交换机的工作原理

交换机的工作原理（精选6篇）

交换机的工作原理 篇1

一、交换机的工作原理

1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。

2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。

3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。

4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。

二、交换机的三个主要功能

学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。

转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。

消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。

三、交换机的工作特性

1.交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。

2.交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（惟一的例外是在配有VLAN的环境中）。

3.交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备（此处所述交换机仅指传统的二层交换设备）。

四、交换机的分类

依照交换机处理帧时不同的操作模式，主要可分为两类：

存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。

直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。五、二、三、四层交换机？ 多种理解的说法： 1.二层交换（也称为桥接）是基于硬件的桥接。基于每个末端站点的唯一MAC地址转发数据包。二层交换的高性能可以产生增加各子网主机数量的网络设计。其仍然有桥接所具有的特性和限制。

三层交换是基于硬件的路由选择。路由器和第三层交换机对数据包交换操作的主要区别在于物理上的实施。

四层交换的简单定义是：不仅基于MAC（第二层桥接）或源/目的地IP地址（第三层路由选择），同时也基于TCP/UDP应用端口来做出转发决定的能力。其使网络在决定路由时能够区分应用。能够基于具体应用对数据流进行优先级划分。它为基于策略的服务质量技术提供了更加细化的解决方案。提供了一种可以区分应用类型的方法。2.二层交换机 基于MAC地址

三层交换机 具有VLAN功能 有交换和路由 ///基于IP，就是网络

四层交换机 基于端口，就是应用 3.二层交换技术从网桥发展到VLAN（虚拟局域网），在局域网建设和改造中得到了广泛的应用。第二层交换技术是工作在OSI七层网络模型中的第二层，即数据链路层。它按照所接收到数据包的目的MAC地址来进行转发，对于网络层或者高层协议来说是透明的。它不处理网络层的IP地址，不处理高层协议的诸如TCP、UDP的端口地址，它只需要数据包的物理地址即MAC地址，数据交换是靠硬件来实现的，其速度相当快，这是二层交换的一个显著的优点。但是，它不能处理不同IP子网之间的数据交换。传统的路由器可以处理大量的跨越IP子网的数据包，但是它的转发效率比二层低，因此要想利用二层转发效率高这一优点，又要处理三层IP数据包，三层交换技术就诞生了。三层交换技术的工作原理

第三层交换工作在OSI七层网络模型中的第三层即网络层，是利用第三层协议中的IP包的包头信息来对后续数据业务流进行标记，具有同一标记的业务流的后续报文被交换到第二层数据链路层，从而打通源IP地址和目的IP地址之间的一条通路。这条通路经过第二层链路层。有了这条通路，三层交换机就没有必要每次将接收到的数据包进行拆包来判断路由，而是直接将数据包进行转发，将数据流进行交换 4.二层交换技术

二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下：

（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；

（2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；

（3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；

（4）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。

不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：

（1）由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换；

（2）学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；

（3）还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC（Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。

以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。

（二）路由技术

路由器工作在OSI模型的第三层---网络层操作，其工作模式与二层交换相似，但路由器工作在第三层，这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方式就不同。工作原理是在路由器的内部也有一个表，这个表所标示的是如果要去某一个地方，下一步应该向那里走，如果能从路由表中找到数据包下一步往那里走，把链路层信息加上转发出去；如果不能知道下一步走向那里，则将此包丢弃，然后返回一个信息交给源地址。

路由技术实质上来说不过两种功能：决定最优路由和转发数据包。路由表中写入各种信息，由路由算法计算出到达目的地址的最佳路径，然后由相对简单直接的转发机制发送数据包。接受数据的下一台路由器依照相同的工作方式继续转发，依次类推，直到数据包到达目的路由器。

而路由表的维护，也有两种不同的方式。一种是路由信息的更新，将部分或者全部的路由信息公布出去，路由器通过互相学习路由信息，就掌握了全网的拓扑结构，这一类的路由协议称为距离矢量路由协议；另一种是路由器将自己的链路状态信息进行广播，通过互相学习掌握全网的路由信息，进而计算出最佳的转发路径，这类路由协议称为链路状态路由协议。

由于路由器需要做大量的路径计算工作，一般处理器的工作能力直接决定其性能的优劣。当然这一判断还是对中低端路由器而言，因为高端路由器往往采用分布式处理系统体系设计。

（三）三层交换技术

近年来的对三层技术的宣传，耳朵都能起茧子，到处都在喊三层技术，有人说这是个非常新的技术，也有人说，三层交换嘛，不就是路由器和二层交换机的堆叠，也没有什么新的玩意，事实果真如此吗？下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。组网比较简单

使用IP的设备A------------------------三层交换机------------------------使用IP的设备B 比如A要给B发送数据，已知目的IP，那么A就用子网掩码取得网络地址，判断目的IP是否与自己在同一网段。如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP请求，B返回其MAC地址，A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口。

如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现和B的通讯，在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统中已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址；然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达B的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址，以主机B的MAC地址为目的MAC地址。通过一定的识别触发机制，确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的A到B的数据，就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。以上就是三层交换机工作过程的简单概括，可以看出三层交换的特点： 由硬件结合实现数据的高速转发。

这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上，突破了传统路由器的接口速率限制，速率可达几十Gbit/s。算上背板带宽，这些是三层交换机性能的两个重要参数。简洁的路由软件使路由过程简化。

大部分的数据转发，除了必要的路由选择交由路由软件处理，都是又二层模块高速转发，路由软件大多都是经过处理的高效优化软件，并不是简单照搬路由器中的软件。结论

二层交换机用于小型的局域网络。这个就不用多言了，在小型局域网中，广播包影响不大，二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低谦价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。

路由器的优点在于接口类型丰富，支持的三层功能强大，路由能力强大，适合用于大型的网络间的路由，它的优势在于选择最佳路由，负荷分担，链路备份及和其他网络进行路由信息的交换等等路由器所具有功能。

三层交换机的最重要的功能是加快大型局域网络内部的数据的快速转发，加入路由功能也是为这个目的服务的。如果把大型网络按照部门，地域等等因素划分成一个个小局域网，这将导致大量的网际互访，单纯的使用二层交换机不能实现网际互访；如单纯的使用路由器，由于接口数量有限和路由转发速度慢，将限制网络的速度和网络规模，采用具有路由功能的快速转发的三层交换机就成为首选。

一般来说，在内网数据流量大，要求快速转发响应的网络中，如全部由三层交换机来做这个工作，会造成三层交换机负担过重，响应速度受影响，将网间的路由交由路由器去完成，充分发挥不同设备的优点，不失为一种好的组网策略，当然，前提是客户的腰包很鼓，不然就退而求其次，让三层交换机也兼为网际互连。5.第四层交换的一个简单定义是：它是一种功能，它决定传输不仅仅依据MAC地址(第二层网桥)或源/目标IP地址(第三层路由),而且依据TCP/UDP(第四层)应用端口号。第四层交换功能就象是虚IP，指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上，需要复杂的载量平衡算法。在IP世界，业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定，在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。

在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址（VIP），每组服务器支持某种应用。在域名服务器（DNS）中存储的每个应用服务器地址是VIP，而不是真实的服务器地址。

当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的VIP连接请求（例如一个TCP SYN包）发给服务器交换机。服务器交换机在组中选取最好的服务器，将终端地址中的VIP用实际服务器的IP取代，并将连接请求传给服务器。这样，同一区间所有的包由服务器交换机进行映射，在用户和同一服务器间进行传输。

第四层交换的原理

OSI模型的第四层是传输层。传输层负责端对端通信，即在网络源和目标系统之间协调通信。在IP协议栈中这是TCP（一种传输协议）和UDP（用户数据包协议）所在的协议层。

在第四层中，TCP和UDP标题包含端口号（portnumber），它们可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议（例如HTTP、FTP等）。端点系统利用这种信息来区分包中的数据，尤其是端口号使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包类型，并把它交给合适的高层软件。端口号和设备IP地址的组合通常称作“插口（socket）”。

1和255之间的端口号被保留，他们称为“熟知”端口，也就是说，在所有主机TCP/I

P协议栈实现中，这些端口号是相同的。除了“熟知”端口外，标准UNIX服务分配在256到1024端口范围，定制的应用一般在1024以上分配端口号.分配端口号的最近清单可以在RFc1700”Assigned Numbers”上找到。TCP／UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用，这是第4层交换的基础。

“熟知”端口号举例:

应用协议

端口号

FTP

20（数据）

21（控制）

TELNET

SMTP

HTTP

NNTP

119

NNMP

162（SNMP traps）

TCP/UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用，这是第四层交换的基础。

具有第四层功能的交换机能够起到与服务器相连接的“虚拟IP”(VIP)前端的作用。

每台服务器和支持单一或通用应用的服务器组都配置一个VIP地址。这个VIP地址被发送出去并在域名系统上注册。

在发出一个服务请求时，第四层交换机通过判定TCP开始，来识别一次会话的开始。然后它利用复杂的算法来确定处理这个请求的最佳服务器。一旦做出这种决定，交换机就将会话与一个具体的IP地址联系在一起，并用该服务器真正的IP地址来代替服务器上的VIP地址。

每台第四层交换机都保存一个与被选择的服务器相配的源IP地址以及源TCP 端口相关联的连接表。然后第四层交换机向这台服务器转发连接请求。所有后续包在客户机与服务器之间重新影射和转发，直到交换机发现会话为止。

