第二講_光網(wǎng)絡結構體系及分類

1、2022-4-15許國良許國良1許國良南京大學光通信工程研究中心南京大學光通信工程研究中心2022-4-15許國良許國良2v 通信網(wǎng)的結構v 光網(wǎng)絡的分類v 光網(wǎng)絡的結構v SDH和WDM光網(wǎng)絡v 2022-4-15許國良許國良3通信網(wǎng)的結構：分層結構2022-4-15許國良許國良4通信網(wǎng)的結構：分層和分割 電路層通道層傳輸媒質層2022-4-15許國良許國良5現(xiàn)有通信網(wǎng)的結構：水平分解CPN接入網(wǎng)UNINNINNICPN接入網(wǎng)UNI核心網(wǎng)2022-4-15許國良許國良6現(xiàn)有通信網(wǎng)的結構：垂直分解傳送網(wǎng)業(yè)務網(wǎng)應用層2022-4-15許國良許國良7ISO/OSI七層協(xié)議模型應用層表示層會話層傳輸

2、層網(wǎng)絡層鏈路層物理層通信子網(wǎng)面向通信面向服務面向應用應用程序：FTP、E-mail、Telnet數(shù)據(jù)結構表示、數(shù)據(jù)轉換、加密、壓縮進程管理、雙工、半雙工、單工、斷點續(xù)發(fā)，薄層為上層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)分組、路由選擇、差錯控制、流量控制數(shù)據(jù)組成可發(fā)送、接收的幀傳輸物理信號、接口、信號形式、速率ISO/OSI：國際標準化組織開放系統(tǒng)互連（International Organization for Standardization Open Systems Interconnection）2022-4-15許國良許國良8Internet與IP技術：OSI與TCP/IP 2022-4-15許國良許國

3、良9網(wǎng)絡體系結構：網(wǎng)絡體系結構： 為了簡化網(wǎng)絡設計的復雜性，網(wǎng)絡都按一系列層來管理，每一層都建立在前一層的基礎上 一臺機器上的第N層與另一臺機器上的第N層對話所使用的若干規(guī)則稱為第N層協(xié)議 層次和各協(xié)議總稱網(wǎng)絡體系結構 數(shù)據(jù)傳遞都是由上層傳到下層，接收由下層到上層，層間是虛通信，最下層為實際通信 網(wǎng)絡的層次化使系統(tǒng)設計更加條理化、標準化、系統(tǒng)化，簡化了網(wǎng)絡的管理，使各個接口相對獨立，保證了各個設備制造廠商的設備的互操作性。 每個設備可能有多層的功能，或一層的功能可能會有多種設備聯(lián)合完成。上層下層上層下層缺點：增加了網(wǎng)絡的復雜性，提高了網(wǎng)絡設備的成本。目前的發(fā)展趨勢網(wǎng)絡合并（Merge）2022

4、-4-15許國良許國良101、物理層 物理層：描述信號實際傳輸?shù)囊恍┪锢硖匦?，如：電平、電壓、傳輸介質的電學、光學特性等 1）通信系統(tǒng) 2）傳輸介質2022-4-15許國良許國良11物理層一、通信系統(tǒng)1、通信系統(tǒng)模型信源信宿變換噪聲信道變換2、信號：模擬信號（圖象、語音等）、數(shù)字信號（文本、計算機數(shù)據(jù)等）3、信號傳輸方式： 基帶傳輸：二進制信息借助電（矩形）脈沖表示形式（載體）直接進入信道的傳輸方式，信號未經(jīng)調制而傳輸，LAN中使用基帶傳輸，需好信道比如：二級矩形（兩個電平表示0和1），多級矩形（多個電平表示00、01、10、11等）和一些二級矩形的派生形式（平衡、非平衡、RZ、NRZ等） 調

5、制：信號經(jīng)調制再傳輸，收端解調，幅度調制、頻率調制、相位調制4、編碼：減少傳輸位數(shù)，節(jié)約信道，壓縮編碼 安全保密傳輸，加密編碼 適應惡劣信道傳輸，糾錯編碼5、信道： 帶寬：所能傳輸信號的頻率范圍 容量：每秒鐘所能傳輸?shù)谋忍財?shù)（速率）2022-4-15許國良許國良12二、傳輸介質1、雙絞線 一對銅線螺旋繞制而成，UTP、STP LAN上常用UTP，3類傳10M-100m，5類傳10M/100M-100m 10BASE-T100BASE-T RJ-45接頭，8芯，1/2、3/4為數(shù)據(jù)收發(fā)，5/6為電話，7/8為電源2、同軸電纜外皮外導體絕緣層內導體（銅）50歐姆，傳輸基帶數(shù)字信號細纜：10BASE

6、-2，10M-200m，BNC接頭粗纜：10BASE-5，10M-500m，AUI接頭 需收發(fā)器3、光纖金屬材料PVC護皮 填充物 護皮62.5um玻璃芯125um玻璃外皮聚合物物理層2022-4-15許國良許國良13光纖所用材料為玻璃，帶寬大，消耗低，不受電磁干擾 多模光纖：多個入射角，多條傳輸途徑，傳輸時間也不相同，幾公里 單模光纖：只有一個入射角，一條傳輸途徑，幾十公里發(fā)送端：發(fā)光二極管（LED），電信號變?yōu)楣庑盘柦邮斩耍汗鈾z測二極管（PIN二極管），光信號變?yōu)殡娦盘柦宇^為：ST接頭芯數(shù)：2-144，USA Min 12，HK Min 64、地面微波方向性強，直線傳輸（視距傳輸）收發(fā)兩端

7、使用拋物面天線常用頻段：2G-6G距離遠時使用中繼站一般用于電視、電話業(yè)務，也用于高速數(shù)傳受天氣影響較大5、衛(wèi)星微波 將一個地面微波中繼站升高到空中-衛(wèi)星，用于連接多個地面微波收發(fā)站衛(wèi)星在上行頻段接收，放大，在下行頻段轉發(fā)，一個衛(wèi)星可工作在多個頻段物理層2022-4-15許國良許國良14同步衛(wèi)星：衛(wèi)星與地球保持相對靜止，三顆同步衛(wèi)星即可覆蓋全球工作頻段一般在幾G到幾十G可用于多種業(yè)務傳輸時延大；240ms-300ms6、超短波 無方向性，繞射能力強 頻率范圍：30M-1G 傳輸速率低10Kbps，距離近，幾十公里 用于城市內無線組網(wǎng)、無線調度、遙測遙控 蜂窩系統(tǒng)、無線尋呼、無線數(shù)傳 存在多徑干

8、擾物理層2022-4-15許國良許國良152、數(shù)據(jù)鏈路層 1）數(shù)據(jù)鏈路層的作用 2）數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議例一 3）數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議例二 4）局域網(wǎng)技術的發(fā)展 5）ATM網(wǎng)絡技術 6）無線網(wǎng)絡技術 7）局域網(wǎng)網(wǎng)絡設備 8）局域網(wǎng)主干技術比較2022-4-15許國良許國良16數(shù)據(jù)鏈路層一、數(shù)據(jù)鏈路層的作用 鏈路層是利用物理層提供的原始比特流，在鄰接節(jié)點之間實現(xiàn)透明的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸1、組幀 將待發(fā)信息分成以“幀”為單位的段 為什麼要組幀？ 物理層會出錯，接收端可能接收的多或少（保證接收的比特數(shù)） 便于進行糾、檢錯，出錯后處理重發(fā) 流量控制，處理發(fā)的快、收的慢 組幀的方法： 字符計數(shù)法：幀頭處標明幀中字符數(shù)

