现代交换原理课后习题答案(第二版)金惠文___电子工业出版社

1.1转接交换设备是通信网络的核心，它的基本功能是对连接到交换节点的传输链路上的信号进行汇集、转接和分配，实现多点到多点之间的信息转移交互。

1.3 简述数据通信与话音通信的主要区别：（1）对象不同：数据通信实现计算机之间以及人与计算机间通信，电话通信是人和人 间通信。数据通信过程需要严格的通信协议和标准； （2）传输可靠性不同：数据通信码组中，一个比特在传输过程发生错误，接收端会产 -8 -3 生不同含义，因此比特差错率控制在 10 以下，而话音比特差错率在 10 ； （3）信息业务量特性不同：电话通信一般不会出现长时间没有信息传输，PCM 话音信 号平均速率在 32KB/S，数据通信数据传输速率在 30B/S ~ 1MB/S 之间； （4）通信平均持续时间和建立请求响应不同： 数据用户通信时间大多数在 50S 以内，电话通信平均时间在 5MIN ，数据通信信道建立 时间应在

1.5S ，而电话则在 15S 。 所以数据通信必须使用专用高速网络。

1.5为什么分组交换是数据通信的较好方式：因为电路交换不利于实现不同类型的数据终端之间的相互通信， 而报文交换信息传输时 延又太长，不满足许多数据通信系统的实时性要求，分组交换技术较好地解决了这些矛盾。 主要体现在： 1、 向用户提供不同速率、不同代码、不同同步方式、不同通信控制协议的数据 终端之间能够相互通信的灵活的通信环境。 2、 在网络轻负载情况下，信息的传输时延较小，而且变化范围不大，能够较好 满足计算机交互业务的要求。 3、 实现线路动态统计服用，通信线路（包括中继线路和用户环路）的利用率很 高，在一条物理线路上可以同时提供多条信息通路。 4、 可靠性高。 5、 经济性好。

1.6如何理解ATM 交换方式的电路交换和分组交换的优点( 1）采用固定长度的ATM 信元异步转移复用方式。2）ATM 采用面向连接并预约传输资源的方式工作。3）在A TM 网络内部取消差错控制和流量控制，而将这些工作推到网络的边缘设备上进行。4）A TM 信元头部功能降低。

2.1 为什么将同步时分复用信道称为位置化信道，而统计时分复用信道称为标志化信道： 1) 因为在同步时分复用信道中，根据信号在时间轴上的位置，便可知是第几个话路， 也就是说它对同步时分复用信号的交换实际是对话路所在位置的交换。 2) 因为统计时分复用信道中，把需要传送的信息分成很多小段，称为分组，每个分组 前附加标志码，标志要去哪个输出端，即路由标记。各个分组在输入时使用不同时 隙，虽然使用不同时隙，但标志码相同的分组属于一次接续。所以，把它们所占的 信道容量看作一个子信道， 这个子信道可以是任何时隙。 这样把一个信道划分成了 若干子信道， 称为标志化信道。 统计时分复用信号的交换实际是按照每个分组信息 前的路由标记来分发到出线的。 一个信道中的信息与它在时间轴上的位置 （即时隙） 没有必然联系。

2.4是比较共享存储型交换单元和总线型交换单元的异同：相同点： 共享存储器型交换单元与总线型交换单元都具有各自的

写入和读出缓冲器而且 都采用不同的控制方式；两者均适用于同步时分复用信号、分组时分复用信号和异 步时分复用信号三种信号。 相异点： 共享存储器型交换单元的存储器被划分为 N 个区域，N 路输入数字信号分别送 入存储器的 N 个不同区域，再分别送出。存储器的写入和读出采用不同的控制，以完成交换。 总线型交换单元包括入线控制部件、出线控制部件和总线三部分。交换单元的 每条入线都经过各自的入线控制部件与总线相连，每条出线也经过各自出线控制部 件与总线相连。总线按时隙轮流分配给各个入线控制部件和出线控制部件使用，分 配到的输入部件将输入信号送到总线上。

2.8 为什么说数字交换单元既能进行实践交换，又能进行空间交换：DSE 由 16 个交换端口构成，每个交换端口接一条双

向 PCM 链路，端口之间的交换就是 PCM 链路之间的交换，即空间交换。 每个端口上 PCM 链路上的时隙交换就是时间交换。

3.1概念 空分交换，这是指在交换过程中的入线是通过在空间的位置来选择出线，并建 立接续。通信结束后，随即拆除。

时分交换是把时间划分为若干互不重叠的时隙，由不同的时隙建立不同的子信 道，通过时隙交换网络完成话音的时隙搬移，从而实现入线和出线间话音交换的一 种交换方式。 模拟交换的对象是模拟信号，是对模拟信号进行交换。 数字交换的对象是数字信号，是对数字信号进行交换。 布控交换是布线控制交换，控制设备由预定功能的数字逻辑电路组成，也就是 由硬件控制交换。 程控交换是存储程序控制交换的简称，以电子计算机作为控制设备，也就是由 软件控制交换。

