PTN相關(guān)技術(shù)現(xiàn)代通信網(wǎng)概論

1、 從圖1.1中我們可以看到，一個通信系 統(tǒng)主要包括：信源、變換器、信道、噪聲 源、反變換器和信宿等六部分。 信源是指發(fā)出信息的基本設(shè)施。在人 與人之間進(jìn)行通信時，信源指的就是直接 發(fā)出信息的人。 信源變換器信道反變換器 噪聲源 信宿 圖1.1 通信系統(tǒng)基本模型示意圖 變換器是將信源發(fā)出的信息按一 定的目的進(jìn)行變換的設(shè)備。通過變換器 的變換，信源發(fā)出的信息被變換成適合 在信道上傳輸?shù)男畔ⅰ?信道是信息傳輸介質(zhì)的總稱。如前所 述，不同的信源形式所對應(yīng)的變換處理方 式不同，與之對應(yīng)的信道形式也會不同。 通常的情況下，信道的劃分標(biāo)準(zhǔn)有兩種方 式。 其一，信道按傳輸介質(zhì)的不同可分為 無線信道和有線信道。

2、 其二，信道按傳輸信號形式的不同可 分為模擬信道和數(shù)字信道。 反變換器的工作過程是變換器的 逆工作過程。 信宿是信息傳輸?shù)慕K點，也就是 信息的接收者。 噪聲源并不是人為實現(xiàn)的實體，但在 實際通信過程中又是實際存在的。 通信的基本形式是在信源和信宿之間建立 一個傳輸（包括信息轉(zhuǎn)移）信息的通 道，即傳輸信道。 現(xiàn)代通信網(wǎng)從各個不同的角度出發(fā)， 可有各種不同的分類。常見的有： （1）按通信的業(yè)務(wù)類型進(jìn)行分類： 電話通信網(wǎng)、電報通信網(wǎng)、電視網(wǎng)、數(shù)據(jù) 通信網(wǎng)、計算機(jī)通信網(wǎng)（局域網(wǎng)、城域網(wǎng) 和廣域網(wǎng)）、多媒體通信網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)數(shù) 字網(wǎng)等。 （2）按通信的傳輸手段進(jìn)行分 類：長波通信網(wǎng)、載波通信網(wǎng)、光纖 通信

3、網(wǎng)、無線電通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、 微波接力網(wǎng)和散射通信網(wǎng)等。 （3）按通信服務(wù)的區(qū)域進(jìn)行分 類：農(nóng)話通信網(wǎng)、市話通信網(wǎng)、長話 通信網(wǎng)和國際通信網(wǎng)或局域網(wǎng)、城域 網(wǎng)和廣域網(wǎng)等。 （4）按通信服務(wù)的對象進(jìn)行分類： 公用通信網(wǎng)、專用通信網(wǎng)等。 （5）按通信傳輸處理信號的形式 分：模擬通信網(wǎng)和數(shù)字通信網(wǎng)等。 （6）按通信的活動方式分：固定 通信網(wǎng)和移動通信網(wǎng)等。 功能強(qiáng)大的通信終端可為用戶提供方 便的使用條件。 現(xiàn)代通信網(wǎng)是社會的神經(jīng)系統(tǒng)，已成 為社會活動的主要機(jī)能之一，人們迫切希 望現(xiàn)代通信網(wǎng)傳遞信息安全、可靠。 在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中，雙方既可以進(jìn)行 文字的交流，也可以交換和共享數(shù)據(jù)信息； 既可以進(jìn)行真誠

4、的語音交流，也可以進(jìn)行 富有感情色彩的多媒體信息交流。 “海內(nèi)存知己，天涯若比鄰”，現(xiàn)代 通信網(wǎng)拉近了人與人之間的距離。 目前的通信網(wǎng)還存在許多問題，如容量有 限、轉(zhuǎn)移效率不高等。最重要的問題是：現(xiàn)有 各種通信網(wǎng)在技術(shù)上過于個性化，即為保障實 時通信，通信網(wǎng)采用了電路交換技術(shù)，因而不 能充分有效地利用傳輸資源；為適應(yīng)非實時數(shù) 據(jù)通信，計算機(jī)通信網(wǎng)采用分組交換，這樣又 不能有效支持實時通信的要求；為適應(yīng)電視點 對面的廣播性質(zhì)，采用了單向傳輸技術(shù)，這又 不利于實現(xiàn)互動和交互的雙向通信。 現(xiàn)代通信網(wǎng)的發(fā)展過程，大體可分為 以下四個階段。 現(xiàn)代通信網(wǎng)發(fā)展的第一階段是19世紀(jì) 中葉至20世紀(jì)40年代。從

5、有線通信的角度 來看，1844年有線電報的發(fā)明人莫爾斯 （samuel morse）親自從華盛頓向他的大 學(xué)發(fā)出第一份電報；1854年美國軍隊在克 里米亞戰(zhàn)爭中，建立了從司令部到下屬部 隊的電報通信網(wǎng)；美國在內(nèi)戰(zhàn)中，聯(lián)邦政 府共架設(shè)了2.4萬公里的電報線。 現(xiàn)代通信網(wǎng)發(fā)展的第二階段是在20世 紀(jì)5070年代。晶體管、半導(dǎo)體集成電路 和計算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，為通信網(wǎng)的發(fā)展 起到了關(guān)鍵作用。 現(xiàn)代通信網(wǎng)發(fā)展的第三階段大致在20 世紀(jì)的7080年代。1970年一根涂有二氧 化 硅 的 光 導(dǎo) 纖 維 的 傳 輸 損 耗 達(dá) 到 了 20db/km，而1959年激光的發(fā)明導(dǎo)致光通 信技術(shù)的起步。 現(xiàn)代通

6、信網(wǎng)發(fā)展的第四階段開始于20 世紀(jì)80年代中期。1972年原ccitt（現(xiàn)為 itu-t）在g.703建議中初步定義了綜合業(yè) 務(wù)數(shù)字網(wǎng)（isdn）的概念，1984年通過了 isdn的i系列建議，被稱為isdn發(fā)展的第 一個里程碑。 100多年來，通信網(wǎng)的主要業(yè)務(wù)一直 是電話業(yè)務(wù)，因而通信網(wǎng)一般稱為電話通 信網(wǎng)。傳統(tǒng)的電話網(wǎng)設(shè)計都是以恒定對稱 的話務(wù)量為對象的，網(wǎng)絡(luò)呈資本密集型， 通信網(wǎng)容量與話務(wù)容量高度一致，業(yè)務(wù)和 網(wǎng)絡(luò)均呈穩(wěn)定低速增長。 鑒于光纖的巨大帶寬、小重量、 低成本和易維護(hù)等一系列優(yōu)點，從20 世紀(jì)80年代中期以來，通信網(wǎng)的光纖 化一直是包括中國在內(nèi)的世界各國通 信網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢之

7、一。 隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量特別是ip業(yè)務(wù)量 的飛速增長，主要有下面三大類應(yīng)用 對以電話業(yè)務(wù)量為主的傳統(tǒng)通信網(wǎng)形 成越來越大的壓力： （1）大量低延時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用（諸如 web瀏覽、lan）需要高帶寬。 （2）本身帶寬窄，但通信量極大的業(yè) 務(wù)應(yīng)用（諸如電話、e-mail）也需要很高 的網(wǎng)絡(luò)帶寬。 （3）固有的寬帶應(yīng)用（諸如圖像、文 件備用）更需要高帶寬。 從核心網(wǎng)看，這幾年sdh已成燎 原之勢，全世界已敷設(shè)了大約80萬個 獨立網(wǎng)，其速率已高達(dá)10gbit/s。 從長遠(yuǎn)看，僅有波分復(fù)用鏈路而 不消除節(jié)點“電瓶頸”是無法真正實 現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)容量寬帶化的。 從接入網(wǎng)看，各種寬帶接入技術(shù)爭奇 斗妍。adsl和h