交换机的工作原理 篇2

断开, 状态显示灯灭, K1A常闭接点接通“直通”电路, 为倒天线交换开关闸刀1和接点2呈现可观察范围, 查看闸刀和接回“直通”位置做好准备。当电机转动到限位点时, K1B的常点位置是否正确, (闸刀应位于接点中心) 。若位置松动或不正, 闭接点断开, 使电机M1停转, 常开接点接通, +24V电压经那么松开接点板上的螺栓, 微调接点, 使其位于要求的位置, SK1C开关到K1B再到PLC-K1-B, 显示天线开关状态的指示灯拧紧接点板上的螺栓清洁闸刀上弥留的污渍, 并在闸刀上擦点“转向”亮红色。完成天线转换控制3分钟后, 由于延时继电润滑济。试转换开关正常后再把拆下的封板复原。器D1延时时间到吸合, 使D1的常闭接点断开, KM0不得电释4 DF-100A型PSM短波发射机天线交换开关常见放, 380V电机电源断开。故障处理方法当要K1由“转向”倒为“直通”时:将SK1C开关转到“直故障现象:电机转动, 凸轮和微动开关不接触, 微动开关通”, DS2亮, 当按“电机电源”S4按钮, KM0接触器吸合, 不动作, 天线开关状态的指示灯不亮, 天线交换开关连锁没法延时继电器D1也得电, KM0常开接点接上KM0自保。380V电完成, 无法加高压。压送到KM1A和KM1B接触器的一端。这时再按“紧急切换”按故障分析:此故障一般为天线交换开关中轴带动的凸轮紧钮S1, KJ1、KJ2、KZ1继电器吸合, KJ1的常开接点接通。固螺丝松动或微动开关的舌簧没使微动开关动作所致。+24V经SK1C——K1A常闭接点——KJ1常开接点——KM1B常调整方法: (见图3) 检查图中的凸轮2的紧固螺钉1是闭接点使KM1A得电吸合并自保, 380V电机电源经KM1A的常否松灯不动亮、, 微天线动交开换关开关的连安锁装没法板完是成否, 无有法松加动高移压。位。如果松动用手动开接点送到电机, 使电机M1反方向转动。电机转动的同时, 故障分析:此故障一般为天线交换开关中轴带动的凸轮紧固螺丝松动或微动开关的舌将天K1B常开接点断开, 状态显示灯灭, K1B常闭接点接通“转没使线微交动换开关开动关作倒所致到。直通或转向位置如图4位置所示, 凸轮转到90度调整位方置法时: (应见图推3动) 检微查动图开中的关凸的轮舌2的簧紧, 固使螺钉微1动是开否松关动动、微作动, 开如关的安装板向”电路, 为倒回“转向”做好准备。当电机转动到限位点推不有松到动位移位, 。请如松果开松动图用片手动3将中天螺线钉交换1开、关2倒或到直3、通或4, 转向 (3位、置4如与图4 1位、置2所示, 凸轮时, K1A的常闭接点断开, 使电机M1停转, K1A常开接点接灯的安到不装9亮0, 板度天位线螺置交丝时换开一应关推连样动锁) 微没法左动完开成右关, 调的无法整舌加簧高下, 压面使。的微动安开装关板动作使, 凸如轮推不和到微位动, 请开松关开图片3中故障分析:此故障一般为天线交换开关中轴带动的凸轮紧固螺丝松动或微动开关的舌簧通, +24V电压经SK1C开关到K1A再到PLC-K1-A, 显示天线开接触没1、使2动微或动作开3准关、动4, 确作所 (3再致、用。4与1、2的安装板螺丝一样) 左右调整下面的安装板使凸轮和微动开关状态的指示灯“直通”亮绿色。完成天线转换控制3分钟后, 触动调作整准方法确:再 (见用图合3适) 检的合查十适图字中的螺的丝凸十轮刀字2拧的螺紧紧凸丝固螺轮刀钉的1拧紧是紧固否松螺凸动钉、轮和微的安动开装紧关板的固螺安螺丝装板。钉是调否和整安完毕应电动操装板有几松遍螺动, 移丝确位。。保如天调果线松整交动完换用手开毕动关应将交天电换线交正动换常操开, 关作天倒到线几直连遍通锁或完, 转向确成位, 保置再如天投图线入4位安交置全所换播示, 开出凸。关轮转交换由于延时继电器D1延时时间到吸合, 使D1的常闭接点断开, 到90度正常, 天位置线时应连推锁动微完动开关的舌簧, 使微动开关动作, 如推不到位, 请松开图片3中螺钉KM0不得电释放, 380V电机电源断开。1、2或3、4, (3、4与1、成2的, 安再装板投螺丝入一安样) 全左右播调整出下。面的安装板使凸轮和微动开关接触动作准确再用合适的十字螺丝刀拧紧凸轮的紧固螺钉和安装板螺丝。调整完毕应电动操作2) DF-100A型PSM短波发射机的天线交换控制系统手动几遍, 确保天线交换开关交换正常, 天线连锁完成, 再投入安全播出。电控 (下位机正常时) 。PLC的电源开关合上, 下位机有电源后KA1和KB1的常开接点接上, 不要再按“紧急切换”按钮, 只要按“电机电源”按钮, 电机就可进行“直通”或“转向”的转换。工作原理与吸合, KJ1的常开接点接通。+24V经SK1C——K1A常闭接点——KJ1常开接点——KM1B常闭接点使手K动M1A操得电作吸相合并同自。保, 380V电机电源经KM1A的常开接点送到电机, 使电机M1反方向2转动。电机转3) 动的D同F-时1, 0K01BA常型开接P点SM断短开, 波状态发显射示灯机灭的, K1天B常线闭交接点换接通控“制转向系”统电路自, 动为倒回“转向”做好准备。当电机转动到限位点时, K1A的常闭接点断开, 使电机M1停转, 12K1A常控开制接点。接通, +24V电压经SK1C开关到K1A再到PLC-K1-A, 显示天线开关状态的指示灯1“直通”亮绿当色开。完关成倒天线在转自换控动制位3分置钟后时, , 由于+延24时V继电电器源D1经延时K时Z1间的到吸常合闭, 使接D1点到的常闭D1接、点断D2开, 送KM给0不“得直电释通放, ”38和0V“电机转电向源断”开。电2) DF-100A型PSM短波发射机的天线交换控制系统手路动电, 控所 (下有位机控正制常时由) 。计算机程图3图34P序LC控的电制源开, 关其合控上, 制下位原机理有电与源手后动KA1相和同KB1。的常开接点接上, 不要再按“紧急切换”按钮, 只要按D1“、电机D2电的源”作按钮用, :电机给就自可进动行控“直制通回”或路“的转向+”2的4V转换电。源工作通原路理与和手用于动操作相同。3状) D态F-1显00A示型, PSM防短止波发手射动机的控天制线交时换将控制+系2统4自V动电控压制。送到PLC。当开关倒D3在、自动D4位置的时作, +用24 V:电当源经“KZ转1的向常”闭接或点“到D直1、通D2”送给状“态直通指”示和“灯转亮向”时, 电路, 所有控制由计算机程序控制, 其控制原理与手动相同。2D如1、果D2的此作时用:转给自动动控SK制1回C路, 的++2244VV电电源通压路将和用经于状过态D显3示或, 防止D4手使动控“制转时将向+24”V或电压“送直到P通LC。”状态指示灯亮保持亮, 不致使SK1C一转动, 状态指示1D灯3、马D4上的作熄用灭:当。“转向”或“直通”状态指示灯亮时, 如果此时转动SK1C, +24V电压微动开关将经过D3或D4使“转向”或“直通”状态指示灯亮保持亮, 不致使SK1C一转动, 状态指示4灯马上熄灭。33 DF-100 A D型F PS-M 1短0波0发A射机型的天P线S交M天线短交换波开发关主射体的机维护的天线交天线交换3微D开F-1关00A主型P体SM短的波维发射护机天线交换开关的维护, 我们台制定的检修周期为季检, 每三个4图5月进行一次进DF行-定1期00维A护型。维P护S人M员短通波过对发DF射-10机0A天型P线SM交短波换发开射机关天线的交维换开护关, 检查我、们台3图4清洁、润滑等措施, 保证天线交换开关倒换到位, 运行正常。55结结论论维制护定方法的:检根据修实周际情期况为, 打季开检开关, 侧每板, 三如个图月2所进示使行天一线交次换进开关行闸定刀期1和维接点护2。维安全传输发射工作是电台永恒不变的中心工作。在维护好发射机的前提下, 分析故障的呈现可护观人察范员围通, 查过看对闸刀D和F接-1点0位0置A是型否正P确SM, (短闸波刀应发位于射接机点中天心线) 。交若位换置开松动关或检不形成安原因全, 传掌握输故障发的射处理工方法作, 是是我电们台工作永必须恒掌不握的变业务的技中能, 心迅速工准作确的。处理在各维种故查、图护好障是安全传输发射的保证。以上是本人在维护4TKP-Ⅲ天线交换开关控制系统和TK5天线交换正, 那么松开接点板上的螺栓, 微调接点, 使其位于要求的位置, 拧紧接点板上的螺栓清洁发射清洁、润滑等措施, 保证天线交换开关倒换到位, 运行正常。开关机时5的的结一前点论经提验和下体会, 分, 以析供同故行障在维的护时形参成考。原因, 掌握故障的处理方法, 闸刀上弥留的污渍, 并在闸刀上擦点润滑济。试转换开关正常后再把拆下的封板复原。是我们安工全作传输必发须射掌工作握是的电业台永务恒技不能变的, 中迅心速工作准。确在的维处护好理发各射种机的故前障提是下, 分析故障安全形成传原输因发, 掌射握的故保障的证处。理以方法上, 是是本我4们人工在作维必须护掌握TK的P业-务Ⅲ技天能线, 迅交速换准开确的处理各种障是安全传输发射的保证。以上是本人在维护TKP-Ⅲ天线交换开关控制系统和TK5天线关控开关制时系的统一点和经T验K和5体天会线, 交以供换同开行关在维时护的时一参点考。经验和体会, 以供同行在维护时参考。241参考文献[1]广播电视发送与传输维护手册.418E/F型100KW PSM短图3波广播发射机第四分册.[2]张学田.广播电视技术分册.第6分册发射技术.4 DF-10维0A护型方PSM法短波:发根射机据天实图线交际2换情开关况常见, 故打障开处理开方关法侧板, 如图2所示使故障现象:电机转动, 凸轮和微动开关不接触, 微动开关不动作, 天线开关状态的指示

参考文献

[1]广播电视发送与传输维护手册.418E/F型100KW PSM短波广播发射机第四分册.

交换机的工作原理 篇3

关键词：程控交换原理；PBL教学法；案例教学法；教学模式

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）11-0066-02

《程控交换原理》是通信及相关专业的一门专业必修课，由于高职院校学生普遍存在理论基础较差的情况，对教师所授内容难以理解和消化，学生被动式的“填鸭”学习，学生缺乏学习热情和积极性，严重影响课堂效果，因此无论是学生还是教师都非常迫切需要对教学方法进行改革，寻求一种有效的教学方法。PBL和案例教学法相结合的教学模式正适应这一要求，它注意培养学生的问题意识，使学生形成发现问题、分析问题、解决问题的能力，进而提高社会竞争力。

一、PBL和案例教学法

PBL（Problem-Based Learning）即基于问题式的教学法，其主要内容是强调学生的主动学习和激发问题对学习的指导作用，强调学生的主动性和积极性，培养学生的发现问题、解决问题的能力。但有学者认为PBL法能很好诱导学生的自主思维，但因其要求学生具有很强的分析问题和解决问题的能力且学生课堂学习缺乏系統性，因而在高职院校推行时存在很多困难。案例教学法（Case-Based Teaching）是一种以案例为基础的教学法，就是教师根据教学目的和教学内容的需要，运用一些典型案例，通过创立情境，让学生进入角色，提高他们运用所学知识分析、解决问题的能力的一种教学方法。以上两种方法相比，可取之处皆来自于各自的优势。PBL教学法从问题的主要细节出发，重点培养学生独立解决问题的能力。案例法则从整体现象着手，综合考虑，重点培养学生运用所学知识整体看问题的能力。若两种教学方法能够结合起来，各取所长，那对我们的课程教学效果来说将是一个重大的突破。

二、应用于《程控交换原理》专业课程教学中的必要性

《程控交换原理》这门课程为电子类或通信类及相关专业学生必修专业课之一，目的是使学生深刻理解交换及其相关基本概念，深刻理解不同信息传送模式的技术特点，牢固掌握各种交换技术的基本原理，掌握交换相关技术等，因此对本门专业课的学习十分必要。在以往的教学中，教师往往采用“填鸭式”的教学方法，这种方法使学生失去学习兴趣，积极性被大大扼杀，创造性被泯灭，已无法适应当今时代对人才的培养要求。改革教学方法是时代的需要，也是培养适应新世纪高质量人才的需求，因此专业教学改革迫在眉睫。