程控交换机基本结构包含哪几部分？并简述它们的作用

3.3程控交换基本包括哪几个部分，简述作用：程控交换控制系统包括 CPU 、存储器和 I/O 接口电路三部分； CPU 执行

机器语言指令和程序，储存器用来存放软件程序及相关数据，I/O 接口 用于输入信号和输出信号。

3.5 CCITT 在电路交换系统中主要规定了那几类接口CCITT 在电路交换系统中主要规定了中继侧接口、用户侧接口、操作管理 和维护接口及其电气特性和应用范围。 各类接口的作用： • 中继侧接口用于连接其他交换机，有三种接口：接口 A 和接口 B 都是数 字接口，前者通过 PCM 一次群线路连接至其他交换机，而后者却通过 PCM 二次群线路连接其他交换机；接口 C 是模拟中继接口，有二线和四 线之分。 • 用户侧接口，用于连接用户终端，有二线模拟接口 Z 和数字接口 V 两种 • 操作、管理和维护（OAM ）接口用于传递和操作与维护有关的信息，交 换机至 OAM 设备的消息主要包括交换机系统状态、系统资源占用情

况、计费数据、测量结果报告及吿警信息等，在维护管理中 Q3 是通过 数据通信网（DCN ）将交换机连接到电信管理网操作系统的接口。

3.6模拟话机的接口电路有哪些功能模拟话机的接口电路，也称为用户电路(LC)，模拟用户电路可归纳为七大功能： (1) 馈电 B ：给用户电路提供-48V 电源； (2) 过压保护 O ：保护交换机免受高压电损害； (3) 振铃控制 R ：给用户提供 90V 铃流； (4) 监视 S ：监视用户回路的通断状态； (5) 编译码和滤波器 C ：提供 A/D、D/A 转换和 PCM 编码与解码； (6) 混合电路 H ：进行二/四端口转换； (7) 测试 T ：使用户线与测试设备接通，进行用户线测试

3.8模拟中继接口和模拟用户接口的区别：应用范围不一样： 模拟用户接口是程控交换设 备连接模拟话机的接口电路， 实

际上是模拟电路和数字电路间的接口； 而模拟中继接口是用于连接模拟中继线的接口， 常用于长途交换和市内交换中继线连接。 模拟中继接口完成的功能：B ：馈电 O ：过压保护 S ：对线路信令的 监视 C ：编译码和滤波器 H ：混合电路 T ：测试

3.9数字中继接口主要完成三方面的功能：信号传输、同步、信令变换。与 用户电路的 BORSCHT 功能相对应，数字中继

接口的功能也可概括为 GAZPACHO 功能，即： G ：帧码发生 A ：帧定位 Z ：连零抑制 P ：码型变换 A ：告警处理 C ：时钟提取恢复 H ：帧同步 O ：信令插入、提取///将提取信令写入交换机控制电路的存储器中////从交换机中经过码型变换的PCM 码流中提取信令信息，将其变换为连续的64kbps 信号，在输入时钟产生的写地址控制下，写入控制电路的存储器，然后在网络时钟产生的读地址控制下，按送往网络的信令格式逐位读出

4.3程控交换机软件的基本特点是什么？有哪几部分组成？答：特点：1规模大 2 实时性 3 多道程序并行处理 4 可靠性要求 组成： 运行软件系统和支持软件系统。

4.4简述程控交换机操作系统的基本功能。答：程控交换机的操作系统主要完成以下功能：内存管理、程序调度、程序间的通信、处理机间的通信（在多处理机交换系统中）、时间服务、出错处理等。

4.5为什么程序划分若干级别？一般分为几种类型的级别，各采取什么方式激活？答：程序分级的原因：为了满足各软件组成部分的实时性要求，程序划分为若干级别。级别的划分一般随用户的实时性要求高低而定。

程序的分级：程序划分为若干级别。从总的来说，典型的划分为故障级、时钟级（或周期级）和基本级。其中，故障级由故障中断程序激活；时钟级通常由时间表启动时钟级程序；基本级是在时钟级程序执行完毕后才转入执行的, 通常以先来先服务的队列方式执行。

5.1什么是数据通信? 数据通信系统由哪些部分构成?