8、fc的下行速率分別可達(dá) 6mbit/s（獨占）和10mbit/s（共享），而 窄帶pon（無源光網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)每戶可獲得 2mbit/s帶寬，以atm為基礎(chǔ)的寬帶pon （apon）的下行速率和上行速率分別可 達(dá)622mbit/s和155mbit/s。 從現(xiàn)代通信網(wǎng)處理的具體業(yè)務(wù)上來看， 隨著信息技術(shù)的發(fā)展，用戶對寬帶新業(yè)務(wù) 的需求開始迅速增加。光纖傳輸、計算機(jī) 和高速數(shù)字信號處理器件等關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn) 展，使寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（b-isdn）的 實現(xiàn)成為可能。 b-isdn以靈活的速率為用戶提供所希 望的幾乎所有業(yè)務(wù)，如高分辨率電視、音 樂、可視電話、電視會議、視頻圖像、語 音、電子函件、信息檢索、

9、遠(yuǎn)程教育和商 務(wù)、高速數(shù)據(jù)傳輸、局域網(wǎng)互連等。 100多年來，無論是核心網(wǎng)，還是接 入網(wǎng)，通信網(wǎng)基本上是有線通信業(yè)務(wù)的一 統(tǒng)天下。只有在一些特殊的時期和特殊的 地區(qū)，無線才有過短暫的輝煌。 具有100年歷史的電路交換技術(shù)盡管 有其不可磨滅的歷史功勛和內(nèi)在的高質(zhì)量、 嚴(yán)管理優(yōu)勢，但其基本設(shè)計思想是以恒定 對稱的話務(wù)量為中心，采用了復(fù)雜的分等 級時分復(fù)用方法，語音編碼和交換速率為 64kbit/s。 分組化通信網(wǎng)具有傳統(tǒng)電路交換通信 網(wǎng)所無法具備的優(yōu)勢。 所謂分組化趨勢目前主要是指ip化。 近幾年來，通信技術(shù)獲得了迅猛的發(fā) 展，通信網(wǎng)正向智能化、個人化、標(biāo)準(zhǔn)化 發(fā)展，通信體制正由模擬網(wǎng)向全數(shù)字網(wǎng)發(fā)

10、 展，通信業(yè)務(wù)由單一的電話網(wǎng)向綜合業(yè)務(wù) 數(shù)字網(wǎng)（isdn）方向發(fā)展。 現(xiàn)有的通信網(wǎng)一般是由許多獨立管 理的專用網(wǎng)和公用交換網(wǎng)互連組成的。 它們大多采用各自的管理協(xié)議，互不兼 容，這樣導(dǎo)致了即使是在一個通信網(wǎng)中 也有多個不同管理功能和服務(wù)設(shè)施與通 信網(wǎng)管理系統(tǒng)的共存。 現(xiàn)代通信網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展到使網(wǎng)絡(luò)的維護(hù) 和操作相當(dāng)復(fù)雜的程度。本地中心受控于 遠(yuǎn)地的監(jiān)控中心，維護(hù)工作需要預(yù)先安排。 網(wǎng)絡(luò)維護(hù)對操作人員提出了更高的要求： 要會使用多種設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)實體；能夠在隔 離故障的同時協(xié)調(diào)多種資源的運作狀態(tài)； 拷貝大量的網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)；識別各種事件 的優(yōu)先級，并快速反應(yīng)；與其他操作員或 維護(hù)機(jī)構(gòu)協(xié)作等。 對未來的網(wǎng)絡(luò)

11、管理來說，人 工智能在現(xiàn)代通信網(wǎng)中的應(yīng)用可 以分成四類： （1）在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計 （包括網(wǎng)絡(luò)配置）中用在線分析、 實時交互式專家系統(tǒng)可支持網(wǎng)絡(luò) 配置的動態(tài)修改和網(wǎng)絡(luò)操作中的 故障檢測、故障診斷和路由選擇。 （2）診斷專家系統(tǒng)用于解釋網(wǎng)絡(luò) 運行中差錯信息、診斷故障，并提供 處理建議。 （3）有人工智能的支持，將能實 現(xiàn)用戶可剪裁的服務(wù)特性，必要時可 以輕松地重構(gòu)服務(wù)配置。 （4）開發(fā)環(huán)境中的人工智能可以 提高網(wǎng)絡(luò)管理軟件的質(zhì)量。 在選用通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時，應(yīng)考 慮它具有開放性，設(shè)備可以和其它 設(shè)備兼容，并與其他用戶連通。 如圖2.1所示，通信網(wǎng)是由若干用 戶終端a，b，c，并通過傳輸系統(tǒng) 鏈接起來。

12、用戶終端之間通過一個或多 個節(jié)點鏈接，在節(jié)點處提供交換、處理 網(wǎng)絡(luò)管理等功能。 鏈路 d e f c b 1 4 5 7 6 3 用戶線 節(jié)點 電路 用戶終端 干線 用戶線 a 圖2.1 通信網(wǎng)一般組成 終端設(shè)備是通信網(wǎng)中的源點和終點， 它除對應(yīng)于信源和信宿之外還包括了一部 分變換和反變換裝置。終端設(shè)備主要功能 是：第一種功能是發(fā)送端將發(fā)送的信息轉(zhuǎn) 變成適合信道上傳送的信號，接收端則從 信道上接收信號，并將之恢復(fù)成能被利用 的信息，第二種功能是能產(chǎn)生和識別網(wǎng)內(nèi) 所需的信令信號或規(guī)則，以便相互聯(lián)系和 應(yīng)答。 傳輸系統(tǒng)是指完成信號傳輸?shù)拿浇楹?設(shè)備總稱。 傳輸信道簡稱信道，是通信者兩點間 單向或雙

13、向傳輸信號的通道，包括傳輸媒 介和中間裝置。 電路是通信者兩點間實現(xiàn)信號雙向傳 輸?shù)膬蓷l傳輸信道的組合，以提供一個完 整的通信過程。 用戶環(huán)路也稱為本地線或用戶 線，是一個節(jié)點和用戶設(shè)備或用戶分 系統(tǒng)之間簡單的固定連接。 傳輸全鏈路簡稱鏈路，是指兩 個相鄰節(jié)點間或終端設(shè)備和節(jié)點之間 的信道（或電路）段，通常是指兩個 配線架之間的一段。 一條干線可以由一條或多條串聯(lián) 的鏈路組成。兩個交換中心或節(jié)點之 間通過干線連接。干線連接通常是以 交換為基礎(chǔ)，由許多用戶復(fù)用或用戶 分系統(tǒng)復(fù)接的大容量電纜、光纖或無 線電傳輸通路，在干線的兩端提供適 合節(jié)點工作的設(shè)備，例如復(fù)接器。 節(jié)點是用戶環(huán)路和鏈路或鏈路之間

14、的 分配點。節(jié)點配備設(shè)備的范圍可以從二線/ 四線混合線圈，到包括電路或信息交換、 接線、信號處理、業(yè)務(wù)管理和技術(shù)控制等 非常復(fù)雜的設(shè)備。 交換設(shè)備根據(jù)尋址信息和網(wǎng)控指 令進(jìn)行鏈路連接或信號導(dǎo)向，以使通 信網(wǎng)中的多對用戶建立信號通路，交 換設(shè)備以節(jié)點的形式與鄰接的傳輸鏈 路一起構(gòu)成各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)， 是現(xiàn)代通信網(wǎng)的核心。 多個節(jié)點或用戶之間互連而成的通信 網(wǎng)稱為網(wǎng)狀網(wǎng)，也叫直接互連網(wǎng)（完全或 部分互連網(wǎng)），如圖2.3（a）所示。 (a) 網(wǎng)狀網(wǎng) (b) 星型網(wǎng) (c) 復(fù)合型網(wǎng) (d) 環(huán)型網(wǎng) (e) 總線型網(wǎng) 星型網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一種以中央節(jié)點為 中心，把若干外圍節(jié)點（或終端）連接起 來的輻射

