現(xiàn)代通信網(wǎng)概論課件

第1章緒論1.1通信網(wǎng)的基本概念1.2通信網(wǎng)的交換技術(shù)1.3通信網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及標準化組織1.4通信網(wǎng)的服務(wù)品質(zhì)1.5通信網(wǎng)的發(fā)展史思考題1.1通信網(wǎng)的基本概念1.1.1通信系統(tǒng)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。本書中通信系統(tǒng)特指使用光信號或電信號傳遞資訊的通信系統(tǒng)。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?？朔r間、空間的障礙，有效而可靠地傳遞資訊是所有通信系統(tǒng)的基本任務(wù)。實際應(yīng)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(gòu)上各不相同，然而都可以抽象成如圖1.1所示的模型，其基本組成包括：信源、發(fā)送器、通道、接收器和信宿五部分。圖1.1簡單通信系統(tǒng)模型(a)模型圖；(b)實例(1)信源：產(chǎn)生各種資訊的資訊源，它可以是人或機器(如電腦等)。

(2)發(fā)送器：負責將信源發(fā)出的資訊轉(zhuǎn)換成適合在傳輸系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘?。對?yīng)不同的信源和傳輸系統(tǒng)，發(fā)送器會有不同的組成和信號變換功能，一般包含編碼、調(diào)製、放大和加密等功能。

(3)通道：信號的傳輸媒介，負責在發(fā)送器和接收器之間傳輸信號。通常按傳輸媒介的種類可分為有線通道和無線通道；按傳輸信號的形式則可分為模擬通道和數(shù)字通道。

(4)接收器：負責將從傳輸系統(tǒng)中收到的信號轉(zhuǎn)換成信宿可以接收的資訊形式。它的作用與發(fā)送器正好相反。主要功能包括信號的解碼、解調(diào)、放大、均衡和解密等。

(5)信宿：負責接收資訊。

上述通信系統(tǒng)只是一個點到點的通信模型，要實現(xiàn)多用戶間的通信，則需要一個合理的拓撲結(jié)構(gòu)將多個用戶有機地連接在一起，並定義標準的通信協(xié)議，以使它們能協(xié)同工作，這樣就形成了一個通信網(wǎng)。通信網(wǎng)要解決的是任意兩個用戶間的通信問題，由於用戶數(shù)目眾多、地理位置分散，並且需要將採用不同技術(shù)體制的各類網(wǎng)路互連在一起，因此通信網(wǎng)必然涉及到尋址、選路、控制、管理、介面標準、網(wǎng)路成本、可擴充性、服務(wù)品質(zhì)保證等一系列在點到點模型系統(tǒng)中原本不是問題的問題，這些因素增加了設(shè)計一個實際可用的網(wǎng)路的複雜度。

2．交換式網(wǎng)路要實現(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(gòu)成一個網(wǎng)狀網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，如圖1.2(a)所示。該方法中每一對用戶之間都需要獨佔一個永久的通信線路，通信線路使用的物理媒介可以是銅線、光纖或無線通道。然而該方法並不適用於構(gòu)建大型廣域通信網(wǎng)，其主要原因如下：

(1)用戶數(shù)目眾多時，構(gòu)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(shù)上也不可行。

(2)每一對用戶之間獨佔一個永久的通信線路，通道資源無法共用，會造成巨大的資源浪費。(3)這樣的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)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)採用了交換技術(shù)，即在網(wǎng)路中引入交換節(jié)點，組建交換式網(wǎng)路，如圖1.2(b)所示。在交換式網(wǎng)路中，用戶終端都通過用戶線與交換節(jié)點相連，交換節(jié)點之間通過中繼線相連，任何兩個用戶之間的通信都要通過交換節(jié)點進行轉(zhuǎn)接交換。在網(wǎng)路中，交換節(jié)點負責用戶的接入、業(yè)務(wù)量的集中、用戶通信連接的創(chuàng)建、通道資源的分配、用戶資訊的轉(zhuǎn)發(fā)，以及必要的網(wǎng)路管理與控制功能的實現(xiàn)。圖1.2點到點的網(wǎng)路與交換式網(wǎng)路“交換”概念背後的思想是：讓網(wǎng)路根據(jù)用戶實際的需求為其分配通信所需的網(wǎng)路資源，即用戶有通信需求時，網(wǎng)路為其分配資源，通信結(jié)束後，網(wǎng)路再回收分配給用戶的資源，讓其他用戶使用，從而達到網(wǎng)路資源共用，降低通信成本的目的。其中，網(wǎng)路負責管理和分配的最重要資源就是通信線路上的帶寬資源，而網(wǎng)路為此付出的代價是，需要一套複雜的控制機制來實現(xiàn)這種“按需分配”。因此從資源分配的角度來看，不同的網(wǎng)路技術(shù)之間的差異，主要體現(xiàn)在分配、管理網(wǎng)路資源策略上的差異，它們直接決定了網(wǎng)路中交換、傳輸、控制等具體技術(shù)的實現(xiàn)方式。一般來講，簡單的控制策略，通常資源利用率不高，若要提高資源利用率，則需要以提高網(wǎng)路控制複雜度為代價?，F(xiàn)有的各類交換技術(shù)，都根據(jù)實際業(yè)務(wù)的需求，在資源利用率和控制複雜度之間做了某種程度的折衷。

在交換式網(wǎng)路中，用戶終端至交換節(jié)點可以使用有線接入方式，也可以採用無線接入方式；可以採用點到點的接入方式，也可以採用共用介質(zhì)的接入方式。傳統(tǒng)有線電話網(wǎng)中使用有線、點到點的接入方式，即每個用戶使用一條單獨的雙絞線接入交換節(jié)點。如果多個用戶採用共用介質(zhì)方式接入交換節(jié)點，則需解決多址接入的問題。目前常用的多址接入方式有：頻分多址接入(FDMA)、時分多址接入(TDMA)、碼分多址接入(CDMA)、隨機多址接入等。例如CDMA移動通信網(wǎng)中，就採用了無線、共用介質(zhì)、碼分多址接入方式；在寬頻接入網(wǎng)中，也多採用了共用介質(zhì)方式接入。

另一方面，為了提高中繼線路的利用率，降低通信成本，現(xiàn)代通信網(wǎng)採用複用技術(shù)，即將一條物理線路的全部帶寬資源分成多個邏輯通道，讓多個用戶共用一條物理線路。實際上，在廣域通信網(wǎng)上，任意用戶間的通信，通常佔用的都是一個邏輯通道，極少有獨佔一條物理線路的情況。複用技術(shù)大致可分為靜態(tài)複用和動態(tài)複用(又叫統(tǒng)計複用)兩大類。靜態(tài)複用技術(shù)包括頻分多路複用和同步時分複用兩類；動態(tài)複用主要指動態(tài)時分複用(統(tǒng)計時分複用)技術(shù)。實際上，在多址接入時也涉及複用問題，相關(guān)的內(nèi)容將在後續(xù)的章節(jié)中詳細介紹。

交換式網(wǎng)路主要有如下優(yōu)點：

(1)大量的用戶可以通過交換節(jié)點連到骨幹通信網(wǎng)上，由於大多數(shù)用戶並不是全天候需要通信服務(wù)，因此骨幹網(wǎng)上交換節(jié)點間可以用少量的中繼線路以共用的方式為大量用戶服務(wù)，這樣大大降低了骨幹網(wǎng)的建設(shè)成本。

(2)交換節(jié)點的引入也增加了網(wǎng)路擴容的方便性，便於網(wǎng)路的控制與管理。實際中的大型交換網(wǎng)絡(luò)都是由多級複合型網(wǎng)路構(gòu)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。1.1.2通信網(wǎng)的定義和構(gòu)成

1．定義什麼是通信網(wǎng)？對於這樣一個複雜的大系統(tǒng)，站在不同的角度，應(yīng)該有不同的觀點。從用戶的角度來看，通信網(wǎng)是一個資訊服務(wù)設(shè)施，甚至是一個娛樂服務(wù)設(shè)施，用戶可以使用它獲取資訊、發(fā)送資訊、娛樂等；而從工程師的角度來看，通信網(wǎng)則是由各種軟硬體設(shè)施按照一定的規(guī)則互連在一起，完成資訊傳遞任務(wù)的系統(tǒng)。工程師希望這個系統(tǒng)應(yīng)該可測、可控，便於管理和擴充。

這裏，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)議完成任意用戶間資訊交換的通信體系。用戶使用它可以克服空間、時間等障礙來進行有效的資訊交換。

在通信網(wǎng)上，資訊的交換可以在兩個用戶間進行，在兩個電腦進程間進行，還可以在一個用戶和一個設(shè)備間進行。交換的資訊包括用戶資訊(如話音、數(shù)據(jù)、圖像等)、控制資訊(如信令資訊、路由資訊等)和網(wǎng)路管理資訊三類。由於資訊在網(wǎng)上通常以電或光信號的形式進行傳輸，因而現(xiàn)代通信網(wǎng)又稱電信網(wǎng)。應(yīng)該強調(diào)的一點是，網(wǎng)路不是目的，只是手段。網(wǎng)路只是實現(xiàn)大規(guī)模、遠距離通信系統(tǒng)的一種手段。與簡單的點到點的通信系統(tǒng)相比，它的基本任務(wù)並未改變，通信的有效性和可靠性仍然是網(wǎng)路設(shè)計時要解決的兩個基本問題，只是由於用戶規(guī)模、業(yè)務(wù)量、服務(wù)區(qū)域的擴大，因此使解決這兩個基本問題的手段變得複雜了。例如，網(wǎng)路的體系結(jié)構(gòu)、管理、監(jiān)控、信令、路由、計費、服務(wù)品質(zhì)保證等都是由此而派生出來的。

