第5章通信網(wǎng)及廣域網(wǎng)

1、5.1通信網(wǎng)概述5.2廣域網(wǎng)5.3分組交換廣域網(wǎng)5.4綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)5.5數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)第5章 通信網(wǎng)與廣域網(wǎng) 【本章內(nèi)容簡介】通信網(wǎng)和廣域網(wǎng)是一種地域分布極其廣大的網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在已經(jīng)成為信息化社會的命脈和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。本章主要介紹了通信網(wǎng)和廣域網(wǎng)的基本構(gòu)成、分類，典型的通信網(wǎng)和廣域網(wǎng)的原理、結(jié)構(gòu)、功能和業(yè)務(wù)應(yīng)用。 【本章重點難點】重點掌握PSTN、SDH/PDH、3G、FR、ATM技術(shù)的基本原理式和特點，了解廣域提供的服務(wù)和B-ISDN交換網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與參考模型。第5章 城域網(wǎng)與廣域網(wǎng) 5.1通信網(wǎng)概述 1通信網(wǎng)的構(gòu)成 通信網(wǎng)的構(gòu)成包括硬件和軟件系統(tǒng)。通信網(wǎng)的硬件系統(tǒng)一般由終端設(shè)備、傳輸系統(tǒng)和轉(zhuǎn)接

2、交換系統(tǒng)等3部分通信設(shè)備構(gòu)成，是構(gòu)成通信網(wǎng)的物理實體。為了使全網(wǎng)協(xié)調(diào)合理地工作，還要有各種規(guī)定，如信令方案、各種協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、路由方案、編號方案、資費制度與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等，這些均屬于軟件系統(tǒng)。從另外一個角度來講，現(xiàn)代通信網(wǎng)除了有傳遞各種用戶信息的業(yè)務(wù)網(wǎng)之外，還需要有若干支撐網(wǎng)，如接入網(wǎng)、信令網(wǎng)、同步網(wǎng)和管理網(wǎng)等。5.1.1通信網(wǎng)的構(gòu)成與分類5.1.1通信網(wǎng)的構(gòu)成與分類 2通信網(wǎng)的分類（1）按業(yè)務(wù)種類，可劃分為電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)等。（2）按服務(wù)范圍，可劃分為本地網(wǎng)、長途網(wǎng)和國際網(wǎng)等。（3）按傳輸介質(zhì)，可劃分為電纜通信網(wǎng)、光纜通信網(wǎng)、和無線通信網(wǎng)等。（4）按交換方式，可劃分為電路交

3、換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)和寬帶交換網(wǎng)等。（5）按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可劃分為網(wǎng)狀網(wǎng)、星型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)和總線網(wǎng)等。（6）按信號形式，可劃分為模擬通信網(wǎng)、數(shù)字通信網(wǎng)、數(shù)字/模擬混合網(wǎng)等。（7）按傳遞方式，可劃分為同步傳遞模式和異步傳遞模式等。 1公共交換電話網(wǎng)的基本組成 公共交換電話網(wǎng)主要由用戶終端設(shè)備、交換設(shè)備和傳輸系統(tǒng)組成，基本結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。5.1.2公共交換電話網(wǎng)圖5-1 公共交換電話網(wǎng)的基本組成 2話音業(yè)務(wù)的特點（1）速率恒定且單一（2）話音對丟失不敏感（3）話音對實時性要求較高（4）話音具有連續(xù)性 5.1.2公共交換電話網(wǎng) 1光纖通信系統(tǒng)的基本組成 光纖通信系統(tǒng)主要由光發(fā)送機(jī)、光接收機(jī)、光纜傳輸線路、

4、光中繼器和各種無源光器件構(gòu)成，光纖通信系統(tǒng)的基本組成如圖5-2所示。5.1.3光纖通信和SDH/PDH圖5-2 光纖通信系統(tǒng)的基本組成5.1.3光纖通信和SDH/PDH 2SDH/PDH 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳送的信號都是數(shù)字化的脈沖序列。這些數(shù)字信號流在數(shù)字交換設(shè)備之間傳輸時，其速率必須完全保持一致，才能保證信息傳送的準(zhǔn)確無誤，這就叫做“同步”。 在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，有兩種數(shù)字傳輸系列，一種叫“準(zhǔn)同步數(shù)字系列”（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH），另一種叫“同步數(shù)字系列”（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）。 1移動通信網(wǎng)