15、式互連結(jié)構(gòu)。 復(fù)合型網(wǎng)是由網(wǎng)狀網(wǎng)和星型網(wǎng)復(fù)合而 成的網(wǎng)絡(luò)，如圖2.3（c）所示。 如果通信網(wǎng)各節(jié)點被連接成閉合的環(huán) 路，則稱為環(huán)型網(wǎng)，如圖2.3（d）所示。 （1）在環(huán)路中，每個節(jié)點的地位和 作用是相同的，每個節(jié)點都可以獲得并行 使用控制權(quán)，很容易實現(xiàn)分布式控制。 （2）不需要進(jìn)行路徑選擇，控制比 較簡單。因為在環(huán)型網(wǎng)中，路徑只有一條， 不存在為信息規(guī)定路徑的問題。 （3）網(wǎng)中傳送信息的延遲時間固定， 有利于實時控制。 （4）可采用高速數(shù)字式傳輸信息， 不需要調(diào)制解調(diào)器，接口線路及連接結(jié)構(gòu) 比較簡單。 總線型網(wǎng)把所有的節(jié)點連接在同一總 線上，是一種通路共享的結(jié)構(gòu)。 （1）具有良好的擴(kuò)充性能。

16、（2）可以使用多種存取控制方式，例 如，載波偵聽多路訪問/碰撞檢測方式 （carrier sense multiple access with collision detection，csmacd）、通行標(biāo) 志方式和時間片方式等。 （3）不需要中央控制器，有利于分布 式控制。節(jié)點的故障不會引起系統(tǒng)的崩潰。 在通信網(wǎng)中，由本地接入網(wǎng)、多級匯 接網(wǎng)組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)稱為等級制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 等級制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，涉及本地接入和 匯接的概念。用戶終端通過用戶線和接入 交換機(jī)（或稱本地交換機(jī)）連接而形成本 地接入，本地用戶可直接通過本地交換完 成相互通信。 它是用戶的電話機(jī)和市話局交換機(jī)連 接的媒介，使用戶終端接

17、入電話通信網(wǎng)。 它將各個交換區(qū)市話局通過中繼線互 連起來，并將市話局連接至市話匯接局。 市話匯接局和區(qū)域（如省）長話匯接 局通過區(qū)域中繼干線互連，提供區(qū)域長途 電話通信業(yè)務(wù)。 區(qū)域匯接局和國內(nèi)中心匯接局通過國 內(nèi)中繼干線互連，提供全國范圍內(nèi)各地區(qū) 之間的長途電話通信業(yè)務(wù)，形成國內(nèi)長途 電話通信網(wǎng)。 國內(nèi)匯接局和國際接口局連接，由國 際接口局和國際線路組成國際長途電話網(wǎng)。 圖2.4給出的等級結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是一種理想 化的網(wǎng)絡(luò)。一個實際的通信網(wǎng)由于本地區(qū) 的地理狀況或設(shè)備的布局問題而有許多折 衷方案。 國際網(wǎng) 長途網(wǎng) 本地網(wǎng) 國際接口局 (一級長途交換中心) 國內(nèi)匯接局 (二級長途交換中心) 區(qū)域匯接局

18、 (三級長途交換中心) 市話匯接局 (初級長途交換中心) 市話局 用戶線 圖2.4 典型的交換中心等級制的理想形式框圖 第一級為大區(qū)中心，也稱為省間中心 局，是匯接一個大區(qū)內(nèi)各省之間的電話通 信中心，局間都設(shè)立直達(dá)電路，為完全互 連方式的網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 第二級為省中心局，是匯接省內(nèi)各地 區(qū)之間的電話通信中心。 第三級為地區(qū)（市）中心局，是匯接 本地區(qū)各縣（區(qū)）的電話通信中心，是長 話網(wǎng)的末端局，同樣要求地區(qū)中心局至本 省中心局具有直達(dá)路由。 fdm是把一條公共信道上可用的傳輸 頻段分割成多個較窄的頻帶，并使每個窄 帶都變成為一個獨立信道的復(fù)用技術(shù)。 fdm的主要優(yōu)點是容易實現(xiàn)，技術(shù) 成熟，能較充

19、分地利用信道帶寬。但其 缺點也是明顯的。因為，保護(hù)頻帶占用 了一定的信道帶寬，從而大大降低了 fdm的效率；信道的非線性失真改變了 它的實際頻率特性，易造成串音和互調(diào) 噪聲干擾；所需設(shè)備隨輸入路數(shù)增加而 增多，不易小型化；fdm不提供差錯控 制技術(shù)，不便于性能監(jiān)測。 tdm是一種按規(guī)定的間隔，并在時間 上相互錯開，在一條公共信道上傳輸多路 信號的復(fù)用技術(shù)。 tdm的主要優(yōu)點是：不存在保護(hù)頻帶， 可有效地提高信息傳輸效率；信道占用頻 帶窄，容量大。其主要缺點是：通信雙方 時隙必須嚴(yán)格保持同步。 在tdm系統(tǒng)中，以固定分配時隙的方 式對來自多個設(shè)備的數(shù)據(jù)源進(jìn)行組合，然 后在單一的公用信道上傳輸。

20、與傳統(tǒng)tdm一樣，stdm可與n條 低速輸入線路相連，由于每條輸入線路 并非一直有數(shù)據(jù)輸入，因此stdm時隙 數(shù)k可小于n，這說明復(fù)用信道上數(shù)據(jù)速 率可低于各個輸入線路速率之總和。 stdm使用的幀格式對系統(tǒng)性能有 一定的影響，一般應(yīng)減少用于管理的附 加信息。 原ccitt推薦了兩類準(zhǔn)同步數(shù)字復(fù)接 系列。北美和日本等國采用24路系統(tǒng)，即 以1.544mbit/s作為一次群（基群）的數(shù)字 速率系列；歐洲和中國等國家采用30/32路 系統(tǒng)，即以2.048mbit/s作為一次群的數(shù)字 速率系列。 隨著現(xiàn)代通信網(wǎng)的發(fā)展和用戶要求的 日益提高，pdh暴露出以下幾個問題，難 以適應(yīng)長距離和大容量數(shù)字業(yè)務(wù)的

21、發(fā)展， 難以滿足網(wǎng)絡(luò)控制和管理的需要。 （1）國際上1.544mbit/s和2.048mbit/s 這兩種系列難以兼容，給國際連網(wǎng)帶來困 難，而且向更高群次發(fā)展在技術(shù)上也有較 大的困難。 （2）沒有世界性的標(biāo)準(zhǔn)光接口規(guī)范， 導(dǎo)致各國廠商開發(fā)的不同光接口無法在光路 上互通，惟有通過光電轉(zhuǎn)換成g.703標(biāo)準(zhǔn)接 口后才能互通，限制了連網(wǎng)應(yīng)用的靈活性， 也增加了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備復(fù)雜性和運行成本。 （3）從組網(wǎng)角度看，pdh難于從高次 群信號中直接分出低次群甚至基群的信號， 因此對中繼站上、下話路很不方便。 （4）隨著現(xiàn)代通信網(wǎng)操作、維護(hù)和管 理等要求的不斷提高，需要傳輸?shù)木W(wǎng)控信息 越來越多，現(xiàn)有的pdh各級幀

22、結(jié)構(gòu)所預(yù)留的 少量比特已經(jīng)不能適應(yīng)這一發(fā)展的要求。 原ccitt g.707的建議中，對同步轉(zhuǎn) 移模式stm-1（synchronous transfer mode） 155.5201mbit/s以上（從stm-1至stm-4至 stm-16）的更高速率都采用高一級的速率 正好等于低一級的4倍，即stm-1為 155.5201mbit/s； stm-4為622.0804itmb/s； stm-16為2488.3216mbit/s。這樣的復(fù)接系 列稱為sdh。 原ccitt建議g.709規(guī)定了sdh的一般 復(fù)接結(jié)構(gòu)，如圖2.12所示。 tug-21 tug-32 tu-31 vc-31 au-3

23、1 tug-22 3 3 5 7 3 4 21 16 au-4 vc-4 stm-1 stm-4 4 au-32 vc-32 tu-22 vc-22 tu-12 vc-12 c-32 34.368mbit/s c-21 6.312mbit/s c-11 1.544mbit/s c-4 139.264mbit/s c-12 2.048mbit/s c-22 8.448mbit/s c-31 32.064mbit/s tu-21 vc-21 tu-11 vc-11 4 4 4 155.520mbit/s 622.080mbit/s 4 圖2.12 sdh的同步復(fù)接結(jié)構(gòu)示意圖 原ccitt建議（g.

