交換技術是現(xiàn)代通信網(wǎng)的核心技術之一，交換技術的發(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)中各種交換技術的基本概念、特點及工作原理，以循序漸進的方式和對比分析的觀點闡述了交換原理、方法和系統(tǒng)結構及其相互之間的有機聯(lián)系，并對推動通信網(wǎng)演進和融合的新技術進行了討論。全書共分為10章，主要內(nèi)容包括：交換技術及通信網(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。本書既注重基本概念、基本原理的闡述和交換技術的新發(fā)展，又注重技術、原理與應用的結合。本書每章都配有內(nèi)容簡介、知識點小結和綜合性習題，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)的教材或教學參考書，也可供從事相關專業(yè)的工程技術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，相關工程技術人員和科研人員
《現(xiàn)代交換原理與技術》圍繞電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)絡、移動通信網(wǎng)以及下一代網(wǎng)絡等，從通信網(wǎng)的全視角系統(tǒng)地介紹了各類交換技術的基本概念、特點和工作原理，既注重基本概念、基本原理的闡述和交換技術的新發(fā)展趨勢之間的關系, 又注重飛速發(fā)展的具體技術同基本原理與應用的有機結合。
前言
通信網(wǎng)是現(xiàn)代信息社會的基礎設施，交換設備是通信網(wǎng)的重要組成部分，交換技術是現(xiàn)代通信網(wǎng)的核心技術之一，交換技術的發(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，如多協(xié)議標記交換、移動交換、光交換、下一代網(wǎng)絡與軟交換、IMS技術等不斷涌現(xiàn)，并將按下一代網(wǎng)絡的框架在傳送、控制、業(yè)務等層面進行融合。為此，本書圍繞電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)絡、移動通信網(wǎng)以及下一代網(wǎng)絡等，從通信網(wǎng)的全視角系統(tǒng)地闡述各類交換技術的基本概念和工作原理，知識體系科學合理。
本書編者自2006年為通信工程專業(yè)學生開設“現(xiàn)代交換技術”課程以來，在教學中一直秉承“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質、富有創(chuàng)新意識”的培養(yǎng)目標，力圖使學生具備現(xiàn)代通信技術、通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡等基礎理論知識和應用技能以及通信軟件編程設計能力，并有意識地跟蹤專業(yè)領域內(nèi)新理論、新技術的發(fā)展，培養(yǎng)具有一定創(chuàng)新能力的創(chuàng)造性人才，注重將學生所學的基礎知識與其動手能力聯(lián)系起來。隨著交換技術的迅猛發(fā)展，課程講述內(nèi)容也不斷地進行調整，除了構建電路交換、分組交換、ATM交換、信令系統(tǒng)等基礎深厚的平臺知識，更注重IP交換（多協(xié)議標記交換）、移動交換、光交換、下一代網(wǎng)絡與軟交換、IMS等新技術的掌握，與現(xiàn)代通信網(wǎng)技術有機結合。
本書在內(nèi)容上進行了精心設計，對各種交換原理與技術進行了系統(tǒng)梳理和全面概括，把它們有機地聯(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的基本原理和特點，并指出未來交換技術的演進方向。同時，介紹了相關通信網(wǎng)的一些基本概念，以及通信網(wǎng)的三要素、類型和基本結構。第2章介紹了電路交換技術的特點和工作原理，數(shù)字程控交換系統(tǒng)的基本結構、軟硬件組成和工作原理，以及構成程控交換系統(tǒng)的交換網(wǎng)絡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的基本原理，數(shù)據(jù)報和虛電路兩種交換方式的工作原理，X25協(xié)議以及幀中繼技術的基本原理和相關通信協(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)的體系結構、信令單元格式和信令點編碼，以及電話通信網(wǎng)的本地電話網(wǎng)和長途電話網(wǎng)的基本結構。第5章介紹了ISDN和B-ISDN的產(chǎn)生背景、基本概念、特點、標準等相關技術，重點講述B-ISDN的核心技術——異步傳送模式（ATM）。第6章介紹了IP交換技術的產(chǎn)生背景、IP技術和ATM技術的融合模型以及產(chǎn)生的一系列新的網(wǎng)絡互聯(lián)技術方法、標簽交換的基本原理和體系結構，并重點講述了多協(xié)議標記交換（MPLS）的工作原理。第7章介紹了光交換的優(yōu)點、光交換的原理和分類、光交換的基本器件、光交換網(wǎng)絡和光交換系統(tǒng)，以及自動交換光網(wǎng)絡。第8章介紹了移動交換的基本原理，包括接入階段、鑒權加密階段、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)的結構。第9章介紹了基于軟交換的下一代網(wǎng)絡的體系結構、基本原理和技術、主要特點和協(xié)議，以及軟交換的功能與應用。第10章介紹了IMS核心網(wǎng)的標準化進程、IMS的網(wǎng)絡架構、IMS用戶編號方案和IMS的典型流程。本書較好地把握了成熟、實用的技術與技術發(fā)展熱點之間的關系，把飛速發(fā)展的具體技術同基本原理較好地結合起來。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、科學性的同時，還能兼顧培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新學習能力。
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)代交換技術與通信網(wǎng)領域的教學與科研工作，具有豐富的實踐經(jīng)驗，對通信網(wǎng)與各類交換技術的理論與實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)系實際，將該領域最本質的原理與技術呈現(xiàn)給讀者。