2．通信網(wǎng)的構(gòu)成要素實際的通信網(wǎng)是由軟體和硬體按特定方式構(gòu)成的一個通信系統(tǒng)，每一次通信都需要軟硬體設(shè)施的協(xié)調(diào)配合來完成。從硬體構(gòu)成來看：通信網(wǎng)由終端節(jié)點、交換節(jié)點、業(yè)務(wù)節(jié)點和傳輸系統(tǒng)構(gòu)成，它們完成通信網(wǎng)的基本功能：接入、交換和傳輸。軟體設(shè)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。這裏我們重點介紹通信網(wǎng)的硬體構(gòu)成。1)終端節(jié)點最常見的終端節(jié)點有電話機、傳真機、電腦、視頻終端和PBX等，它們是通信網(wǎng)上資訊的產(chǎn)生者，同時也是通信網(wǎng)上資訊的使用者。其主要功能有：

(1)用戶資訊的處理：主要包括用戶資訊的發(fā)送和接收，將用戶資訊轉(zhuǎn)換成適合傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)男盘栆约跋鄳?yīng)的反變換。

(2)信令資訊的處理：主要包括產(chǎn)生和識別連接建立、業(yè)務(wù)管理等所需的控制資訊。2)交換節(jié)點交換節(jié)點是通信網(wǎng)的核心設(shè)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)生的用戶資訊，但它自己並不產(chǎn)生和使用這些資訊。其主要功能有：

(1)用戶業(yè)務(wù)的集中和接入功能。通常由各類用戶介面和中繼介面組成。

(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。路由資訊的更新和維護、計費、話務(wù)統(tǒng)計、維護管理等。圖1.3交換節(jié)點的基本功能結(jié)構(gòu)3)業(yè)務(wù)節(jié)點最常見的業(yè)務(wù)節(jié)點有智能網(wǎng)中的業(yè)務(wù)控制節(jié)點(SCP)、智能外設(shè)、語音信箱系統(tǒng)，以及Internet上的各種資訊伺服器等。它們通常由連接到通信網(wǎng)絡(luò)邊緣的電腦系統(tǒng)、資料庫系統(tǒng)組成。其主要功能是：

(1)實現(xiàn)獨立於交換節(jié)點的業(yè)務(wù)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(wù)。目前，基本電信業(yè)務(wù)的呼叫建立、執(zhí)行控制等由於歷史的原因仍然在交換節(jié)點中實現(xiàn)，但很多新的電信業(yè)務(wù)則將其轉(zhuǎn)移到業(yè)務(wù)節(jié)點中了。4)傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)為資訊的傳輸提供傳輸通道，並將網(wǎng)路節(jié)點連接在一起。通常傳輸系統(tǒng)的硬體組成應(yīng)包括：線路介面設(shè)備、傳輸媒介、交叉連接設(shè)備等。傳輸系統(tǒng)一個主要的設(shè)計目標就是如何提高物理線路的使用效率，因此通常傳輸系統(tǒng)都採用了多路複用技術(shù)，如頻分複用、時分複用、波分複用等。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。

3．通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)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)、電腦網(wǎng)絡(luò)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；電腦網(wǎng)絡(luò)則是辦公場所最為常見的一種網(wǎng)路，它主要用於資訊發(fā)佈、程式和數(shù)據(jù)的共用、設(shè)備共用等(如印表機、繪圖儀、掃描器等)。Internet是電腦的互聯(lián)網(wǎng)路，它將全球絕大多數(shù)的電腦網(wǎng)絡(luò)互連在一起，以實現(xiàn)更為廣泛的資訊資源共用，目前Internet已成為電子商務(wù)和娛樂的一個基礎(chǔ)支撐平臺。

上述網(wǎng)路雖然在傳送資訊的類型，傳送的方式，所提供服務(wù)的種類等方面各不相同，但是它們在網(wǎng)路結(jié)構(gòu)、基本功能、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)路功能：

(1)資訊傳送。它是通信網(wǎng)的基本任務(wù)，傳送的資訊主要分為三大類：用戶資訊、信令資訊、管理資訊。資訊傳輸主要由交換節(jié)點和傳輸系統(tǒng)完成。

(2)資訊處理。網(wǎng)路對資訊的處理方式對最終用戶是不可見的，主要目的是增強通信的有效性、可靠性和安全性，資訊最終的語義解釋一般由終端應(yīng)用來完成。(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(wù)，進行控制資訊交換的機制，例如電話網(wǎng)上的No.7信令、Internet上的各種路由資訊協(xié)議、TCP連接建立協(xié)議等均屬此範疇。

(4)網(wǎng)路管理。它負責網(wǎng)路的運營管理、維護管理、資源管理，以保證網(wǎng)路在正常和故障情況下的服務(wù)品質(zhì)。它是整個通信網(wǎng)中最具智能的部分。已形成的網(wǎng)路管理標準有：電信管理網(wǎng)標準TMN系列，電腦網(wǎng)絡(luò)管理標準SNMP等。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(wù)網(wǎng)、傳送網(wǎng)、支撐網(wǎng)，如圖1.4所示。圖1.4現(xiàn)代通信網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)1)業(yè)務(wù)網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)負責向用戶提供各種通信業(yè)務(wù)，如基本話音、數(shù)據(jù)、多媒體、租用線、VPN等，採用不同交換技術(shù)的交換節(jié)點設(shè)備通過傳送網(wǎng)互連在一起就形成了不同類型的業(yè)務(wù)網(wǎng)。構(gòu)成一個業(yè)務(wù)網(wǎng)的主要技術(shù)要素有以下幾方面內(nèi)容：網(wǎng)路拓撲結(jié)構(gòu)、交換節(jié)點技術(shù)、編號計畫、信令技術(shù)、路由選擇、業(yè)務(wù)類型、計費方式、服務(wù)性能保證機制等，其中交換節(jié)點設(shè)備是構(gòu)成業(yè)務(wù)網(wǎng)的核心要素。各種交換技術(shù)的異同將在下一節(jié)介紹。表1.1主要業(yè)務(wù)網(wǎng)的類型2)傳送網(wǎng)傳送網(wǎng)是隨著光傳輸技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入管理和交換智能後形成的。傳送網(wǎng)獨立於具體業(yè)務(wù)網(wǎng)，負責按需為交換節(jié)點/業(yè)務(wù)節(jié)點之間的互連分配電路，在這些節(jié)點之間提供資訊的透明傳輸通道，它還包含相應(yīng)的管理功能，如電路調(diào)度、網(wǎng)路性能監(jiān)視、故障切換等。構(gòu)成傳送網(wǎng)的主要技術(shù)要素有：傳輸介質(zhì)、複用體制、傳送網(wǎng)節(jié)點技術(shù)等，其中傳送網(wǎng)節(jié)點主要有分插複用設(shè)備(ADM)和交叉連接設(shè)備(DXC)兩種類型，它們是構(gòu)成傳送網(wǎng)的核心要素。

傳送網(wǎng)節(jié)點與業(yè)務(wù)網(wǎng)的交換節(jié)點相似之處在於：傳送網(wǎng)節(jié)點也具有交換功能。不同之處在於：業(yè)務(wù)網(wǎng)交換節(jié)點的基本交換單位本質(zhì)上是面向終端業(yè)務(wù)的，粒度很小，例如一個時隙、一個虛連接；而傳送網(wǎng)節(jié)點的基本交換單位本質(zhì)上是面向一個中繼方向的，因此粒度很大，例如SDH中基本的交換單位是一個虛容器(最小是2Mb/s)，而在光傳送網(wǎng)中基本的交換單位則是一個波長(目前骨幹網(wǎng)上至少是2.5Gb/s)。另一個不同之處在於：業(yè)務(wù)網(wǎng)交換節(jié)點的連接是在信令系統(tǒng)的控制下建立和釋放的，而光傳送網(wǎng)節(jié)點之間的連接則主要是通過管理層面來指配建立或釋放的，每一個連接需要長期化維持和相對固定。目前主要的傳送網(wǎng)有SDH/SONET和光傳送網(wǎng)(OTN)兩種類型。3)支撐網(wǎng)支撐網(wǎng)負責提供業(yè)務(wù)網(wǎng)正常運行所必需的信令、同步、網(wǎng)路管理、業(yè)務(wù)管理、運營管理等功能，以提供用戶滿意的服務(wù)品質(zhì)。支撐網(wǎng)包含三部分：

(1)同步網(wǎng)。它處於數(shù)字通信網(wǎng)的最底層，負責實現(xiàn)網(wǎng)路節(jié)點設(shè)備之間和節(jié)點設(shè)備與傳輸設(shè)備之間信號的時鐘同步、幀同步以及全網(wǎng)的網(wǎng)同步，保證地理位置分散的物理設(shè)備之間數(shù)字信號的正確接收和發(fā)送。

(2)信令網(wǎng)。對於採用公共通道信令體制的通信網(wǎng)，存在一個邏輯上獨立於業(yè)務(wù)網(wǎng)的信令網(wǎng)，它負責在網(wǎng)路節(jié)點之間傳送業(yè)務(wù)相關(guān)或無關(guān)的控制資訊流。(3)管理網(wǎng)。管理網(wǎng)的主要目標是通過即時和近即時來監(jiān)視業(yè)務(wù)網(wǎng)的運行情況，並相應(yīng)地採取各種控制和管理手段，以達到在各種情況下充分利用網(wǎng)路資源，以保證通信的服務(wù)品質(zhì)。另外，從網(wǎng)路的物理位置分佈來劃分，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(wù)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(wù)、傳送、支撐等網(wǎng)路功能要素。1.1.3通信網(wǎng)的類型

