現(xiàn)代通信網(wǎng)概論教學活動 現(xiàn)代通信網(wǎng)概念、組成、性能及分

1、2024/3/17,1,單元三、數(shù)字程控交換與現(xiàn)代通信網(wǎng)任務6 現(xiàn)代通信網(wǎng)概論教學活動 現(xiàn)代通信網(wǎng)概念、組成、性能及分類。,2024/3/17,2,第6章 現(xiàn)代通信網(wǎng),本章要求內(nèi)容主要有：1、現(xiàn)代通信網(wǎng)的基本概念及構成，主要包括：通信網(wǎng)的基本模型，通信網(wǎng)的定義和構成，通信網(wǎng)的類型，通信網(wǎng)的物理拓撲結(jié)構，通信網(wǎng)的業(yè)務，通信系統(tǒng)與通信網(wǎng)。2、通信網(wǎng)的交換技術，包括：電路交換、分組交換、幀中繼。3、ATM通信網(wǎng)的體系結(jié)構，主要包

2、括：OSI參考模型，TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構。4、通信網(wǎng)的發(fā)展史。5、主要網(wǎng)絡簡介，包括：電話網(wǎng)，數(shù)據(jù)網(wǎng)，接入網(wǎng)，綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN）,2024/3/17,3,6.1 現(xiàn)代通信網(wǎng)的基本概念及構成 6.1.1 通信網(wǎng)的基本模型 1．點到點的通信系統(tǒng) 通信網(wǎng)是通信系統(tǒng)的一種形式。為了更好地理解通信網(wǎng)，我們從點到點的通信系統(tǒng)開始介紹。 實際應用中存在各種類型的通信系統(tǒng)，它們在具體的功能和結(jié)構上各不相同，

3、然而都可以抽象成如圖 6-1 所示的模型，其基本組成包括：信源、發(fā)送器、信道、接收器和信宿五部分。,2024/3/17,4,圖6-1 簡單通信系統(tǒng)模型 (a) 模型圖 (b) 實例,2024/3/17,5,2．交換式網(wǎng)絡 要實現(xiàn)一個通信網(wǎng)，最簡單直觀的方案就是在任意兩個用戶之間提供點到點的連接，從而構成一個網(wǎng)狀網(wǎng)的結(jié)構，如圖6-2 (a)所示。該方法中每一對用戶之間都需要獨占一個永久的通信線路，通信線路使用

4、的物理媒介可以是銅線、光纖或無線信道。然而該方法并不適用于構建大型廣域通信網(wǎng)，其主要原因如下：,2024/3/17,6,(1) 用戶數(shù)目眾多時，構建網(wǎng)狀網(wǎng)成本太高，任意一個用戶到其他N-1個用戶都要有一個直達線路，技術上也不可行。(2) 每一對用戶之間獨占一個永久的通信線路，信道資源無法共享，會造成巨大的資源浪費。 (3) 這樣的網(wǎng)絡結(jié)構難以實施集中的控制和管理。 為解決上述問題，廣域通信網(wǎng)采用了交換技術，即在網(wǎng)絡中引入交換節(jié)點，組

5、建交換式網(wǎng)絡，如圖6-2(b)所示。,2024/3/17,7,圖6-2 點到點的網(wǎng)絡與交換式網(wǎng)絡,2024/3/17,8,交換式網(wǎng)絡主要有如下優(yōu)點： (1) 大量的用戶可以通過交換節(jié)點連到骨干通信網(wǎng)上，由于大多數(shù)用戶并不是全天候需要通信服務，因此骨干網(wǎng)上交換節(jié)點間可以用少量的中繼線路以共享的方式為大量用戶服務，這樣大大降低了骨干網(wǎng)的建設成本。 (2) 交換節(jié)點的引入也增加了網(wǎng)絡擴容的方便性，便于網(wǎng)絡的控制與管

6、理。 實際中的大型交換網(wǎng)絡都是由多級復合型網(wǎng)絡構成的，為用戶建立的通信連接往往涉及多段線路、多個交換節(jié)點。,2024/3/17,9,6.1.2 通信網(wǎng)的定義和構成1．定義 我們?yōu)橥ㄐ啪W(wǎng)下一個通俗的定義：通信網(wǎng)是由一定數(shù)量的節(jié)點(包括終端節(jié)點、交換節(jié)點)和連接這些節(jié)點的傳輸系統(tǒng)有機地組織在一起的，按約定的信令或協(xié)議完成任意用戶間信息交換的通信體系。用戶使用它可以克服空間、時間等障礙來進行有效的信息 交換。,202