本書在編寫過程中，參考了大量現(xiàn)代交換技術相關的技術資料，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的相關領導、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”期間高等學校本科教學質量與教學改革工程建設項目和北京科技大學教材建設經(jīng)費資助，特此致謝！同時感謝機械工業(yè)出版社責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章交換技術及通信網(wǎng)概述
1.1交換的引入
1.2交換技術
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交換技術的演進
1.3.1電路交換技術的演進
1.3.2分組交換技術的演進
1.3.3寬帶交換技術的演進
1.3.4下一代網(wǎng)絡和軟交換
1.4交換系統(tǒng)的基本結構和關鍵技術
1.4.1交換系統(tǒng)的基本結構
1.4.2交換系統(tǒng)的關鍵技術
1.5通信網(wǎng)的基本結構
1.5.1通信網(wǎng)的類型
1.5.2通信網(wǎng)的基本結構
1.6本章知識點小結
1.7習題
第2章電路交換
2.1電路交換概述
2.1.1電路交換的實現(xiàn)過程
2.1.2電路交換技術的特點
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)的基本結構
2.2.2交換網(wǎng)絡的構成和分類
2.2.3交換單元的概念和分類
2.2.4多級交換網(wǎng)絡
2.3數(shù)字程控交換系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)結構
2.3.1硬件系統(tǒng)結構
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)結構
2.4.2呼叫處理程序
2.4.3程控交換機的性能指標
2.5本章知識點小結
2.6習題
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分組交換技術的特點
3.3分組交換網(wǎng)的構成
3.3.1分組交換網(wǎng)的結構
3.3.2設備組成及功能
3.4X.25協(xié)議
3.4.1X.25協(xié)議的體系結構
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)議棧結構和幀格式
3.5.3幀中繼的交換原理
3.6本章知識點小結
3.7習題
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)的體系結構
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)的結構
4.4.3信令點的編碼
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本章知識點小結
4.7習題
第5章ATM交換
5.1ISDN技術
5.1.1ISDN的基本概念
5.1.2ISDN的研究進展
5.1.3ISDN的基本結構
5.1.4ISDN用戶—網(wǎng)絡接口參考配置模型
5.1.5ISDN的信道類型及接口標準
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
5.3.2ATM的信元結構
5.3.3ATM協(xié)議參考模型
5.3.4ATM網(wǎng)絡
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)絡的應用和發(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本章知識點小結
5.7習題
第6章IP交換與多協(xié)議標記交換
6.1IP交換技術概述
6.1.1IP交換技術的產(chǎn)生背景
6.1.2IP與ATM的融合模型
6.2標簽交換
6.2.1標簽交換基本概念
6.2.2標簽交換的工作過程
6.2.3標簽分配方法
6.3MPLS交換技術
6.3.1MPLS技術的基本概念
6.3.2MPLS網(wǎng)絡的協(xié)議結構
6.3.3MPLS的基本交換原理
6.4本章知識點小結
6.5習題
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
7.1.3光交換的實現(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半導體光放大器光開關
7.3.3光耦合器
7.3.4陣列波導光柵
7.3.5波長轉換器
7.3.6光存儲器
7.3.7光調制器
7.4光交換網(wǎng)絡
7.4.1空分光交換網(wǎng)絡
7.4.2時分光交換網(wǎng)絡
7.4.3波分光交換網(wǎng)絡
7.4.4混合型光交換網(wǎng)絡
7.4.5自由空間光交換網(wǎng)絡
7.5光交換系統(tǒng)
7.5.1光分插復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
7.6.1自動交換光網(wǎng)絡概述
7.6.2自動交換光網(wǎng)絡關鍵技術
7.6.3自動交換光網(wǎng)絡體系結構
7.7本章知識點小結
7.8習題
第8章移動交換
8.1移動交換技術概述
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
8.1.3移動通信網(wǎng)絡的發(fā)展歷程
8.2GSM移動通信網(wǎng)絡的結構和接口
8.2.1GSM移動通信網(wǎng)絡的結構
8.2.2GSM移動通信網(wǎng)絡的接口
8.3移動交換的基本原理
8.3.1編號計劃
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高層應用協(xié)議
8.5本章知識點小結
8.6習題
第9章下一代網(wǎng)絡與軟交換
9.1軟交換概述
9.1.1軟交換技術產(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
9.2.1下一代網(wǎng)絡的概念
9.2.2基于軟交換的下一代網(wǎng)絡的體系結構
9.2.3下一代網(wǎng)絡的特點
9.3軟交換的主要功能和技術優(yōu)勢
9.3.1軟交換的主要功能
9.3.2軟交換的技術優(yōu)勢
9.4支持軟交換的主要協(xié)議
9.4.1媒體網(wǎng)關控制協(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)務支撐環(huán)境
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