9、量 開始/結束字符法： 開始-DLE（10H） 正文-STX（02H） 結束-DLE（10H） 適合傳送 8bit文本文件 開始/結束旗標法：每幀開始/結束有專門的位圖案， 如“01111110”，若發(fā)送數(shù)據(jù)有5連1，則其后自動添“0” 適合傳送任意二進制數(shù)據(jù)2022-4-15許國良許國良172、差錯控制 差錯的檢測與糾正 在發(fā)送的幀中，加入檢/糾錯用的冗余比特序列（如：CRC碼） 差錯恢復 為發(fā)送端提供一種“反饋重發(fā)機制” 發(fā)端收到正確反饋，發(fā)下一幀； 發(fā)端收到錯誤反饋，重發(fā)上一幀； 發(fā)端超時未收到反饋，重發(fā)上一幀；3、流量控制 發(fā)的快，收的慢，即使物理層無錯，接收端也會溢出錯 有很多方法，

10、主要用于網(wǎng)絡層 一般是收方要幾幀，發(fā)方發(fā)幾幀數(shù)據(jù)鏈路層2022-4-15許國良許國良18二、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議例一 HDLC（High-level Data Link Control）是面向比特型的通信規(guī)程，可以對任意數(shù)據(jù)進行透明、可靠的傳輸，用于公網(wǎng)、衛(wèi)星通信等1、組幀格式開始標志地址控制信息幀校驗結束標志8 bit8 bit 8 bit128 byte 16 bit8bitF 01111110 A C I FCS F 01111110發(fā)送幀：接收方地址應答幀：發(fā)送方地址信息 I 0 發(fā)序號N(S) P/F 收序號N(R)監(jiān)視 S 1 0 監(jiān) 視 P/F 收序號N(R)無編號 U 1 1 修 飾

11、 P/F 修 飾發(fā)：連續(xù)5個1，插入0收：連續(xù)5個1，丟掉0對A、C、I 字段進行冗余校驗， 典型為X16+X12+X5+1控制 I：用于信息傳送，序號模 8控制 S：鏈路監(jiān)視、應答，幀確認、 重發(fā)請求、暫停發(fā)送等 RR：接收準備好 RNR：接收未準備好 REJ：要求重發(fā)N（R）及以后的 I 幀 SREJ：要求重發(fā)N（R）的 I 幀控制 U：用于鏈路控制的附加功能，鏈路 建立、模式設定、鏈路釋放等數(shù)據(jù)鏈路層2022-4-15許國良許國良192、鏈路建立與拆除 建立：發(fā)送端發(fā)U幀請求，收端發(fā)U幀確認，雙方建立通信模式、初始化 拆除：發(fā)送端發(fā)U幀請求，收端發(fā)U幀確認，斷線3、信息的發(fā)送與接收 發(fā)送

12、端發(fā)信息幀（I），發(fā)送序號加1模8 收端接收正確發(fā)響應S幀的RR（N（R），處理接收序號 發(fā)端繼續(xù)發(fā)以后的信息幀4、錯誤檢測與恢復 接收端檢測FCS以及幀序號，有錯就丟掉，響應S幀的REJ（N（R） 要求發(fā)送端重新發(fā)送N（R）及以后的幀5、流量控制 接收端處于忙狀態(tài)時，發(fā)送S幀的RNR（N（R），要求發(fā)送端暫停發(fā)送 接收端不忙時，發(fā)送S幀的REJ（N（R）及RR（N（R），要求發(fā)送端 啟動發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層2022-4-15許國良許國良20三、鏈路層協(xié)議例二 局域網(wǎng)（LAN）是一個部門或組織的區(qū)域性計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，范圍在10Km內、數(shù)據(jù)速率大于1M、誤碼率低、無路由選擇、延遲小，LAN的拓撲結構分

13、為總線型、環(huán)型、星型及混合型等LLCMACPH高層由于拓撲結構或物理介質不同，訪問介質的方法及協(xié)議不同，為了便于給上層提供服務，LAN中將鏈路層分為兩層：LLC/MAC，不論介質訪問協(xié)議如何，LLC子層的機制都是一樣的2、LAN標準 1980年以來，IEEE為LAN制定了一系列標準，IEEE802系列為鏈路層標準 IEEE 802.1 LAN體系結構 IEEE 802.2 邏輯鏈路控制LLC IEEE 802.3 CSMA/CD介質訪問控制方法（MAC） IEEE 802.5 Token-Ring介質訪問控制方法（MAC） IEEE 802.3U 100M以太網(wǎng) IEEE 802.11 無線局

14、域網(wǎng) 1、LAN參考模型數(shù)據(jù)鏈路層2022-4-15許國良許國良213、邏輯鏈路控制協(xié)議（LLC） 接受MAC服務，為網(wǎng)絡層提供服務 通信方式與數(shù)據(jù)單元結構類似 HDLC 協(xié)議4、以太網(wǎng)（Ethernet）介質訪問控制（MAC）協(xié)議 Xerox、DEC、Intel在80年代共同提出一個10M以太網(wǎng)標準 IEEE 802.3 速率：10M點數(shù)：1024介質：雙絞線、同軸、光纖 距離：2.5Km 編碼：曼徹斯特訪問控制：CSMA/CD數(shù)據(jù)幀結構：前導碼起始SADAFCSPAD信 息長度CRC64 - 1518 byte7 byte1010 - 101 byte101010116 byte目的地址6

15、 byte源地址2 byte0 -15000 -1500 byte0 -46 byte填充46 byteCRC校驗數(shù)據(jù)鏈路層2022-4-15許國良許國良22CSMA/CD：載波偵聽、多路訪問/沖突檢測 MA：多路訪問，點到多點 CS：載波偵聽 a：持續(xù)監(jiān)聽；聽到信道空閑，馬上發(fā)送 b：p-持續(xù)監(jiān)聽：聽到信道空閑，以某一概率發(fā)送 c：非持續(xù)監(jiān)聽：聽到信道空閑，馬上發(fā)送；如信道忙，延遲一時段再聽 CD：沖突檢測 在通信過程中，同時進行沖突檢測：若信道空閑，進行數(shù)據(jù)發(fā)送，然后 進行512 bit （64 byte ）時間片的沖突檢測，即將自己發(fā)送的包收回來， 若正確，認為已占領信道，進行連續(xù)發(fā)送；

16、若沖突，則立即停止發(fā)送，并 發(fā)送阻塞信號（32 byte ），使沖突強化，各沖突方進行隨機延時，然后再 進行載波偵聽，隨機延時采用“截斷的二進制指數(shù)后退算法”：L站 1 站 2 截斷的二進制指數(shù)后退算法： T=r*t 0=r=2k-1 k=min（i，10） t：512bit 時間片 i：沖突次數(shù) 沖突到了16次，交上層處理 網(wǎng)絡直徑： 2L/ct c =1.8*10 m/s8數(shù)據(jù)鏈路層2022-4-15許國良許國良23CSMA/CD發(fā)送端與接收端控制流程圖 發(fā)送 隨機延遲總線空閑？發(fā)送信息有沖突？ 發(fā)阻塞發(fā)送完成？ 沖突16次？收到應答？ 放棄發(fā)送 結束YNYNNYYNYN接收有載波？收信息

