通信工程師考試控制技術(shù)和互連技術(shù)

  1.控制技術(shù)
  交換系統(tǒng)要自動完成大攮的交換接續(xù)，并保證良好的服務(wù)質(zhì)量，必須具有有效的合乎邏輯的控制功能?；ミB功能、接口功能及信令功能都與控制技術(shù)密切相關(guān)。控制技術(shù)主要由軟件實現(xiàn)，但有些也可用硬件實現(xiàn)。
  不同類型的交換系統(tǒng)各有其主要的控制技術(shù)?？刂萍夹g(shù)的實現(xiàn)與處理機控制結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。處理機控制結(jié)構(gòu)是各類交換系統(tǒng)在設(shè)計中必須考慮的重要問題，它關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能和服務(wù)質(zhì)童。
  2.互連技術(shù)
  實現(xiàn)任意入線與任意出線之間的互連是交換系統(tǒng)最基本的功能。按照不同交換方式的要求，可以是物理的實體連接，也可以是邏輯的虛連接。交換系統(tǒng)是利用互連網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互連功能的，該互連網(wǎng)絡(luò)又稱為交換網(wǎng)絡(luò)(交換機構(gòu)）。
  互連技術(shù)涉及的內(nèi)容較多，一般包括拓撲結(jié)構(gòu)、選路策略、控制機理、多播方法、阻塞特性和可靠性保障等。
  （1）拓撲結(jié)構(gòu)
  交換網(wǎng)絡(luò)具有一定的拓撲結(jié)構(gòu)?；ミB技術(shù)要解決的一個主要問題是，在滿足交換方式、服務(wù)質(zhì)量和基本參數(shù)(如端口數(shù)、容量、吞吐量等)要求的情況下，獲得高性能、低成本、便于擴充與控制而又不太復(fù)雜的拓撲結(jié)構(gòu)。拓撲結(jié)構(gòu)說明的是網(wǎng)絡(luò)的幾何邏輯關(guān)系，如采用星形、三角形、四邊形還是環(huán)形等，拓撲結(jié)構(gòu)的性能是否符合服務(wù)質(zhì)量（如阻塞率、時延、信元丟失率等）的要求，往往要通過嚴(yán)密的理論計算或計箅機模擬。
  拓撲結(jié)構(gòu)大致劃分為兩類:時分(Time Division)結(jié)構(gòu)和空分(Space Division)結(jié)構(gòu)。
  時分結(jié)構(gòu)和空分結(jié)構(gòu)具有不同的特點。
  時分結(jié)構(gòu)包括共享媒體(總線或環(huán)）和共享存儲器。分組交換和ATM交換都可以采用時分結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控電話交換通常采用由共享存儲器構(gòu)成的時分結(jié)構(gòu)，或?qū)r分結(jié)構(gòu)作為整個拓撲結(jié)構(gòu)的一部分，小容量的數(shù)字程控電話交換也采用總線拓撲結(jié)構(gòu)。
  空分結(jié)構(gòu)是由交換單元(Switching Dement)構(gòu)成的單級或多級拓撲結(jié)構(gòu)。電路交換、快速分組交換、ATM交換都可以采用空分結(jié)構(gòu)。要說明的是，“空分”的含義是指在拓撲結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在著多條并行的通路?每條通路仍然可以采用時分復(fù)用的方式。
  （2）選路策略
  選路策略主要針對多級空分拓撲結(jié)構(gòu)。這里所說的選路，不是指整個電信網(wǎng)中各個交換節(jié)點之間的選路，而是指交換節(jié)點中交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的選路，即在交換網(wǎng)絡(luò)指定的入端與出端之間選擇一條可用的通路。
  交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的選路方案，有以下三種。
  ①逐級選擇與條件選杼
  所謂逐級選杼.是指從交換網(wǎng)絡(luò)人端的第1級開始，先選擇第1級交換單元的出線，選中一條出線以后再選擇第2級交換爺元的出線，依此類推，直到最末一級到達出端為止。
  條件選擇是指在選路的時候，不論交換網(wǎng)絡(luò)有幾級，都要對網(wǎng)絡(luò)全局作出全盤觀察，在指定的入端與出端之間所有的通路中選用一條可用的通路。
  由于逐級選擇帶有某種盲目性，即選定前一級出線時沒有考慮后面兒級出線的情況，因此其阻塞率高于條件選擇。為了減小阻塞率，可以采用重新選試多次的方法，即當(dāng)選試不成功時可以重新從人端起再進行逐級選擇，這就是可重試逐級選擇。