7、4/3/17,10,2．通信網(wǎng)的構成要素 通信網(wǎng)是由軟件和硬件按特定方式構成的一個通信系統(tǒng)，每一次通信都需要軟硬件設施的協(xié)調(diào)配合來完成。 從硬件構成來看：通信網(wǎng)由終端節(jié)點、交換節(jié)點、業(yè)務節(jié)點和傳輸系統(tǒng)構成，它們完成通信網(wǎng)的基本功能：接入、交換和傳輸。 軟件設施則包括信令、協(xié)議、控制、管理、計費等，它們主要完成通信網(wǎng)的控制、管理、運營和維護，實現(xiàn)通信網(wǎng)的智能化。,2024/3/17,11

8、,終端節(jié)點 最常見的終端節(jié)點有電話機、傳真機、計算機、視頻終端和PBX等，它們是通信網(wǎng)上信息的產(chǎn)生者，同時也是通信網(wǎng)上信息的使用者。其主要功能有： (1) 用戶信息的處理：主要包括用戶信息的發(fā)送和接收，將用戶信息轉(zhuǎn)換成適合傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)男盘栆约跋鄳姆醋儞Q。 (2) 信令信息的處理：主要包括產(chǎn)生和識別連接建立、業(yè)務管理等所需的控制信息。,2024/3/17,12,交換節(jié)點

9、 交換節(jié)點是通信網(wǎng)的核心設備，最常見的有電話交換機、分組交換機、路由器、轉(zhuǎn)發(fā)器等。交換節(jié)點負責集中、轉(zhuǎn)發(fā)終端節(jié)點產(chǎn)生的用戶信息，其主要功能有：用戶業(yè)務的集中和接入功能。 (2) 交換功能。通常由交換矩陣完成任意入線到出線的數(shù)據(jù)交換。 (3) 信令功能。負責呼叫控制和連接的建立、監(jiān)視、釋放等。 (4) 其他控制功能。路由信息的更新和維護、計費、話務統(tǒng)計、維護管理等。,2024/3/17,13,業(yè)務節(jié)點

10、最常見的業(yè)務節(jié)點有智能網(wǎng)中的業(yè)務控制節(jié)點(SCP)、智能外設、語音信箱系統(tǒng)，以及Internet上的各種信息服務器等。它們通常由連接到通信網(wǎng)絡邊緣的計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成。其主要功能是： (1) 實現(xiàn)獨立于交換節(jié)點的業(yè)務的執(zhí)行和控制。 (2) 實現(xiàn)對交換節(jié)點呼叫建立的控制。 （3) 為用戶提供智能化、個性化、有差異的服務。 圖6-3描述了一般交換節(jié)點的基本功能結(jié)構。,2024/3/1

11、7,14,圖6-3 交換節(jié)點的基本功能結(jié)構,2024/3/17,15,傳輸系統(tǒng) 傳輸系統(tǒng)為信息的傳輸提供傳輸信道，并將網(wǎng)絡節(jié)點連接在一起。 通常傳輸系統(tǒng)的硬件組成應包括：線路接口設備、傳輸媒介、交叉連接設備等。 通常傳輸系統(tǒng)都采用了多路復用技術，如頻分復用、時分復用、波分復用等。 另外，為保證交換節(jié)點能正確接收和識別傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流，交換節(jié)點必須與傳輸系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，這

12、包括保持幀同步和位同步、遵守相同的傳輸體制(如PDH、SDH等)等。,2024/3/17,16,3．通信網(wǎng)的基本結(jié)構 在我們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕钪?，?jīng)常接觸和使用各種類型的通信網(wǎng)。例如電話網(wǎng)、計算機網(wǎng)絡等。 電話網(wǎng)是目前我們最熟悉和最普及的通信網(wǎng)，它主要用來傳送用戶的話音信息； Internet 是計算機的互聯(lián)網(wǎng)絡，它將全球絕大多數(shù)的計算機網(wǎng)絡互連在一起，以實現(xiàn)更為廣泛的信息資源共享，目前In

13、ternet已成為電子商務和娛樂的一個基礎支撐平臺。 上述網(wǎng)絡實現(xiàn)原理上都是相似的，它們都實現(xiàn)了以下四個主要的網(wǎng)絡功能：,2024/3/17,17,信息傳送。它是通信網(wǎng)的基本任務，傳送的信息主要分為三大類：用戶信息、信令信息、管理信息。 (2) 信息處理。主要目的是增強通信的有效性、可靠性和安全性。 (3) 信令機制。它是通信網(wǎng)上任意兩個通信實體之間為實現(xiàn)某一通信任務，進行控制信息交換的機制， (4) 網(wǎng)絡管理。