24、709）規(guī)定了sdh幀 格式，sdh幀格式是頁面幀，而pdh的幀 格式是條狀的。 （1）把世界上現(xiàn)在并存的兩種數(shù)字 系列融合在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)之中，在stm-1等 基礎(chǔ)上得到統(tǒng)一，實現(xiàn)數(shù)字通信傳輸體制 上的世界性標(biāo)準(zhǔn)。 （2）采用數(shù)字復(fù)接，適應(yīng)交換技術(shù)的 發(fā)展。 （3） 頁面幀格式，安排了豐富的用 于維持管理的比特，使網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)管理能 力大大加強(qiáng)。 （4）有一套特殊靈活的復(fù)接結(jié)構(gòu)和指 針調(diào)整技術(shù)，解決了節(jié)點之間的時鐘差異 帶來的問題。 （5）光接口綜合各種不同的網(wǎng)絡(luò)單 元，傳輸和復(fù)接不必分開，簡化了硬件， 同時光接口成為開放性接口，可以在光 路實現(xiàn)橫向兼容。 （6）sdh信號結(jié)構(gòu)的設(shè)計已經(jīng)考慮 網(wǎng)絡(luò)

25、傳輸和交換應(yīng)用的最佳性，便于組 織isdn和b-isdn。 無線傳輸信道中信息主要是通過自由 空間進(jìn)行傳輸?shù)?，但必須通過發(fā)射機(jī)系統(tǒng)、 發(fā)射天線系統(tǒng)、接收天線系統(tǒng)和接收機(jī)系 統(tǒng)，才能使攜帶信息的信號正常傳輸，從 而組成條無線傳輸信道。 長波信道所使用的頻率是在300khz以 下，波長在1000m以上。 中波信道的頻率在0.33mhz或波長 在1001000m范圍內(nèi)。 短波信道的頻段從330mhz，波長 從 1 0 1 0 0 m ， 也 稱 為 高 頻 （ h i g h frequency，hf）信道。 超短波信道的頻率范圍通常認(rèn)為是 303000mhz。更細(xì)一些劃分，其中30 300mhz稱

26、為甚高頻（very high frequency， vhf），3003000mhz稱為特高頻（ultra high frequency，uhf）。 3000mhz以上的波段，通常就 泛稱為微波，它在現(xiàn)代通信網(wǎng)中占 有重要地位。 衛(wèi)星信道是指利用人造地球衛(wèi) 星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，在 多個地球站之間進(jìn)行通信的信息傳 輸信道，如圖2.15所示。 通信衛(wèi)星 空中移動站 電纜或光纜 可搬移站 指揮所 移動站 電纜或光纜 控制中心 跟蹤遙測指令站 海上移動站 固定站 通信樞紐 微波接力 圖2.15 衛(wèi)星通信示意圖 在現(xiàn)代通信網(wǎng)的微波通信方式中，還 常用散射信道。散射信道利用對流層和電 離層的不均勻性

27、或流星余跡，對于一定仰 角的電磁波射束在上層空間中，有一部分 電磁波能量可回到地面而被接收到的散射 現(xiàn)象，構(gòu)成散射信道。 在有線傳輸信道中，電磁波是沿有形 媒介傳播的，而且通常是構(gòu)成直接信息流 通的通路，適宜于基帶傳輸或頻帶傳輸。 最早的有線信道是架空明線，信道由 在一系列豎立的電桿上，把導(dǎo)線架在線桿 的絕緣子上而構(gòu)成。 平衡電纜（也稱雙絞線）中每對 信號傳輸線間的距離比明線小，而且 包扎在絕緣體內(nèi)。 同軸電纜是容量較大的有線信道。 常用的同軸電纜有兩種：一種管外徑 為4.4mm的小同軸；另一種外徑為 9.5mm的中同軸。 光纖信道是以光為載波，以光導(dǎo)纖維 （簡稱光纖）為傳輸介質(zhì)的一種通信信道

28、。 由于光纖信道具有一系列優(yōu)異的特性，因 此，光纖通信技術(shù)近年來發(fā)展速度之快、 應(yīng)用面之廣是通信史上罕見的。 在構(gòu)成有線信道時，除了具有各種導(dǎo) 引線外，要完成長距離的信息傳輸，必須 包括再增音和均衡處理。 交換技術(shù)幾個主要特性的演變過程如 下所述。 （1）接續(xù)網(wǎng)絡(luò)：從金屬接點發(fā)展到數(shù) 字開關(guān)（分立元件集成元件光子開 關(guān)）。 （2）信息形式：從模擬（電流）發(fā)展 到數(shù)字（電脈沖光脈沖）。 （3）復(fù)用方式：從空分到時分最后發(fā) 展到波分（密集波分）。 （4）控制方式：從人工到機(jī)電到電子 最后發(fā)展到存儲程序控制（spc）或簡稱 “程控”。 （5）信令方式：從信令與呼叫信息交 替用同一信道（模擬式）發(fā)展到

29、共路信令， 信令可在獨立的信道上傳送（數(shù)字式）。 （6）接續(xù)特征：從電路到信息，最后 發(fā)展到分組（或叫信包）。 （7）信息帶寬：從窄帶（音頻）發(fā)展 到寬帶（1100mhz）。 電路交換（circuit switching）是在通 信網(wǎng)中任意兩個或多個用戶終端之間建立 電路暫時連接的交換方式，暫時連接獨占 一條電路并保持到連接釋放為止。 空分交換是入線在空間位置上 選擇出線并建立連接的交換。 時 分 交 換 是 時 分 多 路 復(fù) 用 （tdm）在交換上的具體應(yīng)用。 電路交換的特點是可提供一次性無間 斷信道。 （1）信息傳輸時延小。 （2）數(shù)據(jù)信息以信號形式在通路中 “透明”傳輸，交換機(jī)對它不進(jìn)

30、行存儲、 分析和處理，因此，交換機(jī)的處理開銷少。 （3）對數(shù)據(jù)信息的格式和編碼類型 沒有限制。 （1）電路的接續(xù)時間較長。 （2）電路利用率低。 （3）在傳輸速率、信息格式、編碼 類型、同步方式以及通信規(guī)程等方面，通 信雙方必須完全兼容，這不利于不同類型 的用戶終端之間實現(xiàn)互通。 （4）當(dāng)一方用戶忙或網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過重 時，可能會出現(xiàn)呼叫不通的現(xiàn)象，這種現(xiàn) 象稱之為呼損。電路交換方式目前主要用 于電話通信網(wǎng)。 為了解決電報、資料、文獻(xiàn)檢索等數(shù) 據(jù)信息的傳輸，提出了報文交換（message switching）的思想，報文交換也稱電文交 換或文電交換。 報文就是用戶擬發(fā)送的完整數(shù)據(jù)。 以上只是概略地敘

