通信系統(tǒng)第17章.ppt

1、第 17 章 廣 域 網(wǎng) 技 術(shù),17.1 Internet與TCP/IP 17.2 分組交換網(wǎng) 17.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN) 17.4 幀中繼(FR)網(wǎng) 17.5 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) 17.6 寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)與ATM 17.7 智能網(wǎng),17.1 Internet與TCP/IP,17.1.1 Internet Internet又稱國際互聯(lián)網(wǎng)，它是目前國際上最大的信息網(wǎng)絡(luò)。 通過Internet， 我們可以和世界上大多數(shù)國家進行技術(shù)交流，檢索各種信息資源。 Internet現(xiàn)在已經(jīng)成為世界上最大的計算機網(wǎng)絡(luò)， 它是一條貫穿全球的“信息高速公路”。,1. Internet的特點

2、Internet并不是一種新的物理網(wǎng)絡(luò)，它是一個“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”， 或稱為“虛擬網(wǎng)絡(luò)”。 它把世界各地的各種通信網(wǎng)絡(luò)，如數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、計算機網(wǎng)等互連在一起， 還可以通過電話網(wǎng)接入，組成一個龐大的國際互聯(lián)網(wǎng)。 一般來說， 用戶在使用Internet時具有以下特點： (1) TCP/IP協(xié)議是Internet的基礎(chǔ)和核心。在Internet網(wǎng)中， 依靠TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)的互連，符合TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)按一定規(guī)則都可以連入Internet網(wǎng)。,(2) 用戶在使用Internet時， 并不需要了解網(wǎng)絡(luò)底層的物理結(jié)構(gòu)， 這種透明使得用戶在使用時十分方便。 (3) 由于Internet也“互連”了

3、公用電話網(wǎng)PSTN， 因此，對一般的個人用戶，只要具備一部電話機、一臺微機和一臺調(diào)制解調(diào)器， 就可以接入Internet網(wǎng)。 (4) 在Internet上的通信沒有統(tǒng)一管理的機構(gòu)，其發(fā)展基本上是自由化的，使網(wǎng)絡(luò)安全受到極大威脅。目前，這一問題已受到普遍重視，也在采取一定的措施，例如，防火墻(Fire wall)網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)等。,2. Internet的組成 對于Internet，從網(wǎng)絡(luò)通信的觀點來看，它是一個以TCP/IP協(xié)議把各個國家、各個部門、各個機構(gòu)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接起來的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)；從信息資源的角度來看， 它是一個集各個部門、 各個領(lǐng)域內(nèi)各種信息源為一體的信息資源網(wǎng)； 從技術(shù)角度看， 它是

4、一個“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”(網(wǎng)際網(wǎng))，它實際上是由許多網(wǎng)絡(luò)(包括局域網(wǎng)、 城域網(wǎng)和廣域網(wǎng))互連而構(gòu)成的。 我國已在Internet上建立了我國的最高的域名服務(wù)器，正式加入到Internet大家庭中，用戶可以通過CHINAPAC(中國公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng))、CHINADDN(中國公用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng))、 PSTN(公用電話交換網(wǎng))、CHINAMAIL(中國公用電子信箱系統(tǒng))等網(wǎng)絡(luò)進入Internet， 進行國際聯(lián)網(wǎng)檢索信息， 實現(xiàn)全球資源共享。,3. Internet所提供的服務(wù) Internet所提供的服務(wù)大致可分為三類： 基本服務(wù)、 信息服務(wù)及公告類服務(wù)。 1) Internet的基本服務(wù) 電子郵件、遠(yuǎn)程登

5、錄和文件傳輸是Internet的三大基本服務(wù)功能。 (1) 電子郵件(E-mail)服務(wù)。電子郵件是一種通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)Internet用戶之間快速、 簡便、廉價的現(xiàn)代化通信手段，也是目前Internet上使用最頻繁的一種服務(wù)。據(jù)統(tǒng)計，每天都有幾千萬人利用Internet在世界各地發(fā)送電子郵件。,(2) 遠(yuǎn)程登錄服務(wù)。遠(yuǎn)程登錄是指在TCP/IP協(xié)議集中的遠(yuǎn)程終端協(xié)議Telnet的支持下，用戶用仿真終端方式遠(yuǎn)程登錄到Internet主機，使自己的計算機暫時成為遠(yuǎn)程計算機的一個終端。一旦用戶成功地實現(xiàn)了遠(yuǎn)程登錄，用戶就可以像遠(yuǎn)程計算機的本地終端一樣進行工作，使用遠(yuǎn)程計算機對外開放的全部資源。,(3)