14、它負責網(wǎng)絡的運營管理、維護管理、資源管理，以保證網(wǎng)絡在正常和故障情況下的服務質(zhì)量。它是整個通信網(wǎng)中最具智能的部分。,2024/3/17,18,因此，從功能的角度看，一個完整的現(xiàn)代通信網(wǎng)可分為相互依存的三部分：業(yè)務網(wǎng)、傳送網(wǎng)、支撐網(wǎng)，如圖6-4所示。,圖6-4 現(xiàn)代通信網(wǎng)的功能結(jié)構,2024/3/17,19,業(yè)務網(wǎng) 業(yè)務網(wǎng)負責向用戶提供各種通信業(yè)務，如基本話音、數(shù)據(jù)、多媒體、租用線、VPN等，采用不同交換技術的交換

15、節(jié)點設備通過傳送網(wǎng)互連在一起就形成了不同類型的業(yè)務網(wǎng)。 目前主要的業(yè)務網(wǎng)的類型見表 6-1傳送網(wǎng) 傳送網(wǎng)是隨著光傳輸技術的發(fā)展，在傳統(tǒng)傳輸系統(tǒng)的基礎上引入管理和交換智能后形成的。構成傳送網(wǎng)的主要技術要素有：傳輸介質(zhì)、復用體制、傳送網(wǎng)節(jié)點技術等。,2024/3/17,20,表 6.1 主要業(yè)務網(wǎng)的類型,2024/3/17,21,支撐網(wǎng) 支撐網(wǎng)負責提供業(yè)務網(wǎng)正常運行所必需的信令、同步、網(wǎng)絡

16、管理、業(yè)務管理、運營管理等功能，以提供用戶滿意的服務質(zhì)量。支撐網(wǎng)包含三部分： 同步網(wǎng) 、信令網(wǎng)、管理網(wǎng)。 通信網(wǎng)還可以分成用戶駐地網(wǎng) CPN、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)三部分，其中用戶駐地網(wǎng)是業(yè)務網(wǎng)在用戶端的自然延伸，接入網(wǎng)也可以看成傳送網(wǎng)在核心網(wǎng)之外的延伸，而核心網(wǎng)則包含業(yè)務、傳送、支撐等網(wǎng)絡功能要素。,2024/3/17,22,6.1.3 通信網(wǎng)的類型 根據(jù)通信網(wǎng)提供的業(yè)務類型，采用的交換

17、技術、傳輸技術、服務范圍、運營方式、拓撲結(jié)構等方面的不同來對其進行各種分類。 1．按業(yè)務類型分 可以將通信網(wǎng)分為電話通信網(wǎng)(如PSTN、移動通信網(wǎng)等)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)(如X.25、Internet、幀中繼網(wǎng)等)、廣播電視網(wǎng)等。 2．按空間距離分 可以將通信網(wǎng)分為廣域網(wǎng)(WAN：Wide Area Network)、城域網(wǎng)(MAN：Metropolitan Ar

18、ea Network)和局域網(wǎng)(LAN：Local Area Network)。,2024/3/17,23,3．按信號傳輸方式分 按信號傳輸方式，可以將通信網(wǎng)分為模擬通信網(wǎng)和數(shù)字通信網(wǎng)。 4．按運營方式分 按運營方式，可以將通信網(wǎng)分為公用通信網(wǎng)和專用通信網(wǎng)。 網(wǎng)絡之間本質(zhì)的區(qū)別在于所采用的實現(xiàn)技術的不同，其主要包括三方面：交換技術、控制技術以及業(yè)務實現(xiàn)方式。而決定采用何種

19、技術實現(xiàn)網(wǎng)絡的主要因素則有：用戶的業(yè)務流量特征、用戶要求的服務性能、網(wǎng)絡服務的物理范圍、網(wǎng)絡的規(guī)模、當前可用的軟硬件技術的信息處理能力等。,2024/3/17,24,6.1.4 通信網(wǎng)的物理拓撲結(jié)構 從點線組成網(wǎng)的物理結(jié)構, 即從硬件設施去分析當前組成通信網(wǎng)的基本結(jié)構, 主要有 5 種基本網(wǎng)結(jié)構, 由它可復合組成若干種網(wǎng)。  1. 星型網(wǎng) 星型網(wǎng)如同星狀, 以一中心點向四周輻射, 也可稱

20、為輻射網(wǎng)。,圖 星型網(wǎng),2024/3/17,25,2. 網(wǎng)型網(wǎng) 任意節(jié)點間都有線相連接, 如圖所示。  以上連接屬于全連通方式, 在實際的組網(wǎng)中根據(jù)實際情況從經(jīng)濟效益考慮, 可組成不全連通方式而形成網(wǎng)孔型網(wǎng), 這種網(wǎng)在實際通信組網(wǎng)中的大區(qū)一級干線網(wǎng)以及市話網(wǎng)中大量采用。  3. 環(huán)型網(wǎng) 這是一種首尾相接的閉合網(wǎng)絡, 如圖所示。這種網(wǎng)結(jié)構簡單, 而且有