1．按業(yè)務(wù)類型分按業(yè)務(wù)類型，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．按空間距離分按空間距離，可以將通信網(wǎng)分為廣域網(wǎng)(WAN：WideAreaNetwork)、城域網(wǎng)(MAN：MetropolitanAreaNetwork)和局域網(wǎng)(LAN：LocalAreaNetwork)。

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)。需要注意的是，從管理和工程的角度看，網(wǎng)路之間本質(zhì)的區(qū)別在於所採用的實現(xiàn)技術(shù)的不同，其主要包括三方面：交換技術(shù)、控制技術(shù)以及業(yè)務(wù)實現(xiàn)方式。而決定採用何種技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)路的主要因素則有：用戶的業(yè)務(wù)流量特徵、用戶要求的服務(wù)性能、網(wǎng)路服務(wù)的物理範圍、網(wǎng)路的規(guī)模、當前可用的軟硬體技術(shù)的資訊處理能力等。1.1.4通信網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)圖1.5通信網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)

1．網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)狀網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖1.5(a)所示。它是一種完全互連的網(wǎng)，網(wǎng)內(nèi)任意兩節(jié)點間均由直達線路連接，N個節(jié)點的網(wǎng)路需要N(N-1)/2條傳輸鏈路。其優(yōu)點是線路冗餘度大，網(wǎng)路可靠性高，任意兩點間可直接通信；缺點是線路利用率低，網(wǎng)路成本高，另外網(wǎng)路的擴容也不方便，每增加一個節(jié)點，就需增加N條線路。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)通常用於節(jié)點數(shù)目少，又有很高可靠性要求的場合。

2．星型網(wǎng)星型網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖1.5(b)所示。星型網(wǎng)又稱輻射網(wǎng)，該結(jié)構(gòu)與網(wǎng)狀網(wǎng)相比，增加了一個中心轉(zhuǎn)接節(jié)點，其他節(jié)點都與轉(zhuǎn)接節(jié)點有線路相連。N個節(jié)點的星型網(wǎng)需要N-1條傳輸鏈路。其優(yōu)點是降低了傳輸鏈路的成本，提高了線路的利用率；缺點是網(wǎng)路的可靠性差，一旦中心轉(zhuǎn)接節(jié)點發(fā)生故障或轉(zhuǎn)接能力不足時，全網(wǎng)的通信都會受到影響。通常在傳輸鏈路費用高於轉(zhuǎn)接設(shè)備，可靠性要求又不高的場合，可以採用星型結(jié)構(gòu)，以降低建網(wǎng)成本。

3．複合型網(wǎng)複合型網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖1.5(c)所示。它是由網(wǎng)狀網(wǎng)和星型網(wǎng)複合而成的。它以星型網(wǎng)為基礎(chǔ)，在業(yè)務(wù)量較大的轉(zhuǎn)接交換中心之間採用網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因而整個網(wǎng)路結(jié)構(gòu)比較經(jīng)濟，且穩(wěn)定性較好。由於複合型網(wǎng)路兼具了星型網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)的優(yōu)點，因此目前在規(guī)模較大的局域網(wǎng)和電信骨幹網(wǎng)中廣泛採用分級的複合型網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，但應(yīng)注意在設(shè)計時要以轉(zhuǎn)接設(shè)備和傳輸鏈路的總費用最小為原則。

4．匯流排型網(wǎng)匯流排型網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖1.5(d)所示。它屬於共用傳輸介質(zhì)型網(wǎng)路，匯流排型網(wǎng)中的所有節(jié)點都連至一個公共的匯流排上，任何時候只允許一個用戶佔用匯流排發(fā)送或接送數(shù)據(jù)。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是需要的傳輸鏈路少，節(jié)點間通信無需轉(zhuǎn)接節(jié)點，控制方式簡單，增減節(jié)點也很方便；缺點是網(wǎng)路服務(wù)性能的穩(wěn)定性差，節(jié)點數(shù)目不宜過多，網(wǎng)路覆蓋範圍也較小。匯流排結(jié)構(gòu)主要用於電腦局域網(wǎng)、電信接入網(wǎng)等網(wǎng)路中。

5．環(huán)型網(wǎng)環(huán)型網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖1.5(e)所示。該結(jié)構(gòu)中所有節(jié)點首尾相連，組成一個環(huán)。N個節(jié)點的環(huán)網(wǎng)需要N條傳輸鏈路。環(huán)網(wǎng)可以是單向環(huán)，也可以是雙向環(huán)。該網(wǎng)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，雙向自愈環(huán)結(jié)構(gòu)可以對網(wǎng)路進行自動保護；缺點是節(jié)點數(shù)較多時轉(zhuǎn)接時延無法控制，並且環(huán)型結(jié)構(gòu)不好擴容，每加入一個節(jié)點都要破環(huán)。環(huán)型結(jié)構(gòu)目前主要用於電腦局域網(wǎng)、光纖接入網(wǎng)、城域網(wǎng)、光傳輸網(wǎng)等網(wǎng)路中。1.1.5通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)目前各種網(wǎng)路為用戶提供了大量的不同業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)的分類並無統(tǒng)一的方式，一般會受到實現(xiàn)技術(shù)和運營商經(jīng)營策略的影響。業(yè)務(wù)應(yīng)根據(jù)所依賴的技術(shù)、業(yè)務(wù)提供的資訊類型、用戶的業(yè)務(wù)量特性、對網(wǎng)路資源的需求特徵等方面分類，如圖1.6所示。好的業(yè)務(wù)分類有助於運營商進行網(wǎng)路規(guī)劃和運營管理(例如對商業(yè)用戶和個人用戶制定不同的價格策略和資源分配策略)。這裏我們借鑒傳統(tǒng)ITU-T建議的方式，根據(jù)資訊類型的不同將業(yè)務(wù)分為四類：話音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、圖像業(yè)務(wù)、視頻和多媒體業(yè)務(wù)。圖1.6通信業(yè)務(wù)的帶寬需求

1．電話業(yè)務(wù)目前通信網(wǎng)提供固定電話業(yè)務(wù)、移動電話業(yè)務(wù)、VoIP、會議電話業(yè)務(wù)和電話語音資訊服務(wù)業(yè)務(wù)等。該類業(yè)務(wù)不需要複雜的終端設(shè)備，所需帶寬小於64kb/s，採用電路或分組方式承載。

2．數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要包括電報、電子郵件、數(shù)據(jù)檢索、Web流覽等。該類業(yè)務(wù)主要通過分組網(wǎng)路承載，所需帶寬小於64kb/s。高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)包括局域網(wǎng)互連、檔傳輸、面向事務(wù)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，所需帶寬均大於64kb/s,採用電路或分組方式承載。

3．圖像業(yè)務(wù)圖像業(yè)務(wù)主要包括傳真、CAD/CAM圖像傳送等。該類業(yè)務(wù)所需帶寬差別較大，G4類傳真需要2.4～64kb/s的帶寬，而CAD/CAM則需要64kb/s～34Mb/s的帶寬。

4．視頻和多媒體業(yè)務(wù)視頻和多媒體業(yè)務(wù)包括可視電話、視頻會議、視頻點播、普通電視、高清晰度電視等。該類業(yè)務(wù)所需的帶寬差別很大，例如，會議電視需要64k～2Mb/s，而高清晰度電視需要140Mb/s左右。目前通信網(wǎng)業(yè)務(wù)存在的主要問題是：大多數(shù)業(yè)務(wù)都是基於舊的技術(shù)和現(xiàn)存的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的，因此除了基本的話音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，大多數(shù)業(yè)務(wù)的服務(wù)性能都與用戶實際的要求存在不小的差距。

5．承載業(yè)務(wù)與終端業(yè)務(wù)目前，還有另外一種廣泛使用的業(yè)務(wù)分類方式，即按照網(wǎng)路提供業(yè)務(wù)的方式，將業(yè)務(wù)分為三類：承載業(yè)務(wù)、用戶終端業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)。

(1)承載業(yè)務(wù)：網(wǎng)路提供的單純的資訊傳送業(yè)務(wù)，具體地說，是在用戶網(wǎng)路介面處提供的。網(wǎng)路用電路或分組交換方式將資訊從一個用戶網(wǎng)路介面透明地傳送到另一個用戶網(wǎng)路介面，而不對資訊做任何處理和解釋，它與終端類型無關(guān)。一個承載業(yè)務(wù)通常用承載方式(分組還是電路交換)、承載速率、承載能力(語音、數(shù)據(jù)、多媒體)來定義。(2)用戶終端業(yè)務(wù)：所有各種面向用戶的業(yè)務(wù)，它在人與終端的介面上提供。它既反映了網(wǎng)路的資訊傳遞能力，又包含了終端設(shè)備的能力，終端業(yè)務(wù)包括電話、電報、傳真、數(shù)據(jù)、多媒體等。一般來講，用戶終端業(yè)務(wù)都是在承載業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上增加了高層功能而形成的。

(3)補充業(yè)務(wù)：又叫附加業(yè)務(wù)，是由網(wǎng)路提供的，在承載業(yè)務(wù)和用戶終端業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上附加的業(yè)務(wù)性能。補充業(yè)務(wù)不能單獨存在，它必須與基本業(yè)務(wù)一起提供。常見的補充業(yè)務(wù)有主叫號碼顯示、呼叫轉(zhuǎn)移、三方通話、閉合用戶群等。圖1.7承載業(yè)務(wù)和用戶終端業(yè)務(wù)未來通信網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)應(yīng)呈現(xiàn)以下特徵：(1)移動性，包括終端移動性、個人移動性；(2)帶寬按需分配(3)多媒體性；(4)交互性。1.2通信網(wǎng)的交換技術(shù)1.2.1交換技術(shù)概述