答：数据通信是用通信线路（包括通信设备）将远地的数据终端设备与主计算机联结以进行信息处理的一种通信方式。

数据通信系统由数据终端设备（DTE ）、数据电路和计算机系统组成。其中，数据电路由传输信道和数据电路终接设备（DCE ）组成。

5.3线路传输资源分配有哪两类技术？各采用什么方法实现，并简要说明它们的优缺点。答：线路传输资源分配可分为两类: 预分配（或固定分配）资源技术和动态分配资源技术。 预分配有两种方法: 时分复用（TDM) 和频分复用（FDM ）。它实现了多个用户对一条传输线路的资源共享，但是线路的传输能力不能得到充分利用。

动态分配可根据用户实际需要分配线路资源，信道利用率较高。但会产生附加的随机时延和丢失数据的可能。

5.4逻辑信道号的含义及它的用途。答：逻辑信道组号及逻辑信道号统称逻辑信道号，用以表示数据终端与交换机之间或交换机之间的时分复用信道上以分组为单位的时隙号。

5.5分组头格式由哪几部分组成及各部分的意义？答：分组头由通用格式识别符、逻辑信道组号和逻辑信道号、分组类型识别符三部分组成。

通用格式识别符用来区分传输的分组是用户数据还是控制信息，数据分组进行本地确认或端到端确认，分组的顺序编号按模8或模128方式工作。 逻辑信道组号和逻辑信道号用来表示DTE 与交换机间的时分复用信道上以分组为单位的时隙号。

分组类型识别符用来区分各种不同的分组。

5.6试比较数据报方式和虚电路方式的优缺点。 答：各有优缺点: 虚电路必须有端到端的连接, 仅在连接建立阶段使用目的站地址, 总是按发送顺序到达目的站, 由通信子网负责到端的差错处理和流量控制；而数据报不需端到端的连接，每个分组都有目的站的全地址，分组到达目的站时可能不按发送顺序 ，由主机负责端到端的差错处理和流量控制。

5.7说明虚电路和逻辑信道的区别。答：虚电路和逻辑信道的主要区别在于:

(1) 虚电路是主、被叫DTE 之间建立的虚连接；而逻辑信道是在DTE 与交换机接口或网内中继线上分配的，代表了信道的一种编

号资源。一条虚电路由多个逻辑信道链接而成，每条线路的逻辑信道号的分配是独立进行的。

(2) 一条虚电路具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放过程。永久虚电路可在预约时由网络建立，也可通过预约予以清除；而逻辑

信道是一种客观存在，它有占用和空闲的区别，但不会消失。

5.8通过交换虚电路的建立、数据传输、虚电路释放的过程，说明虚电路交换方式的特点。

答：虚电路是主、被叫DTE 之间经分组交换机建立的一种逻辑连接，它不独占线路和交换机资源，一条物理线路上可同时通过多条虚电路，

一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放三个阶段。数据分组中不需包含终点地址，对于数据量较大的通信其传输效率高。 数据分组按建立的路径顺序通过网路，在网路终点不需对数据重新排序，分组传输时延小，且数据分组不容易丢失。

当网路出现故障时，将由网路自动选择并建立新的虚电路，不需用户重新呼叫，并且不丢失用户数据。

5.9路由选择一般有哪几种方法？试比较其优缺点。

答：路由算法有多种，用得较多的有静态的固定路由算法及动态的自适应路由算法。对于小规模的专用分组交换网采用固定路由算法；对于大规模的公用分组交换网采用简单的自适应路由算法，同时仍保留固定路由算法作备用。

5.10流量控制在网络工作中具有什么意义？

答：流量控制保证了网路内的数据流量的平滑均匀、提高网路的吞吐能力和可靠性、防止阻塞现象的发生。

5.12分组交换网有时也称X.25网，这是为什么？ 答：X.25建议即“用专用电路连接公用数据网上的分组式数据终端设备（DTE ）与数据电路终接设备（DCE ）之间的接口”，是分组数据网中最重要的协议这一，因此把分组交换网简称为X.25网。

5.13为什么说帧中继是分组交换的改进？

答：X.25协议不能很好地提供高速服务；而帧中继采用面向连接的通信方式，简化了X.25网络的下三层协议，将差错控制、流量控制推到网络的边界，即由终端的上层协议完成下层的某些功能，从而实现轻载协议网络。

