7.2　现代交换技术 183
7.2.1　软交换技术 184
7.2.2　IP交换技术 189
7.2.3　IMS技术 189
7.2.4　路由技术 190

7.3　网络管理 192
7.3.1　管理信息体系结构 192
7.3.2　OSI网络管理模型 193
7.3.3　网络管理方式 197
7.3.4　SNMP网络管理协议 198
7.3.5　电信管理网 200

一、交换技术概述
通信系统3要素：终端、传输和交换系统。其中交换系统是核心。

电话交换：

①人工交换发展阶段：第一部磁石式人工电话交换机。

②自动交换发展阶段：机电式交换机。

③电子式自动交换阶段：数字程控式交换机。

数据交换：利用电话网进行数据传输。

①电话交换。在数据传送之前建立一条物理通路。

②报文交换。存储-转发。

③分组交换。存储转发，报文被分成组传送，规定分组的最大长度，到达目的地后需重新将分组组装报文。

宽带交换：快速分组交换-帧中继，异步转移模式（ATM）。

光交换：减少光电变换的损伤、提高交换速度；光交换机由传输和控制两部分组成；光交换的传输路径采用空分、时分和波分的交换方式。

交换设备：在一定地域范围内的用户终端连接到一台公用的设备，提供了复用功能与寻址功能。

电信网以同步网、信令网、管理网为支撑。同步网为整个网络提供了频率、相位、比特、数据帧、时间等各种传输级别的同步信号。信令网为网络上任意终端之间的连接建立提供了支撑。管理网为整个网络的性能、计费、安全运行等提供了保障。

现代电信网中主要有两种交换方式：电路交换和分组交换。

电路交换的特点：

①面向连接（3个阶段：建立连接、数据传输、拆除连接）。

②采用同步时分复用技术。

③对用户信息的透明传输。

分组交换：

①采用“存储——转发”的工作方式，提高了中继线路的利用率。

②引入了分组。

③可靠性高。中继电路或交换设备发生故障时，分组可经过其他路由到达终点。

④按信息量比例计费。

程控交换
程控数字交换机的系统结构从功能上分为话路部分与控制部分，主要是数字交换、数字传输。

按计算机操作系统的概念来分，程控交换系统的运行软件分为系统软件和应用软件两大类，这里的系统软件相当于一个通用计算机的操作系统，是交换机硬件同应用软件之间的接口。

电话信令的概念
信令是电话用户操纵的电话机与交换机、交换机与交换机之间完成呼叫接续的通信信息。

No.7信令最初为数字电话网而设计，以实现综合业务数字网为目标，是一个多功能且比较复杂的信令系统。

No.7信令系统的信令传输通道与话路完全分开，因此称为“公共信令数据链路”。一条公共信令数据链路可以承载多条话路的信令，这种设置的优点是：

①增加了信令系统的灵活性。信令系统不受话路系统的约束，灵活性高。

②信令传送速度快，呼叫建立时间短，提高了传输和交换设备的使用效率，可节省投资。

③具有提供大规模信令传送的潜力，便于增加新的网管和维护信令，适应新业务要求。

④利于向综合业务数字网过渡。

二、现代交换技术
软交换技术
软交换是伴随着下一代网络（NGN）的概念出现的。

软交换定义：网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一。它独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，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。

软交换技术由业务层技术演进、VoIP技术的发展、控制层技术演进3个方面来推动的。

NGN的网络功能分为4层：边缘接入层、核心传送层、网络控制层和业务层。

NGN的网络功能具有开放性和标准接口。

软交换的主要功能：

①接入功能。

②呼叫控制功能。是软交换的重要功能

③业务提供功能。实现现有PSTN/ISDN交换机提供的全部业务。

④互联互通功能。提供各种VoIP协议、电路交换信令等之间的互通。

⑤资源管理功能。

⑥认证和计费。

软交换支持众多的协议，按协议功能划分有ISUP、BICC、SIP-T、SIP、H.232等呼叫控制协议；H.248、MGCP、SIP等媒体控制协议；PARLAY、SIP、INAP、MAP、LDAP、RADIUS等应用支持协议；SNMP、COPS等维护管理协议。