31、述了報文轉(zhuǎn)接的簡以上只是概略地敘述了報文轉(zhuǎn)接的簡 單過程。實際上報文轉(zhuǎn)發(fā)的中間節(jié)點還包單過程。實際上報文轉(zhuǎn)發(fā)的中間節(jié)點還包 括以下功能。括以下功能。 （1）傳輸差錯控制。 （2）傳輸通路（路由）選擇。 （3）能夠識別報文頭和尾。 （4）完成網(wǎng)絡(luò)擁塞處理、緊急報文的 優(yōu)先處理等特殊功能。 為了使現(xiàn)代通信網(wǎng)的各個節(jié)點能自動 地處理輸入的信息和完成報文傳輸，就要 求每一個輸入網(wǎng)絡(luò)的信息除了用戶要傳送 的報文外，還需要附加報文開始、結(jié)束標(biāo) 志和報文目的站地址等相關(guān)信息。 報文頭一般至少包括以下附加信息。 （1）起始標(biāo)志：告訴節(jié)點有信息輸 入。 （2）信息開始標(biāo)志：說明信息正文 的開始端出現(xiàn)。 （3）信

32、息源節(jié)點地址：說明信息出 自何地。 （4）信息目的節(jié)點地址：說明該信 息要到達(dá)的目的地，還可能包括傳輸路由 信息。 （5）控制信息：進(jìn)行必要的控制說 明和標(biāo)記，它可以包括所傳送報文的排隊 優(yōu)先權(quán)標(biāo)志，并指明本幀所傳信息是報文 或只是應(yīng)答信號。 （6）報文編號：這是由信息的發(fā)送 方給定的。 報文交換的特點是，交換機(jī)對報 文進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，它適合于電報和 電子函件業(yè)務(wù)。 （1）鏈路利用率高。 （2）交換機(jī)以“存儲轉(zhuǎn)發(fā)” 方式傳輸數(shù)據(jù)信息，它不但可以起到 匹配輸入輸出傳輸速率的作用，易于 實現(xiàn)各種不同類型終端之間的互通， 而且還能起到防止呼叫阻塞、平滑通 信業(yè)務(wù)量峰值的作用。 （3）不需要收、發(fā)兩端同

33、時處 于激活狀態(tài)。 （1）傳送信息通過交換網(wǎng)時延較 長，而且時延變化也大，這不利于交互 型實時業(yè)務(wù)。 （2）設(shè)備要求較高。交換機(jī)必須 具有大容量存儲、高速處理和分析報文 的能力。 由上可知，電路交換最大優(yōu)點是，一由上可知，電路交換最大優(yōu)點是，一 旦建立連接，信號傳輸時延很小，適用于旦建立連接，信號傳輸時延很小，適用于 語音通信等實時交互通信，不足的是線路語音通信等實時交互通信，不足的是線路 利用率低。報文交換線路利用率高，但利用率低。報文交換線路利用率高，但 “存儲存儲轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)”的通信機(jī)制使信息通過的通信機(jī)制使信息通過 通信網(wǎng)的時延加大，不適于快速響應(yīng)的通通信網(wǎng)的時延加大，不適于快速響應(yīng)的通

34、信或?qū)崟r通信。分組交換綜合了電路交換信或?qū)崟r通信。分組交換綜合了電路交換 和報文交換優(yōu)點，是為既能保持較高的信和報文交換優(yōu)點，是為既能保持較高的信 道利用率又能快速響應(yīng)通信需求提出來的。道利用率又能快速響應(yīng)通信需求提出來的。 分組交換在形式上仍采用報文交換的 “存儲轉(zhuǎn)發(fā)”技術(shù)。但它不像報文交換 那樣，以整個報文為交換單位，而是設(shè)法 將一份較長的報文分解成若干固定長度的 “段”，每一段報文應(yīng)加上交換時所需要 的呼叫控制信息以及差錯控制信息，形成 一個規(guī)定格式的交換單位。 在分組交換中，為了控制和管理通過 交換網(wǎng)的“分組”流，目前主要采用兩種 方式：數(shù)據(jù)報方式和虛電路方式。 數(shù)據(jù)報是指自帶尋址信息

35、的獨立數(shù)據(jù) 分組。 在虛電路方式中，數(shù)據(jù)傳送之前，必 須先在源與目的地之間建立一條邏輯連接， 即虛電路。 分組交換的特點與報文交換相同。但 是，由于分組穿越通信網(wǎng)以及在交換機(jī)中 滯留的時間很短，因此分組交換能滿足大 多數(shù)用戶快速交互的數(shù)據(jù)傳輸要求。 （1）信息的傳輸時延較小，而且變 化不大，能較好地滿足交互型通信的實時 性要求。 （2）易于實現(xiàn)鏈路的統(tǒng)計時分多路復(fù) 用，提高了鏈路的利用率。 （3）容易建立靈活的通信環(huán)境，便于 在傳輸速率、信息格式、編碼類型、同步 方式以及通信規(guī)程等方面都不相同的數(shù)據(jù) 終端之間實現(xiàn)互通。 （4）可靠性高。分組作為獨立的傳輸 實體，便于實現(xiàn)差錯控制，從而大大地降

36、低了數(shù)據(jù)信息在分組交換網(wǎng)中的傳輸誤碼 率，一般可達(dá)10-10以下。 （5）經(jīng)濟(jì)性好。信息以“分組”為 單位在交換機(jī)中進(jìn)行存儲和處理，節(jié)省了 交換機(jī)的存儲容量，提高了利用率，降低 了通信的費用。 （1）由于網(wǎng)絡(luò)附加的信息較多，影 響了分組交換的傳輸效率。 （2）實現(xiàn)技術(shù)復(fù)雜。交換機(jī)要對各 種類型的分組進(jìn)行分析處理，這就要求交 換機(jī)具有較強(qiáng)的處理功能。 三種交換技術(shù)各有優(yōu)缺點?？偟膩?衡量，報文交換和分組交換的性能比電 路交換優(yōu)越。 圖2.18所示的是三種交換技術(shù)的通 信過程。 節(jié)點時延 傳播時延 呼叫請求 呼叫請求 報文 傳送時延 時間 報文 報文 報文 呼叫接受分組 分組 1 分組 1 分組

37、2 分組 3 a 數(shù)據(jù)報分組交換 報文交換 電路交換 呼叫請求分組 分組 1 分組 2 分組 2 分組 3 分組 3 b c d a b c d a b c d 圖2.18 三種交換技術(shù)的通信過程示意圖 atm交換方式也稱為異步時分（atd） 交換方式或快速分組交換（fps）方式，是 介于電路交換與分組交換之間的一種新的 交換技術(shù)。 atm交換方式的特點是： （1）靈活性高，適應(yīng)性強(qiáng)。 （2）各種語音非話業(yè)務(wù)采用統(tǒng)一的 交換技術(shù)。 （3）簡化的分組交換。 光交換技術(shù)是在20世紀(jì)80年代迅速 發(fā)展起來的高科技應(yīng)用研究課題，是為 寬帶服務(wù)的新一代交換系統(tǒng)，目前還處 于實驗階段。 光交換是以光的形式

38、直接實現(xiàn)各用 戶之間的信息交換，這對于提高通信質(zhì) 量和可靠性，減少設(shè)備和降低網(wǎng)絡(luò)成本 都有很大的好處。 波分交換的基本原理是在波分光交換 網(wǎng)絡(luò)中，各信息載于不同波長的光波上， 復(fù)用信號在交換信號控制下重新安排信號 的載波頻率，從而輸出交換后的信息，圖 2.20為其原理圖。通常的波分光交換網(wǎng)絡(luò) 包括波長轉(zhuǎn)換開關(guān)、可變波長與固定波長 的濾波器等器件。 1 輸入 輸出 波長開關(guān) i f j k 4 3 2 1 2 3 4 2 1 4 3 圖2.20 波分交換原理 在現(xiàn)代通信網(wǎng)中，雙方進(jìn)行通信時， 都必須認(rèn)同一套用于信息交換的約定規(guī)則。 協(xié)議（protocol）是約定規(guī)則使用的語言及 所表達(dá)的語義。

