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现代交换技术——交换与通信网络中的交换原理及交换机作用

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简介:
本课程深入探讨现代交换技术在通信网络中的应用,解析交换原理及其对提高网络性能的关键作用,并介绍交换机的功能和实现机制。 现代交换技术是通信网络的核心部分,它对网络的高效运行及数据传输起着关键作用。交换与通信网的概念紧密相连,两者共同构成了我们日常使用的互联网基础设施的基础。本课件深入浅出地讲解了交换技术的基本原理及其在通信网络中的应用。 从第1章开始,“交换与通信网”这一章节可能涵盖了通信网络的基础结构,包括节点、链路和协议等,并探讨了交换在网络中所发挥的作用。通过建立不同节点间的连接,数据得以有效传输并确保信息准确无误地到达目的地。 接下来的第2章深入讲解“交换原理”,具体介绍了交换机如何处理数据包的过程,这通常涉及地址解析、数据接收与转发以及虚拟局域网(VLAN)等概念。交换机通过学习和维护MAC地址表来快速定位并转发数据包到正确的目标节点,从而提高网络性能。 第3章则侧重于“交换技术分类”,讨论了电路交换、报文交换及分组交换这三种主要的交换方式的特点与应用场合。例如,电路交换适合持续且带宽需求稳定的通信(如电话系统);而分组交换则是当前互联网的主要传输模式,因其能高效利用网络资源并适应各种流量变化。 第4章和第5章则关注“交换技术演进”,从早期的电话交换到现代的数据包交换技术的发展历程。这可能包括ISDN、ATM、帧中继等传统技术和宽带接入技术(如DSL和光网络)等内容,反映了通信领域中的重大变革和技术进步。 课程最后几章(第6至8章),继续深入探讨了当前及未来趋势下的具体应用与前沿发展情况。例如,在高级交换技术方面,可能涉及多协议标签交换(MPLS)、服务质量(QoS)策略等,并讨论网络安全和管理的重要性;而展望未来时,则可能会介绍软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)等新兴技术的发展趋势。 整个课程通过这些章节内容全面地介绍了交换技术的基础知识及其前沿应用,不仅有助于理解通信网络的工作原理,也为掌握现代通信技术提供了坚实基础。对于希望深入研究或从事相关行业的学习者来说,这是一个非常宝贵的学习资源。

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客服
客服
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    本课程深入探讨现代交换技术在通信网络中的应用,解析交换原理及其对提高网络性能的关键作用,并介绍交换机的功能和实现机制。 现代交换技术是通信网络的核心部分,它对网络的高效运行及数据传输起着关键作用。交换与通信网的概念紧密相连,两者共同构成了我们日常使用的互联网基础设施的基础。本课件深入浅出地讲解了交换技术的基本原理及其在通信网络中的应用。 从第1章开始,“交换与通信网”这一章节可能涵盖了通信网络的基础结构,包括节点、链路和协议等,并探讨了交换在网络中所发挥的作用。通过建立不同节点间的连接,数据得以有效传输并确保信息准确无误地到达目的地。 接下来的第2章深入讲解“交换原理”,具体介绍了交换机如何处理数据包的过程,这通常涉及地址解析、数据接收与转发以及虚拟局域网(VLAN)等概念。交换机通过学习和维护MAC地址表来快速定位并转发数据包到正确的目标节点,从而提高网络性能。 第3章则侧重于“交换技术分类”,讨论了电路交换、报文交换及分组交换这三种主要的交换方式的特点与应用场合。例如,电路交换适合持续且带宽需求稳定的通信(如电话系统);而分组交换则是当前互联网的主要传输模式,因其能高效利用网络资源并适应各种流量变化。 第4章和第5章则关注“交换技术演进”,从早期的电话交换到现代的数据包交换技术的发展历程。这可能包括ISDN、ATM、帧中继等传统技术和宽带接入技术(如DSL和光网络)等内容,反映了通信领域中的重大变革和技术进步。 课程最后几章(第6至8章),继续深入探讨了当前及未来趋势下的具体应用与前沿发展情况。例如,在高级交换技术方面,可能涉及多协议标签交换(MPLS)、服务质量(QoS)策略等,并讨论网络安全和管理的重要性;而展望未来时,则可能会介绍软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)等新兴技术的发展趋势。 整个课程通过这些章节内容全面地介绍了交换技术的基础知识及其前沿应用,不仅有助于理解通信网络的工作原理,也为掌握现代通信技术提供了坚实基础。对于希望深入研究或从事相关行业的学习者来说,这是一个非常宝贵的学习资源。