1．面向連接和無連接根據(jù)網(wǎng)路傳遞用戶資訊時是否預(yù)先建立源端到目的端的連接，我們將網(wǎng)路使用的交換技術(shù)分為兩類：面向連接型和無連接型。使用相應(yīng)交換技術(shù)的網(wǎng)路也依次稱為面向連接型網(wǎng)路和無連接型網(wǎng)路。

在面向連接型的網(wǎng)路中，兩個通信節(jié)點間典型的一次數(shù)據(jù)交換過程包含三個階段：連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放。其中連接建立和連接釋放階段傳遞的是控制資訊，用戶資訊則在數(shù)據(jù)傳輸階段傳輸。三個階段中最複雜和最重要的階段是連接建立，該階段需要確定從源端到目的端的連接應(yīng)走的路由，並在沿途的交換節(jié)點中保存該連接的狀態(tài)資訊，這些連接狀態(tài)資訊說明了屬於該連接的資訊在交換節(jié)點應(yīng)被如何處理和轉(zhuǎn)發(fā)。連接建立創(chuàng)建的連接可以是物理連接，也可以是一個邏輯連接，但這種區(qū)別用戶並不關(guān)心，它本身也不是影響服務(wù)品質(zhì)的主要因素。數(shù)據(jù)傳輸完畢後，網(wǎng)路負責釋放連接。

在無連接型的網(wǎng)路中，數(shù)據(jù)傳輸前，不需要在源端和目的端之間先建立通信連接，就可以直接通信。不管是否來自同一數(shù)據(jù)源，交換節(jié)點將分組看成互不依賴的基本單元，獨立地處理每一個分組，並為其尋找最佳轉(zhuǎn)發(fā)路由，因而來自同一數(shù)據(jù)源的不同分組可以通過不同的路徑到達目的地。兩種方式各有優(yōu)缺點，面向連接方式適用於大批量、可靠的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，但網(wǎng)路控制機制複雜；無連接方式控制機制簡單，適用於突發(fā)性強、數(shù)據(jù)量少的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。

2．交換節(jié)點的功能結(jié)構(gòu)交換式網(wǎng)路總是以交換節(jié)點為核心來組建的。一個交換節(jié)點要完成任意入線的資訊到指定出線的交換功能，基本的前提是網(wǎng)路中的每一個交換節(jié)點都必須擁有當前網(wǎng)路的拓撲結(jié)構(gòu)的資訊。為便於敘述，我們將交換節(jié)點中存儲的到每一個目的地的路由資訊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為“路由表”，路由表可以簡單地理解為一張網(wǎng)路地圖，交換節(jié)點依靠它來進行尋址選路。無連接型網(wǎng)路和麵向連接型網(wǎng)路中交換節(jié)點的交換實現(xiàn)有較大差別，圖1.8描述了它們的功能結(jié)構(gòu)。

在面向連接型的網(wǎng)路中，連接建立階段傳遞的控制數(shù)據(jù)中包含目的地址和連接標識，沿途交換節(jié)點以目的地址為關(guān)鍵字，查找路由表，就可以確定目的地，相應(yīng)入端口的資訊應(yīng)該交換到哪一個出端口，交換節(jié)點同時將該資訊保存到一張轉(zhuǎn)發(fā)表中，在用戶數(shù)據(jù)傳輸階段，用戶數(shù)據(jù)無需攜帶目的地址，只需攜帶一個短的連接標識，交換節(jié)點根據(jù)連接標識和轉(zhuǎn)發(fā)表就可實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)交換。實際上，轉(zhuǎn)發(fā)表記錄的是一個交換節(jié)點當前維持的所有的連接狀態(tài)資訊，這些資訊指明了一個連接上的用戶資訊在交換節(jié)點上應(yīng)該如何轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)交換實現(xiàn)技術(shù)的不同，該表的內(nèi)容和物理形式也不相同。圖1.8交換節(jié)點中交換功能的實現(xiàn)(a)面向連接型；(b)無連接型

在無連接型的網(wǎng)路中，由於無需建立連接，交換節(jié)點也就不需要呼叫處理功能和記錄連接狀態(tài)資訊的轉(zhuǎn)發(fā)表。但要求每一個分組都攜帶目的地址，交換節(jié)點只需要根據(jù)路由表就可以完成從入端口到出端口的交換。相比較而言，面向連接型的交換節(jié)點設(shè)備要比無連接型的複雜。1.2.2主要的交換技術(shù)目前在廣域通信網(wǎng)上使用的交換技術(shù)主要有電路交換、分組交換、幀中繼、ATM技術(shù)。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(shù)，後來發(fā)展起來的幀中繼、ATM以及近來的各種IP交換技術(shù)和MPLS技術(shù)都是基於這兩種技術(shù)綜合或改進的，本節(jié)將不介紹MPLS技術(shù)，相關(guān)的內(nèi)容在後續(xù)章節(jié)有詳細介紹。圖1.9描述了目前的各種交換技術(shù)。圖1.9通信網(wǎng)的主要交換技術(shù)

需要說明的是，圖1.9省略了報文交換，它在1970年以前曾廣泛用於數(shù)據(jù)通信，然而很快就被性能更好、更靈活的分組交換技術(shù)所取代。而分組交換又形成了兩個分支：在傳統(tǒng)電信領(lǐng)域以X.25協(xié)議和分組交換機組網(wǎng)，採用面向連接的虛電路技術(shù)；在電腦領(lǐng)域則以TCP/IP協(xié)議和路由器組網(wǎng)，使用無連接的數(shù)據(jù)報技術(shù)，並最終形成了目前的Internet。我們也可以看到傳統(tǒng)電信網(wǎng)和電腦網(wǎng)最終將基於分組交換技術(shù)彙聚在一起?？偟膩碚f，交換技術(shù)的發(fā)展趨勢是：通道利用率越來越高，支持可變速率和多媒體業(yè)務(wù)，並且有複雜的協(xié)議體系來保證服務(wù)品質(zhì)。

1．電路交換電路交換方式主要用於目前的電話通信網(wǎng)，它是一種面向連接的技術(shù)，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。在連接建立階段，網(wǎng)路要完成兩項工作：第一，確定本次通信從源端到目的地端，用戶業(yè)務(wù)資訊應(yīng)走的路由；第二，在該路由途經(jīng)的交換節(jié)點進行全程的資源預(yù)留，預(yù)留的資源包括交換節(jié)點中從入端口到出端口的內(nèi)部通道和交換節(jié)點間中繼線路上的帶寬資源，以這種方式建立一條端到端的專用通信連接，這個連接通常佔用固定的帶寬或時隙，有固定的傳輸速率。在整個通信期間，不管實際有無數(shù)據(jù)傳輸，沿途的交換節(jié)點負責保持、監(jiān)視該連接，直到用戶明確地發(fā)出通信結(jié)束的信號，網(wǎng)路才釋放被佔用的資源，撤銷該連接。電路交換在連接建立時，預(yù)先分配固定帶寬資源的方式被稱為靜態(tài)複用方式。

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)路資源；並且在通信期間，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)點只是簡單將用戶資訊在預(yù)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。電路交換很適合即時性要求高的通信業(yè)務(wù)，傳統(tǒng)電話通信網(wǎng)就採用這種方式，它很好地解決了即時話音通信問題。它的主要缺點是通道資源的利用率低。

2．分組交換分組交換方式主要用於電腦間的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，它的出現(xiàn)晚於電路交換。採用分組交換而不是電路交換來實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，主要基於以下原因。

(1)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有很強的突發(fā)性，採用電路交換方式，通道利用率太低。

(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(yīng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中終端間非同步、可變速率的通信要求。

(3)話音傳輸對時延敏感、對差錯不敏感，而數(shù)據(jù)傳輸則恰好相反，用戶對一定的時延可以忍受，但關(guān)鍵數(shù)據(jù)細微的錯誤都可能造成災(zāi)難性後果。(4)分組交換是針對數(shù)據(jù)通信而設(shè)計的，主要特點是：數(shù)據(jù)以分組為單位進行傳輸，分組長度一般在1000～2000位元組左右；每個分組由用戶資訊部分和控制部分組成，控制部分包含差錯控制資訊，可以用於對差錯的檢測和校正；交換節(jié)點以“存儲－轉(zhuǎn)發(fā)”方式工作，可以方便地支持終端間非同步、可變速率的通信要求；為解決電路交換方式通道資源利用率低的缺點，分組交換引入了統(tǒng)計時分複用技術(shù)。

根據(jù)網(wǎng)路處理分組方式的不同，分組交換分為兩種類型，即數(shù)據(jù)報和虛電路。

1)數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報屬於無連接方式，主要的優(yōu)點是：協(xié)議簡單，無需建立連接，無需為每次通信預(yù)留帶寬資源，電路交換中帶寬利用率低的問題自然也就解決了。同時由於每一分組在網(wǎng)上都獨立尋路，因而抵抗網(wǎng)路故障的能力很強，特別適合於突發(fā)性強，數(shù)據(jù)量小的通信業(yè)務(wù)。實際上，數(shù)據(jù)報方式最先是在冷戰(zhàn)時期美國軍方的電腦通信網(wǎng)ARPANet上實現(xiàn)的，是現(xiàn)代Internet的前身。

