的體系。全書共10章。第1章從交換的產(chǎn)生和發(fā)展入手，介紹了目前廣泛使用的各種交換技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)，并指出未來交換技術(shù)的演進(jìn)方向。同時，介紹了相關(guān)通信網(wǎng)的一些基本概念，以及通信網(wǎng)的三要素、類型和基本結(jié)構(gòu)。第2章介紹了電路交換技術(shù)的特點(diǎn)和工作原理，數(shù)字程控交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、軟硬件組成和工作原理，以及構(gòu)成程控交換系統(tǒng)的交換網(wǎng)絡(luò)和基本交換單元的工作原理和連接特性。第3章介紹了分組交換技術(shù)的基本原理，數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路兩種交換方式的工作原理，X25協(xié)議以及幀中繼技術(shù)的基本原理和相關(guān)通信協(xié)議。第4章介紹了信令的基本概念、信令分類、信令方式和信令的工作原理，No1信令系統(tǒng)和No7信令系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、信令單元格式和信令點(diǎn)編碼，以及電話通信網(wǎng)的本地電話網(wǎng)和長途電話網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)。第5章介紹了ISDN和B-ISDN的產(chǎn)生背景、基本概念、特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)技術(shù)，重點(diǎn)講述B-ISDN的核心技術(shù)——異步傳送模式（ATM）。第6章介紹了IP交換技術(shù)的產(chǎn)生背景、IP技術(shù)和ATM技術(shù)的融合模型以及產(chǎn)生的一系列新的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)方法、標(biāo)簽交換的基本原理和體系結(jié)構(gòu)，并重點(diǎn)講述了多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）的工作原理。第7章介紹了光交換的優(yōu)點(diǎn)、光交換的原理和分類、光交換的基本器件、光交換網(wǎng)絡(luò)和光交換系統(tǒng)，以及自動交換光網(wǎng)絡(luò)。第8章介紹了移動交換的基本原理，包括接入階段、鑒權(quán)加密階段、位置登記與更新、越區(qū)切換與漫游等移動通信系統(tǒng)中典型的處理流程。同時，介紹了移動交換的接口與信令系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。第9章介紹了基于軟交換的下一代網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、基本原理和技術(shù)、主要特點(diǎn)和協(xié)議，以及軟交換的功能與應(yīng)用。第10章介紹了IMS核心網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程、IMS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、IMS用戶編號方案和IMS的典型流程。本書較好地把握了成熟、實(shí)用的技術(shù)與技術(shù)發(fā)展熱點(diǎn)之間的關(guān)系，把飛速發(fā)展的具體技術(shù)同基本原理較好地結(jié)合起來。全書層次清晰、內(nèi)容深入淺出、可讀性好。在注重理論性、系統(tǒng)性、科學(xué)性的同時，還能兼顧培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力。
本書由馬忠貴統(tǒng)稿，并編寫第1、9、10章，李新宇編寫第2、3、4、6章，王麗娜編寫第5、7、8章。參編人員長期從事現(xiàn)代交換技術(shù)與通信網(wǎng)領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作，具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對通信網(wǎng)與各類交換技術(shù)的理論與實(shí)踐問題具有深刻理解。在編寫過程中，注重基本概念和基本原理的剖析，理論聯(lián)系實(shí)際，將該領(lǐng)域最本質(zhì)的原理與技術(shù)呈現(xiàn)給讀者。
本書在編寫過程中，參考了大量現(xiàn)代交換技術(shù)相關(guān)的技術(shù)資料，在此向資料的作者表示感謝。由于筆者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請同行專家和廣大讀者批評指正。
在本書的撰寫過程中，曾得到北京科技大學(xué)的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、同事、朋友以及家人的大力支持與幫助，在此一并表示誠摯的感謝！本書的編寫得到了“十二五”期間高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程建設(shè)項(xiàng)目和北京科技大學(xué)教材建設(shè)經(jīng)費(fèi)資助，特此致謝！同時感謝機(jī)械工業(yè)出版社責(zé)任編輯李馨馨的支持與幫助。