6.1 公共信道信令主要优点有哪些? 答：公共信道信令的主要优点是：信令传送速度快，具有提供大量信令的潜力，具有改变或

增加信令的灵活性，便于开放新业务，在通话时可随意处理信令，成本低等。

6.2 试说明No.7信令系统的应用。答：No.7信令系统有基本应用、主要应用和未来应用三种应用。其中

基本应用包括：公用交换电话网（PSTN ）、电路交换的数据网、窄带ISDN 网（N-ISDN ）。

主要应用包括：智能网（IN ）、网络的操作、管理与维护、公共陆地移动通信网（GSM ）、N-ISDN 的部分补充业务。

未来应用指宽带ISDN 网（B-ISDN ）中No.7信令的应用，目前还处于研究与完善之中。

6.3 试说明No.7信令三种功能结构的模块构成。答：四级结构：用户级、信令网功能级、信令链路控制级、信令数据链路级。 四级结构与七层协议并存的功能结构：消息传递部分(MTP)、电话用户部分(TUP)、综合业务数字用户部分(ISUP)、信令连接控制部分（SCCP ）、事务处理能力部分(TCAP)、中间业务部分(ISP)、TC-用户部分。

B-ISDN 中No.7信令：MTP 、TUP 、ISUP 、SCCP 、TCAP 、TC-用户部分、宽带ISUP(B-ISUP)、宽带SCCP(B-SCCP)。

6.4 No.7信令的基本信令单元有哪几种？请画图说明它们的格式。

答：No.7信令的基本信令单元有三种：由用户产生的可变长的消息信令单元（MSU ）、来自MTP 第三级的链路状态信令单元（LSSU ）、来自MTP 第二级的插入信令单元（FISU ）。格式如下：

6.5 No.7信令的MSU 又具体可分为哪几种? 是根据哪个字段来区分的？

答：消息信令单元（MSU ）根据信令信息字段（SIF ）的不同可分为：MTP 管理消息、TUP 消息、ISUP 消息、SCCP 及TCAP 消息。

7.1为什么说 ATM 技术是融合了电路转送和分组转送模式的特点？ 答：电路传送方式中，信道是按时隙周期性分配的，每个时隙分给一个用户传数据。无论用户是否传送数据，该时 隙都为该用户所占用。 如果在每个时隙中放入 48 字节的用户数据和 5 字节的信头，即一个 A TM 信元，则上述的电路传 送方式就变为 A TM 。这样就可根据信头标志来区分不同用户的数据，于是用户数据占用的时间位置就不再受约束。 分组传送方式中，信道上传送的是数据分组。可以把 A TM 信元看作是一种特殊（即 53 字节）的数据分组，这样就可 以把 A TM 看成是一种特殊的分组传送方式。ATM 中使用固定长度的分组──ATM 信元，并用空闲信元填充信道，这就将信 道分成等长的时间小段，从而具有电路传送方式的特点。 A TM 可以看作是快速分组交换。 所以 A TM 是以分组传送方 式为基础并结合了电路传送方式高速化的优点。

7.2 画出 ATM 信元的格式，并说明 UNI 和 NNI 信元格式有何不同？：

NNI 的信头结构和 UNI 的十分相似，唯一不同是 NNI 的信头中没有 GFC ，该位置被 VPI 所占。因此，在网络结点之间有 12 比特 VPI ，这样可识别更多的 VP 链路。

7.4 一个信元中，VPI/VCI 的作用是什么？ 答：一个信元中，用信头中的 VPI 来标识虚通路，用信头中的 VCI 来标识虚 信道。

7.6 简述 ATM 参考模型中物理层的内容及其作用是什么？答：物理层包含物理媒体子层(PM)和传输会聚子层(TC)两个子 层， 负责将信元编码并将其通过物理媒介正确有效地传送。

7.7简要叙述 ATM 层的作用是什么？答：A TM 层的作用 是负责产生和处理 A TM 信元的信头。

7.8 ATM 传送过程中，ATM 系统对传送中的信元误码是如何处理的？ 答：通过对 A TM 信元信头的 HEC 检验可纠正信头中的一位错码和发现多位错码。如 HEC 已检验出信头有错且无法纠 正时则丢弃该信元。 对信息域不进行任何纠错和检错，如反馈重发。这使得：接收方收到的 A TM 信元的信头都是正确的。 不是所有的 A TM 信元都能送到接收方，信头错误的信元被丢弃。ATM 系统不保证传送信息的正确性, 即接收方收到的 A TM 信元的信息域中可能有误码。