  • (卞佳丽)
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    《现代交换原理及通信网技术》由卞佳丽编著,全面阐述了现代交换技术和通信网络的基本理论与应用实践,适合通信工程专业学生及技术人员参考学习。 现代交换原理与通信网技术(卞佳丽著)由北京邮电大学出版社出版的课后答案包含以下内容: 9. 分别解释集中型、分配型、扩散型交换单元,以及有向交换单元和无向交换单元的概念。答:集中型是指入线数大于出线数(AM),分配型指入线数等于出线数(MN),而扩散型则是入线数小于出线数(MN)的情况。有向交换单元指的是信令通过该单元时,只能从输入线路进入并从输出线路出去,具有固定的方向性;无向交换单元则可以将相同编号的输入和输出线路连接在一起,并且每一条都可以同时用于发送或接收信号。 10. 交换单元有哪些性能指标?它们各自代表什么意义? 答:(1)容量是指交换单元所有入线能够同时处理的最大信息量;(2)接口指的是交换单元自身的标准信号接口规范;(3)功能包括点对点通信、广播和多播等能力;(4)质量涉及交换单元执行交换任务的性能以及数据通过该设备时可能遭受的影响。 11. 开关阵列的主要特性是什么? 答:开关阵列具有以下特点: 一,每条入线与出线之间都有一对固定的连接点; 二,每个连接点都能独立地控制信号传输路径; 三,能够灵活配置以适应不同通信需求。 四,在交换网络中使用时可以实现高效的数据路由。 12. 控制系统的电路结构组成是什么? 答:控制系统包括接口、存储器、总线和CPU等主要组成部分。这些组件协同工作来处理数据并执行各种任务指令。 36. 为什么程序要划分成若干级别?通常分为几种类型,它们是如何被激活的? 答:为了满足不同软件模块的不同实时性需求,程序会被划分为不同的层次或等级。 这类分级一般包括故障级、时钟级(或者周期级)和基本级。其中,故障级由异常中断触发;时钟级别的程序则通常通过时间表来启动;而基本级别通常是遵循先进先出的原则在完成所有高优先级任务之后被执行的。 38. 什么是BICA?请写出它的估算公式。 答:BICA代表Busy Hour Call Attempts(忙时试呼次数),它衡量的是控制设备处理呼叫的能力,并且是评估交换系统设计水平和服务质量的一个关键指标。其计算公式为tt=AL+B*N,其中A表示与话务量无关的固定开销,而N则是单位时间内各类呼叫接续总数。 39. 电路交换系统中的数据类型如何划分? 答:这类系统的数据主要分为动态数据和半固定数据两大类。 前者是指在处理过程中会频繁变化的数据;后者则是在一定条件下相对稳定但又可以调整的资料。
  • (卞佳丽)
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    《现代交换原理及通信网技术》是由作者卞佳丽编著的专业书籍,系统地阐述了现代通信网络中的交换技术和原理,是从事通信及相关领域研究和开发人员的重要参考书。 现代交换原理与通信网技术(卞佳丽 著) 北京邮电大学出版社 课后答案.pdf
  • 实验报告
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    本实验报告深入探讨了现代交换技术和通信网络的基本原理与应用实践,涵盖数据包交换、分组交换等内容,并分析了各类通信网络架构和技术。 自己写的实验报告可以参考一下双音多频DTMF接收实验。
  • 程控宽带
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    《程控交换及宽带交换技术》一书深入浅出地介绍了现代通信网络中的关键技术——程控交换与宽带交换的核心原理、系统架构及其应用实践。 在信息技术领域,交换技术是通信网络的核心组成部分之一,它负责高效地路由数据包,并确保信息能够在正确的时间到达正确的目的地。本段落将深入探讨“程控交换与宽带交换技术”,涵盖基本概念、分类、发展历程以及电话交换信令方式。 交换的基本概念是指在网络中控制数据传输的方式。交换机是一种设备,能够连接多个设备或网络,并根据网络层的信息决定数据包的转发路径。相比广播方式,交换技术提供了更高的带宽效率和更低的数据冲突概率,因为它基于点对点通信而非所有设备共享一条物理线路。 交换技术主要分为电路交换、报文交换和分组交换三种类型。