馬忠貴
2016年9月于北京
前言
第1章交換技術(shù)及通信網(wǎng)概述
1.1交換的引入
1.2交換技術(shù)
1.2.1電路交換
1.2.2多速率電路交換
1.2.3快速電路交換
1.2.4報(bào)文交換
1.2.5分組交換
1.2.6幀交換
1.2.7幀中繼
1.2.8ATM交換
1.2.9IP交換
1.2.10光交換
1.2.11軟交換
1.2.12IP多媒體子系統(tǒng)
1.3交換技術(shù)的演進(jìn)
1.3.1電路交換技術(shù)的演進(jìn)
1.3.2分組交換技術(shù)的演進(jìn)
1.3.3寬帶交換技術(shù)的演進(jìn)
1.3.4下一代網(wǎng)絡(luò)和軟交換
1.4交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)
1.4.1交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
1.4.2交換系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
1.5通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)
1.5.1通信網(wǎng)的類型
1.5.2通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)
1.6本章知識點(diǎn)小結(jié)
1.7習(xí)題
第2章電路交換
2.1電路交換概述
2.1.1電路交換的實(shí)現(xiàn)過程
2.1.2電路交換技術(shù)的特點(diǎn)
2.2數(shù)字程控交換系統(tǒng)
2.2.1數(shù)字程控交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
2.2.2交換網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成和分類
2.2.3交換單元的概念和分類
2.2.4多級交換網(wǎng)絡(luò)
2.3數(shù)字程控交換系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.3.1硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.3.2話路子系統(tǒng)
2.3.3控制子系統(tǒng)
2.4數(shù)字程控交換系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)
2.4.1軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.4.2呼叫處理程序
2.4.3程控交換機(jī)的性能指標(biāo)
2.5本章知識點(diǎn)小結(jié)
2.6習(xí)題
第3章分組交換
3.1分組交換概述
3.2分組交換的基本原理
3.2.1報(bào)文交換與分組交換
3.2.2分組交換方式
3.2.3路由選擇和流量控制方式
3.2.4分組交換技術(shù)的特點(diǎn)
3.3分組交換網(wǎng)的構(gòu)成
3.3.1分組交換網(wǎng)的結(jié)構(gòu)
3.3.2設(shè)備組成及功能
3.4X.25協(xié)議
3.4.1X.25協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)
3.4.2物理層
3.4.3數(shù)據(jù)鏈路層
3.4.4分組層
3.5幀中繼
3.5.1幀中繼概述
3.5.2幀中繼協(xié)議棧結(jié)構(gòu)和幀格式
3.5.3幀中繼的交換原理
3.6本章知識點(diǎn)小結(jié)
3.7習(xí)題
第4章信令系統(tǒng)
4.1信令的基本概念
4.1.1信令概述
4.1.2信令的分類
4.1.3信令方式
4.2中國No.1信令系統(tǒng)
4.2.1線路信令
4.2.2記發(fā)器信令
4.3No.7信令系統(tǒng)
4.3.1No.7信令系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
4.3.2No.7信令單元格式
4.4No.7信令網(wǎng)
4.4.1No.7信令網(wǎng)的組成
4.4.2No.7信令網(wǎng)的結(jié)構(gòu)
4.4.3信令點(diǎn)的編碼
4.5電話通信網(wǎng)
4.5.1本地電話網(wǎng)
4.5.2長途電話網(wǎng)
4.6本章知識點(diǎn)小結(jié)
4.7習(xí)題
第5章ATM交換
5.1ISDN技術(shù)
5.1.1ISDN的基本概念
5.1.2ISDN的研究進(jìn)展
5.1.3ISDN的基本結(jié)構(gòu)
5.1.4ISDN用戶—網(wǎng)絡(luò)接口參考配置模型
5.1.5ISDN的信道類型及接口標(biāo)準(zhǔn)
5.2B-ISDN的基本概念與協(xié)議參考模型
5.2.1ISDN的基本概念
5.2.2B-ISDN的協(xié)議參考模型