17、沖突碎片地址匹配CRC？ 發(fā)應答 結束取消接收NYNYYYNN數(shù)據(jù)鏈路層2022-4-15許國良許國良24LAN鏈路層發(fā)送端與接收端工作過程 發(fā)送端：LLC子層請求發(fā)送一幀，MAC子層將LLC子層的 PDU組成幀：將一個前導碼、幀起始標志加到幀的頭部，將LLC的 PDU作為信息，填充PAD，附加目的地址、源地址、幀長度和校驗序列，然后采用CSMA/CD訪問控制方法進行發(fā)送，發(fā)送成功將結果通知LLC 接收端：接收端的MAC子層隨時監(jiān)聽，聽到有載波并有前導碼和同步碼后，接收比特，檢測幀長度是否正確，幀長度是否為8 的整數(shù)倍，是否有沖突信號，目的地址是否是自己，是否群呼，差錯控制是否正確，以上檢測均

18、通過，響應LLC 子層數(shù)據(jù)鏈路層2022-4-15許國良許國良253、網(wǎng)絡層 1）網(wǎng)絡層的作用 2）路由選擇與擁擠控制 3）網(wǎng)絡層協(xié)議例一 4）網(wǎng)絡層協(xié)議例二：無連接的IP協(xié)議 5）網(wǎng)間互連 6）廣域網(wǎng)連接2022-4-15許國良許國良26網(wǎng)絡層一、網(wǎng)絡層的作用 網(wǎng)絡層利用數(shù)據(jù)鏈路層提供的鄰接節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳送功能，保證終端系統(tǒng)間進行透明、高可靠的數(shù)據(jù)傳遞 鏈路層僅負責將幀從線路一端送到相鄰的另一端，若數(shù)據(jù)從源到目標傳輸并不是相鄰節(jié)點，則需要經(jīng)多次跳躍，網(wǎng)絡層則負責端到端的通信 網(wǎng)絡層開始是為資源子網(wǎng)訪問通信子網(wǎng)而設計，通信子網(wǎng)是一種交換式通信網(wǎng)，LAN是一種廣播通信網(wǎng)，LAN 不需網(wǎng)絡層即可工

19、作，但 LAN要劃分子網(wǎng)，網(wǎng)間互連時需網(wǎng)絡層 1、數(shù)據(jù)分組/數(shù)據(jù)報 將數(shù)據(jù)分成長度有限的分組/數(shù)據(jù)報，降低節(jié)點存儲負擔2、路由選擇 為數(shù)據(jù)傳送選擇跳躍的最佳路徑3、流量與擁擠控制 節(jié)點超載，接收端反饋，與發(fā)送端進行協(xié)調4、網(wǎng)間互連 不同子網(wǎng)間的互連，協(xié)議轉換5、為上層提供服務2022-4-15許國良許國良27* 連接型（虛電路服務） 源端點與目的端點先建立起一條邏輯通路，即虛電路（非專有，別人也可用用完即釋放），然后數(shù)據(jù)分組延虛電路順序傳送，發(fā)完拆鏈，建鏈和拆鏈都是一段段地進行* 無連接型（數(shù)據(jù)報服務） 不需建立鏈路，數(shù)據(jù)報自身目的地址及序號等信息，節(jié)點根據(jù)地址進行轉發(fā)* 兩種服務比較 虛電路

20、：建鏈拆鏈；建鏈時需路由選擇，以后不用；分組順序到達，路經(jīng)一致 數(shù)據(jù)報：不需建鏈；每個數(shù)據(jù)報傳送都需路由選擇；數(shù)據(jù)報無順序，路徑不一 虛電路：順序控制、流量控制由通信子網(wǎng)負責；可靠傳輸；適合集中大數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)報：順序控制、流量控制由端系統(tǒng)負責； 不可靠傳輸；適合分散小數(shù)據(jù) 虛電路：虛電路有一環(huán)故障，傳輸中斷 數(shù)據(jù)報：無此情況網(wǎng)絡層2022-4-15許國良許國良28二、路由選擇與擁擠控制 1、路由算法 路由算法屬網(wǎng)絡層軟件，負責分組/數(shù)據(jù)報傳輸時選擇路徑，對數(shù)據(jù)報每個都要決定，對虛電路只在建鏈時選擇一次 要求：正確、簡單、牢固、穩(wěn)定、公正和優(yōu)化 兩類算法：適應性：依網(wǎng)絡流量和拓撲進行路由選擇（動態(tài)

21、路由選擇） 非適應性：不依網(wǎng)絡流量和拓撲進行路由選擇（靜態(tài)路由選擇）* 最短路徑路由選擇 按最短路徑路由，路徑可以是：距離、段數(shù)、帶寬、流量等，一般取速度最快為最短路徑，各節(jié)點測量與其它節(jié)點 的最短路徑，記錄形成路由表* 多路徑路由選擇 若各通信全部經(jīng)最短路由，將造成擁擠，多路徑路由選擇將路徑劃分成最好、次好、第三好 - ，將流量分配到幾條路徑上，按隨機數(shù)分布路由* 集中路由選擇 前兩種算法適合網(wǎng)絡拓撲靜態(tài)，而且流量變化少的場合，由操作人員列表，裝入 IMP 中，但如果網(wǎng)絡拓撲變化（IMP 故障）或流量變化大，就需要動態(tài)修改路由表，該方法建立路由選擇控制中心（RCC），每個 IMP 周期性地向

22、 RCC 發(fā)送路由等狀態(tài)信息，RCC 為每個 IMP 修正路由表，轉發(fā)給每個 IMP網(wǎng)絡層2022-4-15許國良許國良29* 獨立路由選擇 集中路由選擇需 RCC，RCC任務繁重，分配路由表流量集中，不能發(fā)生故障該方法中每個 IMP 基于自己收集的信息修正路由表，以適應網(wǎng)絡拓撲和流量的變化* 分布式路由選擇 IMP 與相鄰的 IMP 交換路由選擇信息，修正路由表2、擁擠控制 造成線路擁擠有兩方面：IMP 慢；線路容量不夠* 緩沖區(qū)預分配 建立一條虛電路時，IMP 不僅添寫了路由表，還為該虛電路開辟了緩沖區(qū)* 丟棄報文分組 一般用于數(shù)據(jù)報服務，報文分組到達，若無空間，便丟棄* 定數(shù)分組控制法

23、使用四處環(huán)游的“許可證”來控制子網(wǎng)中數(shù)據(jù)分組的數(shù)目，許可證有一定的數(shù)量，發(fā)端銷毀，收端再生* 抑制分組法 在網(wǎng)絡運行過程中，節(jié)點發(fā)現(xiàn)有阻塞趨勢，則向源節(jié)點發(fā)抑制分組，源節(jié)點放慢速度，在監(jiān)聽期間無抑制分組，則加大通信量網(wǎng)絡層2022-4-15許國良許國良30三、網(wǎng)絡層協(xié)議例一：面向連接的X.25協(xié)議 1、X.25 概述 1974年，CCITT 制定了通信子網(wǎng)的 X.25 標準，1976、1980、1984年進行了修訂，建議每四年修訂一次，X.25 定義了 DTE 與 DCE 間的接口，有三層： * 物理層 定義了 DTE 與 DCE 間電子、機械接口 標準采用X.21/X.21bis X.21