三、《程控交换原理》课堂教学应用研究

1.课堂教学的研究。《程控交换原理》讲述了程控交换机硬件结构、数字交换原理、信令系统及计费原理等相关知识。教师在课程整体教学过程中采用案例式教学法，每章教学以实际工程案例驱动，在具体章节授课的环节结合采用PBL教学法。本门课程涉及的具体工程案例有：①小型独立电话局的配置；②局内电话业务的开通；③局间电话业务的开通；④计费业务的配置和查询等。在课堂教学中，每当要开展新的知识时，首先要将该章节的重点知识的有效部分呈现出来，让学生在学习之前先明白这部分知识点的可用之处，然后再逐步引入知识点进行详细讲解并演示案例相关内容的制作过程。这样系统地讲解下来，学生不但可以掌握知识点的用途和特征，还能够在熟悉之后灵活运用这部分知识点开发相应的项目。如讲述交换机硬件结构时，首先引入实际的工程案例——小型独立电话局的配置。接下来提出需要解决的问题：①交换机硬件结构如何？②交换机各组成模块如何配置？③小型电话局配置流程如何？④C&C08交换机如何配置？指出要解决这些问题就需要了解程控交换机的硬件结构，引出本章节要讲的内容。学生带着问题来听课，针对性强，能够很好地实现跟教师的互动配合，有力地改善了教学效果。

2.实现方法。①研究对象。研究对象为我院通信技术专业2010通信1班、2班、3班、4班的学生共计136名，均为通过全国统一高考录取的学生，每班学生的性别、年龄、入学成绩均无显著差异。随机将4个班级分别定为传统法教学组、PBL教学组、案例法教学组和PBL和案例法结合组。任课老师相同，教材内容相同，教学时间相同。研究时间从2011年9月至2012年1月。②课程设计。PBL组由教师根据教学大纲精心挑选工程案例并设计好相应要提出的问题。学期开始时要求学生根据教学计划做好预习。教师在课堂讲述的过程中适时向学生提问并及时引导学生回答，然后重点给学生分析实际工程案例。案例组教师根据教学大纲要求，按传统模式完成教学内容，与传统组的不同在于，每章内容结束后引入相应的实际工程案例供同学分析。结合组将PBL组和案例组教学模式相结合，不同的是实际工程案例以教师自述的方式向学生展示，然后以教师自我反问的形式诱导学生思索相应问题。教学过程包括组织小组→提出问题→信息收集→小组汇报→归纳总结5个阶段。同时在第一节课堂上向同学们发放33份问卷，要求在最后一节课结束后全部收回。③课程考核。参加考试人数为136人，无缺考和代考现象。

从考核结果看，由于结合组同学在平时的教学训练中曾经查阅参考书籍，因此对所学知识有了进一步的延伸，同时组员之间经常开展讨论，在讨论的过程中就加深了对所学知识的理解，也大大提高了对问题的分析能力和对知识的综合运用能力，所以在最后的课程考核中结合组同学不仅对基本理论掌握较好，而且对实际工程问题的分析和回答够全面、够准确，要点突出。因此，结合组较其他教学组同学考试平均分明显要高。

3.教学评价。PBL和案例教学相结合模式中的评价是一种建立在学习目标完成程度上的评价，其重要作用在于能提供学习过程和结果的直接反馈，从而使课程制定者能清楚地连接该专业课程的实际情况，并为进一步完善和发展PBL和案例教学相结合模式的应用过程提供依据。一个完整的教学模式评价体系包括对学生、授课老师和整个课程完成情况的评价。对学生的评价内容包括基础知识、推理能力、交流能力、评价技巧和职业行为等5个方面。对授课教师的评价基于以下几个方面：引导作用、榜样作用、必备技能等。发放的33份PBL教学质量评价表和调查问卷全部收回。评价和问卷中涉及的问题有：是否接受此种授课方式；是否提高学生参与度；是否使课堂气氛活跃；是否更好将理论和工程实践相结合；是否激发学生兴趣、提高其批判性思维、开阔视野、锻炼表达及语言组织能力等。结果表明学生对PBL和案例相结合的教学方法、内容及教师教学态度普遍评价较高。

PBL和案例教学相结合的新方法符合更新教学观念，增强创新意识，深化教学改革的要求。在教学过程中以学生为主体，把教学看作是师生平等的交流思想，探讨科学知识的过程，看作是教师引导学生发现问题、研究问题、创新知识、培养能力的过程，正所谓“授之于鱼，不如授之以渔”。

参考文献：

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基金项目：上海市教育委员会培养优秀青年教师项目（dxz07001）

简述核心交换机原理说明 篇4

我们在工作区中添加一个2600 XM路由器。首先我们在设备类型库中选择路由器，特定设备库中单击2600 XM路由器，然后在工作区中单击一下就可以把2600 XM路由器添加到工作区中了。我们用同样的方式再添加一个2950-24核心交换机和两台PC。注意我们可以按住Ctrl键再单击相应设备以连续添加设备。

接下来我们要选取合适的线型将设备连接起来。我们可以根据设备间的不同接口选择特定的线型来连接，当然如果我们只是想快速的建立网络拓扑而不考虑线型选择时我们可以选择自动连线。

默认的2600 XM有三个端口，刚才连接PC0已经被占去了ETHERNET 0/0,Console口和AUX口自然不是连接核心交换机的所以会出错，

所以我们在设备互连前要添加所需的模块（添加模块时注意要关闭电源）。我们为Router 0 添加NM－4E模块（将模块添加到空缺处即可，删除模块时将模块拖回到原处即可）。模块化的特点增强了Cisco设备的可扩展性。我们继续完成连接。

Physical 选项卡用于添加端口模块，刚刚我们已经介绍过了，至于各模块的详细信息，大家可以参考帮助文件。 Config 选项卡给我们提供了简单配置路由器的图形化界面，在这里我们可以全局信息，路由信息和端口信息。

交换机的工作原理 篇5

5． 随路信令 公共信道信令 6． 数字交换网（DSN）辅助控制单元 7． 全分散控制方式 基于容量分担的分布控制方式 8． 交换模块、通信模块 9． 抽样 量化 编码 10．8000，8比特，64kb/s。

11．完成不同复用线之间不同时隙内容的交换 12.同一条复用线（母线）上的不同时隙之间的交换 13.话音存储器 14.20 20 计算机 15.某条输入复用线上某个时隙的内容交换到指定的输出复用线的同一时隙。（或完成在不同复用线之间同一时隙内容的交换）16.n×n的电子接点矩阵 控制存贮器组 17.话音存贮器SM 控制存贮器CM 18.话音信号的PCM编码 8 话音存储器的地址 2i≥j 19.8 256 20.CM1 46 2 21.4 22.5 5 5 23.用户终端设备的接口电路 集中和扩散 完成呼叫处理的低层控制功能 24.信令终端电路 宿主处理机 25.实时性强，具有并发性 26．根据已定的入端和出端在交换网络上的位置，在交换网络中选择一条空闲的通路。

27．媒体/接入层 呼叫控制层 28．归属位置寄存器（HLR）29．有关用户目前所处位置（当前所在的MSC、VLR地址）30．№7信令（或MTP+SCCP）31．MAP 32．MAP 33．业务信道（TCH）公共控制信道 34．寻呼信道（PCH）随机接入信道（RACH）35．漫游号码 漫游号码 36．gsmSSF（业务交换功能）37．签约数据CSI O-CSI T-CSI 38，突发性很强 分组 39．综合业务数字网用户部分ISUP 40．SIF 电路识别码 必备可变长度参数 41．供MTP的第三级选择信令路由和信令链路 识别与该消息有关的呼叫所使用的中继电路 42．虚电路（面向连接）43．53 5 48 用户需传送的信息内容 44．半永久虚电路 交换虚电路 45．虚通道标识符VPI 虚信道标识符VCI 头错误检查HEC 46．数据链路层 分组层(网络层)47．转发等价类FEC 48．标签交换路由器（LSR）标签边缘路由器（LER）49．虚电路（面向连接）50．第二层 51．AAL5 52．用户数据中心 53．用户数据集中管理 54．数据链路连接标识DLCI 55．暂时性数据、局数据、用户数据 56．SP、STP、信令链路 57．消息信令单元、链路状态信令单元、填充信令单元 58．信令业务管理、信令路由管理、信令链路管理 59．SIF、SIO中的SI 60.时钟中断、故障中断、I/O中断 61.HEC 62.6 63.28 216 64.序号小于或等于8 65.2ms 66.8 5 67.TS8 68.1—2 69.数据通信业务 70.呼叫控制 承载 71.相对定时 绝对定时 二.单项选择题解答 1． B 2.B 3.B 4.C 5.B 6.C 7.D 8.A 9.B 10.A.11.C 12.C 13.D 14.D 15.D 16.C 17.C 18.A 19.B 20.A 21.C 22, C 23.D 24.D 25.B 26.C 27.B 28.C 29.A 30.A 31．A 32 D 33．C 三．判断题解答 1． 错误。T接线器的输出控制方式是指T接线器的话音存储器 按照控制写入，顺序读出方式工作。

2． 正确。

3． 正确。

4． 错误。接线器采用输出控制方式，如果要将T接线器的输入复用线时隙56的内容B交换到输出复用线的时隙23，计算机在建立这个交换时应将T接线器的控制存储器的23单元的内容置为56。

5． 正确。

6． 错误，S接线器不能完成时隙交换。

7． 错误，S接线器在采用输出控制方式时可实现广播发送，将一条输入线上某个时隙的内容同时输出到多条输出线。采用输入控制方式时不可以实现广播发送。

8． 正确。

9． 正确。

10． 正确。

11.错误。发端长话局将向发端市话局发送A6的后向信号，以请求得到主叫用户类别和主叫号码。

12.错误。数字线路信令按照复帧结构在TS16分时传送30个话路的信令，一个子信道固定用来传送一个话路的信令，例如F1的TS16的前四位就固定来传送TS1的线路信令，所以数字线路信令是随路信令。

13.正确 14.错误。国际No.7信令网和各国的No.7信令网的信令点编码是各自独立的。

15.正确 16.错误。本地电话网是在同一个长途区号范围内所有的交换设备、传输设备和终端设备的组合。

17.正确 18 错误，在一次入局呼叫接续中，在被叫用户所在端局进行来话分析时确定被叫用户是否登记了呼叫转移业务并进行相应的接续处理。

19.错误，程序相同，对交换机功能、容量、编号方案等要求不同由不同的局数据来适应。

20.错误，呼叫处理程序在运行过程中对局数据只能查询，不可以修改。

21.错误，数据驱动程序的主要优点是在规范发生改变时，控制程序不变，只需修改数据。

22.错误，呼叫处理程序在运行的不同阶段要查询局数据、用户数据的内容，根据局数据、用户数据的内容对呼叫进行处理。 ．错误，时分接线器的输入控制方式是指话音存储器按控制写入、顺序读出方式工作。

24．正确。

25．错误，设从A局(发端长话局)至D局(终端长话局)需经两次转接(B、C局)，主叫为普通用户，被叫号码为0232345678，当MFC信令采用端到端传送方式时，A局向B局发的号码是0232 26.错误，在交换系统中，去话分析利用主叫的设备码作为索引来检索主叫用户数据。