21、自愈功能, 現(xiàn)在的SDH光傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)中經(jīng)常采用, 組成自愈保護環(huán)網(wǎng), 其穩(wěn)定性較高。 ,,圖 網(wǎng)型網(wǎng),圖 環(huán)型網(wǎng),2024/3/17,28,4. 總線型網(wǎng) 總線型網(wǎng)是節(jié)點都連接到一條共有的傳輸線上, 這條傳輸線常稱為總線, 因此稱之為總線型網(wǎng)。 這是一種并聯(lián)的網(wǎng)絡, 如電燈網(wǎng)絡, 在信息傳輸中計算機網(wǎng)絡也較常用, 此種網(wǎng)絡增減節(jié)點很方便, 設置的傳輸鏈路少, 其結(jié)構如圖所示。 &#

22、160; 5. 復合型網(wǎng) 現(xiàn)在的實際組網(wǎng), 是以上網(wǎng)組合而成, 稱為復合型網(wǎng), 如網(wǎng)型網(wǎng)與星型網(wǎng)的組合構成當前的市話網(wǎng), 如圖所示。又如星型網(wǎng)擴展組成樹型網(wǎng), 如圖所示。,圖 總線型網(wǎng),圖 復合型網(wǎng),圖 樹型網(wǎng),2024/3/17,32,它實現(xiàn)了用戶終端全數(shù)字化的綜合業(yè)務的接入，為用戶提供端口速率，以標準B、D、H信道速率為基礎。,其接口速率為: B信道: 64 kb/sD

23、信道: 16 kb/sH信道: 384 kb/s（6×64 kb/s）H11信道: 1536 kb/s（23B＋D）H12信道: 1920 kb/s（30B＋D）基本接口速率： 144 kb/s(2B+D)基群接口速率： 2048 kb/s、 1544 kb/s,2024/3/17,33,B-ISDN網(wǎng) 此種網(wǎng)絡為寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng), 它的用戶傳輸速率一般大于2 Mb/s， 所謂寬帶綜合業(yè)

24、務是指高比特率的、寬頻帶的視頻信號業(yè)務，如可視電話、會議電視、監(jiān)控圖像、有線電視、 高清晰度電視業(yè)務以及高速數(shù)據(jù)業(yè)務等。 B-ISDN是基于寬帶ATM交換為基礎構建的現(xiàn)代信息網(wǎng)絡。 現(xiàn)在大、中城市都已建立了ATM網(wǎng)，它實現(xiàn)端到端多媒體數(shù)字業(yè)務的傳輸與交換。其特點主要表現(xiàn)為：網(wǎng)絡本身與業(yè)務無關，它可為不同業(yè)務分配不同的帶寬，并可實現(xiàn)與其他網(wǎng)絡互連互通。,2024/3/17,34,6.1.5 通信網(wǎng)的業(yè)務

25、 借鑒傳統(tǒng)ITU-T建議的方式，根據(jù)信息類型的不同將業(yè)務分為四類：話音業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務、圖像業(yè)務、視頻和多媒體業(yè)務。 1．電話業(yè)務 2．數(shù)據(jù)業(yè)務 3．圖像業(yè)務 4．視頻和多媒體業(yè)務 5．承載業(yè)務與終端業(yè)務,2024/3/17,35,圖6-12 通信業(yè)務的帶寬需求,2024/3/17,36,6.1.6 通信系統(tǒng)與通信網(wǎng) 1. 通信系統(tǒng) 通信系統(tǒng)

26、是利用信道連接收、發(fā)兩端設備而完成信息傳遞和交流的全過程, 是由兩端節(jié)點與信道構成的通信系統(tǒng)。 通信系統(tǒng)是構成各種通信網(wǎng)的基礎。通信網(wǎng)構成示意圖如圖6-14所示。 2. 通信系統(tǒng)與通信網(wǎng) 用通信系統(tǒng)來構架, 通信網(wǎng)即為通信系統(tǒng)的集, 或者說是各種通信系統(tǒng)的綜合, 通信網(wǎng)是各種通信系統(tǒng)綜合應用的產(chǎn)物。,圖 通信網(wǎng)構成示意圖,2024/3/17,38,通信網(wǎng)源于通信系統(tǒng), 又高于通信系統(tǒng)。 但是