6、文件傳送服務(wù)(FTP)。文件傳送服務(wù)FTP允許Internet用戶將一臺計算機上的文件傳送到另一臺計算機上。文件傳送服務(wù)是由TCP/IP協(xié)議集中的文件傳送協(xié)議FTP支持的。工作時先要登錄到對方的計算機上，登錄后僅可進行文件查詢、文件傳送操作。普通FTP服務(wù)要求用戶在登錄時提供用戶名和口令，否則不能使用FTP服務(wù)。為了方便用戶訪問， Internet中的很多數(shù)據(jù)服務(wù)中心提供一種匿名FTP服務(wù)，它要求用戶在登錄時以anonymous作為用戶名，用自己的電子郵箱地址作為口令來實現(xiàn)這種匿名FTP服務(wù)。,2) 信息服務(wù) 除上述三種基本服務(wù)外，Internet還能提供其它一些服務(wù)， 其中最重要的是信息查詢

7、服務(wù)。常用的信息查詢工具有Gopher , WAIS , WWW等。 Gopher是明尼蘇達大學(xué)開發(fā)的校園服務(wù)系統(tǒng)，通過系統(tǒng)菜單界面為用戶提供信息查詢功能，同時還為用戶提供進入其它大學(xué)的服務(wù)系統(tǒng)、 遠(yuǎn)程信息服務(wù)WAIS和FTP服務(wù)系統(tǒng)的渠道。 目前，已有數(shù)千個Gopher服務(wù)器分布在世界各地的大學(xué)里， 用戶只要進入Internet，就可以通過Gopher查詢世界各大學(xué)的信息。,3) 公告類服務(wù) Internet還可為分布在世界各地的廣大用戶提供通信、網(wǎng)絡(luò)新聞服務(wù)與電子公告牌服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)新聞Usenet是一種利用網(wǎng)絡(luò)進行討論的國際論壇。 在Usenet的主機上存儲用戶的各種信息，周期性地轉(zhuǎn)發(fā)給其它

8、Usenet主機， 最終傳遍世界各地。 Usenet的基本通信手段是電子郵件，它采用的不是點對點的通信方式，而是多對多的通信方式，用戶須采用專門的新聞閱讀程序訪問Usenet主機。,4. 用戶接入Internet方式 用戶計算機接入Internet有以下三種基本方式： 通過撥號電話線接入。 (2) 使用SLIP/PPP協(xié)議接入。 (3) 通過與Internet主機連接的局域網(wǎng)接入。,17.1.2 TCP/IP協(xié)議,1. TCP/IP協(xié)議層次結(jié)構(gòu),(1) 應(yīng)用層：提供各種符合TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用服務(wù)， 包括文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄、電子郵件等。 (2) 傳輸層： 提供應(yīng)用程序之間端到端的通信。 (3

9、) 網(wǎng)絡(luò)接口層：由各設(shè)備之間的物理鏈接構(gòu)成，包含了OSI物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能。它從網(wǎng)絡(luò)層接收IP數(shù)據(jù)報，形成數(shù)據(jù)幀并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送；或者從網(wǎng)絡(luò)上接收數(shù)據(jù)幀，抽出數(shù)據(jù)報交給網(wǎng)絡(luò)層。TCP/IP支持各種低層物理網(wǎng)絡(luò)，包括不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、 不同介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)， 其中用得最多的是以太網(wǎng)。,圖 17.1 TCP/IP和OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),2. TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù) TCP/IP是數(shù)據(jù)從一層傳遞到另一層， 從一個協(xié)議傳遞到另一個協(xié)議。在這個過程中，每一層的協(xié)議軟件(稱為模塊)為下一層進行數(shù)據(jù)封裝，封裝是一個按照較低協(xié)議要求的格式保存數(shù)據(jù)的過程。當(dāng)數(shù)據(jù)在各層之間傳遞時， 各層都建立在它前面層的封裝上。 在TCP

10、/IP各層中數(shù)據(jù)單位的名稱隨著相應(yīng)協(xié)議的不同而不同，這點可以從各層的協(xié)議數(shù)據(jù)格式看出，如圖17.2所示。物理層用比特串表示所有的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)鏈路層將數(shù)據(jù)幀(又稱物理幀)作為數(shù)據(jù)單位(如以太網(wǎng)的以太網(wǎng)幀)；網(wǎng)絡(luò)層將IP數(shù)據(jù)報作為數(shù)據(jù)單位；傳輸層采用TCP時將TCP段或TCP傳輸報文作為數(shù)據(jù)單位，采用UDP時將UDP數(shù)據(jù)報作為數(shù)據(jù)單位；應(yīng)用層將應(yīng)用報文作為數(shù)據(jù)單位。,圖 17.2 TCP/IP各層協(xié)議數(shù)據(jù)格式,3. 網(wǎng)間協(xié)議IP (1) 網(wǎng)間協(xié)議IP的功能有： 把來自傳送層的數(shù)據(jù)單元(TPDU)封裝成IP數(shù)據(jù)并送至網(wǎng)絡(luò)接口； 把來自網(wǎng)絡(luò)層的IP數(shù)據(jù)報進行校驗、路由選擇等處理，然后送往上層或轉(zhuǎn)發(fā)給下一