24、不常用，一般使用 X.21bis 即 RS-232-C標準 * 鏈路層 提供 DTE 與 DCE 間的 可靠通信，協(xié)議采用 LAPB（鏈路訪問規(guī)程 B），它是 HDLC 的一個子集 * 網(wǎng)絡層 負責 DTE 間的連接 虛電路：建鏈、傳輸、拆鏈 永久虛電路：租用線路，連接總存在，想發(fā)就發(fā)，不需建、拆鏈IMP IMP DCE DCE X.25網(wǎng) 路由選擇、擁擠控制X.25(1.2.3)DTEX.25(1.2.3)DTE網(wǎng)絡層2022-4-15許國良許國良312、X.25 虛電路呼叫建立與清除0001信道群號信 道 號分組類型 0000101源地址目的地址目地址長源地址長C功能數(shù)據(jù)長 00 功能數(shù)據(jù)

25、用戶數(shù)據(jù)0 - 150 - 15虛電路數(shù)：40951：控制分組0：數(shù)據(jù)分組地址號碼類似電話號碼，國家、地區(qū)用戶號組成，14 位十進制數(shù)線路協(xié)商數(shù)據(jù)，窗口尺寸、數(shù)據(jù)長度速率等DTE 自己規(guī)定的數(shù)據(jù)，登錄口令等DTE1 發(fā)： CALL REQUEST （調用請求分組， 分組類型：0000101）傳輸?shù)?DCE，DCE傳輸?shù)?DTE2，DTE2 發(fā)： CALL ACCEPTED分組，建立起虛電路0001信道群號信 道 號分組類型 1附加數(shù)據(jù)任何一個 DTE 都可以發(fā) CLEAR REQUEST （控制分組虛電路已建立，不需地址），對方回答：CLEARCONFIRMATION 確認，清除虛電路網(wǎng)絡層2

26、022-4-15許國良許國良323、數(shù)據(jù)傳輸信道群號信 道 號數(shù)據(jù)缺省 128 字節(jié)0D01QP（S）MP（R）Q：限定數(shù)據(jù)，高層用D：P（R）：分組接收序號M：MoreP（S）：分組發(fā)送序號0：DCE 收到數(shù)據(jù)應答1：DTE 收到數(shù)據(jù)應答0：最后一組1：完整分組未發(fā)完數(shù)據(jù)傳輸采用數(shù)據(jù)報文分組發(fā)送、接收序號進行模 8 操作數(shù)據(jù)分組中沒有數(shù)據(jù)校驗，該功能在鏈路層完成4、流量控制/差錯控制 用發(fā)送窗口機制來限定 DTE 連續(xù)發(fā)送分組的數(shù)目，一般取 7，分組發(fā)送序號P（S）由 DTE 指定，DCE 或 DTE 通過 RR 或 RNR（控制分組）中的 P（R）來確認分組，使發(fā)送端移動窗口 若網(wǎng)絡出現(xiàn)錯

27、誤（分組丟失、序號錯誤、阻塞、虛電路丟失），DTE 或 DCE可以發(fā)出復位請求：RESET REQUEST，拆除虛電路，重新建鏈網(wǎng)絡層2022-4-15許國良許國良33四、網(wǎng)絡層協(xié)議例二：無連接的 IP 協(xié)議 IP 協(xié)議是 TCP/IP 協(xié)議族中的網(wǎng)絡層部分，最早用于 ARPA 網(wǎng)絡，后來成為工業(yè)標準，用于網(wǎng)絡互連，Internet 網(wǎng)絡層即是采用 IP 協(xié)議 IP 協(xié)議提供非連接的數(shù)據(jù)報服務，數(shù)據(jù)在網(wǎng)上傳輸時不保證可靠性，由網(wǎng)關將數(shù)據(jù)穿過幾個網(wǎng)絡，可靠性依靠上層 - 傳輸層（TCP）來保證1、 IP 協(xié)議的工作方式 源機器取得要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并把它分割成最大 64K 字節(jié)的數(shù)據(jù)報，每個數(shù)據(jù)報沿網(wǎng)

28、絡傳輸，傳輸過程中 IP 數(shù)據(jù)報可能被網(wǎng)關分成更小的數(shù)據(jù)報片，所有報片最后到達目標機器后，重新匯編成本來數(shù)據(jù) IP 數(shù)據(jù)報長度最大為 64K ，但實際中應與 MAC 幀一起考慮，最好是一個 IP 數(shù)據(jù)報正好裝入一個 MAC 幀中，如 Ethernet MAC 幀數(shù)據(jù)最長 1500 byte IP 數(shù)據(jù)報就取 1500 byte IP 數(shù)據(jù)報在經(jīng)過網(wǎng)關（路由器）傳輸時，它將被劃分為更小的報片，這是由于網(wǎng)關的出口可能為其他介質：如 X.25，容許數(shù)據(jù)長度為 128 byte（缺省）因此必需將 IP 數(shù)據(jù)報劃分報片 數(shù)據(jù)報片仍是 IP 數(shù)據(jù)報格式，由目標機（而不是下一個網(wǎng)關）組合成原來 IP 數(shù)據(jù)報

29、，這是由于：網(wǎng)關的存儲和處理限制；報片傳輸?shù)牟煌窂骄W(wǎng)絡層2022-4-15許國良許國良342、IP 地址 IP 數(shù)據(jù)報傳輸為無連接，通過 IP 地址進行尋址 IP 地址由 32 位組成，按每 8 位為一個字節(jié)組，共四個字節(jié)組，通常用十進制數(shù)表示，用小數(shù)點隔開：2 IP 地址由網(wǎng)絡標識和主機標識兩部分組成，網(wǎng)絡標識一樣的是同一個網(wǎng)絡 IP 地址一般劃分為 5 類：A、B、C、D、E00101101111 1 1 1 0A類：- 54B類：- 54C類：- 223.255.