7.9 什么叫虚通路？什么叫虚信道？它们之间关系如何？ 答：虚信道：单向传送ATM 信元的逻辑信道。虚通道（VP ）是在给定参考点上具有同一虚通道标识符的一组虚信道 。联系：一个物理通道中可以包含一定 数量的虚通路(VP)， 而 在一条虚通路中可以包含一定数量的虚信道(VC)。一个虚通路可由多个虚信道组成。

7.10ATM 网络中，VCC 的含义是什么？ 答：多个 VC 链路可通过 VC 交叉连接设备或 VC 交换设备串联，多个串联的 VC 链路构成一个 VC 连接(VCC)。

7.12 ATM 交换机依据所用信元交换机构的不同可分为哪几种类型？ 答：A TM 交换机根据其所用交换网络结构的不同一般可分为三类：共享媒体型、共享存储型和空分型交换机。

7.13. ATM 交换机的输入/输出模块的作用是什么？答：输入和输出模块是业务流入、流出 A TM 交换系统的出入口，完成 UNI 和 NNI 的功能。从用户业务数据流的角度看，它们应包含物理层和 A TM 层的功能；从交换系统控制和管理的角度看， 它们还应包括信令和系统维护管理的处理功能。

7.14、ATM 交换机的输入模块由哪些功能模块组成？并简述各功能模 块的主要功能。 答：输入模块由六个模块：SDH 物理层功能、信元定界和 HEC 、占用参数控制或网络参数控制（UPC/NPC）、信元处 理、输入模块系统管理（IM-SM ）和输入模块接续容许控制 (IM-CAC)模块组成。SDH 物理层的作用是光电转换、线路解码 和比特定时恢复等。 信元定界和 HEC 利用信元定界算法对输入比特流进行 A TM 信元定界并提取信元，然后利用多项式对信头校验，去除 在传输过程中被污损的信元和空信元。 UPC/NPC 和信元处理两个功能模块完成 ATM 层处理。 输入模块系统管理（IM-SM ） 执行信令信元的信令 A TM 适配层功能，处理高层信令信息和资源分配等。 输入模块接续容许控制 (IM-CAC)负责控制和 管理功能，确保 A TM 交换的正确有效操作。

7.16. ATM 交换机的输出模块由哪些功能模块组成？并简述其主要功能。 答：输入模块由六个模块：SDH 物理层功能、信元定界和 HEC 、占用参数控制或网络参数控制（UPC/NPC）、信元处 理、输入模块系统管理（IM-SM ）和输入模块接续容许控制 (IM-CAC)模块组成。 SDH 物理层的作用是光电转换、线路解 码和比特定时恢复等。 信元定界和 HEC 利用信元定界算法对输入比特流进行 ATM 信元定界并提取信元，然后利用多项式对信头校验，去除 在传输过程中被污损的信元和空信元。 UPC/NPC 和信元处理两个功能模块完成 A TM 层处理。 输入模块系统管理（IM-SM ）执行信令信元的信令 A TM 适配层功能，处理高层信令信息和资源分配等。 输入模块接续容许控制 (IM-CAC)负责控制和管理功能，确保 A TM 交换的正确有效操作。

7.17永久式比请求式交换要快。半永久式只需一次建立连接不撤销连接，而请求式每次传送数据必须建立连接后再能传送数据，传完再撤销连接。

60. ATM 分层模型由哪些部分组成?ATM 信元传送时是如何完成信元定界功能的? 答：B-ISDN 模型分为低层和高层。低层包括:物理层、ATM 层、AAL 层。 ATM 信元的定界借助于 HEC 字节实现。信元定界过程中有三种状态：搜索态、预同步态和同步态。在搜索状态中，系 统对接收信号进行逐比特 HEC 检验。 若发现一个正确的 HEC ，系统进入预同步态。此时，系统认为已发现信元边界，并 按此边界找到下一个信头进行 HEC 检验。 若能连续发现 b 个信元的 HEC 检验都正确，则系统进入同步态。 若在此过程 中发现一个 HEC 检验错误，则系统回到搜索态。 在同步态，系统逐信元 HEC 检验，若发现连续 a 个不正确的 HEC 检验， 系统回到搜索态。

8.3地址解析协议，又称ARP 协议，它的主要作用是将网络层的IP 地址解析为数据链路层的MAC 地址，这样两台需要通信的设备之间才能进行通信

8.5TCP 协议的主要功能是完成对数据报的确认、流量控制和网络拥塞；自动检测数据报，并提供错误重发的功能；将多条路径传送的数据报按照原来的顺序进行排列，并对重复数据进行择取；控制超时重发，自动调整超时值；提供自动恢复丢失数据的功能。