11、個路由器。 (2) 路由處理：IP協(xié)議路由算法主要采用路由表法，源路由算法僅作為可選功能。在Internet中，一般主機對IP數(shù)據(jù)不進行路由處理。 如果IP數(shù)據(jù)報是發(fā)給該主機的就接收，否則丟棄。,4. 網(wǎng)間控制協(xié)議ICMP (1) 網(wǎng)間控制協(xié)議ICMP的功能有： 當(dāng)IP數(shù)據(jù)報產(chǎn)生傳輸錯誤或發(fā)生硬件故障時, 路由器就使用ICMP協(xié)議把錯誤信息或控制信息發(fā)回源主機或源路由器； 用于網(wǎng)絡(luò)測試。 (2) ICMP報文：ICMP協(xié)議之間傳送的信息稱為ICMP報文。 ICMP報文的封裝過程如圖17.3所示。ICMP報文有確定的格式。當(dāng)發(fā)送時， ICMP報文首先要封裝成一個IP數(shù)據(jù)報，然后送網(wǎng)絡(luò)接口再封裝成

12、一個數(shù)據(jù)幀送到物理網(wǎng)上去。,圖 17.3 ICMP報文的封裝,圖 17.4 UDP報文的封裝,5. 傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP (1) UDP協(xié)議。UDP協(xié)議的報文封裝過程如圖17.4所示。 UDP報文在IP層被封裝成IP數(shù)據(jù)報后發(fā)送到物理網(wǎng)。由于IP層僅提供不可靠的非連接分組服務(wù)， 且UDP也未提供另外的傳輸控制功能，因此UDP為上層進程提供的是不可靠的非連接傳輸服務(wù)。若上層進程欲使用UDP協(xié)議進行安全可靠的端到端的通信， 必須在進程內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的傳輸控制。,(2) TCP協(xié)議。應(yīng)用層送交TCP的數(shù)據(jù)是以字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)流，TCP協(xié)議把收到的這些數(shù)據(jù)流順序分成一個個數(shù)據(jù)段， 并給

13、每段附加一標(biāo)頭后送往IP層。在接收端，TCP將收到的數(shù)據(jù)段重新組裝成原數(shù)據(jù)流并送往應(yīng)用層。TCP數(shù)據(jù)流的封裝過程如圖17.5所示。,圖 17.5 TCP數(shù)據(jù)流的封裝,17.2 分 組 交 換 網(wǎng),17.2.1 分組交換網(wǎng)的組成 分組交換網(wǎng)是一個以數(shù)據(jù)通信為目標(biāo)的公共數(shù)據(jù)網(wǎng)(PDN)。 在PDN內(nèi)各節(jié)點由分組交換機(PSE， Packet Switching Exchanges)組成。 交換機對分組具有存儲轉(zhuǎn)發(fā)能力，使其能接入不同速率的用戶設(shè)備并進行通信。PDN網(wǎng)絡(luò)定義了一系列協(xié)議， 如X.25 , X.3 , X.29, X.32 , X.75等。其中，最重要的協(xié)議為X.25或稱X.25規(guī)程。

14、 X.25規(guī)程定義了用戶設(shè)備和PDN設(shè)備之間的一種統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)。用戶設(shè)備(如數(shù)據(jù)終端、計算機、路由器、網(wǎng)橋等)通常稱為DTE(數(shù)據(jù)終端設(shè)備)；PDN設(shè)備(如Modem、交換機節(jié)點)通常稱為DCE(數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備)。,DTE和DCE之間通過單個物理鏈路連接， 實現(xiàn)點對點的交互方式。在單個物理鏈路上可復(fù)用多條邏輯信道(即虛電路)， 使一個DTE接口接入X.25網(wǎng)后可與一個或多個遠(yuǎn)程DTE同時互連， 實現(xiàn)全雙工的信息交換。X.25網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)形式如圖17.6所示。,圖 17.6 X.25網(wǎng)(分組交換網(wǎng))的組成,DTE有兩類：一類為分組終端(PT)，另一類為非分組終端(NPT)。 PT是指具有X.2

15、5規(guī)程所規(guī)定的所有功能的用戶設(shè)備， 這類設(shè)備可按X.25規(guī)程以同步方式接入X.25網(wǎng)； NPT是指不具備X.25規(guī)程規(guī)定功能的用戶設(shè)備，例如普通PC機。為了對NPT提供接入接口，X.25 PDN定義了PAD(Packet Assemble Dissembler， 分組裝拆設(shè)備)。 PAD實際是一個規(guī)程轉(zhuǎn)換器， 用于對非分組設(shè)備的規(guī)程進行轉(zhuǎn)換。 NPT有多種類型， 如異步字符終端、傳真機和IBM的SNA/SDLC終端等。 DTE之間端到端的通信是通過雙向的“虛電路”來完成的。,17.2.2 X.25協(xié)議 1. X.25協(xié)議的層次結(jié)構(gòu) X.25協(xié)議將公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的通信功能分為互相獨立的三個層次，自下