  實用中通常采用條件選擇.但如果采用逐級選擇也能滿足交換網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的指標(biāo)要求時，則應(yīng)選用逐級選擇，因為逐級選擇所需控制的復(fù)雜性比條件選擇要小?？傊?，對于同樣的拓撲結(jié)構(gòu)，選路策略不同，交換網(wǎng)絡(luò)的阻塞率就不同，控制復(fù)雜性也不同。
  ②自由選擇與指定選擇
  所謂自由選擇是指某一級出線可以任意選擇，不論從哪一條出線都可以到達所需的交換網(wǎng)絡(luò)出端。指定選擇只能選擇某一級出線中指定的一條或一小群，才能到達所需的交換網(wǎng)絡(luò)出端。包括級數(shù)、級間互連方式等在內(nèi)的多級空分拓撲結(jié)構(gòu)。一旦確定以后，哪幾級可以自由選擇和哪兒級只能指定選擇也隨之而定。自由選擇級可起到擴大通路數(shù)、均衡業(yè)務(wù)流S的作用。有些多級空分結(jié)構(gòu)不存在自由選擇級。
  ③面向連接選路和無連接選路
  需要說明的是，這里所說的面向連接和無連接的概念，不同于分組交換中針對整個網(wǎng)絡(luò)選路而言的面向連接和無連接，也是指交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的選路。
  通常采用面向連接選路，即預(yù)先在交換網(wǎng)絡(luò)指定的入端和出端之間選定一條通路，凡屬于該呼叫連接的用戶信息都在這一通路上傳送。無連接選路則不預(yù)先選定通路，而是在人端收到用戶信息時才臨時選路。
  電路交換要建立固定的物理連接，肯定采用面向連接選路。ATM交換機構(gòu)既可采用面向連接選路，也可采用無連接選路，后者相當(dāng)于在收到載有用戶信息的信元時才進行選路。當(dāng)采用無連接選路時，厲于同-呼叫連接的信元通過交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的不同通路傳送到出端，會引起信元失序，這是不允許的，因此在交換網(wǎng)絡(luò)出端必須恢復(fù)其原有順序。
  （3）控制機理
  選路策略也可以看成是控制機理的一部分，但由于它是帶有普遍性的重要技術(shù)，因此單獨列出。這里的控制機理泛指完成選路后還必須實現(xiàn)的一些控制，以使交換網(wǎng)絡(luò)能正常而有效地工作，并且符合服務(wù)質(zhì)量的要求。
  對于通常的程控電話交換系統(tǒng)的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)而言，完成選路后只要將所選通路的有關(guān)標(biāo)識寫入交換網(wǎng)絡(luò)的控制存儲器，即可實現(xiàn)正常的電路交換。ATM交換則比較復(fù)雜，虛連接建立后，在信息傳送階段仍要對隨機到來的信元完成選路控制。此外，控制機理可能還要包括諸如競爭消除、反壓控制、隊列管理、優(yōu)先級控制等。
  （4）多播方法
  多播（Multicast)或稱為組播，是將某一人端的信息同時傳送到所需的多個出端。顯然，多播與互連技術(shù)有關(guān)。多播這種點到多點（和多點到多點）的通信方式特別適用于網(wǎng)上視頻會議、網(wǎng)上視頻點播等場合。因為如果采用單播方式逐個節(jié)點傳輸，有多少個目標(biāo)節(jié)點就會有多少次傳送過程，這種方式顯然效率極低，是不可取的；如果采用不區(qū)分目標(biāo)、全部發(fā)送廣播方式,雖然一次可以傳送完數(shù)據(jù)，但是顯然達不到區(qū)分特定數(shù)據(jù)接收對象的目的。采用多播方式，既可以實現(xiàn)一次傳送所有目標(biāo)節(jié)點的數(shù)據(jù)，也可以達到只對特定對象傳送數(shù)據(jù)的目的。因此，在現(xiàn)代通信中多播將會的更多的應(yīng)用。
  在IP網(wǎng)絡(luò)中，多播一般通過多播IP地址來實現(xiàn)。在ATM交換中，由于點到多點寬帶通信業(yè)務(wù)的需要，多播是一項重要而復(fù)雜的互連技術(shù)。不同的ATM交換機構(gòu)可采用不同的多播方法。
  （5）阻塞特性

  所謂阻塞，是指在呼叫建立或用戶信息傳送時，由于交換網(wǎng)絡(luò)擁塞而使呼叫不能建立或用戶信息不能傳送到而遭受損失的現(xiàn)象。
  ①連接阻塞與傳送阻塞
  對于電路交換，由于建立的是專用的物理連接，只有在呼叫建立階段會因選不到空閑通路而遇到阻塞，這就是連接阻塞。一旦連接建立，在信息傳送階段就不會再遇到阻塞。連接阻塞表示呼叫遭到拒絕，要重新發(fā)起呼叫，可稱為損失制（Loss System)。
