通信工程師考試控制技術和互連技術

  1.控制技術
  交換系統(tǒng)要自動完成大攮的交換接續(xù)，并保證良好的服務質量，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密切相關?？刂萍夹g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。控制技術的實現(xiàn)與處理機控制結構密切相關。處理機控制結構是各類交換系統(tǒng)在設計中必須考慮的重要問題，它關系到整個系統(tǒng)的性能和服務質童。
  2.互連技術
  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)是利用互連網絡實現(xiàn)互連功能的，該互連網絡又稱為交換網絡(交換機構）。
  互連技術涉及的內容較多，一般包括拓撲結構、選路策略、控制機理、多播方法、阻塞特性和可靠性保障等。
  （1）拓撲結構
  交換網絡具有一定的拓撲結構。互連技術要解決的一個主要問題是，在滿足交換方式、服務質量和基本參數(如端口數、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雜的拓撲結構。拓撲結構說明的是網絡的幾何邏輯關系，如采用星形、三角形、四邊形還是環(huán)形等，拓撲結構的性能是否符合服務質量（如阻塞率、時延、信元丟失率等）的要求，往往要通過嚴密的理論計算或計箅機模擬。
  拓撲結構大致劃分為兩類:時分(Time Division)結構和空分(Space Division)結構。
  時分結構和空分結構具有不同的特點。
  時分結構包括共享媒體(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構，數字程控電話交換通常采用由共享存儲器構成的時分結構，或將時分結構作為整個拓撲結構的一部分，小容量的數字程控電話交換也采用總線拓撲結構。
  空分結構是由交換單元(Switching Dement)構成的單級或多級拓撲結構。電路交換、快速分組交換、ATM交換都可以采用空分結構。要說明的是，“空分”的含義是指在拓撲結構內部存在著多條并行的通路?每條通路仍然可以采用時分復用的方式。
  （2）選路策略
  選路策略主要針對多級空分拓撲結構。這里所說的選路，不是指整個電信網中各個交換節(jié)點之間的選路，而是指交換節(jié)點中交換網絡內部的選路，即在交換網絡指定的入端與出端之間選擇一條可用的通路。
  交換網絡內部的選路方案，有以下三種。
  ①逐級選擇與條件選杼
  所謂逐級選杼.是指從交換網絡人端的第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，不論交換網絡有幾級，都要對網絡全局作出全盤觀察，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絡服務質量的指標要求時，則應選用逐級選擇，因為逐級選擇所需控制的復雜性比條件選擇要小。總之，對于同樣的拓撲結構，選路策略不同，交換網絡的阻塞率就不同，控制復雜性也不同。
  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絡出端。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絡出端。包括級數、級間互連方式等在內的多級空分拓撲結構。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、均衡業(yè)務流S的作用。有些多級空分結構不存在自由選擇級。
  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絡選路而言的面向連接和無連接，也是指交換網絡內部的選路。
  通常采用面向連接選路，即預先在交換網絡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交換機構既可采用面向連接選路，也可采用無連接選路，后者相當于在收到載有用戶信息的信元時才進行選路。當采用無連接選路時，厲于同-呼叫連接的信元通過交換網絡內部的不同通路傳送到出端，會引起信元失序，這是不允許的，因此在交換網絡出端必須恢復其原有順序。
  （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，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，以使交換網絡能正常而有效地工作，并且符合服務質量的要求。
  對于通常的程控電話交換系統(tǒng)的數字交換網絡而言，完成選路后只要將所選通路的有關標識寫入交換網絡的控制存儲器，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，多播與互連技術有關。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上視頻會議、網上視頻點播等場合。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、全部發(fā)送廣播方式,雖然一次可以傳送完數據，但是顯然達不到區(qū)分特定數據接收對象的目的。采用多播方式，既可以實現(xiàn)一次傳送所有目標節(jié)點的數據，也可以達到只對特定對象傳送數據的目的。因此，在現(xiàn)代通信中多播將會的更多的應用。
  在IP網絡中，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)務的需要，多播是一項重要而復雜的互連技術。不同的ATM交換機構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，由于交換網絡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，交換網絡的阻塞特性用阻塞率（BlockingProbability)表示，它等于因交換網絡內部阻塞而不能建立連接的呼叫次數與加入交換網絡的總呼叫次數之比。當交換網絡的級數較多、拓撲結構復雜時，阻塞率的嚴格計算十分復雜。阻塞率的計算是電話交換的話務理論所要解決的一個重要問題。
  對于分組交換，采用存儲一轉發(fā)方式，交換節(jié)點要處理的業(yè)務流量較高，將導致排隊時延增加。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生的阻塞。由于是異步時分復月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生競爭現(xiàn)象。按照ATM交換機構的不同設計，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絡中丟棄的信元數與總信元數之比。
  ②有阻塞與無阻塞
  從阻塞的特性來看，交換網絡可分為有阻塞網絡（Blocking Network)與無阻塞網絡(Non-blocking Network)。
  電路交換通常采用有阻塞網絡，但阻塞率較低，特別是采用時分方式的數字交換網絡的阻塞率可以做到很低，例如，稱為微阻塞網絡。必要時也可采用無阻塞網絡。
  無阻塞網絡又可分為以下3類：
  嚴格無阻塞(Strict Non-blocking)0嚴格無阻塞網絡由ClosC提出，又稱為CLOS網絡。所謂嚴格無阻塞，是指不論交換網絡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整，以建立任何新的無阻塞連接。
  ATM交換結構也可采用無阻塞網絡，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結構，但由于虛連接不同于物理連接，因此設計CLOS結構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，交換結構內部不會產生任何競爭。通常所說的無阻塞ATM交換機構往往是指信元傳送階段的無阻塞。
  （6）可靠性保障
  交換網絡是交換系統(tǒng)的重要部件，廣旦發(fā)生故障會影響眾多的呼叫連接，甚至導致全系統(tǒng)中斷。因此.交換網絡必須具備有效的可靠性保障性能。除了提高交換網絡硬件的可靠性以外，通常配置雙套冗余結構，也可采用多平面結構。
  冗余結構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的信息，但不實現(xiàn)信息傳送，當主用發(fā)生故障時可立即替換而不會影響已建立的呼叫連接。②雙工分擔方式。指兩套同時分擔工作，如一套發(fā)生故障，則全部可由另一套承擔。當采用多平面冗余結構時，即為負荷分擔方式。

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