16、而上分別稱為物理級、數(shù)據(jù)鏈路級和分組級，如圖17.7所示。這三級分別對應(yīng)OSI RM的低三層。在物理級， X.25采用X.21協(xié)議作為它的物理級接口標(biāo)準(zhǔn)；在數(shù)據(jù)鏈路級， X.25采用HDLC的子集LAPB作為它的接口標(biāo)準(zhǔn)；在分組級， X.25采用了自己的標(biāo)準(zhǔn)， 每一層的通信實體利用其下一層提供的服務(wù)。,圖 17.7 X.25協(xié)議的層次結(jié)構(gòu),物理級的基本功能是建立、保持和拆除DTE和DCE之間的物理連接，提供同步的、雙全工的點點的串行比特傳輸手段。 數(shù)據(jù)鏈路級的基本功能是實現(xiàn)分組在終端和分組交換網(wǎng)之間的無差錯傳輸。LAPB幀以I字段傳送X.25分組，如圖17.8所示。 本級只對分組進行透明傳輸，

17、 不對分組進行任何處理。 X.25采用點點式全雙工同步工作方式。 在這種工作方式下， 對地址字段做如下規(guī)定： 命令幀中的地址字段填對方地址，響應(yīng)幀中填自己的地址。 這里幀中地址是收、 發(fā)節(jié)點地址， 而不是數(shù)據(jù)的最終地址。,圖 17.8 X.25中HDLC的幀與分組間的關(guān)系,2. 報文分組格式與類型 X.25的分組采用HDLC幀的格式進行透明傳輸， 分組格式如圖17.9所示。 它由兩部分構(gòu)成： 公用分組報頭與附加分組報頭和(或)用戶數(shù)據(jù)。 公用分組報頭包含四部分內(nèi)容： 一般格式標(biāo)識、 邏輯信道組號、 邏輯信道號、 分組類型標(biāo)識。 分組報頭的功能主要是用于網(wǎng)絡(luò)控制。,圖 17.9 X.25分組格式

18、,公用分組報頭的功能如下： (1) 一般格式標(biāo)識。公用分組報頭的第一個字節(jié)的高4位為一般格式標(biāo)識，其中，第8位又稱為Q位， 用于區(qū)分用戶數(shù)據(jù)或網(wǎng)絡(luò)信息。 在數(shù)據(jù)報業(yè)務(wù)分組中此位置“1”，其它分組中此位置“0”。第7位稱為D位，也稱為傳送確認(rèn)位，用于數(shù)據(jù)和呼叫的傳送確認(rèn)。 確認(rèn)時該位置“1”，否則置“0”。第6位和第5位用于確定分組編號模數(shù)。第5位為1，表示分組編號模8； 第6位為1，表示分組編號模128，即允許分組編號為0127。 一般情況下使用編號01，即模8。,(2) 邏輯信道標(biāo)識。公用分組報頭中的第1個字節(jié)的低4位稱為邏輯信道組號，共15組。 第2個字節(jié)用于決定組內(nèi)邏輯信道號， 這兩部分

19、一起構(gòu)成邏輯信道標(biāo)識。 采用邏輯信道標(biāo)識的目的在于確定分組傳送的邏輯信道。 (3) 分組類型標(biāo)識。公用分組報頭的第3個字節(jié)的8位編碼， 對于非數(shù)據(jù)型分組是分組類型標(biāo)識，對于數(shù)據(jù)型分組表示的是序號。該字節(jié)所標(biāo)識的分組類型示于表17.1中。表中“”表示分組傳送的方向。其中P(R)和P(S)分別為接收分組編號(序號)和發(fā)送分組編號。,表17.1 X.25報文分組類型,17.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN),DDN由數(shù)字傳輸電路、相應(yīng)的數(shù)字交叉連接復(fù)用設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)組成。其中，數(shù)字傳輸電路主要以光纜傳輸為主， 數(shù)字交叉連接復(fù)用設(shè)備對數(shù)字電路進行半固定交叉連接和子速率的復(fù)用，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)確保DDN網(wǎng)絡(luò)的正常

20、運行和日常維護管理。 DDN的特點有：為傳輸網(wǎng)絡(luò)， 不具備交換能力；傳輸速率高， 網(wǎng)絡(luò)時延小；傳輸質(zhì)量高； 提供了靈活的連接方式， 能支持?jǐn)?shù)據(jù)、 話音、 圖像等多種業(yè)務(wù)； 支持多種傳輸速率；提供定時開放的能力等。,圖 17.10 通過調(diào)制解調(diào)器接入DDN,17.4 幀中繼(FR)網(wǎng),1. 概述 X.25協(xié)議不能提供高速服務(wù)，而幀中繼FR(Frame Relay)則可提供高速服務(wù)。 X.25協(xié)議為保證數(shù)據(jù)的正確傳輸，在每個節(jié)點都要對數(shù)據(jù)做大量處理， 如差錯校驗等。 這將導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈L時延。光纖網(wǎng)具有很低的誤碼率，因而可以簡化差錯控制過程。幀中繼就是一種減少節(jié)點處理時間的技術(shù)，其基本原理是：節(jié)點