其中,电路交换类似于传统的电话系统,在通话前建立一个物理连接并保持到通话结束;报文交换以完整的信息单元(如电子邮件)为单位进行传输,并独立选择路径;而分组交换则是将大块数据分割成小的数据包,每个数据包单独路由并在目的地重组。程控交换属于分组交换的一种,通过计算机程序控制整个交换过程。 程控交换技术的发展历程从早期的机电式交换机发展到现在的全电子化系统。最初的步进制和纵横制交换机依赖机械装置或引入了部分电子元件,而现代的程控交换则完全由计算机程序控制,并随着数字技术的进步演变为软交换——一种软件定义的交换方式,使得功能更加灵活且易于升级与维护。 宽带交换主要关注高速数据传输的技术实现,如DSL和光纤网络等。它支持多媒体及互联网服务,在宽带交换中,数据传输速度远超传统电话网络。这种技术结合了IP技术和传统的电话交换技术,为用户提供包括语音、视频在内的多种业务融合的服务。 在“程控交换与宽带交换技术”中还涉及到了关键的电话交换信令方式,这是控制呼叫建立、维护和释放的重要部分。早期使用的是模拟信号随路信令,在通道内同时传输语音信息和信令信息;随着数字通信的发展,七号信令系统(SS7)被广泛采用,并将信令与语音分离以提高效率及安全性;现代的IP电话交换则采用了VoIP协议如SIP等,实现了在IP网络上的实时通讯。 综上所述,“程控交换与宽带交换技术”是构建高效通信解决方案的关键。它们不仅涵盖了基本原理和多种类型的应用场景,还涉及了从早期机械装置到如今软件定义系统的演变过程以及电话信令方式的转变。随着技术的进步,这一领域将继续发展并为日常生活和商业应用带来更智能高效的通讯服务。
  • 之ATMPPT课件.pptx
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    本PPT课件深入探讨了现代通信中的关键技术——ATM(异步传输模式)交换,全面解析其原理、结构及应用,适用于教学与研究。 本资源是关于现代交换技术ATM交换的PPT课件,总共有20页内容,涵盖了ATM交换的基本特征、信元结构、传输复用原理以及交换原理等方面的内容。 首先介绍的是ATM交换的基本特征: 1. 它以面向连接的方式工作。 2. 使用异步时分复用,并且可以灵活选择信元长度。 3. 信息的传输、复用及交换都基于固定大小的数据单元,即信元。 接着是关于ATM信元结构的内容: 1. 每个数据包包含一个头部部分和负载部分。其中,头部包含了用于选路的关键标识符VPI/VCI等信息。 2. 负载则承载实际需要传输的业务数据或控制信息。 在讲解了传输复用原理后,课件还详细介绍了ATM交换的优点与缺点: 优点包括: 1. 信道利用率高 2. 复用过程独立于输入的数据流速率 3. 可以适应各种不同类型的通信需求 而其不足之处则在于当一条连接上的流量增大时,可能会占用其他链接的资源,进而影响到整体网络的服务质量。 此外,该PPT还深入探讨了ATM交换的工作原理: 1. ATM结合了电路交换和分组交换的优点,在通信双方之间建立临时性逻辑链路。 2. 一旦传输结束后,还需通过信令机制来解除连接状态。 3. 数据的发送使用固定长度的数据包(即“信元”)来进行。 最后提到了虚通道与虚通路的概念: 1. 在ATM网络中可以为用户提供一条带宽可调节、全双工模式下运行且由一系列等长数据单元构成的虚拟连接路径。 2. 虚拟链接可以在两个不同的层次上建立,即“VC”(虚电路)和“VP”(虚通道)。 综上所述,这份PPT为学习者提供了全面而深入的理解ATM交换技术的知识点。
  • 知识点汇总.docx
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    这份文档《现代通信网技术及交换原理知识点汇总》全面梳理了现代通信网络的关键技术和交换理论的核心概念,是学习和理解通信系统架构与运作机制的重要资料。 学习卞佳丽著的《现代交换原理与通信网技术》是一门深入理解现代电信网络结构和技术细节的好方法。这本书详细介绍了交换技术和通信网络的基本概念、工作原理以及最新发展趋势,适合对这一领域感兴趣的读者阅读研究。
  • 研究(基于课程设计)
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    本项目旨在探讨和应用软交换技术于通信网络中,结合《现代交换原理》课程内容,通过理论与实践相结合的方式,深入分析并优化现有交换系统。 本段落通过对软交换基本原理的分析,阐述了其主要特点与功能,并简要介绍了软交换在VoIP中的应用情况。同时,文章还探讨了软交换技术发展中需要进一步研究的问题。
  • GPU简介