27、不論網(wǎng)的種類、功能、技術如何復雜, 從物理上的硬件設施分析, 通信系統(tǒng)是各種網(wǎng)不可缺少的物質(zhì)基礎, 因此, 通信網(wǎng)是通信系統(tǒng)發(fā)展的必然結(jié)果。通信系統(tǒng)可以獨立地存在, 然而一個通信網(wǎng)是通信系統(tǒng)的擴充, 是多節(jié)點各通信系統(tǒng)的綜合, 通信網(wǎng)不能離開系統(tǒng)而單獨存在。 2、現(xiàn)代通信網(wǎng) 通信系統(tǒng)與通信網(wǎng)的基本概念是從物理結(jié)構及硬件設施方面去理解和定義的, 然而現(xiàn)在的通信網(wǎng)、 通信系統(tǒng)已經(jīng)融入了計算機技術。,20

28、24/3/17,39,現(xiàn)代通信就是數(shù)字通信與計算機技術的結(jié)合。 現(xiàn)代通信網(wǎng)定義: 在數(shù)字通信系統(tǒng)中融合了計算機硬、 軟件技術, 這樣的系統(tǒng)即為現(xiàn)代通信系統(tǒng)。 現(xiàn)在的通信網(wǎng)已實現(xiàn)了數(shù)字化, 并引入了大量的計算機硬、軟件技術, 使通信網(wǎng)越來越綜合化、智能化, 把通信網(wǎng)推向一個新時代, 即現(xiàn)代通信網(wǎng)。 我們現(xiàn)在經(jīng)常談到的通信網(wǎng)、電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、計算機網(wǎng)、 移動通信網(wǎng)等都屬于現(xiàn)代通信網(wǎng), 也可簡稱通

29、信網(wǎng)。 ,2024/3/17,40,6. 2 通信網(wǎng)的交換技術6.2.1 交換技術概述1．面向連接和無連接 根據(jù)網(wǎng)絡傳遞用戶信息時是否預先建立源端到目的端的連接，將網(wǎng)絡使用的交換技術分為兩類：面向連接型和無連接型。使用相應交換技術的網(wǎng)絡也依次稱為面向連接型網(wǎng)絡和無連接型網(wǎng)絡。 兩種方式各有優(yōu)缺點，面向連接方式適用于大批量、可靠的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，但網(wǎng)絡控制機制復雜；無連接方式控制機制簡單，適

30、用于突發(fā)性強、數(shù)據(jù)量少的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務。,2024/3/17,41,2．交換節(jié)點的功能結(jié)構 交換式網(wǎng)絡總是以交換節(jié)點為核心來組建的。一個交換節(jié)點要完成任意入線的信息到指定出線的交換功能，基本的前提是網(wǎng)絡中的每一個交換節(jié)點都必須擁有當前網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構的信息。為便于敘述，我們將交換節(jié)點中存儲的到每一個目的地的路由信息的數(shù)據(jù)結(jié)構稱為“路由表”，路由表可以簡單地理解為一張網(wǎng)絡地圖，交換節(jié)點依靠它來進行尋址 選路。,2024/3/

31、17,42,6.2.2 主要的交換技術 目前在廣域通信網(wǎng)上使用的交換技術主要有電路交換、分組交換、幀中繼、ATM技術。其中電路交換和分組交換是通信網(wǎng)中最基本的交換技術，后來發(fā)展起來的幀中繼、ATM以及近來的各種IP交換技術和MPLS技術都是基于這兩種技術綜合或改進的，本節(jié)將不介紹MPLS技術，相關的內(nèi)容在后續(xù)章節(jié)有詳細介紹。圖6-16描述了目前的各種交換技術。,2024/3/17,43,圖6-16 通信網(wǎng)的主要交

32、換技術,2024/3/17,44,電路交換方式主要用于目前的電話通信網(wǎng)，它是一種面向連接的技術，一次通信過程分為連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放三個階段。 電路交換的主要特點是：在連接建立階段，為用戶靜態(tài)地分配通信所需的全部網(wǎng)絡資源；并且在通信期間，資源將始終保持為該連接專用；在數(shù)據(jù)傳輸階段，交換節(jié)點只是簡單將用戶信息在預先建立的連接上進行轉(zhuǎn)發(fā)，節(jié)點處理時延可忽略不計，效率極高。電路交換很適合實時性要求高的通信業(yè)務，它很

33、好地解決了實時話音通信問題。它的主要缺點是信道資源的利用率低。,2024/3/17,45,2．分組交換 主要用于計算機間的數(shù)據(jù)通信業(yè)務，采用分組交換基于以下原因。 (1) 數(shù)據(jù)業(yè)務有很強的突發(fā)性，采用電路交換方式，信道利用率太低。 (2) 電路交換只支持固定速率的數(shù)據(jù)傳輸，要求收發(fā)嚴格同步，不適應數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中終端間異步、可變速率的通信要求。 (3) 話音傳輸對時延敏感、對差錯不敏