39、一個通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由三個要素 組成。 （1）語法：信息與控制信息的結(jié)構(gòu) 或格式。 （2）語義：需要發(fā)出何種控制信息、 完成何種動作，以及做出何種應(yīng)答。 （3）同步：事件實現(xiàn)的詳細(xì)說明及 嚴(yán)格的同一時刻通信問題。 對所有通信的完整細(xì)節(jié)，設(shè)計人員不 可能設(shè)計一個單一、巨大的協(xié)議，而是把 通信問題劃分成多個相對獨立的問題，然 后為每個問題設(shè)計一個單獨的協(xié)議（稱為 協(xié)議子集）。 為了使協(xié)議的設(shè)計規(guī)范化，目前已經(jīng) 開發(fā)了一些工具，幫助協(xié)議設(shè)計者理解通 信問題的子部分及規(guī)劃一個完善協(xié)議系列。 在現(xiàn)代通信網(wǎng)的實際通信過程中，要 涉及數(shù)據(jù)信號傳輸、幀傳輸、傳輸中誤碼 檢測和糾錯、局域網(wǎng)通信協(xié)議、路由選擇、

40、擁塞和流量控制、通信保密，以及傳輸控 制等許多問題。為了解決所有的這些問題， 需要設(shè)計各種各樣的協(xié)議。 雖然解決特定問題有特殊的技巧，但 協(xié)議的設(shè)計是一件非常復(fù)雜的事。 雙方討論的最高一層可稱為認(rèn)識層， 就是說通信的雙方必須具備起碼的網(wǎng)絡(luò)方 面的知識，或者說通信雙方必須懂得所談 的內(nèi)容是什么意思。 認(rèn)識層的下一層是語言層。通信雙方 必須具有共同的語言，要能互相聽懂對方 所說的話。 語言層的下一層可以叫做傳輸層，它 負(fù)責(zé)把每一方所講的話變?yōu)殡娦盘?，傳?到對方，再還原為可懂的語音。這一層完 全不管所傳的語音是哪一國的語言，也不 考慮其內(nèi)容是什么。 通信協(xié)議采用分層具有以下好處。 （1）各層相互獨

41、立。一個層并不需 要知道它下面的層是如何實現(xiàn)的，而僅僅 需要知道該層通過層間接口（即界面）所 提供的服務(wù)即可。 （2）靈活性好。當(dāng)任何一層發(fā)生變 化時，只要接口關(guān)系保持不變，則上下相 連的層均不受影響。此外，某層提供的服 務(wù)可以修改，如當(dāng)某層提供的服務(wù)不再需 要時，可將這層取消。 （3）結(jié)構(gòu)上獨立。各層可以采用最合 適的技術(shù)來實現(xiàn)。 （4）方便實現(xiàn)和維護(hù)：分層結(jié)構(gòu)通過 把整個系統(tǒng)分解成若干個易于處理的部分， 而使一個龐大復(fù)雜系統(tǒng)的實現(xiàn)、調(diào)試和維 護(hù)等變得容易。 （5）促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。每一層功能所 提供的服務(wù)都有精確說明。 每層協(xié)議軟件負(fù)責(zé)解決一部分通信問 題。 osi（open system

42、interconnection） 參考模型是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（international standard organize，iso）為統(tǒng)一通信網(wǎng)協(xié) 議標(biāo)準(zhǔn)而發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)參考模型。該模型為 通信網(wǎng)的互連互通提供了參考依據(jù)。 在一個網(wǎng)絡(luò)中，實現(xiàn)通信功能的所有 軟件和硬件的組織形式，或者說所有層次 和協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。iso提 出了關(guān)于開放系統(tǒng)互連osi的七層參考模型； 為建立網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)提供了一個框架。 盡管osi參考模型在網(wǎng)絡(luò)討論中廣為 使用，但實際使用中并不普遍。 物理層規(guī)定了二進(jìn)制比特信息如何傳 輸、電壓大小、持續(xù)時間、聯(lián)系手續(xù)、插 座的機(jī)械、電氣和物理性能等。 數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了如

43、何在點到點鏈路 上無差錯地傳送一幀數(shù)據(jù)。 網(wǎng)絡(luò)層規(guī)定了一個分組怎樣通過 通信子網(wǎng)傳輸，提供路由選擇和網(wǎng)絡(luò) 擁塞及流量控制。 運輸層的基本功能是接收來自會 話層送來的數(shù)據(jù)。 一旦進(jìn)程之間的連接建立以后， 需要一次對話。 表示層的功能是對信息格式作一些變 換。 應(yīng)用層是iso/osi參考模型的最高層， 它為特定類型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了訪問osi環(huán) 境的手段，其內(nèi)容直接取決于各個用戶的 傳輸程序或數(shù)據(jù)。 物理層協(xié)議實際上是數(shù)據(jù)終端設(shè)備 （data terminal equipment，dte）和數(shù)據(jù) 通信設(shè)備（data communication equipment， dce）之間的一組約定。 數(shù)據(jù)鏈路

44、層協(xié)議的主要功能是，對鏈 路實施管理，實現(xiàn)幀同步，實現(xiàn)差錯控制 和流量控制，以實現(xiàn)透明傳輸。典型的數(shù) 據(jù)鏈路層協(xié)議有以下幾種。 （1）停-等協(xié)議 停-等協(xié)議規(guī)定發(fā)端每發(fā)送一幀數(shù)據(jù)信 息后，必須停下來，等待接收端返回了應(yīng) 答信息方能繼續(xù)操作下去。停-等協(xié)議的信 道利用率低。 （2）連續(xù)arq協(xié)議 連續(xù)arq協(xié)議規(guī)定在送端發(fā)完一幀數(shù) 據(jù)信息后，不是停下來等待對方的應(yīng)答， 而是繼續(xù)再發(fā)送若干幀。 （3）選擇重傳arq協(xié)議 對出錯的幀要求重發(fā)，而對后面送來 的正確幀可以先收下來放在緩沖區(qū)內(nèi)，待 重傳的幀收到后，再一起按正確的順序送 往主機(jī)。這種處理方法就是選擇重傳arq 協(xié)議。 在數(shù)據(jù)鏈路層提供的兩個

45、相鄰節(jié)點傳 送數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，網(wǎng)絡(luò)層是進(jìn)一步解決通 信子網(wǎng)中由多段數(shù)據(jù)鏈路的傳送問題，從 而體現(xiàn)通信子網(wǎng)向終端系統(tǒng)提供豐富的網(wǎng) 絡(luò)服務(wù)。 從某種意義上來講，運輸層協(xié)議與數(shù) 據(jù)鏈路層協(xié)議相類似，它們都要解決差錯 控制、流量控制和排序問題。 會話層協(xié)議主要規(guī)范了向會話層用戶 提供會話連接，并為會話層定義多種服務(wù)。 表示層是在osi參考模型的第六層。 iso在綜合分析多種高級程序設(shè)計語 言對數(shù)據(jù)類型描述方法的基礎(chǔ)上，提出了 一種標(biāo)準(zhǔn)的描述方法，即抽象語法記法1， 簡寫為asn.1（abstract syntax notation one）。 應(yīng)用層協(xié)議的主要功能是實現(xiàn)開放系 統(tǒng)中應(yīng)用進(jìn)程之間的相互通信