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    GPU交换网络技术是一种旨在优化和增强图形处理器之间数据传输效率的技术,适用于高性能计算、机器学习及大数据处理等领域。 ### GPU交换网络技术概要 #### 一、GPU交换网络技术概述 GPU交换网络技术是专为高性能计算(HPC)、人工智能(AI)和深度学习(DL)领域设计的一种网络架构,旨在解决大规模GPU集群之间的高效数据通信问题。随着GPU在机器学习领域的应用日益广泛,如何构建一个能够支持高效数据传输的网络成为了研究的重点。 #### 二、GPU网络拓扑结构 GPU网络拓扑的选择直接影响着整个系统的性能和成本。两种主要的构建GPU网络拓扑的方法包括: 1. **Fat-tree CLOS拓扑**: - 特点:具备无阻塞的全连接特性,能够支持任意节点之间的通信,不受训练模型类型的限制。 - 应用场景:是公有云提供商常用的方案,适用于训练多种模型,如大规模嵌入表的推荐模型等。 - 缺点:构建成本高昂,需要大量交换机和更多的跳数,可能导致拥塞和长尾延迟。 2. **针对特定训练工作负载优化的拓扑**: - 特点:针对特定的大型语言模型(LLM)训练工作负载进行优化,使得集群运行更加高效。 - 应用场景:在构建专用GPU集群的超大规模企业中很常见。 - 示例:Google使用的3D环面拓扑、Meta采用的带有超额订阅Spine链路的轨道优化Leaf交换机,以及某些HPC架构中采用的蜻蜓拓扑。 #### 三、Rail-Only拓扑详解 Meta的一篇论文分析了大型GPU集群中的流量模式,并提出了一种名为Rail-Only的拓扑结构。具体来说: - 高带宽(HB)域集群:由256个GPU组成,所有GPU通过层级化的NVSwitch相连。 - 轨优化交换机:用于连接这些HB域,以实现GPU间的高效通信。 - 流量分析: - 大部分GPU对之间不承载任何流量(99%)。 - 极少数GPU对承载流水线张量并行和第二阶段数据并行流量(<0.25%)。 - 这两种流量类型占据了总传输数据量的90%以上。 - 论文指出,Rail-Only拓扑可以达到与无阻塞CLOS拓扑相同的性能水平。 - 连接方式:在Rail-Only拓扑中,所有M个HB域中的第N个GPU通过400Gbps链路连接到Mx400G的Rail交换机。 #### 四、训练GPT-3模型时的GPU对之间的流量参数 - GH200超级计算机:提供256-GPU HB域,揭示了LLM训练的流量模式及如何优化CLOS的Spine层。 - Rail-Optimized CLOS拓扑:采用标准GPU服务器(8个GPU的HB域),通过连接每个服务器中的第N个GPU到第N个Leaf交换机,实现更高带宽和无阻塞连接。 - 拓扑结构示例:当GPU需要将数据移动到另一台服务器中不同轨的GPU时,首先使用NVlink将数据移动到目标GPU所在的服务器GPU的内存中,然后通过Rail交换机发送数据。 #### 五、Rail-Optimized连接的特点 对于大多数LLMTransformer模型而言,Rail-Optimized连接可以有效支持以下几种流量类型: - 张量并行流量:通常位于GPU服务器内部,具有高带宽特征。 - 流水线并行流量:在GPU服务器之间使用Rail-Optimized进行通信。 - 数据并行流量:每次迭代发生一次,可采用层级化的ring-all-reduce或二叉树方法来减少通信开销。 #### 六、扩展性问题 当使用低缓存固定配置交换机时,通过Rail-only交换机来扩展集群存在一定的难度。目前最大的低缓存Rail交换机具有128个400G端口,每台服务器配备8块GPU,每8个GPU列配备8台Rail交换机,这意味着使用Rail交换机构建的最大网络规模仅为1024个GPU。对于超过1024个GPU的集群,则需要引入Spine交换机来实现GPU间的高效数据并行通信。 GPU交换网络技术是支持现代深度学习和人工智能发展的关键技术之一。通过合理选择拓扑结构和优化连接方式,可以极大地提升GPU集群的整体性能和效率。
  • 二层、三层路由器.pdf
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    本PDF文档详细解析了二层交换机、三层交换机以及路由器的工作机制和应用场景,旨在帮助读者理解这些网络设备的核心功能和技术细节。 二层交换机、三层交换机和路由器的基本工作原理.pdf 这段文档介绍了二层交换机、三层交换机以及路由器的工作机制。对于网络设备的理解与应用具有指导意义。