IP交换技术
IP网络是一个由多种传输网络互连而成的网络，IP网络中的交换功能需要实现不同终端之间不同进程跨越不同网络之间的远程通信。

IP网络采用TCP/IP体系结构，也是互联网的核心技术。

IMS技术
IP多媒体子系统（IMS）技术通过IP网络来为用户提供实时和非实时的、端到端的多媒体业务，是基于SIP的开放业务体系架构。

IMS技术的主要特点是基于SIP协议的会话控制、业务和控制完全分离、接入无关性、归属地提供服务、丰富而动态的组合业务、统一的用户数据管理。

路由技术
路由器提供了异构网络互连的机制，实现了将数据包从一个网络发送到另一个网络。路由就是指导路由器发送数据包的路径信息。

根据路由目的地不同，将路由分为子网路由和主机路由，子网路由的目的地为子网，主机路由目的地为主机。

根据目的地与该路由是否直接相连，将路由分为直接路由和间接路由，直接路由的目的地所在网络与路由器直接相连，间接路由的目的地所在网络与路由器不直接相连。

根据路由的生成方式，将路由分为静态路由和动态路由，静态路由由管理员手工配置，适合拓扑结构简单的网络，但当一个网络故障发生后，静态路由不会自动修正；动态路由由动态路由协议发现和生成，适合拓扑结构复杂的网络，但动态路由协议开销大、配置复杂。

动态路由协议的优先级都可根据用户需求进行手工配置，静态路由的优先级也可以不相同。

路由的度量值（Metric）指出了到达某条路由所指目的地址的代价。路由的度量值通常会受到跳数、带宽、线路延迟、线路可信度、线路占有率、最大传输单元等因素的影响。静态路由度量值为0。

当网络中所有路由器都感知到网络变化，并通过路由算法生成与新的网络拓扑结构一致的稳定的路由表的过程，称为路由收敛。

路由收敛的速度是指网络变化到网络上所有路由器重新计算和更新最优路径所花费的时间。

路由收敛的速度是衡量路由协议优劣的一个重要指标。

路由协议的核心是路由算法。

理想路由算法的特点:

①算法必须是正确和完整的。

②算法在计算上应简单。

③算法应具有自适应性，也就是能适应通信量和网络拓扑的变化。

④算法应具有稳定性。

⑤算法应该是公平的。

⑥算法应是最佳的，能够以最小的路由度量值来实现路由算法。

按路由算法能否随着网络的通信量或拓扑自适应地进行调整，路由协议分为静态路由协议和动态路由协议。

按工作区域，路由协议分为内部网关协议（IGP）和外部网管协议（EGP）。

三、网络管理

网络管理系统（NMS）是一种通过结合软件和硬件来对网络状态进行调整的系统，以保障网络系统能够正常、高效地运行，使网络系统中的资源得到更好的利用，是在网络管理平台的基础上实现各种网络管理功能的集合。

为了有效地定义被管资源，TMN运用了OSI系统管理中被管对象的概念。由被管对象表示资源在管理方面的特性的抽象视图。被管对象也可以表示资源或资源组合（如网络）之间的关系。

被管对象与资源之间的关系：

①被管对象和实际资源之间不一定一一对应。

②一个资源可以由一个或多个被管对象表示。

③被管对象不止表示电信网资源，还可以表示TMN逻辑资源。

④如果资源没有用被管对象表示，就不能通过管理接口对它进行管理。

⑤一个被管对象可以为其他被管对象表示的多个资源提供一个抽象视图。

⑥被管对象能够被嵌入在其他被管对象中。

传统网络管理基本上是本地管理、现场操作，一般采用的是事件驱动策略，而现代网络管理一般采用远程监控的方式，管理功能可转化为数据库的操作。

实现对远程管理信息访问的通信协议称为管理信息通信协议。

OSI网络管理功能：

①故障管理。

②配置管理。

③性能管理。

④安全管理。

⑤计费管理。

网络管理方式主要分为集中式网络管理与分布式网络管理。

简单网络管理协议（SNMP）是由互联网工程任务组（IETF）定义的一套网络管理协议，该协议基于简单网关监视协议（SGMP）。

一个SNMP管理的网络包括：被管理设备、代理和网络管理系统。

被管理设备被监控，使用以下4个基本SNMP命令：读、写、陷阱和遍历操作。

SNMP管理信息库由网络中实时采集的信息组成，它使用网络管理协议（如SNMP）进行访问，一般包含被管理对象和被对象标识符识别。

电信管理网（TMN）是ITU-T从1985年开始制定的一套电信网络管理国际标准。其体系结构包括TMN功能体系结构、TMN信息体系结构、TMN物理体系结构。

网络管理：实时或近实时地监视电信网路的运行，必要时采取控制措施，以达到在任何情况下，最大限度地使用网络中一切可以利用的设备，使尽可能多的通信得以实现。

网络管理的目标：最大限度地利用电信网络资源，提高网络的运行质量和效率，向用户提供良好的服务。

网络管理的内容：业务管理、网络控制、设备监控。