21、收到幀的目的地址后立即轉(zhuǎn)發(fā)，無須等待收到整個幀并做相應(yīng)處理后再轉(zhuǎn)發(fā)。如果幀在傳輸過程中出現(xiàn)差錯，當(dāng)節(jié)點檢測到差錯時，可能該幀的大部分已經(jīng)被轉(zhuǎn)發(fā)到了下一個節(jié)點。,解決這個問題的辦法是：當(dāng)檢測到該幀有誤碼時，節(jié)點立即終止傳送，并發(fā)一指示到下一節(jié)點，下個節(jié)點接到指示后立即終止傳輸，并將該幀從網(wǎng)中丟棄，請求重發(fā)。這種正在接收一個幀時就對其轉(zhuǎn)發(fā)的方式稱為快速分組交換。快速分組交換分為兩類：幀長可變的稱為幀中繼；幀長固定的稱為信元中繼。 和X.25類似，幀中繼主要考慮如何接入一個網(wǎng)絡(luò)，幀中繼服務(wù)指的是目前提供的永久虛電路。,在一般分組交換方式中，每一節(jié)點在收到一幀后要回送確認(rèn)幀，而目的節(jié)點在收到一幀后回送

22、端到端的確認(rèn)。 而幀中繼方式， 它的中間節(jié)點只轉(zhuǎn)發(fā)幀而不回送確認(rèn)幀，只有在目的節(jié)點收到一幀后才回送端到端的確認(rèn)。 幀中繼的一個缺點是沒有數(shù)據(jù)鏈路層的流量控制能力，其差錯控制和流量控制是由高層來完成的。,2. 幀中繼方式的幀格式,圖 17.11 幀中繼的幀格式,F： 標(biāo)志字段，同HDLC。 I： 信息字段，長度可變。 FCS：幀校驗，2個字節(jié)，采用CRC校驗。這里校驗的目的不是使網(wǎng)絡(luò)從差錯中恢復(fù)，而是了解鏈路上出現(xiàn)差錯的頻率。 地址字段為2個字節(jié)， 也可擴展為3或4個字節(jié)， 由以下幾部分構(gòu)成： DLCI： 數(shù)據(jù)鏈路標(biāo)識符， 用于標(biāo)識永久虛電路(PVC)、 呼叫控制或管理信息。 C/R： 命令/響

23、應(yīng)， 與高層的應(yīng)用有關(guān)， 幀中繼本身不用。,EA： 擴展地址。EA為0，表示下一字節(jié)仍是地址字段； EA為1，表示地址字段結(jié)束。 FECN：正向顯式擁塞通知。若某節(jié)點將FECN置為1，表明與該幀在同一方向傳輸?shù)膸赡苁芫W(wǎng)絡(luò)擁塞影響而時延。 BFCN：反向擁塞顯式通知。利用BFCN標(biāo)志向幀的發(fā)送方發(fā)出擁塞警告通知， 迫使用戶終端進行流量控制。 DE：丟棄指標(biāo)，由用戶置為1 時，表明在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時，為了維持網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平，該幀與DE為0的幀相比應(yīng)先丟棄。,3. 幀中繼的應(yīng)用 幀中繼可用于高分辨率圖形數(shù)據(jù)傳輸、傳送長文件、為多個低速率數(shù)據(jù)提供復(fù)用功能、進行文字編輯、 局域網(wǎng)互連等。,17.5 綜合

24、業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng),17.5.1 ISDN的概念 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN， Integrated Service Digital Network)是以電話綜合數(shù)字網(wǎng)(IDN)為基礎(chǔ)發(fā)展演變而成的通信網(wǎng)，能夠提供端到端的數(shù)字連接，提供包括話音和非話音在內(nèi)的多種電信業(yè)務(wù)，用戶能夠通過一組有限的、 標(biāo)準(zhǔn)的多用途用戶/網(wǎng)絡(luò)接口接入網(wǎng)內(nèi)，并按統(tǒng)一的規(guī)程進行通信。 通常若無特殊說明， ISDN是指窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(N-ISDN)。,N-ISDN主要采用兩種標(biāo)準(zhǔn)的用戶/網(wǎng)絡(luò)接口：基本速率接口(BRI)和基群速率接口(PRI)，兩者的差別在于所支持的B信道個數(shù)。在ISDN中，B信道主要用于傳送數(shù)字化的語音、數(shù)據(jù)等