46、，并同時完 成一系列與處理業(yè)務(wù)有關(guān)的服務(wù)功能。 應(yīng)用層中的程序把它產(chǎn)生的信息 m傳送到另一個系統(tǒng)應(yīng)用層中，其過 程如圖2.24所示。 第一層(物理層)協(xié)議 第七層協(xié)議 第六層協(xié)議 第五層協(xié)議 第二層協(xié)議 系統(tǒng) 層 7 6 5 4 3 h4m1 m m m h3h4m1 h2h3h4m1t2 h4mn h3h4mn h2h3h4mnt2 h4m1 h3h4m1 h2h3h4m1t2 h4mn h3h4mn h2h3h4mnt2 2 系統(tǒng) m m m 第四層協(xié)議 第三層協(xié)議 1 圖2.24 七層模型中的數(shù)據(jù)流通過程 網(wǎng)絡(luò)的有向路徑是通過一系列互連的 鏈路將網(wǎng)絡(luò)的兩端節(jié)點連在一起而形成的。 網(wǎng)絡(luò)的一

47、條有向路徑就是一系列連接線的 集合，通信信息穿過網(wǎng)絡(luò)的有向路徑稱為 通信網(wǎng)絡(luò)的路由。 路由選擇算法可按不同的路由選擇 方式進(jìn)行分類。按源節(jié)點發(fā)送分組方式 是全路、單路和單路向外發(fā)送，路由選 擇算法可分為擴(kuò)散式、選擇擴(kuò)散式和單 路路由選擇。 正確性是指路由選擇算法不僅本身是 正確地，還要達(dá)到數(shù)據(jù)通信所要求的目的， 滿足用戶服務(wù)要求，能正確迅速地將分組 信息從源節(jié)點傳送到目的節(jié)點。 簡便性要求路由選擇算法不能太復(fù)雜。 由于網(wǎng)絡(luò)運行是連續(xù)和長時間的，其 間難免要有各種硬件和軟件故障，包括主 機(jī)、節(jié)點和鏈路，或者有的節(jié)點或鏈路上 的數(shù)據(jù)流量過大會產(chǎn)生過載擁塞現(xiàn)象。 穩(wěn)定性是指路由選擇算法是可靠的， 即

48、不管運行多久，保持穩(wěn)定性而不發(fā)生振 蕩。 公平性和最優(yōu)化要從兩個方面來考慮， 既要保證每個節(jié)點都有機(jī)會傳送信息，以 達(dá)到公平性，同時又要保證路由選擇最佳， 這兩者是相互矛盾的，要對它們進(jìn)行權(quán)衡。 要使鏈路、交換機(jī)等設(shè)備達(dá)到高效率， 以提高整個網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。 最短路由是指通信信息經(jīng)過的節(jié)點數(shù) 最少，或任意兩節(jié)點間傳輸延遲最小，或 費用最小的通路。 最短路由選擇算法通常有兩種情況可 供考慮：一種是從網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點到其他各 節(jié)點的最短路徑；另一種是指一個給定節(jié) 點到目的節(jié)點的最短距離。 最短路由選擇算法首先要標(biāo)記通信網(wǎng) 以及相鄰節(jié)點鏈路長度的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。并 按照最短路由選擇算法的約定，標(biāo)記全部 相

49、鄰節(jié)點間的最短距離。其次，根據(jù)具體 節(jié)點標(biāo)記的大小，尋找相鄰節(jié)點間的最短 距離，連接從源節(jié)點到目的節(jié)點間所有最 短距離，就完成了最短路由選擇的過程， 具體的標(biāo)記方法和算法參照相關(guān)的書籍。 靜態(tài)策略是指對路由不測量，也不 利用網(wǎng)絡(luò)信息，而是按某種固定規(guī)則選 擇路由。 泛射法是當(dāng)某個節(jié)點收到一個不是 發(fā)給它的分組時，就向所有與此節(jié)點相 連的鏈路轉(zhuǎn)發(fā)。 有選擇的泛射法與泛射法的區(qū)別僅在 滿足某些事先確定條件的鏈路上轉(zhuǎn)發(fā)分組。 固定路由法是在每個節(jié)點上保持一張 表，表上標(biāo)明對一個目的地址應(yīng)當(dāng)走哪條 鏈路進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 隨機(jī)走動法又稱隨機(jī)徘徊法，其特 點是當(dāng)分組到達(dá)某個節(jié)點時隨機(jī)地選擇 一條鏈路作為轉(zhuǎn)發(fā)路由

50、。 分散通信量法又稱查表選擇路由。 這種方法是事先在每個節(jié)點的內(nèi)存中設(shè) 置一個路由表。 動態(tài)策略是指節(jié)點的路由選擇要依據(jù) 網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前狀態(tài)信息來決定，以設(shè)法適應(yīng)網(wǎng) 絡(luò)流量、拓?fù)涞淖兓?，而不是像靜態(tài)策略 那樣不利用網(wǎng)絡(luò)信息，最多偶爾由操作員 對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化做出反應(yīng)。 獨立路由選擇策略是指各節(jié)點只根據(jù) 本節(jié)點的狀態(tài)來決定路由選擇，而不用和 網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點交換狀態(tài)信息。 集中路由選擇策略也像靜態(tài)策略 中的固定路由選擇一樣，在每個節(jié)點 上也存有一張路由表，但關(guān)鍵在于產(chǎn) 生路由的方法不同。 （1）為了使通信網(wǎng)絡(luò)路由能適應(yīng) 通信量的變化，勢必要求經(jīng)常進(jìn)行路 由選擇計算。 （2）集中路由選擇全由rcc控制，

51、因此對rcc的可靠性要求很高。 （3）這種方案要求rcc將計算的相 應(yīng)路由表及時通知各節(jié)點。 （4）為了經(jīng)常傳送路由信息和路由 表，勢必增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，特別是直接與 rcc相連的鏈路，其負(fù)荷的增加更嚴(yán)重。 在分布路由選擇方法中，每個節(jié)點定 期與每個相鄰節(jié)點交換路由信息。 流量在通信網(wǎng)中是指通信量，在數(shù) 據(jù)通信網(wǎng)中是指網(wǎng)中的數(shù)據(jù)流或分組流 的大小。流量控制實際上是通過控制網(wǎng) 中的通信量，使通信網(wǎng)工作在吞吐量允 許的范圍內(nèi)。 流量控制的主要功能如下。 （1）防止網(wǎng)絡(luò)因過載而引起通信信息 吞吐量下降和延遲增加。 （2）避免死鎖。 （3）在相互競爭的各用戶之間公平地 分配資源。 在現(xiàn)代通信網(wǎng)中，將由于信

52、息量太大， 導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降的現(xiàn)象稱為擁塞。 流量控制是對一條通信路由上的通信 量進(jìn)行控制，解決“線”或“局部”問題； 而擁塞控制則是解決通信網(wǎng)的“面”或 “全局”的問題。 入網(wǎng)流量控制方法有兩種：停-等流量 控制和緩沖區(qū)預(yù)約控制。 在控制信息傳輸時，主機(jī)和鄰接的源 節(jié)點機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時，主機(jī)發(fā)送數(shù) 據(jù)分組后應(yīng)得到源節(jié)點機(jī)正確接收的確認(rèn)， 才能繼續(xù)發(fā)送；否則要等待，直到源節(jié)點 機(jī)發(fā)來新的確認(rèn)后才可發(fā)送。 源主機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)信息之前，必須在 目標(biāo)主機(jī)預(yù)約緩沖區(qū)，當(dāng)目標(biāo)主機(jī)有一個 或多個分組緩沖區(qū)時，源主機(jī)才可發(fā)送。 源節(jié)點主機(jī)和目標(biāo)節(jié)點主機(jī)間的流量 控制任務(wù)，是和通信子網(wǎng)工作方式有關(guān)的。 網(wǎng)絡(luò)

53、層向上提供虛電路服務(wù)時，主機(jī) 之間的通信是以報文為單位并發(fā)進(jìn)行的。 一個報文僅有一個分組時，稱為單分 組報文。它的流量控制比起多分組流量控 制就簡單得多。 當(dāng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議采用無連接方式， 而緩沖區(qū)采用先來先服務(wù)，且全部分配的 方法，則有可能產(chǎn)生存儲轉(zhuǎn)發(fā)死鎖。 流量控制是對一條通信路由上的通信 量進(jìn)行控制，但它并不能完全避免擁塞的 發(fā)生。也就是說，流量控制并不能替代擁 塞控制。因此，在這里特別把擁塞控制方 法提出來。 許可證法是一種全局性的流量控制方 法。其工作原理是：依據(jù)通信網(wǎng)能力，保 持網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳送分組的總數(shù)不超過某個固定 值，從而避免擁塞。 下面我們通過例子進(jìn)一步說明許可證 法性能。圖2.