數(shù)據(jù)報的主要缺點是：由於沒有為通信建立相應(yīng)的連接，並預(yù)留所需的帶寬資源，因此分組在網(wǎng)路上傳輸時，需要攜帶全局有效的網(wǎng)路地址，在每一個交換節(jié)點，都要經(jīng)歷一次存儲、選路、排隊等待線路空閒，再被轉(zhuǎn)發(fā)的過程，因而傳輸時延大，並存在時延抖動問題?？梢姅?shù)據(jù)報不適用於大數(shù)據(jù)量、即時性要求高的業(yè)務(wù)。目前，通信網(wǎng)上該方式主要用於信令、控制管理資訊和短消息等(例如SS7、SNMP、SMS等)的傳遞，Internet的IP技術(shù)也屬於此類。2)虛電路虛電路是一種面向連接的分組交換方式，其設(shè)計目標是將數(shù)據(jù)報和電路交換這兩種技術(shù)的優(yōu)點結(jié)合起來，以達到最佳的數(shù)據(jù)傳輸效果。採用虛電路技術(shù)，用戶之間在通信之前，需要在源端和目的地端先建立一條連接，分組交換中把它叫做虛電路，我們隨後解釋原因。虛電路一旦建立，所有的用戶分組都將在這一虛電路上傳送。建立連接是它與電路交換的相同之處，也是它與數(shù)據(jù)報的不同之處。

虛電路的一次通信過程也分為三個階段：虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路釋放。與電路交換不同之處在於：虛電路建立階段，網(wǎng)路完成的工作只是確定兩個終端之間用戶分組傳輸應(yīng)走的路由，並不進行靜態(tài)的帶寬資源預(yù)留，沿途的交換節(jié)點只是將屬於該連接的分組應(yīng)如何進行轉(zhuǎn)發(fā)的資訊填寫到轉(zhuǎn)發(fā)表中。換句話說，虛電路建立成功後，假如源端沒有分組傳輸，虛電路不佔用網(wǎng)路帶寬資源，因為開始就沒有為虛電路預(yù)留帶寬；當源端有分組要發(fā)送時，交換節(jié)點一般先對收到的分組進行必要的協(xié)議處理，然後根據(jù)虛電路建立階段填好的轉(zhuǎn)發(fā)表將分組轉(zhuǎn)發(fā)至輸出端口排隊等待，一旦通道空閒，就將其發(fā)送出去，因而這樣一個連接被加上“虛擬”兩字。分組交換中，這種對物理線路帶寬資源的分配使用方式，稱為統(tǒng)計時分複用。相應(yīng)地，電路交換中對物理線路帶寬資源的分配使用方式叫靜態(tài)時分複用。3．幀中繼幀中繼技術(shù)主要用於局域網(wǎng)高速互連業(yè)務(wù)。以X.25為代表的分組交換技術(shù)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(wù)品質(zhì)，分組協(xié)議採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。例如X.25網(wǎng)典型的用戶接入速率是64kb/s。

20世紀80年代後期，光纖和數(shù)字傳輸技術(shù)的廣泛使用，使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e率大大降低。另一方面，微電子技術(shù)的進步使得終端的計算能力每18個月提高一倍，而成本卻大大下降。為充分利用當代網(wǎng)路高速度、低差錯和終端計算成本低的特點，幀中繼技術(shù)被提出，其主要設(shè)計思想如下：(1)將原來由網(wǎng)路節(jié)點承擔的非常耗時的逐段差錯控制功能和流量控制功能刪除，網(wǎng)路只進行差錯的檢測，發(fā)現(xiàn)差錯就簡單地丟棄分組，糾錯工作和流量控制由終端來完成，使網(wǎng)路節(jié)點專注於高速的數(shù)據(jù)交換和傳輸，通過簡化網(wǎng)路功能來提高網(wǎng)路的傳輸速度。

(2)保留X.25中統(tǒng)計複用和麵向連接的思想，但將虛電路的複用和交換從原來的第三層移至第二層來完成，通過減少協(xié)議的處理層數(shù)，來提高網(wǎng)路的傳輸速率。(3)呼叫控制分組和用戶資訊分組在各自獨立的虛電路上傳遞。經(jīng)過這樣的改進，幀中繼的速率可以比傳統(tǒng)的分組網(wǎng)提高一個數(shù)量級，典型接入速率可達2Mb/s。目前幀中繼主要用於LAN間的高速互連，VPN的組建，遠程高品質(zhì)視頻、圖像資訊的傳遞，幀中繼曾被認為是從窄帶到寬頻ISDN的首選過渡技術(shù)。

4．ATMATM(AsynchronousTransferMode)即非同步傳送模式，其主要設(shè)計目標是在一個網(wǎng)路平臺上用分組交換技術(shù)來實現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務(wù)的綜合傳送交換。傳統(tǒng)的分組交換和幀中繼技術(shù)均是面向單業(yè)務(wù)來優(yōu)化設(shè)計的，完全照搬它們的體制難以實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)的目標，這是因為不同類型的業(yè)務(wù)在即時性要求、服務(wù)品質(zhì)、差錯敏感度等諸多方面差異很大，甚至完全相反。對業(yè)務(wù)類型不加區(qū)分地採用統(tǒng)一的處理方式顯然是不行的。

為達到對綜合業(yè)務(wù)優(yōu)化的設(shè)計目標，在技術(shù)上，ATM採用了以下設(shè)計策略。

(1)固定長分組策略。ATM與傳統(tǒng)分組交換、幀中繼、IP等最顯著的區(qū)別就是採用了固定長分組，並把固定長分組稱為信元。採用固定長分組後，節(jié)點緩衝區(qū)的管理策略簡單了,定長分組也便於用硬體實現(xiàn)高速信元交換。(2)繼承了傳統(tǒng)分組交換的統(tǒng)計複用和虛電路技術(shù)，但ATM又對傳統(tǒng)分組交換使用的純統(tǒng)計複用技術(shù)作了改進。這是因為分組交換和幀中繼主要承載非即時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而ATM網(wǎng)路對即時、非即時兩類業(yè)務(wù)均需承載，為保證即時業(yè)務(wù)的服務(wù)品質(zhì)，ATM允許在建立一條新的虛連接時，同時向網(wǎng)路提交詳細的服務(wù)品質(zhì)要求說明，這樣一個說明實際是一個資源預(yù)留的請求，而ATM網(wǎng)路一旦接納該連接，只要用戶業(yè)務(wù)量遵守事先的約定，網(wǎng)路將提供有保證的服務(wù)品質(zhì)。(3)ATM也繼承了幀中繼中不在核心網(wǎng)中進行逐段的流量控制和差錯控制的思想，相應(yīng)的工作都放到網(wǎng)路邊緣的終端設(shè)備上來完成，網(wǎng)路只對信元中的控制字段進行必要的差錯處理。

(4)引入ATM適配層，即AAL層，與特定類型業(yè)務(wù)相關(guān)的功能，均在該層實現(xiàn)，以此來支持區(qū)分服務(wù)的能力，這對綜合業(yè)務(wù)目標的實現(xiàn)來說至關(guān)重要，也是ATM與其他面向單業(yè)務(wù)優(yōu)化設(shè)計的網(wǎng)路間的重要區(qū)別。表1.2主要廣域網(wǎng)交換技術(shù)的特點比較1.3通信網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及標準化組織1.3.1網(wǎng)路分層的概念

1．網(wǎng)路分層的原因目前，現(xiàn)代通信網(wǎng)均採用了分層的體系結(jié)構(gòu)，主要的原因有以下幾點：

(1)可以降低網(wǎng)路設(shè)計的複雜度。網(wǎng)路功能越來越複雜，在單一模組中實現(xiàn)全部功能過於複雜，也不可能。每一層在其下麵一層提供的功能之上構(gòu)建，則簡化了系統(tǒng)設(shè)計。(2)方便異構(gòu)網(wǎng)路設(shè)備間的互連互通。用戶可以根據(jù)自己的需要決定採用哪個層次的設(shè)備實現(xiàn)相應(yīng)層次的互連，例如終端用戶關(guān)心的往往是在應(yīng)用層的互連，網(wǎng)路服務(wù)商關(guān)心的則是在網(wǎng)路層的互連，它們使用的互連設(shè)施必然有所不同。

(3)增強了網(wǎng)路的可升級性。層次之間的獨立性和良好的介面設(shè)計，使得下層設(shè)施的更新升級不會對上層業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響，提高了整個網(wǎng)路的穩(wěn)定性和靈活性。(4)促進了競爭和設(shè)備製造商的分工。分層思想的精髓要開放，任何製造商的產(chǎn)品只要遵循介面標準設(shè)計，就可以在網(wǎng)上運行，這打破了以往專用設(shè)備的易於形成壟斷性的缺點。另外，製造商可以分工製造不同層次的設(shè)備，例如軟體提供商可以分工設(shè)計應(yīng)用層軟體和OS，硬體製造商也可以分工設(shè)計不同層次的設(shè)備，開發(fā)設(shè)計工作可以並行開展。網(wǎng)路運營商則可以購買來自不同廠商的設(shè)備，並最終將它們互連在一起。不同的網(wǎng)路中，層次的數(shù)目、每一層的命名和實現(xiàn)的功能各不相同，但其分層設(shè)計的指導(dǎo)思想?yún)s完全相同，即每一層的設(shè)計目的都是為其上一層提供某種服務(wù)，同時對上層遮罩其所提供的服務(wù)是如何實現(xiàn)的細節(jié)。

2．協(xié)議在分層體系結(jié)構(gòu)中，協(xié)議是指位於一個系統(tǒng)上的第N層與另一個系統(tǒng)上的第N層通信時所使用的規(guī)則和約定的集合。一個通信協(xié)議主要包含以下內(nèi)容：