25、用戶信息流，傳輸速率為64 kb/s。 D信道用來傳送建立、接收和控制通話的信令信息或分組交換的數(shù)據(jù)信息，傳輸速率為16 kb/s或64 kb/s。 基本速率接口有兩個能獨立工作的B信道和一個D信道(2B+D)，傳輸速率為144 kb/s。 它把原來只能傳一路電話的功能擴展為能同時傳送兩個64 kb/s通路和一個16 kb/s分組數(shù)據(jù)通路，最多可接八個不同終端。 這一功能改變了原來一對電話線只能接一部話機或其它模擬終端的傳統(tǒng)狀況。 基群速率接口除了有B信道和D信道外，又增加了H信道，傳輸速率可達2 Mb/s。表17.2 列出了ISDN中的信道及接口速率。H0為384 kb/s; H11為153

26、8 kb/s; H12為1920 kb/s。,表17.2 ISDN的接口結(jié)構(gòu),17.5.2 ISDN的網(wǎng)絡(luò)功能體系結(jié)構(gòu) ISDN的功能體系結(jié)構(gòu)如圖17.12所示。由該圖可以看到ISDN網(wǎng)絡(luò)功能、 用戶/網(wǎng)絡(luò)接口和ISDN的信令系統(tǒng)。,圖 17.12 ISDN的功能體系結(jié)構(gòu),ISDN具有三種不同的信令：用戶網(wǎng)絡(luò)信令、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部信令和用戶用戶信令。 這三種信令的工作范圍不同：用戶網(wǎng)絡(luò)信令是用戶終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)之間的控制信號； 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部信令是連接控制設(shè)備(交換機)之間的控制信號； 用戶用戶信令則透明地穿過網(wǎng)絡(luò)， 在用戶之間傳送，是用戶終端設(shè)備之間的控制信號。ISDN的全部信令都采用公共信道信令方式， 因

27、此在用戶/網(wǎng)絡(luò)接口及網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部都存在單獨的信令信道，與用戶信息信道完全分開。,17.5.3 N-ISDN用戶接入的參考配置,1. 用戶功能組 終端設(shè)備TE1和TE2用于ISDN中的話音、數(shù)據(jù)或其它業(yè)務(wù)的輸入或輸出。 ISDN中允許兩類終端設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)：TE1是符合ISDN用戶/網(wǎng)絡(luò)接口要求的終端設(shè)備，如數(shù)字電話機、數(shù)據(jù)終端等；TE2是不符合ISDN用戶/網(wǎng)絡(luò)接口要求的終端設(shè)備，如X.21或X.25數(shù)據(jù)終端、 模擬話機等。 終端適配器TA的功能是使任何非ISDN終端轉(zhuǎn)接到ISDN中。網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備NT用以端接終端設(shè)備。如圖17.13所示， 在實際應(yīng)用中網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備可分為NT1和NT2兩類。在NT1中

28、實現(xiàn)線路傳輸、線路維護和性能監(jiān)控功能，以及完成定時、饋電、多路復(fù)用及接口等功能，以達到用戶線傳輸?shù)囊?。NT2執(zhí)行PBX(用戶小交換機)、LAN和終端控制設(shè)備的功能。,圖 17.13 ISDN用戶接入的參考配置,2. 接入?yún)⒖键c 圖17.13中的R、S、T、U、V都是參考點。R是TA和TE2的分界點； S位于TE1和NT2之間；T是用戶和網(wǎng)絡(luò)的分界點； U是NT1和線路的接口點；V是LT和ET的分界點。 ITU對T點的接口作出了規(guī)定，即D信道協(xié)議，只要遵守這個規(guī)定，就可將同一個終端攜帶到世界上任何地方使用。 S點不是用戶和網(wǎng)絡(luò)的分界點，可以根據(jù)T點的協(xié)議規(guī)定S點接口。當(dāng)不使用PBX等裝置時，不

29、存在NT2。在這種情況下， S與T合并為一個點， 并稱為S/T點。,17.5.4 ISDN的業(yè)務(wù)功能及應(yīng)用 1. ISDN的業(yè)務(wù)功能 (1) ISDN提供承載業(yè)務(wù)，包括電路交換、分組交換和幀方式(幀中繼和幀交換)三種承載業(yè)務(wù)。所謂承載業(yè)務(wù)，是指單純的傳送業(yè)務(wù)， 由網(wǎng)絡(luò)提供的信息傳送能力。 (2) 用戶終端業(yè)務(wù)是指所有各種面向用戶的應(yīng)用業(yè)務(wù)，是從用戶所需傳遞的信息種類定義的。 (3) 補充業(yè)務(wù)，也叫附加業(yè)務(wù)或增值業(yè)務(wù)，它不能單獨存在。,2. ISDN的應(yīng)用 ISDN的宗旨就是解決綜合業(yè)務(wù)通信，下面介紹兩種應(yīng)用： (1) 構(gòu)成多媒體信息網(wǎng)絡(luò)，ISDN可以提供語音、 數(shù)據(jù)、 圖像并存的綜合業(yè)務(wù)功能。