  采用電路交換方式時，交換網(wǎng)絡(luò)的阻塞特性用阻塞率（BlockingProbability)表示，它等于因交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部阻塞而不能建立連接的呼叫次數(shù)與加入交換網(wǎng)絡(luò)的總呼叫次數(shù)之比。當(dāng)交換網(wǎng)絡(luò)的級數(shù)較多、拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜時，阻塞率的嚴(yán)格計算十分復(fù)雜。阻塞率的計算是電話交換的話務(wù)理論所要解決的一個重要問題。
  對于分組交換，采用存儲一轉(zhuǎn)發(fā)方式，交換節(jié)點要處理的業(yè)務(wù)流量較高，將導(dǎo)致排隊時延增加。因此，排隊系統(tǒng)或延遲制(Delay System)不考慮阻塞率，但有時也可將等待時延超過一定時限值的呼叫視為被阻塞的呼叫。
  ATM交換在虛連接建立階段也會遇到阻塞。但判別是否阻塞的標(biāo)志與電路交換不一樣：電路交換是專用的物理連接，通路不是空閑就是占用；而ATM交換是復(fù)用的虛連接，是否阻塞要看通路上是否還存在能夠用的帶寬。
  對于ATM交換更重要的是傳送阻塞，即在信元傳送階段產(chǎn)生的阻塞。由于是異步時分復(fù)月J，厲于各個連接的信元會隨機到來而在某個時刻發(fā)生傳送沖突。也就是說，在信元傳送階段會不斷產(chǎn)生競爭現(xiàn)象。按照ATM交換機構(gòu)的不同設(shè)計，競爭中失敗的信元可以在緩沖器中排隊等待或予以丟棄。采用排隊策略也會由于緩沖器溢出而丟失信元。因此,ATM交換在信元傳送階段的阻塞特性主要用信元丟失率(CLRXell Loss Rate)來表示，CLR反映了由于各種原因在交換網(wǎng)絡(luò)中丟棄的信元數(shù)與總信元數(shù)之比。
  ②有阻塞與無阻塞
  從阻塞的特性來看，交換網(wǎng)絡(luò)可分為有阻塞網(wǎng)絡(luò)（Blocking Network)與無阻塞網(wǎng)絡(luò)(Non-blocking Network)。
  電路交換通常采用有阻塞網(wǎng)絡(luò)，但阻塞率較低，特別是采用時分方式的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的阻塞率可以做到很低，例如，稱為微阻塞網(wǎng)絡(luò)。必要時也可采用無阻塞網(wǎng)絡(luò)。
  無阻塞網(wǎng)絡(luò)又可分為以下3類：
  嚴(yán)格無阻塞(Strict Non-blocking)0嚴(yán)格無阻塞網(wǎng)絡(luò)由ClosC提出，又稱為CLOS網(wǎng)絡(luò)。所謂嚴(yán)格無阻塞，是指不論交換網(wǎng)絡(luò)原先處于何種占用狀態(tài)，總可以建立任何出、人端之間的連接而無內(nèi)部阻塞。
  廣義無阻塞(Wide Sense Non-blocking)0對任何呼叫連接，只有遵循特定的選路規(guī)則才能做到無阻塞時，稱為廣義無阻塞。
  再配S無阻塞（Rearrangeable Non-blocking)0再配置無阻塞是指總可以通過對已建立連接所用的通路進行調(diào)整，以建立任何新的無阻塞連接。
  ATM交換結(jié)構(gòu)也可采用無阻塞網(wǎng)絡(luò)，但要區(qū)分是連接建立的無阻塞，還是信元傳送的無阻塞。前者的原理與電路交換相似，也可采用CLOS結(jié)構(gòu)，但由于虛連接不同于物理連接，因此設(shè)計CLOS結(jié)構(gòu)所用的無阻塞條件稍有不同。信元傳送的無阻塞是指在信元傳送階段，交換結(jié)構(gòu)內(nèi)部不會產(chǎn)生任何競爭。通常所說的無阻塞ATM交換機構(gòu)往往是指信元傳送階段的無阻塞。
  （6）可靠性保障
  交換網(wǎng)絡(luò)是交換系統(tǒng)的重要部件，廣旦發(fā)生故障會影響眾多的呼叫連接，甚至導(dǎo)致全系統(tǒng)中斷。因此.交換網(wǎng)絡(luò)必須具備有效的可靠性保障性能。除了提高交換網(wǎng)絡(luò)硬件的可靠性以外，通常配置雙套冗余結(jié)構(gòu)，也可采用多平面結(jié)構(gòu)。
  冗余結(jié)構(gòu)通常有兩種工作方式：①熱備用方式。指一套主用、一套備用，備用的一套隨時接收和保存有關(guān)的信息，但不實現(xiàn)信息傳送，當(dāng)主用發(fā)生故障時可立即替換而不會影響已建立的呼叫連接。②雙工分擔(dān)方式。指兩套同時分擔(dān)工作，如一套發(fā)生故障，則全部可由另一套承擔(dān)。當(dāng)采用多平面冗余結(jié)構(gòu)時，即為負荷分擔(dān)方式。

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