34、感。 (4) 分組交換是針對數(shù)據(jù)通信而設計的，為解決電路交換方式信道資源利用率低的缺點，分組交換引入了統(tǒng)計時分復用技術。,2024/3/17,46,3．幀中繼 幀中繼技術主要用于局域網(wǎng)高速互連業(yè)務。以 X.25 為代表的分組交換技術出現(xiàn)在 20世紀70年代，當時長途數(shù)據(jù)傳輸還有很高的差錯率，為保證可靠的服務質(zhì)量，分組協(xié)議采用了逐段的差錯控制和流量控制，這使得分組交換網(wǎng)交換時延大，無法為用戶提供更高的速率。4

35、．ATM ATM即異步傳送模式，其主要設計目標是在一個網(wǎng)絡平臺上用分組交換技術來實現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務的綜合傳送交換。,2024/3/17,47,廣域通信網(wǎng)上使用的交換技術都有自己的特點，主要廣域網(wǎng)交換技術的特點比較如表6-2所示。,表6-2 主要廣域網(wǎng)交換技術的特點比較,2024/3/17,48,6. 3 通信網(wǎng)的體系結(jié)構在通信領域影響最大的分層體系結(jié)構有兩個，即TCP/IP協(xié)議族和OSI參考模型。它們已

36、成為設計可互操作的通信標準的基礎。 TCP/IP體系結(jié)構以網(wǎng)絡互連為基礎，提供了一個建立不同計算機網(wǎng)絡間通信的標準框架。 OSI則是一個標準化了的體系結(jié)構，常被用來描述通信功能，但實際中很少實施。6.3.1 OSI參考模型OSI參考模型是ISO在1977年提出的開發(fā)網(wǎng)絡互連協(xié)議的標準框架。OSI 參考模型分為七層，如圖 6-17所示。,2024/3/17,49,圖6-17 OSI與TCP/IP

37、協(xié)議分層結(jié)構,2024/3/17,50,下面是各層的具體功能。 (1) 應用層：為用戶提供到OSI環(huán)境的接入和分布式信息服務。 (2) 表示層：將應用進程與不同的數(shù)據(jù)表示方法獨立開來。 (3) 會話層：為應用間的通信提供控制結(jié)構，包括建立、管理、終止應用之間的會話。 (4) 運輸層：為兩個端點之間提供可靠的、透明的數(shù)據(jù)傳輸，以及端到端的差錯恢復和流量控制能力。 (5) 網(wǎng)絡層：使高層

38、與連接建立所使用的數(shù)據(jù)傳輸和交換技術獨立開來，并負責建立、保持、終止一個連接。 (6) 數(shù)據(jù)鏈路層：發(fā)送帶有必需的同步、差錯控制和流量控制信息的數(shù)據(jù)塊(幀)，保證物理鏈路上數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?(7) 物理層：負責物理介質(zhì)上無結(jié)構的比特流傳輸，定義接入物理介質(zhì)的機械的、電氣的、功能的特性。,2024/3/17,51,6.3.2 TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構TCP/IP是美國國防部高級研究計劃署(DARPA)資助的A

39、RPANet實驗項目的研究成果之一， 開始于20世紀60年代的ARPANet項目主要目的就是要研究不同計算機之間的互連性，974年，V. Cerf與R. Kahn聯(lián)手重寫了TCP/IP協(xié)議，并最終成為了Internet的基礎。 下面是各層的具體功能。,2024/3/17,52,(1) 應用層：包含支持不同的用戶應用的應用邏輯。每一種不同的應用層需要一個與之相對應的獨立模塊來支持。 (2) 運輸層：為應用層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸機

40、制。對每一個應用，運輸層保證所有的數(shù)據(jù)都能到達目的地應用，并且保證數(shù)據(jù)按照其發(fā)送時的順序到達。 (3) IP：該層執(zhí)行在不同網(wǎng)絡之間IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)和路由的選擇。其中使用IP協(xié)議執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)，使用RIP、OSPF、BGP等協(xié)議來發(fā)現(xiàn)和維護路由，人們習慣上將該層簡稱為IP層。 (4) 網(wǎng)絡接入層：它負責一個端系統(tǒng)和它所在的網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)交換。 (5) 物理層：定義數(shù)據(jù)傳輸設備與物理介質(zhì)或它所連接的網(wǎng)絡之間的物理

41、接口。,2024/3/17,53,6.4 通信網(wǎng)的發(fā)展史 以1878年第一臺交換機投入使用作為現(xiàn)代通信網(wǎng)的開端，那么它已經(jīng)過了120多年的發(fā)展。這期間由于交換技術、信令技術、傳輸技術、業(yè)務實現(xiàn)方式的發(fā)展，通信網(wǎng)大致經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。 1．第一階段 第一階段大約在1880～1970年之間，是典型的模擬通信網(wǎng)時代，網(wǎng)絡的主要特征是模擬化、單業(yè)務單技術。這一時期電話通信網(wǎng)占統(tǒng)治地位，電話業(yè)務也是網(wǎng)絡運營商主要的業(yè)