27.正确。

28.正确。

29.错误。在ATM的VP（虚通道）交换时，VPI值改变，VCI值不变。

30.错误。TST数字交换网络，初级T入线复用度128，A-B方向选取的内部时隙为TS72，B-A方向内部时隙按相差半帧原则选择，应选择的时隙为TS8。

31． 错误，在程控交换机中处理一个呼叫接续的程序在处理机上是被与该呼叫有关的事件启动执行的。

32．错误，SG只进行PSTN／ISDN信令的底层转换，即将7号信令系统的应用部分的传送由从7号信令系统的消息传递部分MTP承载转换成由IP传送方式，并不改变其应用层消息。

画图题解答 四．画图题 1.画出采用分级控制的程控数字交换机的结构图。

采用分级控制的程控数字交换机的结构图见下图 2．画出数字交换机中两用户通话时经过数字交换网络连接的简化示意图, 设A用户的话音占用HWlTS2，B用户的话音占用HW3TS31。

数字交换机中两用户通话时经过数字交换网络连接的简化示意图见下图 3，画出模拟用户模块的基本组成框图并简要说明部分的功能。

模拟用户模块的基本组成框图如图所示，模拟用户模块由多个用户接口电路、一个由一级T接线器组成的交换网络和用户处理机组成。各部分的基本功能是：

·用户接口电路：与模拟用户线的接口，完成BORSCHT功能。

·一个由一级T接线器组成的交换网络，它负责话务量的集中和扩散。

·用户处理机：完成对用户电路、用户级T接线器的控制及呼叫处理的低层控制。

4．画出模拟用户接口电路的组成框图并简要说明模拟用户接口电路的基本功能。

模拟用户接口电路的组成框图下图所示，模拟用户接口电路的基本功能是：

馈电；

过压保护；

振铃控制；

监视；

编译码和滤波；

2/4线转换和提供测试接口。

5．画出7号信令系统的信令终端电路的结构框图。

7号信令系统的信令终端电路的结构框图如下图所示。

6．画出处理器的微同步方式的原理图并简要说明其工作原理。

微同步方式的基本结构如下图所示，微同步方式的基本结构是配备有两台相同的处理机，它们中间接有一台比较器。在正常工作时，两台处理机同时接收外部的信息，执行相同的程序，但是只有一台处理机向电话设备发出控制命令。同时，两台处理机的执行结果也送到比较器进行比较，如果比较结果相同，说明处理机工作正常，程序继续执行；

如果比较发现结果不一样，就说明至少有一条处理机发生了故障，这时应启动相应的故障检测程序，如果检测出主处理机发生故障，则应使其退出服务，由另一台处理机接替工作。如果是备用机故障，则备用机退出双机同步状态，进行更进一步的故障诊断和恢复。

7． 出采用分级调度算法的进程调度的示意图。

8.画出比特型时间表的数据结构。

比特型时间表的数据结构如下图所示：

9． 画出采用比特型时间表的调度程序流程图。

采用比特型时间表的调度程序流程如下图所示 10．画出交换机中作业调度的一般流程图 交换机中作业调度的一般流程如下图所示：

11.画出用户摘、挂机扫描程序的流程图并简要说明用户摘、挂机扫描程序的基本功能。

用户摘、挂机扫描程序的流程图如下图所示。

用户摘、挂机扫描程序的基本功能是：

用户摘、挂机扫描程序由时钟级调度程序按一定周期调度运行，对用户线的状态进行监测，当发现用户线状态改变时将相应事件送入队列向用户线处理进程报告。

12．画出数字中继线路信号的扫描程序所用的数据结构和程序流程图。

1）线路信号扫描存储器SCN和上次扫描存储器LSCN的结构如下图所示：

2）数字线路信号扫描程序的流程如下图所示：

13． 800业务信令发送顺序图如下图所示。

14．画出帧中继的帧格式并简要说明各部分的作用。

帧中继的帧格式如下图所示：

标志段F用于帧的定界，数据链路连接标识DLCI主要用来标志同一通路上的不同的虚电路连接。FECN置1表明与该帧同方向传输的帧可能受到网络拥塞的影响而产生时延。BECN置1指示接收者与该帧相反方向传输的帧可能受到网络拥塞的影响而产生时延。当DE置1，表明在网络发生拥塞时，为了维持网络的服务水平，该帧与DE为0的帧相比应先丢弃。信息字段I包含用户数据，FCS是错误检测码。

15．画出ISUP一次成功的电路交换呼叫的信令传送流程图。

ISUP一次成功的电路交换呼叫的信令传送流程图如下图所示 16．画出正常的市话呼叫接续时TUP至ISUP的信令配合图 正常的市话呼叫接续时TUP至ISUP的信令配合图如下 17．画出ATM信元的结构。

ATM信元的结构见下图，图（a）是用户-网络接口的信元结构，图（b）是网络-网络接口的信元结构。

18．画出AAL—5的CPCS—PDU的结构并简要说明其基本组成。

AAL5-CPCS--PDU的格式如下图所示：

AAL—5的CPCS—PDU只包括净荷段和控制尾。CPCS—PDU净荷段可以包括l---65535个字节的用户数据，填充部分PAD的长度是0—47个字节，其目的是使整个CPCS—PDU的长度成为48字节的整数倍。

控制尾包括1个字节的用户到用户信息CPCS—UU，一个字节的公共部分标志CPI，2个字节的长度字段Length和4个字节的循环冗余校验码CRC。

CPS—UU用来运载来自服务特定的会聚子层SSCS(或者在没有SSCS情况下的CPCS用户)的多达8个比特的信息位，并将其透明地传送给远方的SSCS(或者CPCS的用户)。

CPI的基本作用是填充CPCS—PBU尾，使其长度为4字节的整数倍，并可用来承载其他信息，例如层管理信息。

长度指示用于给出GPCS—PDU净荷部分的字节长度。

CRC段是对整个CPCS—PDU的全部内容(除了CRC段本身)进行计算的结果，它提供了对高层数据传输差错的较强的检测能力。

19.与OSI模型对应的NO.7信令系统的结构图 20.消息信令单元的格式见下图。

(1)标志符F：标志符F用于信令单元的定界，(2)后向序号BSN、前向序号FSN、后向表示语比特BIB、前向表示语比特FIB：以上四个部分用于差错校正和控制消息按顺序传送。

(3)长度表示语LI：用来表示LI与CK之间的字段的字节数。由于不同类型的信令单元有不同的长度，LI又可以看成是信令单元类型的指示。

(4)校验码CK：CK用于差错校验。

(5)业务信息八位位组SIO：用于指示消息的业务类别及信令网类别，第三级据此将消息分配给不同的用户部分。

(6)信令信息字段SIF：SIF包含了用户需要由MTP传送的信令消息。由于MTP采用数据报方式来传送消息，消息在信令网中传送时全靠自身所带的地址来寻找路由。为此，在信令信息字段SIF中带有一个路由标记，路由标记由目的地信令点编码DPC、源信令点编码OPC和链路选择码SLS组成。DPC和OPC分别表示消息的发源地的信令点和目的地信令点，SlS用来选择信令链路。画出不成功市话接续时TUP至ISUP的信令配合图 下图示出了不成功市话接续时TUP至ISUP的信令配合流程。

22．画出正常的市话呼叫接续时ISUP至TUP的信令配合 下图示出了成功市话接续时ISUP至TUP的信令流程。

23．呼叫遇被叫用户空闲的信令流程图见下图。

24．呼叫至被叫忙等情况的信令流程图见下图。

25．初始地址消息格式见下图。

26.流程图如下 变化前的数据 R3 R1 1 0 0 0 第二表 B A 第一表 · R2 1 0 1 0 数据驱动程序 R4 2 0 用A为索引检索第一表格 N 变化后的数据 标志= 0？ 用B为索引检 Y 索第二表格B 第二表 0 A 第一表 · 1 1 0 R1 0 · 1 按程序号码转移 2 1 R3 R2 0 0 B 0 R2 0 R1 R2 R3 R4 2 1 R4 R3 0 0 结束.27.画出以软交换为中心的下一代网络的分层结构。

以软交换为中心的下一代网络的分层结构如下图所示 28．画出信令传输协议SIGTRAN协议栈结构图 信令传输协议SIGTRAN协议栈结构见下图。

29．应用进程通过相对时限原语请求相对时限定时，操作系统中的时限处理过程就申请一个时限控制块，将应用进程的进程号及定时时间写入时限控制块，并据定时时间的长短，将该时限控制块插入到相对时限队列中，该相对时限原语执行后的相对时限队列如图所示。

定时管理程序每隔一固定时间（100ms）对时限队列中处于队首位置的时限控制块进行减1操作，当经过1000 ms，就向申请定时操作的A进程发送超时消息。

30．PSTN公网呼叫移动手机的信令过程如下图所示 在图中，固网关口局发给GMSC的IAI消息中的被叫号码是被叫MS 的MSISDN号码，GMSC发给MSC-B的IAM消息中的被叫地址部分包含的就是漫游号码。

31．仅涉及VLR和HLR的位置更新与删除的信令过程如图所示。

当位置更新完成后，用户原来所在位置的VLR－B中已删除了该用户的数据，用户新进入的HLR－A中已存贮了该用户的用户数据，用户注册所在的HLR－A中已存放了该用户当前所在位置的信息。

五．简答题解答 1．简要说明DTMF信号的组成和特点。

DTMF信号是用高、低两个不同的频率来代表一个拨号数字。DTMF信号的频带范围在话音频带的范围中，所以能通过交换机的数字交换网络和局间数字中继正确传输。

2．什么是电路交换方式？简要说明电路交换方式的特点。

电路交换方式是指两个用户在相互通信时使用一条实际的物理链路，在通信过程中自始至终使用该条链路进行信息传输，并且不允许其它计算机或终端同时共享该链路的通信方式。

电路交换属于电路资源预分配系统，即在一次接续中，电路资源预先分配给一对用户固定使用，不管电路上是否有数据传输，电路一直被占用着，直到通信双方要求拆除电路连接为止。

电路交换的特点是：

1、在通信开始时要首先建立连接；

2、一个连接在通信期间始终占用该电路，即使该连接在某个时刻没有信息传送，该电路也不能被其它连接使用，电路利用率低。

3、交换机对传输的信息不作处理，对交换机的处理要求简单，但对传输中出现的错误不能纠正。

4、一旦连接建立以后，信息在系统中的传输时延基本上是一个恒定值。

3．简要说明路由选择的一般原则。

路由选择的一般原则是优先选择直达路由，后选迂回路由，最后选择由基干路由构成的最终路由。

4．简要说明本地电话网的含义。

本地电话网是指在同一个长途编号区范围以内的所有交换设备，传输设备和用户终端设备组成的电话网络。

5．什么是随路信令？什么是公共信道信令？ 随路信令是指用传送话路的通路来传送与该话路有关的各种信令，或传送信令的通路与话路之间有固定的关系。

公共信道信令是指传送信令的通道和传送话音的通道在逻辑上或物理上是完全分开的,有单独用来传送信令的通道,在一条双向的信令通道上,可传送上千条电路的信令消息。

6．简要说明数字程控交换系统中处理机的几种控制结构。

数字程控交换系统中处理机控制结构有分级控制方式，全分散控制方式和容量分担的分布控制方式的。

分级控制方式的基本特征在于处理机的分级，即将处理机按照功能划分为若干级别，每个级别的处理机完成一定的功能，低级别的处理机是在高级别的处理机指挥下工作的，各级处理机之间存在比较密切的联系。