30、255.254D類：多點廣播E類：保留網(wǎng)絡層2022-4-15許國良許國良35* IP 地址劃分規(guī)則： 網(wǎng)絡標識的第一個字節(jié)不能為 127，內部使用 網(wǎng)絡標識的第一個字節(jié)不能為 0 主機標識各個二進制數(shù)不能全為 1，廣播地址 主機標識各個二進制數(shù)不能全為 0* 子網(wǎng)和子網(wǎng)掩碼 每一個網(wǎng)絡都需要唯一的網(wǎng)絡標識，而 32 位 IP 地址中的網(wǎng)絡地址部分是有限的，要想擴充網(wǎng)絡地址可采用子網(wǎng)技術：將主機地址部分劃分出一定位數(shù)作為網(wǎng)絡地址，剩余的位數(shù)作為主機地址，整個 IP 地址表示為： 網(wǎng)絡標識 + 子網(wǎng)標識 + 主機標識 如： 是一個 B 類網(wǎng)絡，可將主機標識的第一字節(jié)用于子網(wǎng)

31、標識則可構成 254 （0、255禁用）個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)有 254 個主機 要告之本網(wǎng)絡是如何劃分的，采用子網(wǎng)掩碼：凡是 IP 地址中網(wǎng)絡和子網(wǎng)標識部分用二進制 1 表示，主機標識部分則用二進制 0 表示，子網(wǎng)掩碼缺省值為： A類： B類: C類: 例：IP 地址為： Mask 為： 表示：162.105 網(wǎng)絡中 160.5 號主機 Mask 為： 表示：162.105.160 網(wǎng)絡中 5 號主機網(wǎng)絡層2022-4-15許國良許國良36* MAC 地址

32、與 IP 地址 MAC 地址是按廠商（3 字節(jié)）和設備號（3 字節(jié)）編號，按整個 MAC 地址進行尋址，尋址麻煩 IP 地址可以按組織（網(wǎng)絡拓撲）編號，IP 尋址按：網(wǎng)絡地址 + 子網(wǎng)地址 + 主機地址進行，尋址合理 不是所有的設備都有 MAC 地址（如 Modem） MAC 尋址要維護大量整個 MAC 地址，若一個組織以 MAC 地址組成網(wǎng)段，該組織最好購買同一廠商的網(wǎng)卡 IP 地址屬邏輯地址，可以分配給組織一個 IP 網(wǎng)段，軟件設置每臺主機的 IP 地址，主機移動時不需改動硬件，只需修改 IP 地址 按 MAC 尋址，不知道地址就廣播出去，是全網(wǎng)內廣播（廣播風暴） IP 廣播可以只在一定網(wǎng)

33、段內進行（組發(fā)），不影響其他網(wǎng)段網(wǎng)絡層2022-4-15許國良許國良373、IP 數(shù)據(jù)報格式版本IHL服務類型總 長 度標 識 符協(xié) 議生存時間分段位移報頭校驗和MDX源 IP 地址目的 IP 地址填 充Option數(shù) 據(jù)32 bit由報頭和正文兩部分組成報頭為一個 20 字節(jié)固定長度和一個可選項版本：版本號IHL：報頭長度（32 bit/單位） 最小值為 5服務類型：優(yōu)先級 DX XT R 0 1 2 3 4 5 6 7低延遲 高吞吐 高可靠總長度：數(shù)據(jù)報整個長度，最大 65536 字節(jié)標識符：用于將數(shù)據(jù)報分成報片，屬于同一數(shù)據(jù)報的報片標識一樣DF：通知網(wǎng)關不要將數(shù)據(jù)報分成報片MF：表示后面

34、還有報片，最后一個報片應為 0網(wǎng)絡層2022-4-15許國良許國良38分段位移：表示當前報片在源數(shù)據(jù)報中的位置，偏置從 0 開始，單位為 8 byte 13 個 bit 有 8192*8=65536 byte 報片頭與數(shù)據(jù)報頭大小一樣，多數(shù)段一樣，不同的有：總長度、MF、校驗和與分段位移有變化，目標節(jié)點收到最后一個報片（MF=0），從它的長度和偏置可得到數(shù)據(jù)報總長度，然后與所有到達報片的長度和比較是否相等來判斷是否所有報片均到達，報片到達可以不按順序生存時間：數(shù)據(jù)報容許在網(wǎng)絡系統(tǒng)中維持的時間，超時即丟棄，單位為 秒，最 大容許時間為 255，準確計算時間較難，因為無時鐘同步，簡單方法 是數(shù)據(jù)報

35、每經(jīng)過一次網(wǎng)關，即將壽命減一協(xié)議：指出傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報是屬于上層的哪種服務，如：TCP報頭校驗和：對報頭按 16 bit 流取反碼再相加，再把結果取反形成一個 16 bit 校驗和，只對報頭校驗，不對數(shù)據(jù)校驗，交上層處理源 IP 地址：目的 IP 地址：可選項：用于安全、路由選擇、錯誤報告、調試等，容許后續(xù)版本的協(xié)議插入 信息，具有可擴展性數(shù)據(jù)：網(wǎng)絡層2022-4-15許國良許國良39六、廣域網(wǎng)連接 異地的不同局域網(wǎng)通過公共的通信子網(wǎng)（WAN）進行互連1、電話網(wǎng)（PSTN） 頻帶 Modem，64K，支付電話費2、模擬專線 頻帶 Modem，64K 基帶 Modem，64K - 2M，支付月租費3

36、、CHINAPAC（X.25） 64K，傳輸質量高、電路利用率高、有延遲，協(xié)議有三層，支付流量費4、CHINADDN 數(shù)字專線、透明傳輸，2M，延遲小，支付月租費5、CHINAFRN 幀中繼，簡化X.25 為二層，2M，延遲小，PAC 或 DDN 上提供6、VSAT 衛(wèi)星通信網(wǎng)，9.6K - 1.5M，支付流量或月租費7、ISDN 2B+D，帶多個終端，支付電話費8、Internet網(wǎng)絡層2022-4-15許國良許國良404、傳輸層 1）傳輸層概念 2）OSI傳輸層協(xié)議 3）傳輸層協(xié)議例子：TCP/UDP2022-4-15許國良許國良41傳輸層協(xié)議一、傳輸層概念傳輸層用于實現(xiàn)兩個終端計算機系統(tǒng)

37、內進程間的高可靠、高效率數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡通信分為計算機系統(tǒng)間的通信和雙方系統(tǒng)進程間的通信。 為什麼不把進程間通信也放入網(wǎng)絡層呢？ 下三層屬于通信子網(wǎng)，用戶無法控制，上三層屬于用戶應用部分，為了讓用戶排除通信控制、差錯控制/恢復等煩惱，在上下三層間加入傳輸層，這樣，前四層為傳輸服務提供者，后三層為服務用戶，因此，傳輸層處于一個承上啟下的關鍵位置。用戶應用只對傳輸層，而不必關心網(wǎng)絡是什麼樣子。 傳輸層為上層隔離了通信子網(wǎng)的技術細節(jié)，上層調用標準例程就能適應任何通信子網(wǎng)，傳輸層可與任何上層直接通信，沒有傳輸層，協(xié)議分層無意義。2022-4-15許國良許國良42二、OSI 傳輸層協(xié)議 從物理層到網(wǎng)絡層，

38、協(xié)議制定的很標準，也不太復雜，到傳輸層，協(xié)議的標準就變得模糊，OSI 根據(jù)不同子網(wǎng)，將子網(wǎng)劃分為3 種類型，傳輸層協(xié)議分為 5類：* 通信子網(wǎng)三種類型：A：無差錯、無故障的完整服務 - LANB：完美的分組傳遞，但可能發(fā)生 N-RESET - X.25C：不可靠的服務，有分組丟失，分組重復 - PSTN * 5 類協(xié)議0：簡單類 - 建鏈、數(shù)據(jù)分段傳輸、出錯通知， A1：基本錯誤恢復類 - 網(wǎng)絡故障恢復，優(yōu)先級數(shù)據(jù)傳遞， B 2：多路復用類 - 在 0 上增加多個傳送共用一條網(wǎng)絡線路， A 3：錯誤恢復和多路復用類 - 在 1 上增加多個傳送共用一條網(wǎng)絡線路，B 4：錯誤檢測和恢復類 - 在