42、務和收入來源。,2024/3/17,54,2．第二階段 第二階段大約在1970～1994年，是骨干通信網(wǎng)由模擬網(wǎng)向數(shù)字網(wǎng)轉(zhuǎn)變的階段。這一時期數(shù)字技術和計算機技術在網(wǎng)絡中被廣泛使用，除傳統(tǒng) PSTN 外，還出現(xiàn)了多種不同的業(yè)務網(wǎng)。網(wǎng)絡的主要特征是數(shù)?；旌?、多業(yè)務多技術并存，這一階段業(yè)界主要是通過數(shù)字計算機技術的引入來解決話音、數(shù)據(jù)業(yè)務的服務質(zhì)量。 這一時期是現(xiàn)代通信網(wǎng)最重要的一個發(fā)展階段，它幾乎奠定了未來

43、通信網(wǎng)發(fā)展的所有技術基礎，比如數(shù)字技術、分組交換技術。,2024/3/17,55,3．當前階段 從1995年一直到目前，這一時期可以說是信息通信技術發(fā)展的黃金時期，是新技術、新業(yè)務產(chǎn)生最多的時期。在這一階段，骨干通信網(wǎng)實現(xiàn)了全數(shù)字化，骨干傳輸網(wǎng)實現(xiàn)了光纖化，同時數(shù)據(jù)通信業(yè)務增長迅速，獨立于業(yè)務網(wǎng)的傳送網(wǎng)也已形成。在技術方面，對網(wǎng)絡結(jié)構產(chǎn)生重大影響的主要有以下三方面：計算機技術 、光傳輸技術 、Internet 網(wǎng)。

44、圖6-18描述了目前電信網(wǎng)的概貌。,2024/3/17,56,圖6-18 當前電信網(wǎng)的概貌,2024/3/17,57,6. 5 主要網(wǎng)絡簡介 現(xiàn)代通信網(wǎng)的分類很多, 按其功能、作用、性質(zhì)及其服務范圍等, 可分為各種不同的網(wǎng)絡。 按功能作用分為：電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)(計算機網(wǎng))、圖像網(wǎng)、移動網(wǎng)。 按服務范圍分為：長途網(wǎng)、本地網(wǎng)、接入網(wǎng)。 專用網(wǎng)的分類就更多了,

45、如各個部門行業(yè), 按其自身信息技術的需求而建設的網(wǎng), 如氣象網(wǎng)、郵政綜合計算機網(wǎng), 各銀行組建的金融網(wǎng), 大型工礦企業(yè)控制網(wǎng)、監(jiān)控網(wǎng)等等。如圖6-19所示。,2024/3/17,58,圖 6-19 兩種智能交通網(wǎng)(a) 通信系統(tǒng)與交通信息網(wǎng); (b) 深圳高速公路東環(huán)信息網(wǎng),2024/3/17,59,6.5.1電話網(wǎng) 電話網(wǎng)是傳統(tǒng)的網(wǎng), 是人們都比較熟悉的網(wǎng)絡, 其主要是為話音業(yè)務的傳送、轉(zhuǎn)接而設置的網(wǎng)絡。 

46、 電話網(wǎng)在世界上一般主要采用SDH系統(tǒng)干線傳輸和中繼傳輸為主, 以數(shù)字程控交換機為話音信號的轉(zhuǎn)接點而設置等級結(jié)構。我國的電話網(wǎng)可分為長途電話網(wǎng)、本地網(wǎng)、市話網(wǎng)和接入網(wǎng)。  1、長途電話網(wǎng) 長途網(wǎng)為復合型結(jié)構, 它以長途交換中心劃分為一級交換中心、 二級交換中心和三級交換中心組成的三級網(wǎng)絡結(jié)構。,2024/3/17,60,一級交換中心為國家的大型交換中心, 又稱為省間交換中心, 現(xiàn)主要設

47、置在我國的八大城市（北京, 沈陽, 西安, 成都, 武漢, 南京, 上海, 廣州）； 二級交換中心是以省、市為交換中心, 一般設在省會城市； 三級交換中心設在地區(qū)交換中心。 各交換中心之間都設置有傳輸鏈路,這些傳輸鏈路直接與長途匯接局相連, 由傳輸鏈路組成為國家的一級干線、二級干線及長市中繼線。三級長途網(wǎng)絡如圖所示。  ,圖 長途電話三級網(wǎng)結(jié)構,2024/3