(1)語法：協(xié)議的數(shù)據(jù)格式；

(2)語義：包括協(xié)調(diào)和錯誤處理的控制資訊；

(3)時序：包括同步和順序控制。

圖1.10描述了一個五層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)路。通常將位於不同系統(tǒng)上的對應(yīng)層實體稱為對等層(Peer),從採用分層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)路的觀點來看，物理上分離的兩個系統(tǒng)之間的通信只能在對等層之間進行。對等層之間的通信使用相應(yīng)層協(xié)議，但實際上，一個系統(tǒng)上的第N層並沒有將數(shù)據(jù)直接傳到另一個系統(tǒng)上的第N層，而是將數(shù)據(jù)和控制資訊直接傳到它的下一層，此過程一直進行到資訊被送到第一層，實際的通信發(fā)生在連接兩個對等的第一層之間的物理媒介上。圖1.10中對等層之間的邏輯通信用虛線描述，實際的物理通信用實線描述。圖1.10層、協(xié)議、介面

介面位於每一對相鄰層之間,它定義了層間原語操作和下層為上層提供的服務(wù)。網(wǎng)路設(shè)計者在決定一個網(wǎng)路應(yīng)分為幾層，每一層應(yīng)執(zhí)行哪些功能時，影響最終設(shè)計的一個非常重要的考慮因素就是為相鄰層定義一個簡單清晰的介面。要達到這一目標，需滿足以下要求：

(1)為每一層定義的功能應(yīng)是明確而詳細的；

(2)層間的資訊交互應(yīng)最小化。

在通信網(wǎng)中，經(jīng)常需要用新版的協(xié)議去替換一個舊版的協(xié)議，同時又要向上層提供與舊版一樣的服務(wù)，簡單清晰的介面可以方便地滿足這種升級的要求，使通信網(wǎng)可以不斷地自我完善，提高性能，以適應(yīng)不斷變化的用戶需求。網(wǎng)路體系結(jié)構(gòu)就是指其分層結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的協(xié)議構(gòu)成的一個集合。體系結(jié)構(gòu)的規(guī)範說明應(yīng)包含足夠的資訊，以指導(dǎo)設(shè)計人員用軟硬體實現(xiàn)符合協(xié)議要求的每一層實體。要注意的是，實現(xiàn)的細節(jié)和介面的詳細規(guī)範並不屬於網(wǎng)路體系結(jié)構(gòu)的一部分，因為它們通常隱藏在一個系統(tǒng)的內(nèi)部，對外是不可見的。甚至在同一網(wǎng)路中所有系統(tǒng)的介面也不需要都一樣。在一個系統(tǒng)上，每一層對應(yīng)一個協(xié)議，這一組協(xié)議構(gòu)成一個協(xié)議鏈，形象地稱為協(xié)議棧。3．對等層間的通信圖1.11對等層間邏輯通信的資訊流

在源端，消息自上而下傳遞，並逐層打包。圖1.11中消息M由運行在第五層的一個應(yīng)用進程產(chǎn)生，該應(yīng)用進程將M交給第四層傳輸，第四層將H4字段加到M的前面以標識該消息，然後將結(jié)果傳到第三層，H4字段包含相應(yīng)的控制資訊，例如消息序號，假如底層不能保證消息傳遞的有序性，目的地主機的第四層利用該字段的內(nèi)容，仍可按順序?qū)⑾鞯缴蠈印?/p>

在大多數(shù)網(wǎng)路中，第三層都實現(xiàn)網(wǎng)路層的功能，在該層協(xié)議對一個消息的最大尺寸都有限制，因此第三層必須將輸入的消息分割成更小的單元，每個單元稱為一個分組，並將第三層的控制資訊H3加到每一個分組上，圖中消息M被分割成M1和M2兩部分。然後第三層根據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)表決定通過哪一個輸出端口將分組傳到第二層。第二層除了為每一個分組加上控制資訊H2外，還為每個分組加上一個定界標志T2,它表示一個分組的結(jié)束，也表示下一個分組的開始，然後將分組交到第一層進行物理傳輸。

在目的端，消息則逐層向上傳遞，每一層執(zhí)行相應(yīng)的協(xié)議處理並將消息逐層解包，即HN字段只在目的端的第N層被處理，然後被刪去，HN字段不會出現(xiàn)在目的端的第N+1層。

由於數(shù)據(jù)的傳輸是有方向性的，因此協(xié)議必須規(guī)定為從源端到目的端之間的一個連接的工作方式，按其方向性可分為三種：

(1)單工通信：數(shù)據(jù)只能單向傳輸。

(2)半雙工通信：數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但兩個方向不能同時進行，只能交替?zhèn)鬏敗?/p>

(3)全雙工通信：數(shù)據(jù)可以同時雙向傳輸。另外協(xié)議也必須確定一個連接由幾個邏輯通道組成，以及這些邏輯通道的優(yōu)先順序，目前大多數(shù)網(wǎng)路都支持為一個連接分配至少兩個邏輯通道：一個用於用戶資訊的傳遞，另一個用於控制和管理資訊的傳遞。1.3.2分層結(jié)構(gòu)中的介面和服務(wù)

1．實體與服務(wù)訪問點(SAP)

所謂實體(Entity)，是指每一層中的主動單元。第N層實體通常由兩部分組成：相鄰層間的介面和第N層通信協(xié)議。層間接口則由原語集合和相應(yīng)的參數(shù)集共同定義，它是第N層通信功能的執(zhí)行體。實體可以是一個軟體實體，也可以是一個硬體實體，位於不同系統(tǒng)的同一層中的實體叫做對等層實體。第N層實體負責實現(xiàn)第N+1層要使用的服務(wù)，在這種模式中，第N層是服務(wù)提供者，而第N+1層則是服務(wù)的用戶。

服務(wù)只在服務(wù)訪問點(SAP)處有效，也就是說，第N+1層必須通過第N層的SAP來使用第N層提供的服務(wù)。第N層可以有多個SAP，每個SAP必須有惟一的地址來標識它。第N層提供的服務(wù)則由用戶或其他實體可以使用的一個原語(又稱操作)集合詳細描述。OSI定義了如下四種原語類型：

(1)請求原語(Request)；

(2)指示原語(Indication)；

(3)回應(yīng)原語(Response)；

(4)證實原語(Confirm)。

2．相鄰層間的介面關(guān)係相鄰層間為了進行資訊交換，必須對它們之間的介面規(guī)則達成一致。如圖1.12所示，第N+1層實體通過SAP將IDU傳給第N層實體。一個IDU由SDU和一些控制資訊(ICI)組成，其中SDU是要通過網(wǎng)路傳到對等層的業(yè)務(wù)資訊，ICI主要包含協(xié)助下一層進行相應(yīng)協(xié)議處理的控制資訊，它本身並不是業(yè)務(wù)資訊的一部分。為了傳輸SDU,第N層實體可能必須將SDU分成更小的段，每段增加一個控制字段Header，然後作為一個獨立的PDU發(fā)送，PDU中的Header字段幫助對等層實體執(zhí)行相應(yīng)的對等層協(xié)議，例如識別哪一個PDU包含的是控制資訊，哪一個包含的是業(yè)務(wù)資訊。圖1.12相鄰層間的介面關(guān)係

下層為其上層提供的服務(wù)可以分為以下兩種類型：

(1)面向連接的服務(wù)(Connection-oriented)：服務(wù)者首先建立連接，然後使用該連接傳輸服務(wù)資訊，服務(wù)使用完畢，釋放連接。該類服務(wù)要用到全部四類原語。

(2)無連接的服務(wù)(Connectionless)：使用服務(wù)前，無需先建立連接，但每個分組必須攜帶全局目的地地址，並且每個分組之間完全獨立地在網(wǎng)上進行選路發(fā)送。該類服務(wù)只使用請求、指示兩類原語。1.3.3OSI和TCP/IP

目前，在通信領(lǐng)域影響最大的分層體系結(jié)構(gòu)有兩個，即TCP/IP協(xié)議族和OSI參考模型。它們已成為設(shè)計可互操作的通信標準的基礎(chǔ)。TCP/IP體系結(jié)構(gòu)以網(wǎng)路互連為基礎(chǔ)，提供了一個建立不同電腦網(wǎng)絡(luò)間通信的標準框架。目前幾乎所有的電腦設(shè)備和操作系統(tǒng)都支持該體系結(jié)構(gòu)，它已經(jīng)成為通信網(wǎng)的工業(yè)標準。OSI則是一個標準化了的體系結(jié)構(gòu)，常被用來描述通信功能，但實際中很少實施。它首先提出的分層結(jié)構(gòu)、介面和服務(wù)分離的思想，已成為網(wǎng)路系統(tǒng)設(shè)計的基本指導(dǎo)原則，通信領(lǐng)域通常採用OSI的標準術(shù)語來描述系統(tǒng)的通信功能。

1．OSI參考模型

OSI(OpenSystemInterconnection開放系統(tǒng)互連)參考模型是ISO在1977年提出的開發(fā)網(wǎng)路互連協(xié)議的標準框架。這裏“開放“的含義是指任何兩個遵守OSI標準的系統(tǒng)均可進行互連。如圖1.13所示，OSI參考模型分為七層，其中一至三層一般稱為通信子網(wǎng)，它只負責在網(wǎng)上任意兩個節(jié)點之間傳送資訊，而不負責解釋資訊的具體語義。五至七層稱為資源子網(wǎng)，它們負責進行資訊的處理，資訊的語義解釋等。第四層為運輸層，它是下三層與上三層之間的隔離層，負責解決高層應(yīng)用需求與下三層通信子網(wǎng)提供的服務(wù)之間的不匹配問題。例如通信子網(wǎng)不能提供可靠傳輸服務(wù)，而當應(yīng)用層又有需要時，運輸層必須負責提供該機制，反之如果通信子網(wǎng)功能強大，運輸層作用則變?nèi)?。下麵是各層的具體功能。(1)應(yīng)用層：為用戶提供到OSI環(huán)境的接入和分佈式資訊服務(wù)。