在采用全分散控制方式时，将系统划分为若干个功能单一的小模块，每个模块都配备有处理机，用来对本模块进行控制。各模块处理机是处于同一个级别的处理机，各模块处理机之间通过交换消息进行通信，相互配合以便完成呼叫处理和维护管理任务。全分散控制方式的主要优点是可以用近似于线性扩充的方式经济地适应各种容量的需要，呼叫处理能力强，整个系统全阻断的可能性很小，系统结构的开放性和适应性强。其缺点是处理机之间通信量大而复杂，需要周密地协调各处理机的控制功能和数据管理。

全分散控制结构的典型代表是S12系统。

容量分担的分布控制方式介于上面两种结构之间。首先，交换机分为若干个独立的模块，这些模块具有较完整的功能和部件，相当于一个容量较小的交换局，每个模块内部采用分级控制结构，有一对模块处理机MP为主处理机，下辖若干对外围处理机，控制完成本模块用户之间的呼叫处理任务。这些模块也可以设置在远离母局交换机的地方，成为具有内部交换功能的远端模块。整个交换机可以由若干个模块构成，各模块通过通信模块CM互连，另外，还设置一个维护管理模块AM对整个交换机进行管理并提供到维护管理人员的接口。这是一种综合性能较好的控制结构，近年来得到了广泛应用。

7．简要说明程控交换软件的基本特点 程控交换软件的基本特点是：实时性强，具有并发性，适应性强，可靠性和可维护性要求高。

实时性强是指能及时收集外部发生的各种事件，对这些事件及时进行分析处理，并在规定的时间内作出响应。

并发性和多道程序运行是指多道程序在处理机上都已开始运行，并未结束，而是交替地在处理机上运行。

可靠性要求高是指要求交换机软件能长期稳定地运行，即使在其硬件或软件系统本身发生故障的情况下，系统仍应能保持可靠运行，并能在不停止系统运行的前提下从硬件或软件故障中恢复正常。

能方便地适应交换机的各种条件是要软件能适应不同交换局在交换机功能、容量、编码方案等方面的具体要求。

软件的可维护性要求高是指当硬件更新或增加新功能时，能很容易对软件进行修改。

8．数据驱动程序的流程图和变化前和变化后的数据结构如下图所示，请根据该图列出变化前和变化后的规范。

变化前和变化后的规范如下表所示。

条 件 待 执 行 的 程 序 A B 初 始 规 范 变 化 后 的 规 范 0 0 R1 R2 0 1 R1 R1 1 0 R2 R1 1 1 R3 R3 9．简要说明有限状态机FSM和有限消息机FMM的概念 系统的有限状态机描述是指能将系统(或进程)的状态定义为有限个状态，然后描述在每个状态下受到某个外部信号激励时系统作出的响应及状态转移的情况。系统(或进程)具有有限个非空状态集和有限的输入、输出信号集合。系统在每一种稳定状态下可接受其输入信号集合中的一个子集，当接收到一个合法的输入信号时，就执行相应的动作，包括向外部输出相应的信号，然后转移到一个新的稳定状态。每一个输出信号和下一稳定状态都是原状态和输入信号的函数。

有限消息机FMM采用了有限状态机的概念和结构。FMM是一种软件功能模块，实际上是一组程序，是进程的功能描述，它描述了一个进程所具有的状态，在每一状态下可能接收到的消息以及接收到某一消息后应执行的动作，包括向外部发送的消息和转到的下一稳定状态。

10．简要说明程控交换机的运行软件的基本组成。

程控交换机的运行软件是指存放在交换机处理机系统中，对交换机的各种业务进行处理的程序和数据的集合。数据 主要包含局数据和用户数据，程序包含系统程序和应用程序，系统程序有操作系统和数据库系统。应用程序包含呼叫处理程序和维护管理程序。

11．简要说明程控操作系统的基本功能。

操作系统又称为执行控制程序，是处理机硬件与应用程序之间的接口，它统一管理系统中的软、硬件资源，合理组织各个作业的流程，协调处理机的动作和实现处理机之间的通信。操作系统的主要功能是任务调度、存储管理、定时管理、进程之间的通信和处理机之间的通信、系统的防御和恢复。

任务调度程序的基本功能是按照一定的优先级调度已具备运行条件的程序在处理机上运行，从而实现对多个呼叫的并发处理。

存储器管理的基本功能是实现对动态数据区及可覆盖区的分配与回收，并完成对存储区域的写保护。

定时管理的功能是为应用程序的各进程提供定时服务，定时服务可分为相对定时和绝对定时。

消息处理程序用来完成进程之间的通信，当收、发进程位于不同的处理机中时，则还需要有一个网络处理程序来支持不同处理机之间的通信。

故障处理程序的主要功能是对系统中出现的软件、硬件故障进行分析，识别故障发生的原因和类别，决定排除故障的方法，使系统恢复正常工作能力。故障处理程序之所以设在操作系统中，一个重要的原因是它的实时性要求很高。

12．简要说明交换机中处理机占用率的计算原理。

交换机中的程序可分为中断级、时钟级和基本级。中断级程序主要处理各种故障，故在正常情况下，只有时钟级程序和基本级程序交替执行，每当时钟中断到来，就执行时钟级程序，然后转入基本级程序的执行，基本级执行完毕到下一次时钟中断到来，存在一小段空闲时间。由于话务量的变化，空闲时间的长短不是固定的，也可能出现基本级程序未执行完毕就发生时钟中断，空闲时间不存在的情况。通常将一个较长周期内处理机工作时间与测试周期的比值定义为处理机的占用率，计算公式如下：

占用率＝(测试周期一测试周期内空闲时间)／测试周期 计算处理机占用率的关键是统计出测试周期中处理机的空闲时间。统计空闲时间的基本方法是在每个时钟周期中当基本级调度程序处于无任务调度状态时，启动空闲时间测试程序，在下次时钟中断到来时将上一时钟周期中的空闲时间累加在指定存储单元中，将指定的测试周期中所有时钟中断周期中的空闲值累加即可得到该测试周期中的空闲时间，代入上式即可求出该测试周期内处理机的占用率。

13．简要说明进程的概念 进程是由数据和有关的程序序列组成。是程序在某个数据集上的一次运行活动。一般将描述进程功能的程序称为功能描述或进程定义，将进程运行的数据集合称为功能环境。

14．简要说明进程的状态及其转换 进程主要有以下三种状态：

等待状态、就绪状态和运行状态。等待状态是指进程在等待某个事件的发生或等待某个资源；

就绪状态是指进程已具备了运行的条件正等待系统分配处理机以便运行；

运行状态是指进程占有处理机正在运行。

15．简要说明实施No．7信令系统时软件和硬件的功能划分 No．7信令系统的第一级功能由硬件实现，在数字程控交换机中，一般由数字中继线中的一条64kbit／s的双向信号数据链路通过数字交换网的半永久连接与第二功能级的实体(信号终端)连接作为第一功能级。

第二功能级则由硬件和软件实现。通常，第二级中标记符F的产生和检测，插0和删0、循环亢余校验码CRC的生成和校验由硬件实现，可采用具有HDLC(高级数据链路控制)功能的集成电路芯片，如INTEL8237通用集成电路芯片。

而发送控制、接收控制、链路状态控制、差错控制等由软件实现，软件通常是驻存在EPROM中的固件。

第三级和第四级的功能由软件实现。

16．．简要说明程控交换机中数字分析的一般步骤 程控交换机中数字分析的一般步骤可分为源分析、数字准备、数字分析和任务定义四个步骤。

源分析是以呼叫源码为索引检索相关局数据表格，得到对应于该呼叫源的源索引及数字分析树指针，并确定在数字分析前是否需对接收到的数字进行处理。

如果在源分析时确定要对接收到的数字进行处理，则根据源分析结果中给出的指针查找相应表格，按照表格中的规定对接收到的数字进行增、删、改处理。

数字分析是以字冠数字为索引，检索由第一步得到的数字分析树表格，得到与该字冠对应的目的索引。

任务定义是以源索引、目的索引为指针查找相关表格得到处理该次呼叫所需的路由信息、计费方式、释放控制方式等数据和为完成呼叫应执行的任务。

17．简要说明交换机中路由中继组织的结构一般 交换机中路由中继组织的一般结构分为路由块、路由、中继群、中继线四个层次。

一个路由块表示能够到达指定局向的所有路由的集合，包括首选路由及一个或多个迂回路由。

一个路由表示直接连接两个交换机的若干个中继群的组合。

一个中继群表示直接连接两个交换机之间具有相同特性的中继线的集合，这些特性常指所采用的信令方式，接续方向及电路的优劣等。

一条中继线表示直接连接两个交换机的一个话路。

18．简要说明智能网的基本概念 智能网的基本思想是将交换与业务控制分离，即交换机只完成基本的接续功能。在电信网中设置一些新的功能节点(业务交换点(SSP)、业务控制点(SCP)、智能外设(1P)、业务管理系统(SMS)等)，智能业务由这些功能节点协同原来的交换机共同完成。

当用户使用某种智能网业务时，具有SSP功能的程控交换机识别是智能网业务时，就向SCP发出询问请求，在SCP运行相应的业务逻辑，查询有关的业务数据和用户数据，然后向SSP下达控制命令，控制SSP完成相应的智能网业务。

19．简要说明业务交换点SSP的基本功能。

业务交换点通常包括呼叫控制功能CCF和业务交换功能SSF，也可包括专用资源功能SRF。SSP是公用电话网PSTN以及综合业务数字网ISDN与智能网的连接点，它可检测智能业务呼叫，当检测到智能业务时向业务控制点SCP报告，并根据SCP的命令完成对智能业务的处理。SSP是对由原来的程控交换机的软、硬件进行改造后得到。SSP主要包括以下功能：

1．呼叫控制功能(1)基本的呼叫控制功能 这部分功能与原来程控交换机中的呼叫控制功能类似。

(2)智能网附加功能 ．在基本呼叫处理中增加检测点，检出智能网为控制呼叫需了解的各种事件；

．可根据SCP发来的控制命令改变呼叫处理的流程。

2．业务交换功能(1)检测点触发机制：依据检测点触发标准对CCF上报的事件进行检查，将符合检测点触发标准的事件报告给SCF，并根据SCP发来的控制命令修改呼叫／连接处理功能；

(2)对CCF与SCF之间的信令进行处理，将交换机内的消息格式与标准的INAP消息格式进行转换；

(3)根据SCP发来的命令，完成对智能业务呼叫的流量控制。

20．简要说明业务控制点SCP的基本功能。

业务控制点SCP是智能网的核心。SCP通常包括业务控制功能SCF和业务数据功能SDF。

SCF接收从SSF／CCF发来的对IN业务的触发请求，运行相应的业务逻辑程序，向业务数据功能SDF查询相关的业务数据和用户数据，向SSF／CCF、SRF发送相应的呼叫控制令，控制完成有关的智能业务。

