交换机是通信网络的核心设备，而随着传统PSTN网络向NGN网络的演进，大容量交换机更显得尤为重要。当前，大容量交换机已完成了模拟交换向数字交换的转变，正从电路交换逐渐向IP分组交换过渡。在交换体制上采用IP分组交换技术的大容量交换机，可以提高电话通信网效能和交换节点效率，扩大交换节点容量，减少连接复杂性并降低通信网络成本。正是基于大容量交换机在通信网络中的作用和地位，决定了它必须具备很高的可靠性。为此，如何运用热备份技术提高大容量交换机的可靠性，成为大容量交换机设计中的关键点之一。在国内外大容量交换机的设计中，主要采用两种热备份技术，一种是双机（多机）热备份，另一种为单机关键部件热备份。对于某专用通信网络大容量交换机，本文通过对单机关键部件热备份技术的研究，在无需通信网络中其它主机参与或进行热备份配置的前提下，可实现交换机内部关键部件无感知的交换热备份。作为研究对象的大容量交换机是基于IP分组交换体制，并采用ATCA技术构架，其关键部件主要包括交换板、主控板、连接控制板等。针对上述关键部件，运用热备份协议、交换芯片、FPGA等技术，提出了基于IP分组交换体制大容量交换的热备份方案，其中重点是对核心交换板的硬件和软件进行详细设计。在交换板硬件设计上采用BCM56504交换芯片和XC6SLX75T型FPGA芯片为主架构，实现1000M的IP数据交换和热备份数据切换；软件设计上主要采用Verilog语言，在FPGA芯片上实现热备份的心跳检测、主备指示和切换控制等设计。本文在技术方面主要解决了：（1）交换机关键模块主备自主切换的问题；（2）交换机关键模块主备切换不能造成通信中断的问题；（3）IP分组交换体制下数据流的控制问题；根据上述研究内容，设计完成了大容量交换机主用、备用交换板的自主、无感热备份切换。经过验证测试表明，在1000M满带宽的条件下，主备切换掉包数最大3包，实现了全IP化架构下的快速热备份功能。本文研究成果为大容量交换机核心交换部件热备份的实现提供了一定的理论支撑和技术保障。