(2)表示層：將應(yīng)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(yīng)用間的通信提供控制結(jié)構(gòu)，包括建立、管理、終止應(yīng)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(fù)和流量控制能力。

(5)網(wǎng)路層：使高層與連接建立所使用的數(shù)據(jù)傳輸和交換技術(shù)獨立開來，並負責建立、保持、終止一個連接。(6)資料鏈路層：發(fā)送帶有必需的同步、差錯控制和流量控制資訊的數(shù)據(jù)塊(幀)，保證物理鏈路上數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

(7)物理層：負責物理介質(zhì)上無結(jié)構(gòu)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。

OSI的目標是用這一模型取代各種不同的互連通信協(xié)議，不過以O(shè)SI為背景雖已經(jīng)開發(fā)了很多協(xié)議，但七層模型實際上並未被接受。相反，TCP/IP卻成為通信網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)標準。其中一個原因是OSI過於複雜，它用七層實現(xiàn)的功能，TCP/IP用很少的層就實現(xiàn)了。另外一個原因是，當市場迫切需要異構(gòu)網(wǎng)路的互連技術(shù)時，只有TCP/IP是經(jīng)過了實際網(wǎng)路檢驗的成熟技術(shù)。圖1.13OSI與TCP/IP協(xié)議分層結(jié)構(gòu)表1.3目前的電信網(wǎng)中每一層要實現(xiàn)的主要功能

要注意的是表1.3並不是一個電信層次與OSI之間精確的對應(yīng)。實際中的交換系統(tǒng)，一般要實現(xiàn)多層協(xié)議功能。Internet中的路由器通常實現(xiàn)一至三層或一至四層的功能，IP分組交換則在第三層實現(xiàn)；電話網(wǎng)中的交換機通常要實現(xiàn)一至三層的功能，但話音交換則在第一層實現(xiàn)；在局域網(wǎng)中的交換機通常要實現(xiàn)一、二層的功能，交換則在第二層實現(xiàn)。因此實際中的節(jié)點設(shè)備一般都實現(xiàn)了多層協(xié)議。

2．TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)

TCP/IP是美國國防部高級研究計畫署(DARPA)資助的ARPANet實驗專案的研究成果之一，開始於20世紀60年代的ARPANet專案主要目的就是要研究不同電腦之間的互連性，但專案開始進展得並不順利。直到1974年，V.Cerf與R.Kahn聯(lián)手重寫了TCP/IP協(xié)議，並最終成為了Internet的基礎(chǔ)。

TCP/IP與OSI模型不同，並沒有什麼組織為TCP/IP協(xié)議族定義一個正式的分層模型，然而根據(jù)分層體系結(jié)構(gòu)的概念，TCP/IP可以被很自然地組織成相關(guān)聯(lián)的五個獨立層次，如圖1.13所示。下麵是各層的具體功能。(1)應(yīng)用層：包含支持不同的用戶應(yīng)用的應(yīng)用邏輯。每一種不同的應(yīng)用層需要一個與之相對應(yīng)的獨立模組來支持。

(2)運輸層：為應(yīng)用層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸機制。對每一個應(yīng)用，運輸層保證所有的數(shù)據(jù)都能到達目的地應(yīng)用，並且保證數(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)路之間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)路接入層：它負責一個端系統(tǒng)和它所在的網(wǎng)路之間的數(shù)據(jù)交換。

(5)物理層：定義數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與物理介質(zhì)或它所連接的網(wǎng)路之間的物理介面?？梢哉f，Internet今天的成功主要歸功於TCP/IP協(xié)議的簡單性和開放性。從技術(shù)上看，TCP/IP的主要貢獻在於：明確了異構(gòu)網(wǎng)路之間應(yīng)基於網(wǎng)路層實現(xiàn)互連的思想。實踐中可以看到，一個獨立於任何物理網(wǎng)路的邏輯網(wǎng)路層的存在，使得上層應(yīng)用與物理網(wǎng)路分離開來，網(wǎng)路層在解決互連問題時無需考慮應(yīng)用問題，而應(yīng)用層也無須考慮與電腦相連的具體物理網(wǎng)路是什麼，從而使得網(wǎng)路的互連和擴展變得容易了。1.3.4主要標準化組織隨著通信網(wǎng)的規(guī)模越來越大，以及移動通信、國際互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展，使得國際間的通信越來越普及，這需要相應(yīng)的標準化機構(gòu)對全球網(wǎng)路的設(shè)計和運營進行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)和規(guī)劃，以保證不同運營商、不同國家間網(wǎng)路業(yè)務(wù)可以互連互通。目前與通信領(lǐng)域相關(guān)的主要的標準化機構(gòu)有ITU、ISO、IAB等。1．ITUITU(InternationalTelecommunicationUnion國際電信聯(lián)盟)成立於1932年，1947年成為聯(lián)合國的一個專門機構(gòu)，是由各國政府的電信管理機構(gòu)組成的，目前會員國約有170多個，總部設(shè)在日內(nèi)瓦。原則上，ITU只負責為國際間的通信制定標準、提出建議。但實際上相關(guān)的國際標準通常都適用於國內(nèi)網(wǎng)。為適應(yīng)現(xiàn)代電信網(wǎng)的發(fā)展，1993年ITU機構(gòu)進行了重組，目前常設(shè)機構(gòu)有：

(1)ITU-T：電信標準化部門，其前身是國際電報電話諮詢委員會(CCITT)，負責研究通信技術(shù)準則、業(yè)務(wù)、資費、網(wǎng)路體系結(jié)構(gòu)等，併發(fā)表相應(yīng)的建議書。(2)ITU-R：無線電通信部門，研究無線通信的技術(shù)標準、業(yè)務(wù)等，同時也負責登記、公佈、調(diào)整會員國使用的無線頻率，併發(fā)表相應(yīng)的建議書。

(3)ITU-D：電信發(fā)展部門，負責組織和協(xié)調(diào)技術(shù)合作及援助活動，以促進電信技術(shù)在全球的發(fā)展。在上述三個部門中，ITU-T主要負責電信標準的研究和制定，是最為活躍的部門。其具體的標準化工作由ITU-T相應(yīng)的研究組SG(studygroup)來完成。ITU-T主要由13個研究組組成，每組有自己特定的研究領(lǐng)域，4年為一個研究週期。

為適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展和電信市場競爭的需要，目前，ITU-T的標準化過程已大大加快，從以前的平均4～10年形成一個標準，縮短到9～12個月。ITU-T制定並被廣泛使用的著名標準有：局間公共通道信令標準SS7，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)標準ISDN，電信管理網(wǎng)標準TMN，光傳輸體制標準SDH、多媒體通信標準H.323系列等。

2．ISOISO(InternationalOrganizationforStandardization國際標準化組織)，是一個專門的國際標準化組織，正式成立於1947年。它的總部設(shè)在瑞士日內(nèi)瓦，是聯(lián)合國的甲級諮詢組織，並和100多個國家標準化組織及國際組織就標準化問題進行合作，它是國際電工委員會(IEC)的姐妹組織。

ISO的宗旨是“促進國際間的相互合作和工業(yè)標準的統(tǒng)一”，其目的是為了促進國際間的商品交換和公共事業(yè)，在知識、科學(xué)、技術(shù)和經(jīng)濟活動中發(fā)展相互合作，促進世界範圍內(nèi)的標準化及有關(guān)活動的發(fā)展。ISO的標準化工作包括了除電氣和電子工程以外的所有領(lǐng)域。ISO的組織機構(gòu)包括全體大會、主要官員、成員團體、通信成員、捐助成員、政策發(fā)展委員會、理事會、ISO中央秘書處、特別諮詢組、技術(shù)管理局、標樣委員會、技術(shù)諮詢組、技術(shù)委員會等。ISO技術(shù)工作是高度分散的，分別由2700多個技術(shù)委員會(TC)、分技術(shù)委員會(SC)和工作組(WG)承擔，其中與資訊相關(guān)的技術(shù)委員會是JTC1(JointTechnicalCommittee1)。在這些委員會中，世界範圍內(nèi)的工業(yè)界代表、研究機構(gòu)、政府權(quán)威、消費團體和國際組織都作為對等合作者共同討論全球的標準化問題。管理一個技術(shù)委員會的主要責任由一個ISO成員團體(諸如AFNOR、ANSI、BSI、CSBTS、DIN、SIS等)擔任，該成員團體負責日常秘書工作。與ISO有聯(lián)繫的國際組織、政府或非政府組織都可參與工作。

國際標準由技術(shù)委員會(TC)和分技術(shù)委員會(SC)經(jīng)過以下六個階段形成：申請階段、預(yù)備階段、委員會階段、審查階段、批準階段、發(fā)佈階段。若在開始階段得到的檔比較成熟，則可省略其中的一些階段。

ISO制定的資訊通信領(lǐng)域最著名的標準/建議有開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM、高級資料鏈路層控制協(xié)議HDLC等。

3．IABIAB(InternetArchitectureBoard)即Internet結(jié)構(gòu)委員會，主要任務(wù)是負責設(shè)計、規(guī)劃和管理Internet，其工作重點是TCP/IP協(xié)議族及其擴充。它的前身是1979年由美國DARAP建立的ICCB(InternetControlandConfigurationBoard)。