5、的系統(tǒng)基本組成 一個典型的移動通信網(wǎng)的基本組成如圖5-4所示。5.1.4移動通信網(wǎng)與3G 圖5-4 移動通信網(wǎng)的基本組成 32G移動通信系統(tǒng) 第二代移動通信系統(tǒng)主要包括GSM和CDMA。 43G數(shù)字移動通信系統(tǒng) ITU對第三代移動通信系統(tǒng)主要確定了3個無線接口標(biāo)準(zhǔn)，分別是CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。其中，TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，時分同步碼分多址）是由我國提出的標(biāo)準(zhǔn)，這在我國通信發(fā)展史上是一個重要的里程碑。5.1.4移動通信網(wǎng)與3G 1衛(wèi)星通信網(wǎng)的基本組成5.1.5衛(wèi)星通

6、信網(wǎng)圖5-6 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成 2衛(wèi)星通信網(wǎng)的特點（1）覆蓋區(qū)域大（2）具有多址連接能力（3）頻帶寬，通信容量大（4）通信質(zhì)量好，可靠性高（5）通信機(jī)動靈活（6）通信成本與通信距離無關(guān) 5.1.5衛(wèi)星通信網(wǎng)5.2廣域網(wǎng) 5.2.1廣域網(wǎng)的構(gòu)成 從一般意義上講，廣域網(wǎng)是由一些節(jié)點交換機(jī)和連接這些交換機(jī)的鏈路組成的。圖5-7 廣域網(wǎng)的基本拓樸結(jié)構(gòu) 1網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和速率范圍大 2網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜 3具有多功能多用途的綜合服務(wù)能力 4多采用轉(zhuǎn)接信道的交換型傳輸制式5.2.2廣域網(wǎng)的特點5.2.3 廣域網(wǎng)提供的服務(wù) 廣域網(wǎng)的主要功能是實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，因此廣域網(wǎng)一般用于主機(jī)之間或網(wǎng)絡(luò)之間的互

7、連，它實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)層及其以下各層的功能，并向高層提供兩類服務(wù)，分別是面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這兩種服務(wù)的具體實現(xiàn)就是通常所謂的數(shù)據(jù)報服務(wù)和虛電路服務(wù)。5.2.3 廣域網(wǎng)提供的服務(wù) 表5-2 虛電路服務(wù)與數(shù)據(jù)報服務(wù)的主要區(qū)別對比項目虛電路數(shù)據(jù)報思路可靠通信應(yīng)該由網(wǎng)絡(luò)來保證可靠通信應(yīng)該由用戶主機(jī)來保證連接的建立必須有不要目的站地址僅在連接建立階段使用，每個分組使用短的虛電路號每個分組都有目的站的全地址分組轉(zhuǎn)發(fā)屬于同一條虛電路的所有分組按同一路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)每個分組獨立選擇路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)節(jié)點交換機(jī)出現(xiàn)故障時所有通過出故障的節(jié)點交換機(jī)的虛電路均不能工作出故障的節(jié)點交換機(jī)可能會丟失分組，一些路

8、由會發(fā)生變化分組的順序總是按發(fā)送順序到達(dá)目的站到達(dá)目的站時可能會不按發(fā)送順序端到端的差錯控制和流量控制由通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)，也可由用戶主機(jī)負(fù)責(zé)由用戶主機(jī)負(fù)責(zé)5.3分組交換廣域網(wǎng) 5.3.1 X.25分組交換網(wǎng) 1X.25協(xié)議圖5-8 X.25分組交換網(wǎng)絡(luò)5.3.1 X.25分組交換網(wǎng)2X.25協(xié)議的幀格式X.25協(xié)議的幀格式如圖5-7所示。幀首部分組首部用戶數(shù)據(jù)幀尾部圖5-9 X.25協(xié)議的幀格式 3X.25分組交換網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)種類（1）交換式虛電路（2）永久式虛電路（3）常用任選業(yè)務(wù)。 呼叫封阻 快速選擇與快速接收 反向計費業(yè)務(wù) 分組多址廣播業(yè)務(wù) 閉合用戶群業(yè)務(wù) 5.3.1 X.25分組交換網(wǎng) 4

9、X.25分組交換網(wǎng)的接入方式 5.3.1 X.25分組交換網(wǎng)圖5-10 用戶接入公用分組交換網(wǎng)的方式5.3.2幀中繼網(wǎng) 1幀中繼概述 和X.25一樣，幀中繼 (Frame Relay，F(xiàn)R)也是分組交換廣域網(wǎng)，它于1991年問世，隨后就得到了迅速的發(fā)展。幀中繼是一個簡單的面向連接的虛電路分組業(yè)務(wù)，它既提供交換虛電路，也提供永久虛電路。 幀中繼技術(shù)吸納了 X.25的優(yōu)點，以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合X.25統(tǒng)計復(fù)用，端口共享等技術(shù)，采用分組交換中把數(shù)據(jù)組成不可分割的幀，以幀為單位進(jìn)行信息的發(fā)送、接收和處理。由于幀中繼在許多方面非常類似于X.25，因此它也又被稱為第二代X.25或快速分組交換。2幀中