54、34示出了英國國家物理實驗 室（national physical laboratory，npl）已 完成的許可證法的模擬研究結(jié)果。 許可證法存在如下問題： （1）它能防止全局性擁塞，卻不能完 全消除局部擁塞； （2）通信網(wǎng)內(nèi)的許可證數(shù)會隨軟件故 障的增多而減少，從而降低網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。 0.8 0.6 0.4 0.2 0 12345 總吞吐量 6300 分組/s 總吞吐量 3150 分組/s 18 個節(jié)點，90 個 許可證，最大輸出 隊列位 6 許可證個數(shù) 進(jìn)場延遲 (ms) 圖2.34 許可證法的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)場延遲示意圖 在通信網(wǎng)采用分組無連接的服務(wù)時， 源節(jié)點有分組就發(fā)送，目標(biāo)節(jié)點有緩沖區(qū) 就接

55、收，無緩沖區(qū)就將分組丟棄。 通過對各個層次的信息流控制，減少 平均流量值，可以有效減少發(fā)生擁塞現(xiàn)象 的概率。當(dāng)網(wǎng)上有瓶頸或節(jié)點出現(xiàn)故障時， 擁塞還會發(fā)生。 阻塞分組法的改進(jìn)之一是：在節(jié)點上 對每個輸出線路設(shè)置兩個閾值，超過第一 閾值時，就向源節(jié)點發(fā)阻塞分組，超過第 二閾值時，就丟棄接收的分組。改進(jìn)之二 是：利用輸出線路的隊列長度代替利用率， 作為引發(fā)阻塞控制機(jī)制的信號，避免節(jié)點 利用大量表格，記錄到哪個目標(biāo)節(jié)點的線 路上，哪個源節(jié)點機(jī)最近被“告警”。 信令一般是指電話通信網(wǎng)中所傳遞的 非語音電信息，依靠它來實現(xiàn)電話通信網(wǎng) 中通信電路的建立、釋放和控制。 信令有三個基本功能。一是監(jiān)視功能， 二是

56、選擇功能，三是管理功能。 信令的傳遞要遵守一定的規(guī)約和規(guī)定， 這就是信令方式。它包括信令的結(jié)構(gòu)形式， 信令在多段路由上傳送方式及控制方式。 選擇合適的信令方式，關(guān)系到整個通信網(wǎng) 通信質(zhì)量的好壞及投資成本的高低。 信令如果按工作區(qū)域可分為用戶線信 令和局間信令。 按信令信道可分為隨路信令和公共信 道信令。 信令系統(tǒng)是指為了完成特定的信令方 式，所使用的通信設(shè)備全體的集合。 程控交換技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，提供了從隨 路信令過渡到共路信令的條件。 原ccitt對7號信令技術(shù)規(guī)程的制訂進(jìn)行了 不斷的完善與充實，主要是增加了isdn用戶部分 （isup）、信號連接控制部分（sccp）和事務(wù) 處理功能，從而可

57、以適應(yīng)isdn網(wǎng)的應(yīng)用，提供基 本電話業(yè)務(wù)以外的附加業(yè)務(wù)，可以在局間或交換 局與業(yè)務(wù)控制點、維護(hù)管理中心、數(shù)據(jù)庫之間傳 送有關(guān)的功能和程序。 數(shù)字程控交換機(jī)的接口分為數(shù)字接口 和模擬接口，每一種接口又分為用戶線側(cè) 和中繼線側(cè)兩部分。用戶線側(cè)用來連接各 種用戶線；在中繼線側(cè)，通過各種傳輸系 統(tǒng)接至其他交換局。 數(shù)字交換機(jī)的接口分為數(shù)字接口 和模擬接口。 （1）用戶側(cè)數(shù)字v接口 （2）中繼側(cè)數(shù)字a接口 （3）中繼側(cè)數(shù)字b接口 （1）模擬接口用來連接單個用戶的 用戶線，z2和z3接口則是用來連接模擬遠(yuǎn) 端集線器和模擬用戶交換機(jī)（pabx）。 （2）中繼側(cè)的模擬c接口 c接口是一個2線或4線模擬接口。

58、 一般地，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)被劃分為兩個部分：通 信子網(wǎng)和本地網(wǎng)。 通信子網(wǎng)具備傳輸和交換功能，它是在原有 通信網(wǎng)傳輸鏈路上加裝了專用于數(shù)據(jù)交換或連接 的節(jié)點交換機(jī)，從而構(gòu)成了專門處理數(shù)據(jù)信息的 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，并隨著通信業(yè)務(wù)變化及網(wǎng)絡(luò)的不斷 進(jìn)化和變更，進(jìn)一步發(fā)展成為能夠處理各種通信 業(yè)務(wù)的綜合通信網(wǎng)。 與電話通信相比，數(shù)據(jù)通信有如下特 點： （1）數(shù)據(jù)通信是人-機(jī)或機(jī)-機(jī)通信， 計算機(jī)直接參與通信。這是數(shù)據(jù)通信的重 要特征。 （2）數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性要求 高。 （3）傳輸速率高，要求接續(xù)和傳輸響 應(yīng)時間快。 （4）通信持續(xù)時間差異大。 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)大致分為以下幾個業(yè)務(wù)網(wǎng)： 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（ddn）、分

59、組交換網(wǎng)（x.25 網(wǎng)）、幀中繼網(wǎng)、atm網(wǎng)等。 ddn網(wǎng)是利用數(shù)字信道提供半永久性 連接電路傳輸數(shù)據(jù)信號的數(shù)字傳輸網(wǎng)。 分組交換網(wǎng)（x.25網(wǎng)）吸收了電路交 換低時延及電報交換的路由選擇自由的優(yōu) 點，是一種數(shù)據(jù)傳輸可靠性較高的數(shù)據(jù)通 信方式。 幀中繼網(wǎng)采用的是快速分組交換技術(shù)， 它是在數(shù)字光纖線路代替模擬線路、用戶 終端日益智能化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 異步傳送模式（atm）是一種用于寬 帶網(wǎng)內(nèi)傳輸、復(fù)用、交換信元的技術(shù)，可 以支持高質(zhì)量的語聲、圖像和高速數(shù)據(jù)業(yè) 務(wù)。它是一種簡化的面向連接的高速分組 交換，是未來寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的基礎(chǔ) 和核心。 工作速率反映數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的工作速度 的快慢。衡量

60、工作速率的技術(shù)指標(biāo)主要包 括：符號速率（信號速率）和信息傳輸速 率等。 符號速率又叫信號速率，記為n。 信息傳輸速率，簡稱傳信率，通常記 為r。它表示單位時間內(nèi)系統(tǒng)傳輸（或信源 發(fā)出）的信息量，即二進(jìn)制碼元數(shù)。 在比較不同通信網(wǎng)的效率時，單看它 們的信息速率是不夠的?；蛘哒f，即使兩 個網(wǎng)的信息速率相同，它們的效率也可能 不同，所以還要看傳輸這樣的信息所占的 頻帶寬度。 可靠性可用差錯率來表示。常用的差 錯率指標(biāo)有平均誤碼率、平均誤字率、平 均誤碼組率等。 自從1993年我國建立了第一個公用數(shù) 據(jù)通信網(wǎng)公用分組數(shù)據(jù)交換網(wǎng)以來， 近十年來，各級通信部門將數(shù)據(jù)多媒體通 信網(wǎng)的建設(shè)列入投資重點建設(shè)項目