30、 (2) 局域網(wǎng)互連。 利用ISDN可以進行局域網(wǎng)的互連。 也可利用一個或兩個B信道， 通過撥號連接實現(xiàn)局域網(wǎng)互連。,17.6 寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)與ATM,1. ATM的基本特點 ATM采用類似分組交換中的信息封裝方式，將信息分解、 包裝在一個個小的固定長度的信息分組中，從而具有靈活的分配帶寬、高效的復(fù)用等特點。 這些信息分組稱為信元(Cell)。 同時ATM中采用了電路交換中面向連接的通信方式， 保證了信息的順序性，同時通過一定的控制，力圖保證各電路的通信業(yè)務(wù)質(zhì)量， 以滿足不同業(yè)務(wù)的需求。 在ATM中使用了虛電路概念，即每個信元中都含有虛電路標(biāo)志，帶有相同標(biāo)志的信元屬于同一個

31、虛電路，這些信元將得到相同的處理， 并按先后順序在ATM網(wǎng)絡(luò)中傳送。ATM最重要的特點是能適用于一般電路交換和分組交換都不能勝任的高速寬帶信息業(yè)務(wù)，它可適應(yīng)范圍寬廣的可變速率，終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)比特流可以是突發(fā)式的， 也可以是連續(xù)的。,2. B-ISDN的傳輸制式 B-ISDN的傳輸系統(tǒng)采用同步光纖網(wǎng)SONET或同步數(shù)字體系SDH(Synchronous Digital Hierarchy)， 這是目前國際上使用光纖作為傳輸線的寬帶傳輸系統(tǒng)的事實上的標(biāo)準(zhǔn)。SDH已被推薦為B-ISDN的物理層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。 ATM標(biāo)準(zhǔn)中定義的端系統(tǒng)接口基本標(biāo)準(zhǔn)為155.52 Mb/s的SDH接口。在ATM論壇的標(biāo)準(zhǔn)中還

32、定義了T1、E1及25 Mb/s , 51 Mb/s , 100 Mb/s等多種速率的物理接口。,3. ATM的虛電路和虛路徑 ATM采用分組交換中的統(tǒng)計復(fù)用，以期達成較高的資源利用率和實現(xiàn)靈活的多速率和變速率的復(fù)用。在同一物理傳輸線路上的復(fù)用， 依靠信元中的不同的虛路徑標(biāo)識符VPI(VirtualPath Identifier)和虛電路標(biāo)識符VCI(Virtual Channel Identifier)來區(qū)分。 虛路徑和虛電路都是指一個單向的ATM信元傳輸信道。一條虛路徑中包含有多條虛電路，所有這些虛電路都具有相同的標(biāo)識符(即VPI)。同樣，在一條物理鏈路中，可以有許多虛路徑。 一條物理鏈路

33、中的虛電路，由其VPI和VCI共同確定。物理鏈路、 虛電路和虛路徑的關(guān)系如圖17.14所示。,圖 17.14 ATM中物理鏈路虛電路和虛路徑的關(guān)系,4. ATM信元交換 ATM信元交換是對邏輯路由的交換，屬于標(biāo)記交換，即是對物理通路上各種VPI、VCI的信元分別處理， 進行轉(zhuǎn)接和變換(更換新的VPI、VCI)。ATM交換的這種特征決定了交換機必須對每個信元進行一次處理， 由于ATM傳輸速率較高，每個信元的持續(xù)時間很短(對于155.52 Mb/s的STM-1接口，每個信元約2.7 ms)， 故交換機操作的速度是很高的。 圖17.15表示了ATM交換機的功能結(jié)構(gòu)。,圖 17.15 ATM交換機的功

34、能結(jié)構(gòu),ATM交換機主要由下面三部分組成： (1) 入線處理和出線處理部件。入線處理部件對各條入線上送來的ATM信元進行處理，使這些信元成為適合送交ATM交換單元的形式。而出線處理部件對ATM交換單元送出的信元進行處理，使這些信元成為適合在出線上傳輸?shù)男问健Ｒ驗樵贏TM交換單元中為了提高交換速率，常常是需要一次讀入若干比特的并行信號，而在通信線路上傳送的往往是串行信號。并且， 寬帶通信線路一般使用光纖，在光纖上傳送的是光信號，而在ATM交換單元中一般只處理電信號，所以必須對信號進行光/電、 電/光轉(zhuǎn)換。按照ITU-T的建議，入線處理部件還要根據(jù)ATM信元頭部中的HEC碼，對信元進行同步和對齊操