10、繼的特點5.3.2幀中繼網(wǎng)圖5-11 幀中繼網(wǎng)絡(luò)的差錯控制功能5.3.2幀中繼網(wǎng)2幀中繼的特點圖5-12 幀中繼網(wǎng)絡(luò)提供的虛電路服務(wù) 3幀中繼網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 （1）局域網(wǎng)間互連（2）電子文件傳輸（3）組建虛擬專用網(wǎng)5.3.2幀中繼網(wǎng)5.4綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（Integrated Service Digital Network, ISDN）是一種通用的全數(shù)字式通信網(wǎng)絡(luò)，主要用作構(gòu)建計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的各種信息網(wǎng)絡(luò)的通信基礎(chǔ)設(shè)施。ISDN的主要特點是在其所接入的各端系統(tǒng)之間，可進(jìn)行話音、文字、數(shù)據(jù)和圖像等多種業(yè)務(wù)的通信，或者是融合話音、數(shù)據(jù)和圖像等信息的多媒體業(yè)務(wù)通信。 ISDN技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷

11、了以64Kbps速率為基礎(chǔ)的窄帶ISDN（N-ISDN）和面向多媒體業(yè)務(wù)的寬帶ISDN（B-ISDN）兩個重大的技術(shù)發(fā)展階段。 1N-ISDN簡介 N-ISDN的基本結(jié)構(gòu)是在現(xiàn)有數(shù)字電話網(wǎng)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)用戶到用戶的全數(shù)字連接，使用單一的網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一的全新的用戶-網(wǎng)絡(luò)接口，為用戶提供包括話音、文字、圖像、數(shù)據(jù)等廣泛形式的綜合電信業(yè)務(wù)。 5.4.1窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)圖5-13 N-ISDN的基本連接結(jié)構(gòu)5.4.1窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)圖5-14 N-ISDN網(wǎng)絡(luò)整體模型 2N-ISDN的信道與業(yè)務(wù) 基本速率接口 (Basic Rate Interface，BRI)，基本速率為2B+D=144Kbps；

12、基群（或稱一次群）速率接口 (Primary Rate Interface，PRI)，基群速率為23B+D=1.544Mbps或30B+D=2.048Mbps。 ITU-T將ISDN提供的業(yè)務(wù)分為基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)。補(bǔ)充業(yè)務(wù)是對基本業(yè)務(wù)改變或增添，通常可與多個基本業(yè)務(wù)結(jié)合供用戶使用。 5.4.1窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)5.4.1窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) 3N-ISDN的應(yīng)用 N-ISDN的應(yīng)用比較廣泛，主要的應(yīng)用如Internet接入、遠(yuǎn)程局域網(wǎng)互連、組建虛擬專用網(wǎng)、商業(yè)銷售點系統(tǒng)、證券交換等。圖5-13 利用ISDN進(jìn)行遠(yuǎn)程局域網(wǎng)互連 1B-ISDN與N-ISDN的比較 （1）N-ISDN的網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)字

13、電話網(wǎng)體制作為基礎(chǔ)的，并仍采用傳統(tǒng)的電路交換方式。而B-ISDN則是采用各種高速、寬帶傳輸與交換體制來構(gòu)建其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 （2）N-ISDN采用固定的實通道速率以及他們不同的組合。而B-ISDN沒有實通道而只有虛通道的概念，且虛通道的速率不能預(yù)先確定。 （3）N-ISDN主要是以數(shù)字電話為主要業(yè)務(wù)，附以計算機(jī)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和一些可視業(yè)務(wù)。而B-ISDN能夠承載的業(yè)務(wù)要寬廣得多。5.4.2寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) 2B-ISDN的傳輸網(wǎng) 發(fā)展初期的B-ISDN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5-15所示。在發(fā)展的初期階段在于進(jìn)一步實現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)和圖像等業(yè)務(wù)的綜合。 5.4.2寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)圖5-15 發(fā)展初期的B-ISDN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 發(fā)展后期階段的B-ISDN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5-16所示。后期B-ISDN中引入了智能管理網(wǎng)，由智能網(wǎng)路控制中心管理的是3個基本網(wǎng)。 5.4.2寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)圖5-16 發(fā)展后期階段的B-ISDN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3 ATM的網(wǎng)絡(luò)5.4.2寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)圖5-17 ATM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（