SDF存储与智能业务有关的业务数据、用户数据、网络数据和资费数据，可根据SCF的要求实时存取以上数据；

也能与SMS相互通信，接受SMS对数据的管理，包括数据的加载、更改、删除以及对数据的一致性检查。

21．简要说明推动网络向下一代网络发展的主要因素。

推动网络向下一代网络发展的主要因素是：

1．从基础技术层面看 微电子技术将继续按摩尔定律发展，CPU的性能价格比每18个月翻一番，估计还可以持续10～15年；

光传输容量的增长速度以超摩尔定律发展，每14个月翻一番，估计至少还可持续5～10年，密集波分复用(DWDM)技术使光纤的通信容量大大增加，也提高了核心路由器的传输能力。移动通信技术和业务的巨大成功正在改变世界电信的基本格局，全球移动用户数将超过有线用户数；

IP的迅速扩张和IPv6技术的基本成熟正将IP带进一个新的时代。革命性技术的突破已经为下一代网络的诞生准备了坚实的基础。

2．从业务量组成的来看，数据业务即将成为电信网的主导业务量。

22．在下图中，在LANA的路由器和LANB的路由器之间建立了一条虚电路，该虚电路在LANA的路由器与FRS3之间分配的DLCI=32，在FRS3与FRS2之间分配的DLCI=26，在FRS2与FRS4之间分配的DLCI=45，在FRS4与LANB的路由器之间分配的DLCI=31。请说明其交换过程 当FRS3接收到LANA的路由器发来的DLCI=32的数据帧后，查找路由表，将数据帧中的DLCI=32变换为DLCI=26后发送到FRS2，当FRS2接收到FRS3发来的DLCI=26的数据帧后，查找路由表，将数据帧中的DLCI=26变换为DLCI=45后发送到FRS4，当FRS4接收到FRS2发来的DLCI=45的数据帧后，查找路由表，将数据帧中的DLCI=45变换为DLCI=31后发送到LANB的路由器。

23．简要说明数据通信的特点，为什么电路交换方式不适合数据通信。

数据通信的特点是突发性很强，对差错敏感，对时延不敏感。突发性强表现为在短时间内会集中产生大量的信息。突发性的定量描述为峰值比特率和平均比特率之比，对于一般的数据传输，突发性可高达50；

对于文件检索和传送，突发性也可达20。如果数据通信采用电路交换方式，分配固定的带宽，在用户没有信息发送时，其它的用户也不能使用这部分空闲的带宽，信道利用率太低；

而在用户需要高速传输数据时，用户能够使用的最大带宽也只限于分配给用户的带宽，不能满足用户的要求。

24．简要说明虚电路（面向连接）方式。

虚电路是指两个用户在进行通信之前要通过网络建立逻辑上的连接，在呼叫建立时各交换机中建立各条虚电路标示符DLCI之间的对应关系。在数据传输阶段，主、被叫之间可通过数据分组相互通信，在数据分组中不再包括主、被叫地址，而是用虚电路标识表示该分组所属的虚电路，网络中各节点根据虚电路标识将该分组送到在呼叫建立时选择的下一通路，直到将数据传送到对方。同一报文的不同分组沿着同一路径到达终点。数据传输结束后要释放连接。

25．简要说明数据报（无连接）方式。

数据报方式是独立地传送每一个数据分组，每一个数据分组都包含终点地址的信息，每一个节点都要为每一个分组独立地选择路由，因此一份报文包含的不同分组可能沿着不同的路径到达终点。

26．简要说明ISUP的功能 ISUP是在电话用户部分TUP的基础上扩展而成的。

ISUP除了能够完成TUP的全部功能外，还具有以下功能：

1．对不同承载业务选择电路提供信令支持 2．与用户一网络接口的D信道信令配合工作 3．支持端到端信令(1)SCCP方法(2)传递方法 4．补充业务的实现提供信令支持 27．简要说明帧中继协议栈结构，帧中继在哪几个方面对X．25协议进行了简化？ 帧中继是一种新的快速分组交换技术，帧中继将用户平面和控制平面的分离，用户平面用来完成用户信息的传输，增加了控制平面来完成信令信息的处理、传送和管理，信令用于逻辑连接的建立和拆除。在用户平面，帧中继在用户平面包含物理层和数据链路层，在数据链路层采用数据链路核心协议，取消了网络节点的差错控制、流量控制功能，并将X.25网络第三层的虚电路复用和路由选择的功能交由第二层完成，从而获得节点的高速转发。28．简要说明交换机终端ET的基本功能。

28．简要说明X．25协议的层次结构及分组层的主要功能。

X．25协议包括物理层、数据链路层和分组层(网络层)。最下面是物理层，接口标准是X．21建议书。第二层是数据链路层，接口标准是平衡型链路接入规程LAPB，它是高级信令链路规程HDLC的一个子集。第三层是分组层(网络层)，分组层的主要功能是在DTE与DCE之间建立多条逻辑信道(0～4095号)。这样可以使一个DTE同时和网上其他多个DTE建立虚电路并进行通信。

29．简要说明ATM信元中头错误检查HEC的作用。

利用HEC可以纠正单个比特的错误并检测多个比特的错误。另外，利用信头中前4个字节和HEC的关系可完成信元定界。

30．简要说明ATM技术的基本特点。

ATM技术的基本特点是：

1． 采用统计时分复用方式 2．取消了逐段的差错控制和流量控制，信头的功能被简化 3．采用面向连接的方式 4．有较强的流量控制功能，能保证业务的服务质量 5．信元长度固定，信息段长度短 31．简要说明ATM论坛对AAL业务的分类 ATM论坛对业务的分类如下：

· 恒定比特率(CBR)业务: 这种业务在发送点与接收点之间提供持续的比特流。业务提供者确保在整个虚电路上向用户提供所预定的固定比特的可用带宽。

· 可变比特率(nrt-VBR和rt-VBR)业务: 非实时可变比特率业务(nrt－VBR)适于对时限没有高要求且具有突发性特点的业务。

实时可变比特率(rt－VBR)业务适于突发性业务，但要求严格的时限。

· 不确定比特率(UBR)业务: 这种业务不保证可用带宽。用户只能使用未被占用的带宽，数据的传输建立在“最大努力“的基础上。

· 可用比特率(ABR)业务: 该业务利用流控制机制调节业务源的比特率。业务传输只能在网络反馈所限定的速率上进行。ABR和UBR的区别是当虚电路上发生阻塞时，ABR业务将降低传输速率，而UBR业务将被网络通道上发生阻塞的交换机丢弃。

33.简要说明ATM连接的建立。

ATM连接的建立就是分配VPI和VCI，建立VPC和VCC，即在该虚电路连接的两个端点及连接这两个端点的中间节点的路由表中设置与该连接有关的登录项，确定该虚连接所经过的每一个节点中与此连接有关的输入链路上的VPI值(VCI值)与输出链路上的VPI(VCI值)之间的对应关系。在分配VPI值和VCI的同时要在用户入口和网络内部分配通信所需占用的资源，这个资源通常用带宽(比特率)来表示。某个连接所需的带宽值在通信建立时由用户和网络双方经过协商确定，在通信期间由网络来管理执行。

ATM层的连接可分为永久虚连接PVC和交换虚连接SVC。

永久虚连接PVC是由网络管理中心建立的永久或半永久的连接。

交换虚连接SVC是由用户通过信令即时建立的连接。

34．IP与ATM的结合有哪两种模型？ IP与ATM的融合有两种方式：一种是重叠模型，一种是集成模型。

重叠模型的实现方式主要有：IETF推荐的IPOA：（CIPOA：Cc1assic IP Over ATM）、ATM Forum推荐的LAN仿真（LANE：

LAN Emulation）和多协议MPOA等（MPOA：Muti-Protocol over ATM）。重叠技术的主要思想是：IP的路由功能仍由IP路由器来实现，需要地址解析协议ARP实现MAC地址与ATM地址或IP地址与ATM地址的映射。而其中的主机不需要传统的路由器，任何具有MPOA功能的主机或边缘设备都可以和另一设备通过ATM交换直接连接，并由边缘设备完成包的交换即第三层交换。

集成模型的实现技术主要有IETF推荐的MPLS技术。集成模型的主要思想是：将ATM层看成IP层的对等层，将IP层的路由功能与第二层的交换功能结合起来，使IP网络获得ATM的选路功能。ATM端点只需使用IP地址标识，从而不需要地址解析协议。该技术传输IP数据包效率较高，且不需地址解析协议。

35.简要说明MPLS网络的基本组成和各部分功能。

MPLS网络由标签交换路由器（LSR）和标签边缘路由器（LER）组成。LER位于MPLS网络的边界上，连接着各类用户网络以及其它MPLS网络。LER对到达的IP包进行分析，根据路由表和一定的依据（如目的地址前缀的匹配、业务类型等）将包划分为若干转发等价类FEC，并为其加上特定的标签，然后再向下一跳转发。FEC是一系列具有某些共性的数据流的集合，这些数据在转发过程中被以相同的方式进行处理。MPLS的中间路由器--LSR，就根据到达包的标签来决定其转发方向，即根据到达包的标签（入标签）检索得到含有出标签和转发方向的下一跳标签转发项（NHLEF），然后根据该项给出的信息以新的标签来转发包。

36．简述ATM协议的层次结构。

ATM的协议参数模型中包含有物理层，ATM层、ATM适配层AAL和高层。

物理层的主要功能是完成信息(比特／信元)的传输。

ATM层的基本功能是根据信头中的虚通道标志VPI和虚信道标志VCI完成信元的复用 ／分路、交换和相关的控制工作。

AAL层的基本功能是将高层信息适配成ATM信元。

37．简要说明固定电话网智能化改造的基本思想。

固网智能化的目的是通过对PSTN的优化改造实现固网用户的移动化、智能化和个性化，从而创造更多的增值业务。其改造的基本思想是用户数据集中管理，并在每次呼叫接续前增加用户业务属性查询机制，使网络实现对用户签约智能业务的自动识别和自动触发。

38．简要说明下一代网络的主要特征。

下一代网络是可以提供包括话音，数据和多媒体等各种业务的综合开放的网络构架，其主要特征是：

1．下一代网络体系采用开放的网络构架体系，将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能划分各自独立发展，部件间的接口基于标准的协议。

部件化使得原有的电信网络逐步走向开放，运营商可以根据业务的需要自由组合各部分的功能产品来组建网络。部件间协议接口的标准化可以实现各种异构网的互通。

2．下一代网络是业务驱动的网络，其功能特点是业务与呼叫控制分离，呼叫与承载分离。

3．下一代网络是基于统一协议的基于分组的网络。

电信网络、计算机网络及有线电视网络将最终汇集到统一的基于IP协议的分组的网络，39．简要说明模拟电话机的基本组成及功能? 答：模拟电话机主要由通话设备、信令设备和转换装置三部分组成。通话设备主要包括送话器、受话器及通话集成电路，其基本功能是完成话音电流信号与声频信号之间的转换。信令设备主要用来发送拨号数字及接收振铃信号；