35、作，才能送入交換單元。,(2) ATM交換單元。ATM交換單元用來完成交換動作的任務(wù)，就是把入線上的ATM信元，按照其頭部不同的VPI/VCI來識別路由信息， 分別送到相應(yīng)的各條出線上去。 (3) ATM控制單元。ATM控制單元負(fù)責(zé)對ATM的交換單元進行控制，除了執(zhí)行建立和拆除虛電路和虛路徑的功能之外， 它還應(yīng)能夠接收信令信元和運行維護信元，并通過對這些信元的處理來產(chǎn)生合適的控制信號送給交換單元。由于所有的信息在寬帶交換網(wǎng)中傳遞時都是以ATM信元的形式出現(xiàn)的， 因此當(dāng)對用戶線上送來的一個信令信元作出應(yīng)答時， 或者要對其交換機及終端設(shè)備發(fā)送命令時，ATM控制單元應(yīng)有發(fā)送和接收ATM信元的能力，以

36、及在內(nèi)部要有快速進行各種邏輯分析和處理的能力。,5. ATM信元格式 ATM信元具有53個字節(jié)的固定長度。 信元格式分為兩部分， 前5個字節(jié)稱為信元頭部，記載ATM層中各種標(biāo)識和控制信息， 后面48個字節(jié)稱為信息凈荷(payload)， 它承載上一層協(xié)議的信息，并在ATM層透明地傳輸。ITU-T在B-ISDN網(wǎng)中定義了兩種信元，即用戶網(wǎng)絡(luò)接口UNI(User Network Interface)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口NNI(Network Node Interface)信元。這兩種信元的頭部結(jié)構(gòu)稍有不同，如圖17.16所示。兩種格式的差別僅在于信元頭部的第一個字節(jié)的高四位上。在NNI中，這四位是VPI

37、的一部分，而在UNI中， 這四位是一個獨立的GFC字段。,圖 17.16 ATM信元頭部的結(jié)構(gòu) (a) 用戶網(wǎng)絡(luò)接口UNI； (b) 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口NNI,在圖17.16中，信元頭部主要用來標(biāo)明在異步時分復(fù)用上屬于同一虛電路的信元，并完成適當(dāng)?shù)倪x路功能。具體來說，其中包括下面一些內(nèi)容：一般流量控制(GFC)、虛路徑標(biāo)識符(VPI)、 虛電路標(biāo)識符(VCI)、 凈荷類型(PT)、 信元丟失優(yōu)先等級(CLP)和差錯控制(HEC)。 GFC僅在UNI信元頭部出現(xiàn)，在經(jīng)過交換機后， 就被擴展成VPI的一部分。在制定標(biāo)準(zhǔn)時，是希望該字符能夠用于主機和網(wǎng)絡(luò)間的流量控制， 標(biāo)識數(shù)據(jù)的優(yōu)先級，但實際上沒有為它定

38、義任何值。 GFC一般為0。,PT(3比特)定義了信元凈荷的類型，此外還包括一些其它的信息。如果PT的最高位為0，則表示信元的凈荷部分為用戶數(shù)據(jù)， 此時PT的中間一位表示信元是否經(jīng)過了網(wǎng)絡(luò)擁塞，而最低位是用戶指示信息。AAL5就使用該位的信息來完成其功能。PT的最高位為1時，其低兩位不具有上述的含義。 此時， PT從100到110的值分別表示一種數(shù)據(jù)類型，111保留作其它用途，例如， 110表示資源管理(RM)信元。數(shù)據(jù)類型和用戶指示信息是由發(fā)送端的用戶提供的，在傳輸過程中不能更改，而擁塞信息是網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的。,CLP(1比特)用于標(biāo)識信元的丟棄優(yōu)先級。如果CLP為1， 則網(wǎng)絡(luò)處于擁塞時，可以丟棄

39、該信元。CLP為0時，信元的優(yōu)先級較高， 應(yīng)該為之分配足夠的資源， 并優(yōu)先發(fā)送。CLP位可以由應(yīng)用程序設(shè)置，也可以由ATM交換機設(shè)置。 屬于CBR業(yè)務(wù)的信元總是處于高優(yōu)先級，即CLP都為0。而VBR業(yè)務(wù)則可以設(shè)置一些重要信元的CLP為0， 另外一些信元的CLP為1。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過檢查信元頭部來決定如何處理這個信元以及將此信元送往何處，但不檢查信元凈荷部分。也就是說，凈荷是由數(shù)據(jù)、話音或圖像中的哪一種組成無關(guān)重要，它只被看作是384 比特(48字節(jié))的一個單位。因此，可在單一的網(wǎng)絡(luò)上同時支持所有數(shù)據(jù)的傳 輸， 這是ATM的突出優(yōu)點。,6. B-ISDN ATM參考模型 基于ATM的B-ISDN的協(xié)議參考模型如圖17.17所示。由面和層構(gòu)成一個立體模型，面用來描述網(wǎng)絡(luò)中可以支持的不同功能； 層用來描述網(wǎng)絡(luò)功能的實現(xiàn)模型， 并與OSI七層模型相對應(yīng)。,圖 17.17 B-ISDN ATM參考模型,參考模型中包括