39、3 上增加數(shù)據(jù)丟失、重復、順序錯的檢測 及恢復， C傳輸層協(xié)議2022-4-15許國良許國良43三、傳輸層協(xié)議例子 - TCP/UDP TCP 是一個面向連接的傳輸層協(xié)議，UDP 是非連接的協(xié)議，它們不屬于ISO 的標準協(xié)議集，但 TCP 協(xié)議能容忍不可靠子網(wǎng)，相當于 ISO 的第 4 類協(xié)議，由于其在商業(yè)界/工業(yè)界的成功，已成為事實上的工業(yè)標準：TCP/IP TCP/IP 協(xié)議的 5 元組唯一指定一條 TCP 連接： （TCP、IP1、PORT1、IP2、PORT2） PORT：端口號，用于區(qū)分一臺計算機系統(tǒng)內的不同進程 SOKET：套接字，TCP、IP、PORT 應用層編程接口對 5 元組

40、賦值，調用函數(shù)，即可通信，不必關心什麼網(wǎng)絡1、TCP 數(shù)據(jù)格式 * 端口號：1 -255 為眾所周知的端口號， 其它端口號留給用戶使用 * 序號：TCP 接收用戶報文，分成長度不超過 64K 的數(shù)據(jù)片，數(shù)據(jù)片由 IP 作為一個獨立的數(shù)據(jù)報（字節(jié)流）傳送，（建議使用數(shù)據(jù)片長度為 536，則 IP 為 576 byte），TCP 為傳輸?shù)拿總€字節(jié)數(shù)據(jù)都編號，序號處放的是當前數(shù)據(jù)片 中第一個字節(jié)的順序號（模 2 的32次方）傳輸層協(xié)議2022-4-15許國良許國良44源端口（16 bit）目的端口（16 bit）序 號確 認 號頭長度保留結束同步復位確認報文結束緊急窗 口填 充選 項緊急指針頭校驗和

41、數(shù) 據(jù)32 bitTCP header * 確認號：告之發(fā)方的已經(jīng)收到了確認號以前的數(shù)據(jù)，即采用捎帶技術，在發(fā)送數(shù)據(jù)段中捎帶數(shù)據(jù)確認應答，全雙工通信 * 頭長度：報頭長度，單位為 4 byte，最小為：5傳輸層協(xié)議2022-4-15許國良許國良45 * URG 緊急標志：表示有緊急數(shù)據(jù) * ACK 確認標志：表示使用確認號字段 * EOM 報文結束：報文發(fā)完，還可發(fā)別的 * RST 復位標志：通知對方復位 * SYN 同步標志：用于建鏈時同步序號 * FIN 結束標志：釋放連接 * 窗口：通知對方在確認號字節(jié)后容許發(fā)送的最大字節(jié)數(shù)，最多為 64K， 起流量控制的作用 * 頭校驗和：所有報頭數(shù)據(jù)

42、按 16 位取反相加，和再取反 * 緊急指針：緊急數(shù)據(jù)位于當前序號后的位置指示 * 選項：其它應用，如指明最大數(shù)據(jù)段長度等 * 填充：保證頭為 32 位的整數(shù)倍，填充 0 * 數(shù)據(jù)：發(fā)送數(shù)據(jù)2、TCP 協(xié)議的工作方式 * 建立連接 TCP 使用三次握手動作完成建立一條連接，容許任意一端建立，也可雙方傳輸層協(xié)議2022-4-15許國良許國良46同時建立，連接建立后，容許數(shù)據(jù)雙向流動（全雙工），兩端無主次之分，發(fā)端為 Client，收端為 Server 建立連接時，雙方均需協(xié)商/確認序號，實現(xiàn)同步 由于 TCP 可用于不可靠分組，有可能在連接的建立過程中，出現(xiàn)延遲分組或重發(fā)分組，因此需要可靠的建鏈

43、過程 site1 site2SYN ,Seq=x SYNSYN+ACK SYN ,Seq=y,ACK x+1ACK y+1 ACK * 關斷連接 TCP 關斷連接使用修改的三次握手完成，由于 TCP 是全雙工的，有兩個方向的數(shù)據(jù)流，有兩個發(fā)方，任何發(fā)方都可以關閉自己的一半，最后兩條全關閉，發(fā)拆方可收，不可發(fā)；收拆方可發(fā)，不可收 site1 site2FIN ,Seq=x FIN ACK ACK x+1 DATA DATA FIN FIN Seq=y ACK y+1 ACK 傳輸層協(xié)議2022-4-15許國良許國良47 * 數(shù)據(jù)傳輸與控制 用 TCP 數(shù)據(jù)格式傳數(shù)據(jù) ACK 確認，若發(fā)方發(fā)的多，

44、收方 ACK 少，則需重傳 超時重發(fā)：每次發(fā)送一個數(shù)據(jù)片，啟動計時，等待確認，若超時則重發(fā) 復位：嚴重故障時，啟動復位，兩端立即停止發(fā)送，釋放連接 緊急數(shù)據(jù)可插入 URG ，如：Break 使用窗口進行流量控制 * 可以看出：TCP 的數(shù)據(jù)格式只有一種格式，建鏈、拆鏈、復位、應答、 流控與數(shù)據(jù)傳輸都用此格式，靠標志來完成，而不是靠不同的 TCP 數(shù)據(jù) 格式來完成3、UDP 數(shù)據(jù)格式* 無連接的數(shù)據(jù)報協(xié)議* 開銷小，可靠性低（SNMP、RIP）* 不需返回數(shù)據(jù)時，源端口號可為 0 * 長度：整個 UDP 的長度，單位字節(jié)* 校驗：可選，為 0 即不校驗 16 bit 取反相加，和再取反源端口號目

45、的端口號校驗長度數(shù) 據(jù)32 bit傳輸層協(xié)議2022-4-15許國良許國良485、會話層一、會話層概念 會話層用于在兩個應用進程彼此通信時，組織它們之間的對話，并管理它們的數(shù)據(jù)流，為上層提供如下服務：會話建立/拆除、數(shù)據(jù)傳輸、會話管理、同步、活動管理、異常報告 會話、表示、應用屬高層協(xié)議，利用低 4 層提供的無錯信道，提供面向用戶的服務。會話層是一個薄層，其它協(xié)議無此層，只有 ISO 的模型中有，Internet中也無此層，低 4 層中的應答等是用于數(shù)據(jù)的正確傳輸，會話層的應答等，是用于應用間的協(xié)調，是面向應用的流控二、會話的建立與拆除 建立：請求 - 響應 拆除：請求 - 響應 傳輸層拆鏈屬

46、鹵莽拆除：一端發(fā)拆，就不在接收數(shù)據(jù)，對方不可拒絕 會話層拆鏈屬雅致拆除：一端發(fā)拆，對方可協(xié)商，對方響應后才可拆三、數(shù)據(jù)傳輸 傳輸層有常規(guī)數(shù)據(jù)和加急數(shù)據(jù) 會話層有常規(guī)數(shù)據(jù)、加急數(shù)據(jù)、特權數(shù)據(jù)（帶外）、能力數(shù)據(jù)（會話控制）2022-4-15許國良許國良495、會話層四、會話管理 OSI 協(xié)議的連接是全雙工的，但許多高層軟件希望半雙工通信，需要會話管理，會話層通過令牌來實現(xiàn)，持有令牌的一方才可發(fā)數(shù)據(jù)，發(fā)完將令牌交給對方，沒有令牌想發(fā)數(shù)據(jù)，可以申請五、同步 用于在出錯后，將會話實體恢復到一個已知狀態(tài) 傳輸層已保證數(shù)據(jù)不出錯，但不能保證高層不出錯（打印缺紙，斷點續(xù)發(fā)）在數(shù)據(jù)中加入一些同步點，故障后，從最