48、/17,62,2、本地電話網(wǎng) 本地電話網(wǎng)又稱本地網(wǎng), 指在同一編號區(qū)內(nèi)由若干端局、 匯接局及局間中繼、 用戶線和話機終端組成的電話網(wǎng)。本地電話網(wǎng)又分為分區(qū)單匯接結(jié)構, 分區(qū)雙匯接局結(jié)構（來話匯接）以及全覆蓋網(wǎng)絡結(jié)構。 本地網(wǎng)的全覆蓋網(wǎng)絡結(jié)構是在本地網(wǎng)內(nèi)設置若干匯接局, 這些匯接局均處于平等地位, 均勻分擔負荷, 匯接局間以網(wǎng)狀網(wǎng)相連, 各端局與匯接局相連, 如圖所示。  一般說來, 在

49、特大或大城市的本地網(wǎng), 其中心城市采用全覆蓋結(jié)構或分區(qū)雙匯接結(jié)構。,圖 本地網(wǎng)的全覆蓋網(wǎng)路結(jié)構,2024/3/17,64,6.5.2 數(shù)據(jù)網(wǎng) 數(shù)據(jù)網(wǎng)的定義, 可解釋為用于傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務的通信網(wǎng), 它是以數(shù)據(jù)交換機（分組交換、 幀中繼交換、ATM交換、高級路由器、 IP交換機等）為轉(zhuǎn)接點而組成世界、國家及地區(qū)性的網(wǎng)絡。 它是以計算機硬件、軟件技術為基礎與現(xiàn)代傳輸技術綜合應用的產(chǎn)物。 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)發(fā)展很

50、快, 而且正逐步過渡到各種綜合數(shù)據(jù)業(yè)務, 寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務的通信網(wǎng)絡。 它以數(shù)據(jù)交換節(jié)點機為基礎, 可分為分組交換網(wǎng)、ATM網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)（Internet）、 IP網(wǎng)、局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等等。,2024/3/17,65,6.5.3接入網(wǎng) 接入網(wǎng)描述為: 用戶與交換節(jié)點之間的傳輸系統(tǒng)（包括終端設備、傳輸設備及傳輸線）就構成其接入網(wǎng)。 接入網(wǎng)在整個通信網(wǎng)中的位置如圖所示。  接入網(wǎng)可采用多種多樣的信號傳

51、輸方式、 傳輸技術, 光纖、微波、衛(wèi)星、移動等通信系統(tǒng)等都是接入網(wǎng)的主要方式。這些通信系統(tǒng)以及用以架設的用戶金屬電纜等就組成了龐大的、結(jié)構復雜的接入網(wǎng), 如圖所示。 ,圖 接入網(wǎng)在整個通信網(wǎng)中的位置,圖 多種傳輸技術構成接入網(wǎng)示意圖,2024/3/17,68,接入網(wǎng)按其傳輸技術分類如下:,2024/3/17,69,6.5.4 綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN） ISDN基本概念 1980年

52、, CCITT給ISDN的定義解釋為: 它是綜合數(shù)字電話網(wǎng)IDN的基礎上, 提供端對端的數(shù)字連接, 用來支持話音、非話音在內(nèi)的綜合數(shù)字業(yè)務, 并通過標準化多用途用戶接入的網(wǎng)絡， 稱為綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(ISDN)。它分為窄帶N-ISDN和寬帶B-ISDN兩類。  N-ISDN網(wǎng) 此類網(wǎng)絡稱為窄帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)，它的用戶傳輸速率小于 2 Mb/s， 是以現(xiàn)有的數(shù)字程控交換、分組交換為平臺而構成的全數(shù)字化的通信網(wǎng)。,2

53、024/3/17,70,它實現(xiàn)了用戶終端全數(shù)字化的綜合業(yè)務的接入，為用戶提供端口速率，以標準B、D、H信道速率為基礎。,其接口速率為: B信道: 64 kb/sD信道: 16 kb/sH信道: 384 kb/s（6×64 kb/s）H11信道: 1536 kb/s（23B＋D）H12信道: 1920 kb/s（30B＋D）基本接口速率： 144 kb/s(2B+D)基群接口速率： 2048 kb/s

54、、 1544 kb/s,2024/3/17,71,B-ISDN網(wǎng) 此種網(wǎng)絡為寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng), 它的用戶傳輸速率一般大于2 Mb/s， 所謂寬帶綜合業(yè)務是指高比特率的、寬頻帶的視頻信號業(yè)務，如可視電話、會議電視、監(jiān)控圖像、有線電視、 高清晰度電視業(yè)務以及高速數(shù)據(jù)業(yè)務等。 B-ISDN是基于寬帶ATM交換為基礎構建的現(xiàn)代信息網(wǎng)絡。 現(xiàn)在大、中城市都已建立了ATM網(wǎng)，它實現(xiàn)端到端多媒體數(shù)字業(yè)務的傳輸與交