转换设备主要是叉簧，用来在通话电路和振铃设备之间进行切换，切断或闭合用户直流环路。

40．简要说明国际信令网和我国国内信令网中信令点编码的编号计划。

答：国际信令网的信令点编码采用14位二进制数，世界编号大区编码NML占三位，区域网编码K—D占八位，信令点编码占三位。

我国国内网的信令点编码采用24位二进划数，分为主信令区编码，分信令区编码、信令点编码三部分，每个部分各占8位二进制数。

41．No.7信令系统提供哪两种差错校正方法？这两种方法各适用于什么样的传输环境？ 答：NO.7信令系统提供基本差错校正和予防循环重发校正两种差错校正方法。

基本差错校正适用于时延小于15MS的陆上信令链路。预防循环重发校正方法适用于时延大于15ms的信令链路及卫星链路。

42．No.7信令系统第三级的信令消息处理包括哪几个子功能？简要说明这几个子功能的基本作用。

答：No．7信令系统第三级的信令消息处理包括消息识别、消息分配和消息路由三个子功能块。

消息识别功能对第二级接收到的信令消息的路由标记进行检查，检查路由标记中的目的地传令点编码DPC是否与本信令点的信令点编码相同，如相同则将消息送给消息分配功能，否则送给消息路由功能。

消息分配功能根据接收到的消息中的SIO中的业务表示语的不同编码，将消息分配给不同的用户部分。

消息路由功能对待发送出去的信令消息中的路由标记进行检查，根据路由标记中的DPC和SLS检查系统中的路由表，选择合适的信令链路将信令消息发送出去，使其正确到达目的地信令点。

43． No.7信令系统是如何完成信令单元的定界的？如何防止出现伪标志码？ 答：No．7信令系统是利用标志符F来完成信令单元的定界的，在每一个信令单元的开始和结束都加上标准符F，F采用特殊的码组01111110，为了防止在信令单元的内容中出 现伪标志符，发送端的第二级要对待发送出去的内容进行检查，当发现传送的内容出现连续的5个1时，就在其后加上一个0，经过插0处理后再加上标志符发送至对端，接收端首先检出标志符，然后对接收到的内容进行删“0”处理，即对消息内容进行检查，当发现接收到的内容中有连续的5个1时，则将其后的“0”删掉，从而恢复信令单元的内容。

44． 说明在电话用户消息中怎样确定该消息与呼叫的关系。

答：在电话用户消息中用电话标记来说明该消息与哪一条电路有关，电路标记由DPC、0PC和CIC三部分组成，说明该消息与电话标记中OPC至0PC的电路群中由CIC所指定的电路有关。

45． 简要说明减少双向同抢的两种防卫措施。怎样检测双向同抢的发生？在检测到双向同抢后怎样处理？ 答：有两种方法减少双向同抢的发生。

第一种方法是双向电路群的每个终端局采用相反的顺序选择电路，信令点编码大的局采用从大到小的顺序选电路，信令点编码小的局采用从小到大的顺序选择电路。

第二种方法是双向电路的每个交换局优先选择其主控的电路，在选择这群电路时选择释放时间最长的电路，也可无优先权地选择其非主控的电路，并选择这群电路中释放时间最短的电路。

检测双向同抢发生的方法是：在发出某一条电路的初始地址消息后，又收到了同一条电路的初始地址消息。

在检出同抢后，对该电路的主控交换局发起的呼叫将完成接续，对非主控局发出的IAM 消息不作处理。非主控局放弃占用该电路，在同一路由或迂回路由重选电路重复试呼。

46．简要说明用户模块的基本功能有哪些? 用户模块的基本功能是：提供连接用户终端设备的用户接口电路，完成用户话务的集中和扩散，完成用户呼叫的低层控制功能。

47．简述模拟用户电路的基本功能有哪些? 答：模拟用户电路的基本功能是：给用户话机馈电，过压保护、振铃控制，、监视用户回路的接通或断开，2／4线转换、编译码、测试控制。

48．简要说明数字中继器的主要功能? 答：数字中继器的基本功能如下：

·码型变换和反变换，在发送端将内部采用的二进制不归0码NRZ转换为线路上使用的HDB3码，在接收端将HDB3码转换为NRZ码；

·时钟提取，在输人端从输入码流中提取时钟信号，作为输人码流的读取时种；

·帧同步和复帧同步，在发送端，将帧同步字插入TS0的偶帧，在接收端，对帧同步字进行比较鉴别，在判断到失去同步时向对端发送帧失步告警信号，在采用随路信令时还包括复帧同步功能，利用复帧同步机制来确定信令子信道与话音通道的对应关系。

·信令的提取和插入，在采用随路倍令时，在发送端按复帧结构将相应话路的线路信令插入TS16，在接收端将从TS16传来的线路信令提取出来交给控制系统处理。

49．什么是局数据，局数据中主要包括哪些内容？ 答：局数据用来描述交换机的配置及运行环境，主要包含以下内容：

·配置数据：用来描述交换机的硬件和软件配置情况。硬件配置数据主要说明交换机中各种硬件设备的配置数量、安装位置、相互连接关系等内容，软件配置数据主要说明交换机中各种软件表格的配置数量，起始地址等内容。配置数据一般在交换机扩容时才需要修改。

·交换局的号码翻释规则，如呼叫源数据、数字前缀分析表、地址翻译表等。

.路由中继数据：用于规定一个交换机设置的局向数，对应于每个局向的路由数，每个路由包含的中继群数、中继群采用的信令方式等内容。

.No．7信令数据：用来描述No．7信令系统MTP、TUP、SCCP、ISUP等部分的数据。

·计费数据：用来确定有关计费方式、不同局向的计费费率、费率转换时间方案等内容。

·新业务提供情况：交换机能提供的新业务的种类及每种业务能提供的最大服务数等。

50．用户数据的主要内容有哪些？用户数据的关键码有哪两个？ 答：用户数据用来说明用户的情况，每个用户都有其特有的用户数据。用户数据主要包括以下内容：

·用户电话号码、用户设备码；

·用户线类别：如普通用户线、公用电话用户线、用户小交换机用户线等；

·话机类别：采用拨号脉冲方式还是DTMF方式；

·用户的服务等级：如呼出限制、本地网有权、国内长途有权、国际长途有权等；

·用户对新业务的使用权及用户已登记的新业务；

·用户计费数据。

用户数据的关键码是电话号码和设备码。

51．按照对实时性要求的不同，交换系统中的程序可分为哪几个级别?说明各类程序 的特点及驱动方式。

答：按照对实时性要求的不同，程序的优先级大致可分为中断级、时钟级和基本级。

中断级程序有两个重要特点，一个是实时性要求高，在事件发生时必须立即处理；

另一个特点是事件发生的随机性，即事件何时发生事先无法确定。中断级程序主要用于故障处理和 输入／输出处理，中断级程序由硬件中断启动，一般不通过操作系统调度。

时钟级程序用于处理实时性要求较高的工作(按照一定周期执行)。按照对实时性要求的不同，时钟级程序有不同的执行周期。时钟级程序主要用来发现外部出现的事件，时钟级程序由时钟级调度程序调度执行，而时钟级调度程序是由时钟中断启动的。

基本级程序的功能是对外部发现的各种事件进行处理。应用程序的大部分在运行时构成进程，故基本级也称进程级。进程级程序按照其完成的任务又分为不同的优先级。一般说来，呼叫处理各进程具有较高的优先级，管理与维护程序的大部分进程优先级较低。进程级程序由任务调度程序调度执行。

52．简要说明四种AAL协议和AAL业务之间的关系。

AAL-1用来支持在源点和目的地点之间需要定时关系的、具有恒定比特率的面向连接业务。

AAL-2用来支持源点和目的地点之问需要定时关系的，具有可变比特率的面向连接业 务。AAL-2支持的典型的业务是采用压缩编码的声频和视频业务。

AAL-3／4可用来支持不需要定时关系的、具有可变位速率的面向连接和无连接业务。

AAL-5的功能和AAL-3／4基本相同，也能支持源点和目的地点之间不需要定时关系的面向连接或无连接的可变位速率业务。与AAL-3／4相比，AAL-5的主要优点是开销较小，对用户数据有较好的检错性能且协议简单。

53．设任务调度的比特型时间表有24个存贮单元，每单元字长16位，基本执行周期T0＝4ms，问其可以为多少个任务施加调度？可实现多少种执行周期？ 答：可以对最多16个周期级任务施加调度，有{4ms，8ms，12ms，16ms，24ms，32ms，38ms，96ms}共8种执行周期。

54．程控操作系统核心层主要提供以下三方面功能；

（1）中断处理 ：当中断事件产生时，首先由内核的中断处理例行程序接受并进行原则处理，它分析中断事件的类型和性质，进行必要的状态修改，然后交给外层模块去处理。

（2）任务调度 ：其主要功能是分配处理机，当发生了一个事件之后，各进程的优先级可能会发生变化，任务调度程序按照一定的策略调度当前为最高优先级的进程进行。

（3）原语管理：

原语是核心中一个完整的过程，用于对核心层以外的程序提供支持。原语是操作系统为应用程序提供服务的一种手段，当操作系统以外的程序需得到操作系统的服务时，可通过原语调用进入操作系统。

55．当固定用户呼叫移动用户时，主叫用户拨被叫MS的MSISDN号码，PSTN通过关口局接入GMSC，GMSC通过分析被叫MS 的MSISDN号码，GMSC能确定被叫MS注册的HLR，就向HLR发送“发路由信息消息(Send Routing info)”，HLR检查被叫MS的位置信息，知道被叫MS当前正处于由MSC/VLR－B管辖的区域，就向VLR－B发送“提供漫游号码”消息(Provide Roaming Number)，要求为该被叫MS分配一个漫游号码MSRN，VLR－B收到此消息后，临时为该被叫MS分配一个漫游号码，并建立这个漫游号码与该用户的IMSI号码的对应关系。然后发送“漫游号码确认”消息(Roaming Number ACK)，将分配的漫游号码送给HLR，HLR收到漫游号码后，给GMSC发送“路由信息确认”消息(Send Routing info ACK)，将漫游号码送给GMSC。GMSC收到漫游号码后，即可利用此漫游号码完成至被叫MS的接续。

56．多协议标记交换MPLS的工作过程，简单来说包含以下4个步骤：

1． 标签分配协议LDP和传统的路由协议（如最短路径优先协议OSPF）一起，在各个标签交换路由器（LSR）中为有业务需求的转发等价类FEC建立路由表和标记转发表。

2． 标签边缘路由器（LER）接收IP数据报，判定IP数据报所属的转发等价类，给IP数据报加上标签形成MPLS分组。

3． 标签交换路由器（LSR）对MPLS分组不再进行任何第三层处理，只是依据MPLS分组的标签查询标记转发表后完成转发。

4． 在出口标签边缘路由器（LER）上，将分组的标签去掉后根据第三层地址完成转发。

57．简要说明下一代网络的一般结构 下一代网络在功能上可分为媒体/接入层、核心媒体层、呼叫控制层和业务/应用层四层，接入层的主要作用是利用各种接入设备实现不同用户的接入，并实现不同信息格式之间的转换。