5.3ATM基本原理
5.3.1ATM定義及特點(diǎn)
5.3.2ATM的信元結(jié)構(gòu)
5.3.3ATM協(xié)議參考模型
5.3.4ATM網(wǎng)絡(luò)
5.4ATM交換
5.4.1ATM交換的基本原理
5.4.2ATM基本交換模塊
5.5ATM網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展
5.5.1ATM局域網(wǎng)仿真
5.5.2ATM上的傳統(tǒng)式IP
5.5.3基于ATM的多協(xié)議（MPOA）
5.5.4IP與ATM的集成
5.6本章知識點(diǎn)小結(jié)
5.7習(xí)題
第6章IP交換與多協(xié)議標(biāo)記交換
6.1IP交換技術(shù)概述
6.1.1IP交換技術(shù)的產(chǎn)生背景
6.1.2IP與ATM的融合模型
6.2標(biāo)簽交換
6.2.1標(biāo)簽交換基本概念
6.2.2標(biāo)簽交換的工作過程
6.2.3標(biāo)簽分配方法
6.3MPLS交換技術(shù)
6.3.1MPLS技術(shù)的基本概念
6.3.2MPLS網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議結(jié)構(gòu)
6.3.3MPLS的基本交換原理
6.4本章知識點(diǎn)小結(jié)
6.5習(xí)題
第7章光交換
7.1概述
7.1.1光交換的必要性
7.1.2光交換的定義和優(yōu)點(diǎn)
7.1.3光交換的實(shí)現(xiàn)方案
7.2光交換的原理和分類
7.2.1光交換的原理
7.2.2光交換技術(shù)的分類
7.3光交換的基本器件
7.3.1光交叉連接器
7.3.2半導(dǎo)體光放大器光開關(guān)
7.3.3光耦合器
7.3.4陣列波導(dǎo)光柵
7.3.5波長轉(zhuǎn)換器
7.3.6光存儲器
7.3.7光調(diào)制器
7.4光交換網(wǎng)絡(luò)
7.4.1空分光交換網(wǎng)絡(luò)
7.4.2時分光交換網(wǎng)絡(luò)
7.4.3波分光交換網(wǎng)絡(luò)
7.4.4混合型光交換網(wǎng)絡(luò)
7.4.5自由空間光交換網(wǎng)絡(luò)
7.5光交換系統(tǒng)
7.5.1光分插復(fù)用器和光交叉連接器
7.5.2光分組交換系統(tǒng)
7.5.3光突發(fā)交換系統(tǒng)
7.6自動交換光網(wǎng)絡(luò)
7.6.1自動交換光網(wǎng)絡(luò)概述
7.6.2自動交換光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)
7.6.3自動交換光網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
7.7本章知識點(diǎn)小結(jié)
7.8習(xí)題
第8章移動交換
8.1移動交換技術(shù)概述
8.1.1移動通信的基本概念和分類
8.1.2移動通信的特點(diǎn)
8.1.3移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程
8.2GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和接口
8.2.1GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)
8.2.2GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)的接口
8.3移動交換的基本原理
8.3.1編號計(jì)劃
8.3.2移動呼叫的一般過程
8.3.3越區(qū)切換與漫游
8.3.4網(wǎng)絡(luò)安全
8.4移動交換接口與信令
8.4.1空中接口信令
8.4.2基站接入信令
8.4.3高層應(yīng)用協(xié)議
8.5本章知識點(diǎn)小結(jié)
8.6習(xí)題
第9章下一代網(wǎng)絡(luò)與軟交換
9.1軟交換概述
9.1.1軟交換技術(shù)產(chǎn)生的背景
9.1.2軟交換的基本概念
9.2基于軟交換的下一代網(wǎng)絡(luò)
9.2.1下一代網(wǎng)絡(luò)的概念
9.2.2基于軟交換的下一代網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)
9.2.3下一代網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)
9.3軟交換的主要功能和技術(shù)優(yōu)勢
9.3.1軟交換的主要功能
9.3.2軟交換的技術(shù)優(yōu)勢
9.4支持軟交換的主要協(xié)議
9.4.1媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（MGCP）
9.4.2H.248/MEGACO協(xié)議
9.4.3會話啟動協(xié)議（SIP）
9.4.4H.323協(xié)議
9.4.5BICC協(xié)議
9.4.6SIGTRAN協(xié)議
9.5基于軟交換的開放業(yè)務(wù)支撐環(huán)境
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