47、近同步點處繼續(xù)六、活動管理 將用戶的報文流分割成一些邏輯單位 - 活動，活動間完全獨立 傳輸多個任意文件，每個文件為一個活動（帶外） 網(wǎng)上交易，一個交易過程為一個活動，安全七、異常報告 對意外錯誤的報告2022-4-15許國良許國良506、表示層 表示層處理所有數(shù)據(jù)表示及與傳送有關的問題，數(shù)據(jù)結構表示、數(shù)據(jù)轉換、加密、壓縮等，Internet 無表示層 前五層保證數(shù)據(jù)位流由發(fā)方正確傳送到收方的相應進程，表示層對數(shù)據(jù)進行處理，進行相應數(shù)據(jù)格式轉換等一、數(shù)據(jù)表達 數(shù)據(jù)表示、編碼、傳送及解碼中描述的數(shù)據(jù)結構，使不同計算機間相互兼容數(shù)據(jù)意義相互轉換、理解 IBM 使用 EBCDIC 字符碼，而一般為

48、ASCII 碼 INTEL 芯片右邊為最高位，MOTOROLA 左邊為最高位 OSI 提出一種抽象語法表示 ASN.1，用來表示數(shù)據(jù)結構和傳輸語法二、數(shù)據(jù)壓縮 節(jié)省傳輸開銷、存儲開銷，又是一種加密 數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮由表示層來完成，三種主要實現(xiàn)方式： * 符號集合的有限性 * 符號使用的相對頻率（Huffman） * 符號出現(xiàn)的上下文（Run Length）三、數(shù)據(jù)加密 發(fā)端加密/收端解密由表示層來完成 加密：物理層/鏈路層（硬件），傳輸層/表示層（軟件）2022-4-15許國良許國良517、應用層一、應用層概念 應用層由若干個應用進程（應用程序）組成，為用戶提供網(wǎng)絡服務 應用進程分為兩部分：與

49、通信無關（程序界面、數(shù)據(jù)處理等） 與通信有關，稱應用實體（AE），應用層所起的作用 主要為 AE 的作用 傳輸層：保證可靠信道 會話層：保證可靠數(shù)據(jù) 表示層：保證可靠語法 應用層：保證正確語義二、應用服務元素（ASE） 由于應用進程一般都使用一些基本操作，為避免各種應用的重復開發(fā)，OSI 在應用層內制定了一些進程使用的基本元素 - ASE * ACSE：聯(lián)系控制服務元素 - 建鏈/拆鏈 * RTSE：可靠傳輸服務元素 - 數(shù)據(jù)傳輸 * CCR：委托、并發(fā)和恢復 - 多機協(xié)調工作、錯誤恢復 * ROSE：遠程操作服務元素 - 遠程操作 * DS：目錄服務 - 分布式數(shù)據(jù)庫 * MHS：報文處理系

50、統(tǒng) - 郵件 * FTAM：文件傳輸、訪問和管理 - 文件傳輸 * VT：虛終端 - 終端訪問計算機2022-4-15許國良許國良52分類參數(shù)網(wǎng)絡區(qū)域（服務范圍）局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣域網(wǎng)（WAN）、國家與國際網(wǎng)、全球網(wǎng)傳輸信號格式數(shù)字網(wǎng)、模擬網(wǎng)帶寬寬帶網(wǎng)、窄帶網(wǎng)物理層（媒介）有線：光纖網(wǎng)、銅線網(wǎng)無線：無線網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)功能傳輸網(wǎng)，骨干網(wǎng)核心網(wǎng)接入網(wǎng)支線網(wǎng)廣播網(wǎng)運營方式公網(wǎng)、專網(wǎng)協(xié)議體制SDH、ATM、IP等業(yè)務種類電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、計算機網(wǎng)通信網(wǎng)絡分類通信網(wǎng)絡分類2022-4-15許國良許國良53分類參數(shù)網(wǎng)絡功能核心交換網(wǎng)光傳輸網(wǎng)光接入網(wǎng)光局域網(wǎng)和光局域互連區(qū)域光廣域網(wǎng)光城域網(wǎng)

51、光局域網(wǎng)光信號的傳輸媒介光纖網(wǎng)、空間通信網(wǎng)光承載的信號數(shù)字、模擬信號承載方式PDH、SDH、WDM、IP等光網(wǎng)絡分類光網(wǎng)絡分類12022-4-15許國良許國良54分類參數(shù)網(wǎng)絡業(yè)務靜態(tài)業(yè)務網(wǎng)絡動態(tài)業(yè)務網(wǎng)絡波長變換無波長轉換有波長轉換節(jié)點單跳網(wǎng)絡多跳網(wǎng)絡拓撲結構總線、星型、網(wǎng)狀、環(huán)形、樹形選路廣播與選擇波長選路網(wǎng)光網(wǎng)絡分類光網(wǎng)絡分類22022-4-15許國良許國良55 除了按業(yè)務外，人們更熟悉的是按服務范圍進行的分類。在三網(wǎng)融合之前，電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的劃分區(qū)域稍有差別。 我們首先來看互聯(lián)網(wǎng)的的區(qū)域劃分：局域網(wǎng)（LAN）：連接的用戶位于一個本地區(qū)域，如一個部門、一棟大樓、一個辦公司、一個工廠或是一個大

52、學校園。城域網(wǎng)（MAN）：為一個城市內的或是一個城區(qū)內的用戶提供互聯(lián)功能。廣域網(wǎng)（WAN）：覆蓋了從相鄰城市連接到不同國家用戶的地理范圍。 其次是電信網(wǎng)，傳統(tǒng)的電信網(wǎng)主要指電話通信網(wǎng)，按區(qū)域劃分為長途網(wǎng)、本地網(wǎng)。其中長途網(wǎng)包括國際、國內四級干線，國內四級干線涵蓋省會城市之間和省會與地市中心城市之間的連接；本地網(wǎng)為地市區(qū)域內的網(wǎng)絡，包括城市內的市話網(wǎng)和郊區(qū)農(nóng)村的農(nóng)話網(wǎng)。隨著電信網(wǎng)內數(shù)據(jù)業(yè)務的飛速增長，傳統(tǒng)的電信網(wǎng)稱呼已不適合，人們更愿以通信網(wǎng)來替代之。在互聯(lián)網(wǎng)的沖擊下，其區(qū)域劃分演變?yōu)椋洪L途（廣域）網(wǎng)、城域網(wǎng)和接入網(wǎng)。其中本地網(wǎng)演變成城域網(wǎng)和接入網(wǎng)。接入網(wǎng)在城域網(wǎng)的邊緣，其覆蓋區(qū)域大于（包括）局