IAB最初主要受美國政府機構(gòu)的財政支持，為適應(yīng)Internet的發(fā)展，1992年，一個完全中立的專業(yè)機構(gòu)ISOC(InternetSociety，Internet協(xié)會)成立,它由公司、政府代表、相關(guān)研究機構(gòu)組成，其主要目標是推動Internet在全球的發(fā)展，為Internet標準工作提供財政支持、管理協(xié)調(diào)，舉辦研討會以推廣Internet的新應(yīng)用和促進各種Internet團體、企業(yè)和用戶之間的合作。ISOC成立後，IAB的工作轉(zhuǎn)入到ISOC的管理下進行。IAB由IETF和IESG兩個機構(gòu)組成。

(1)IETF(InternetEngineeringTaskForce)：負責制定Internet相關(guān)的標準?，F(xiàn)在IETF有12個工作組，每個組都有自己的管理人。IETF主席和各組管理人組成IESG(InternetEngineeringSteeringGroup)，負責協(xié)調(diào)各IETF工作組的工作，目前主要的IP標準均由IETF主導(dǎo)制定。(2)IRTF(InternetResearchTaskForce):負責Internet相關(guān)的長期研究任務(wù)。IRTF與IETF一樣也有一個小組，叫IRSG，是制定研究的優(yōu)先順序別和協(xié)調(diào)研究活動的。每個IRSG成員主持一個Internet志願研究工作組，類似於IETF工作組，IRTF是一個規(guī)模較小的、不太活躍的工作組，其研究領(lǐng)域沒有進一步劃分。

IAB保留對IETF和IRTF等兩個機構(gòu)建議的所有事務(wù)的最終裁決權(quán)，並負責向ISOC委員會彙報工作。Internet及TCP/IP相關(guān)標準建議均以RFC(RequestforComments)形式在網(wǎng)上公開發(fā)佈，協(xié)議的標準化過程遵循1996年定義的RFC2026，形成一個標準的週期約為10個月左右。IETF制定的標準有用於Internet的網(wǎng)際通信協(xié)議TCP/IP協(xié)議族，以及目前正在制定的下一代IP骨幹網(wǎng)通信協(xié)議MPLS。目前，由於IP已成為未來網(wǎng)路事實上的標準，世界上的其他標準化機構(gòu)如ITU-T也在向IP靠近，參與制定一些IP標準，促使IP成為下一代通信網(wǎng)的統(tǒng)一標準。但主要的工作仍由IETF主導(dǎo)。1.4通信網(wǎng)的服務(wù)品質(zhì)1.4.1服務(wù)品質(zhì)總體要求對通信網(wǎng)的服務(wù)品質(zhì)一般通過可訪問性、透明性和可靠性這三個方面來衡量。

1．可訪問性可訪問性是對通信網(wǎng)的基本要求之一，即網(wǎng)路保證合法用戶隨時能夠快速、有保證地接入到網(wǎng)路以獲得資訊服務(wù)，並在規(guī)定的時延內(nèi)傳遞資訊的能力。它反映了網(wǎng)路保證有效通信的能力。影響可訪問性的主要因素有：網(wǎng)路的物理拓撲結(jié)構(gòu)，網(wǎng)路的可用資源數(shù)目以及網(wǎng)路設(shè)備的可靠性等。實際中常用接通率、接續(xù)時延等指標來評定。

2．透明性這也是對通信網(wǎng)的基本要求之一，即網(wǎng)路保證用戶業(yè)務(wù)資訊準確、無差錯傳送的能力。它反映了網(wǎng)路保證用戶資訊具有可靠傳輸品質(zhì)的能力，不能保證資訊透明傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)是沒有實際意義的。實際中常用用戶滿意度和信號的傳輸品質(zhì)來評定。

3．可靠性可靠性是指整個通信網(wǎng)連續(xù)、不間斷地穩(wěn)定運行的能力，它通常由組成通信網(wǎng)的各系統(tǒng)、設(shè)備、部件等的可靠性來確定。一個可靠性差的網(wǎng)路會經(jīng)常出現(xiàn)故障，導(dǎo)致正常通信中斷,但實現(xiàn)一個絕對可靠的網(wǎng)路實際上也不可能，網(wǎng)路可靠性設(shè)計不是追求絕對可靠，而是在經(jīng)濟性、合理性的前提下，滿足業(yè)務(wù)服務(wù)品質(zhì)要求即可?？煽啃灾笜酥饕幸韵聨追N：

(1)失效率：系統(tǒng)在單位時間內(nèi)發(fā)生故障的概率，一般用λ表示。(2)平均故障間隔時間(MTBF)：相鄰兩個故障發(fā)生的間隔時間的平均值，MTBF=1/λ。

(3)平均修復(fù)時間(MTTR)：修復(fù)一個故障的平均處理時間，μ表示修復(fù)率，MTTR=1/μ。

(4)系統(tǒng)不可利用度(U)：在規(guī)定的時間和條件內(nèi)，系統(tǒng)喪失規(guī)定功能的概率，通常我們假設(shè)系統(tǒng)在穩(wěn)定運行時，μ和λ都接近於常數(shù)，則U=λ/(λ+μ)=1.4.2電話網(wǎng)的服務(wù)品質(zhì)電話通信網(wǎng)從持續(xù)品質(zhì)、傳輸品質(zhì)和穩(wěn)定性品質(zhì)等三個方面定義了服務(wù)品質(zhì)的要求。

1．接續(xù)品質(zhì)它反映的是電話網(wǎng)接續(xù)用戶通話的速度和難易程度，通常用接續(xù)損失(呼叫損失率，簡稱呼損)和接續(xù)時延來度量。

2．傳輸品質(zhì)它反映的是電話網(wǎng)傳輸話音信號的準確程度，通常用響度、清晰度、逼真度這三個指標來衡量。實際中對上述三個指標一般由用戶主觀來評定。

3．穩(wěn)定性品質(zhì)它反映電話網(wǎng)的可靠性，主要指標與上述一般通信網(wǎng)的可靠性指標相同，如平均故障間隔時間、平均修復(fù)時間、系統(tǒng)不可利用度等。1.4.3數(shù)據(jù)網(wǎng)的服務(wù)品質(zhì)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)多採用分組交換技術(shù)，由於用戶業(yè)務(wù)往往沒有獨佔的通道帶寬，在整個通信期間，服務(wù)品質(zhì)會隨著網(wǎng)路環(huán)境的變化而變化，因此一個數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)服務(wù)品質(zhì)的表徵會用更多的參數(shù)指標，簡單介紹如下。

1．服務(wù)可用性(ServiceAvailability)

服務(wù)可用性指用戶與網(wǎng)路之間服務(wù)連接的可靠性。

2．傳輸時延(DelayorLatency)

傳輸時延指在兩個參考點之間，發(fā)送和收到一個分組的時間間隔。

3．時延變化(DelayVariation)

時延變化又稱抖動(Jitter)，指沿相同路徑傳輸?shù)耐粋€業(yè)務(wù)流中的所有分組傳輸時延的變化。

4．吞吐量(Throughput)

吞吐量指在網(wǎng)路中分組的傳輸速率，可以用平均速率或峰值速率來表示。

5．分組丟失率(PacketLossRate)

分組丟失率指分組在通過網(wǎng)路傳輸時允許的最大丟失率，通常分組丟失都是由於網(wǎng)路擁塞造成的。

6．分組差錯率分組差錯率指單位時間內(nèi)的差錯分組與傳輸?shù)目偡纸M數(shù)目的比率。1.4.4網(wǎng)路的服務(wù)性能保障機制任何網(wǎng)路都不可能保證100%的可靠，在運行時，它們時常要面對以下三類問題：

(1)數(shù)據(jù)傳輸中的差錯和丟失；

(2)網(wǎng)路擁塞；

(3)交換節(jié)點和物理線路故障。要保證穩(wěn)定的服務(wù)性能，網(wǎng)路必須提供相應(yīng)的機制來解決上述問題，這對網(wǎng)路的可靠運行至關(guān)重要。目前網(wǎng)路採用的服務(wù)性能保障機制主要有四類，這裏我們將對它們做簡單的介紹。

1．差錯控制差錯控制機制負責將源端和目的地端之間傳送的數(shù)據(jù)所發(fā)生的丟失和損壞恢復(fù)過來。通?？刂茩C制包括差錯檢測和差錯校正兩部分。對電話網(wǎng)，由於即時話音業(yè)務(wù)對差錯不敏感，對時延很敏感，偶爾產(chǎn)生的差錯對用戶之間通話品質(zhì)的影響可以忽略不計，因此網(wǎng)路對話路上的用戶資訊不提供差錯控制機制。

對數(shù)據(jù)網(wǎng)，情況則正好相反，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對時延不敏感，對差錯卻很敏感。因此必須提供相應(yīng)的差錯控制機制。在目前的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)上，主要採用基於幀校驗序列FCS(FrameCheckSequence)的差錯檢測和發(fā)端重發(fā)糾錯機制實現(xiàn)差錯控制。在分層網(wǎng)路體系中，差錯控制是一種可以在多個協(xié)議級別上實現(xiàn)的功能。例如在X.25網(wǎng)路中，既有資料鏈路層的差錯控制，又有分組層的差錯控制。目前，隨著傳輸系統(tǒng)的數(shù)位化、光纖化，現(xiàn)代的大多數(shù)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)路均將用戶資訊的差錯控制由網(wǎng)路移至終端來做，在網(wǎng)路中只對分組頭中的控制資訊做必要的差錯檢測。

2．擁塞控制通常擁塞發(fā)生在通過網(wǎng)路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量開始接近網(wǎng)路的數(shù)據(jù)處理能力時。擁塞控制的目標是將網(wǎng)路中的數(shù)據(jù)量控制在一