核心媒体层主要完成数据流（媒体流和信令流）的传送，一般为IP或ATM网络。

控制层是下一代网络的核心控制设备，该层设备一般被称为软交换机，主要完成呼叫控制、业务交换、协议转换、认证与授权、地址解析功能等功能。

以太网三层交换机基本原理与维护 篇6

关键词：以太网,三层交换机,原理,维护

1 引言

以太网应用初期, 主要用于主机互联、文件共享、打印机共享和低速率数据传输等方面, 此时, 集线器等物理层网络设备即可满足数据传输的需要。随着网络传输媒体类型的日益丰富, 图形、图像及各种流媒体等多媒体内容的出现, 各类设备自动化后, 采样、控制数据的传输日益增多, 人们对网络数据传输速度和传输性能的要求日益提高。由于集线器本身的先天不足, 比如它的共享介质传输、单工数据操作和广播数据发送方式等都决定了其很难满足用户的传输速度和性能的要求, 因此, 二层交换机设备出现了。二层交换机拥有高带宽的内部总线和内部交换矩阵, 交换机的所有的端口都挂接在这条总线上, 控制电路收到数据包以后, 处理端口会查找内存中的MAC地址对照表, 以确定目的MAC的物理设备连接在哪个端口上, 通过内部交换矩阵直接将数据包迅速传送到目的节点, 而不是所有节点, 若目的MAC不存在, 将以广播的形式传送到所有的端口。从这种方式, 可以明显地看出:一方面其传输效率高, 不会浪费网络资源, 只是对目的地址发送数据, 一般来说不易产生网络堵塞;另一方面数据传输安全, 因为它不是对所有节点都同时发送数据, 且发送数据时, 其它节点很难侦听到其所发送的信息。近年来, 随着互联网和信息化建设的迅猛发展, 局域网规模的不断扩大, 导致局域网内出现了更多的跨子网业务流, 子网间需要路由转发的业务流也大大增加, 传统路由器成为制约局域网内子网间交换数据的瓶颈。三层交换机的出现, 很好地解决了局域网内跨子网通信引起的低转发速率、高延时等网络瓶颈问题, 其应用领域不断扩大, 在网络建设中的应用日益普及, 从网络中心的骨干层、汇聚层到边缘的接入层均有其身影。三层交换机是传统二层交换机与三层路由设备等优势技术的有机集合。本文将对三层交换机的工作原理和常见的设置方法进行分析和阐述。

2 三层交换机

2.1 三层交换技术

局域网二层交换机的引入, 使得各个端口的数据传输可独占传输通道和带宽, 消除了端口间因载波侦听冲突, 对检测所带来的碰撞检测和出错重发, 提高了传输效率, 在交换机中, 可并行地控制几个独立的、互不影响的通信进程。在交换网络环境下, 除广播信息外, 用户信息只在源节点与目的节点之间进行传送, 其它节点对该信息不可见。但是, 传统的路由器技术却一直没有太大的进步, 在速度上, 难以满足人们对高速度的需求, 随着局域网规模的扩大和划分子网的增多, 若只使用二层交换机, 对路由器所带来的压力将会越来越大。因此, 人们又提出了三层交换技术的概念。众所周知, 传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层—数据链路层进行操作的, 而三层交换技术可以在网络标准模型中的第三层实现数据包的高速转发。三层交换技术中的“三层”指的是OSI七层参考模型的下面三层, 要理解三层交换, 首先就需要理解OSI参考模型。下面介绍OSI模型中与三层交换技术相关的部分。

OSI (Open System Interconnection) 是指开放式系统互联参考模型。在日常使用的计算机网络中, 存在众多体系结构, 由于体系太多, 为了能够解决不同网络之间的互联问题, 国际标准化组织制定了这个OSI模型。OSI将网络通信工作分为七层, 由下到上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。其中, 物理层、数据链路层、网络层属于OSI模型的低三层, 负责创建网络通信连接的链路;传输层、会话层、表示层和应用层是OSI模型的高四层, 具体负责端到端的数据通信。每层完成一定的功能, 每层都直接为其上层提供服务, 并且所有层次都互相支持, 其网络通信可以自上而下或者自下而上双向进行。

与三层交换技术相关的是OSI模型的低三层──物理层、数据链路层和网络层。物理层是进行数据传输的基础, 完全由硬件构成, 由物理层构成数据传输的通信信道, 物理层传输的只是比特流, 规定了通道的机械, 电气特性和跟上一层之间的接口, 我们经常用的调制解调器和集线器都属于物理层的网络设备。数据链路层将提供数据链路的控制和差错校验功能, 将不可靠的物理链路变成可靠的数据链路, 数据链路层的通信以帧为单位, 二层交换机是数据链路层的典型的网络设备, 交换机只能连接同一个子网的计算机, 如果计算机的IP地址不在同一个子网中, 则只靠交换机不能实现通信, 还要靠第三层的网络设备。网络层在OSI模型中是至关重要的一层, 它起到承上启下的作用, 如负责子网之间的通信等, 两个子网之间的通信, 要靠具有路由功能的路由器, 从一个子网中发出数据包, 如果要到达另外一个子网, 就要通过路由器计算出传输的路径。

三层交换是相对于传统的交换概念而提出的。传统的交换技术是在OSI网络参考模型中的第二层, 即数据链路层进行操作的, 而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说, 三层交换技术就是二层交换技术+三层转发技术, 这是一种利用第三层协议中的信息来加强第二层交换功能的机制。一个具有第三层交换功能的设备, 实际上就是一个带有第三层路由功能的第二层交换机, 但它是二者有机的结合, 并不是简单地把路由器设备的硬件及软件简单地叠加在局域网交换机上。

下面通过图1所示的网络环境说明三层交换技术的基本原理。假设两个使用IP协议的站点通过第三层交换机进行通信, 发送站点A在开始发送时, 己知目的站的IP地址, 但尚不知道在局域网上发送所需要的MAC地址, 此时需要采用地址解析 (ARP) 来确定目的站的MAC地址。发送站把自己的IP地址与目的站的IP地址比较, 采用其软件中所配置的子网掩码中提取网络地址, 来确定目的站是否与自己在同一子网内。若目的站B与发送站A在同一子网内, A广播一个ARP请求, B返回其MAC地址, A得到目的站点B的MAC地址后, 将这一地址缓存起来, 并用此MAC地址封包转发数据, 第二层交换模块查找MAC地址表, 确定将数据包发向目的端口。

若两个站点在不同的子网内, 如发送站A与目的站C处于两个不同的子网, 发送站A要向“三层交换机缺省网关”发送ARP (地址解析协议) 请求。设备工作时, “三层交换机缺省网关”的IP地址已经在系统软件中设置完成, 这个IP地址实际上对应第三层交换机的第三层交换模块, 所以当发送站A对“三层交换机缺省网关”的IP地址发送出一个ARP请求时, 若第三层交换模块在以往的通信过程中已得到目的站C的MAC地址, 则向发送站A回复C的MAC地址;否则第三层交换模块根据路由信息对目的站所在子网广播一个ARP请求, 目的站C得到此ARP请求后, 向第三层交换模块回复其MAC地址, 第三层交换模块保存此地址并回复给发送站A。通信完成后, 当再进行A与C之间数据包转发时, 将用最终的目的站点的MAC地址封包, 数据转发过程全部交给第二层交换处理, 信息得以高速交换。如果A与C所在的两个子网之间不允许通信, 则发送站A对“三层交换机缺省网关”的IP地址发出ARP请求时, 将得不到C的MAC地址, 此时通信被阻止。

2.2 三层交换机

三层交换机实质上就是一种特殊的路由器, 是一种在性能上侧重于二层、三层交换, 具有很强交换能力的路由器, 它将第二层交换机和第三层路由器两者的优势结合起来。这种集成化的结构还引进了策略管理属性, 它不仅使第二层与第三层相互关联起来, 而且还提供流量优先化处理、安全以及多种其它的灵活功能, 比如链路汇聚和VLAN等。

三层交换机可以根据其处理数据的不同, 分为纯硬件和纯软件两大类。纯硬件的三层交换机技术相对来说技术复杂, 成本高, 但是速度快、性能好、带负载能力强, 其原理是:采用ASIC芯片, 通过硬件的方式进行路由表的查找和刷新, 当数据由端口接口芯片接收进来以后, 首先在二层交换芯片中查找相应的目的MAC地址, 如果查到, 就进行二层转发, 否则将数据送至三层引擎;在三层引擎中, ASIC芯片查找相应的路由表信息, 与数据的目的IP地址相对比, 然后发送ARP数据包到目的主机, 得到该主机的MAC地址, 将MAC地址发到二层芯片, 由二层芯片转发该数据包。基于软件的三层交换机技术较简单, 但速度较慢, 不适合作为主干, 其原理是:采用CPU通过软件的方式查找路由表, 当数据由端口接口芯片接收进来以后, 首先在二层交换芯片中查找相应的目的MAC地址, 如果查到, 就进行二层转发, 否则将数据送至CPU, CPU查找相应的路由表信息, 与数据的目的IP地址相比对, 然后发送ARP数据包到目的主机, 得到该主机的MAC地址, 将MAC地址发到二层芯片, 由二层芯片转发该数据包。由于低价CPU处理速度较慢, 因此该种三层交换机处理速度相对较慢。

3 三层交换机的维护

目前, 发射台站局域网核心交换机为华为6503三层交换机, 下面就以华为三层交换机为例, 说明三层交换机的维护。这里的维护主要是指对交换机所进行的常用配置。

要维护三层交换机, 首先要搭建配置环境。通过三层交换机的Console口搭建配置环境是本地维护最便捷有效的方法。

第一步:如图2所示, 建立本地配置环境, 将配置终端的串口通过配置电缆与以太网三层交换机的Console口连接。

第二步:在配置终端上运行超级终端程序, 程序运行后的界面如图3所示, 点击超级终端的属性选项, 选择与被配置交换机连接的串口, 点击属性界面中的配置按钮, 进入超级终端参数配置界面, 设置超级终端通信参数, 如图4所示。其中, 波特率设为9600, 数据位设为8, 奇偶校验位设为无, 停止位设为1, 流量控制设为0。

第三步:以太网三层交换机加电后, 点击超级终端程序界面 (图3) 上的呼叫选项, 终端上将显示以太网交换机自检信息, 自检结束后出现命令行提示符, 最后就可以在命令行提示符后输入命令, 配置以太网三层交换机或查看以太网三层交换机运行状态, 见图5。

三层交换机的维护配置工作有很多, 但是在日常工作中使用最频繁的是对VLAN的操作, 下面对此操作进行介绍:

现有VLAN20、VLAN30, 通过配置, 将端口Ethernet1/0/1和Ethernet1/0/2包含到VLAN20中, 将端口Ethernet1/0/3和Ethernet1/0/4包含到VLAN30中。这样配置, 可以把Ethernet1/0/1和Ethernet1/0/2设置于VLAN20所对应的子网中, 将端口Ethernet1/0/3和Ethernet1/0/4设置于VLAN30所对应的子网中, 实现在一台以太网三层交换机上划分出多个子网的功能。具体配置方法是:依次将下面的4条命令, 分别输入到配置命令输入界面 (图5) 即可。

[Quidway]vlan 20 (创建VLAN20并进入其视图)

[Quidway-vlan20]port ethernet1/0/1ethernet1/0/2 (向VLAN20中加入端口Ethernet1/0/1和Ethernet1/0/2)

[Quidway-vlan20]vlan 30 (创建VLAN30并进入其视图)

[Quidway-vlan30]port ethernet1/0/3ethernet1/0/4 (向VLAN30中加入端口Ethernet1/0/3和Ethernet1/0/4)

4 结束语