53、域網(wǎng)的范疇。2022-4-15許國良許國良562022-4-15許國良許國良572022-4-15許國良許國良581、定義：以光為傳輸媒質的通信網(wǎng)絡，傳輸?shù)奈锢砻浇橛校汗饫w、自由空間等。2、功能：在光層上完成通信數(shù)據(jù)的傳輸、交換、匯聚和接入等網(wǎng)絡的功能。3、特點：充分利用了光纖的巨大帶寬資源。對數(shù)據(jù)的傳輸速率、協(xié)議、業(yè)務的透明性?？商峁﹦討B(tài)可重構網(wǎng)絡，靈活升級。波長的在利用可靠的保護恢復機制。光網(wǎng)絡的定義和功能光網(wǎng)絡的定義和功能2022-4-15許國良許國良592022-4-15許國良許國良602022-4-15許國良許國良61光傳送網(wǎng)（OTN）的概念在1998年由國際電信聯(lián)盟ITU-T提出，

54、現(xiàn)在被普遍接納和認可的光網(wǎng)絡模型如圖1所示，各個客戶網(wǎng)絡通過光核心網(wǎng)相連，客戶網(wǎng)絡和核心網(wǎng)絡之間通過用戶網(wǎng)絡接口（UNI）實現(xiàn)網(wǎng)間的尋路和信令。核心網(wǎng)內部的OXC之間和子網(wǎng)之間通過網(wǎng)間接口NNI相連。ITU-T在G.872建議中定義光傳送網(wǎng)為一組可為客戶層信號提供主要在光域上進行傳送、復用、選路、監(jiān)控和生存性處理的功能實體，它能夠支持各種上層技術，是適應公用通信網(wǎng)絡演進的理想基礎傳送網(wǎng)路。光傳送網(wǎng)光傳送網(wǎng)OTN的定義的定義2022-4-15許國良許國良62 分層結構是定義和研究光傳送網(wǎng)（OTN）的基礎。層網(wǎng)絡之間均為客戶層服務層的關系。SDH網(wǎng)按分層概念可以分為電路層、通道層和傳輸媒質層，在第

55、五章中介紹了各層定義。G.872建議在光傳送網(wǎng)中加入了光層，按建議，光層由光信道層(OCH)、光復用段層(OMS)和光傳輸段層(OTS)組成，如圖9.1所示。 物理層(光纖) 光傳輸段層 光復用段層 光信道層 (沒有) 虛道層 虛道層 電路層 電路層 PDH 通道層 SDH 通道層 電復用段層 電復用段層 光傳送網(wǎng)絡 （c）光層分解 電路層 電通道層 電復用段層 光層 物理層(光纖) （b） WDM 網(wǎng)絡 電路層 通道層 復用段層 再生段層 物理層(光纖) （a）SDH網(wǎng)絡 圖 9.1 SDH和OTN的分結構 光傳送網(wǎng)光傳送網(wǎng)OTN的分層的分層2022-4-15許國良許國良63OTN全光傳送網(wǎng)

56、光層的每一層都需要有相應的技術支持（見表9.1），如光傳輸層需解決光信號的放大、色散管理，光復用段層采用了光波復用技術，如光碼分復用(OCDM)、光時分復用(OTDM)、密集波分復用(DWDM)，光信道層需要有全光交換技術、全光路由等。相應層功能技術IP層IP頭處理、分段、轉發(fā)（光域）波長交換路由器OCHIP包封成光分組、光通路連接信息適配、光通路監(jiān)控光交換技術（光開關、波長變換器、可調諧光濾波器）OMS光分組的復用、段信息適配、段監(jiān)控光DWDM/OTDM/OCDM復用技術OTS在光纖媒質（G.652、G.653、G.655光纖）上提供傳輸功能光放大器、色散管理（DA）等表9.1 OTN的相應

57、層技術2022-4-15許國良許國良64光網(wǎng)絡各層的功能 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層： 完成數(shù)據(jù)的邏輯連接（完成數(shù)據(jù)的邏輯連接（ATM虛電路、虛電路、IP包的分組包的分組定界）。定界）。 協(xié)議封裝。協(xié)議封裝。 QoS控制、差錯檢查、流量控制等。控制、差錯檢查、流量控制等。 連接證實、傳輸帶寬管理。連接證實、傳輸帶寬管理。 物理層：物理層： 速率適配。速率適配。 線路故障分段、光通道保護。線路故障分段、光通道保護。 光信號傳輸。光信號傳輸。 光鏈路的配置和連接。光鏈路的配置和連接。 光信號的放大。光信號的放大。2022-4-15許國良許國良65光網(wǎng)絡的分層及相應技術相應層相應層功能功能技術技術業(yè)務層業(yè)

58、務層IPIP包頭的處理、分段、包頭的處理、分段、轉發(fā)（光域）轉發(fā)（光域）ATMATM信元的封裝、虛電信元的封裝、虛電路的建立路的建立SDHSDH組幀等組幀等波長路由器波長路由器光路由器光路由器ATMATM交換機交換機SDHSDH端機等端機等OCHOCH層層IPIP包封裝成光分組，光包封裝成光分組，光通道連接，信息適配，通道連接，信息適配，光通道監(jiān)控光通道監(jiān)控光交換技術（光開關、光交換技術（光開關、波長變換器、可調諧光波長變換器、可調諧光濾波器）濾波器）OMSOMS層層光分組的復用、段信息光分組的復用、段信息適配、段監(jiān)控適配、段監(jiān)控光光DWDM/OTDM/OCDMDWDM/OTDM/OCDM復用

59、復用技術技術OTSOTS層層在光纖媒質上（在光纖媒質上（G652G652、G655G655、LEAFLEAF、TRUE WTRUE W）上傳輸功能上傳輸功能光放大器、色散補償、光放大器、色散補償、非線性控制技術等非線性控制技術等2022-4-15許國良許國良66分層對應功能電路層電路層通道層通道層段層段層物理層物理層傳傳輸輸媒媒質質層層鐵路鐵路火車火車集裝箱集裝箱貨物貨物2022-4-15許國良許國良672022-4-15許國良許國良682022-4-15許國良許國良69光傳送網(wǎng)光傳送網(wǎng)OTN的分割的分割傳送網(wǎng)分層后，每一層網(wǎng)絡仍然很復雜。為了便于管理，在分層的基礎上，將每一層網(wǎng)絡在水平方向上

60、按照該層內部的結構分割為若干個子網(wǎng)和鏈路連接。分割往往是從地理上將層網(wǎng)絡再細分為國際網(wǎng)、國內長途網(wǎng)和本地網(wǎng)等，并獨立地對每一部分行使管理。圖8.3給出了傳送網(wǎng)分割概念與分層概念的一般關系。2022-4-15許國良許國良70 光透明傳送子網(wǎng)ClientOADMOADMOADMOADMOADMOLSOADMOADMOADMOADMOLSOADMClient光子網(wǎng)光電轉換設備OXC邊界處光電轉換子網(wǎng)內部全光傳送2022-4-15許國良許國良71光傳送網(wǎng)光傳送網(wǎng)OTN的功能模型的功能模型圖8.4為傳送網(wǎng)的功能模型示例。網(wǎng)絡的結構元件按功能分為參考點（接入點）、拓撲元件、傳送實體和傳送處理功能四大類。網(wǎng)