數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)計算機通信網(wǎng)與廣域網(wǎng)

第6章通信網(wǎng)與廣域網(wǎng)

【本章內(nèi)容簡介】通信網(wǎng)利廣域網(wǎng)是?種業(yè)域分可

極其廣大的網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在已經(jīng)成為信息化社會的命脈和發(fā)展

的重要基礎(chǔ)。本章主要介紹了通信網(wǎng)和廣域網(wǎng)的基本構(gòu)

成、分類，典型的通信網(wǎng)和廣域網(wǎng)的原理、結(jié)構(gòu)、功

能和業(yè)務(wù)應(yīng)用。

【本章重點難點】重點掌握SDH/PDH、3G、FR、

ATM技術(shù)的基本原理式和特點，了解廣域提供的服務(wù)和B-

ISDN交換網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與參考模型。

6」通信網(wǎng)概述

6.1■通信網(wǎng)的構(gòu)成與分類

1.通信網(wǎng)的構(gòu)成

通信網(wǎng)的構(gòu)成包括硬件和軟件系統(tǒng)。通信網(wǎng)的硬件系統(tǒng)?股由終端

設(shè)備、傳輸系統(tǒng)和轉(zhuǎn)接交換系統(tǒng)等三部分通信設(shè)備構(gòu)成。

2.通信網(wǎng)的分類

(1)按業(yè)務(wù)種類，可劃分為電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)網(wǎng)等。

(2)按服務(wù)范圍，可劃分為本地網(wǎng)、長途網(wǎng)和國際網(wǎng)等。

(3)按傳輸介質(zhì)，可劃分為電纜通信網(wǎng)、光纜通信網(wǎng)等。

(4)按交換方式，可劃分為電路交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)等。

(5)按拓樸結(jié)構(gòu)，可劃分為網(wǎng)狀網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、樹型網(wǎng)和總線網(wǎng)等。

(6)按信號形式，可劃分為模擬通信網(wǎng)、數(shù)字通信網(wǎng)等。

(7)按傳遞方式，可劃分為同步傳遞模式和異步傳遞模式等。

6.L2公共交換電話網(wǎng)PSTN

1.公共交換電話網(wǎng)的基本組成

公共交換電話網(wǎng)主要由用戶終端設(shè)備、交換設(shè)備和傳輸系統(tǒng)組

成，基本結(jié)構(gòu)如圖6?1所示。

圖6-1公共交換電話網(wǎng)的基本組成

6.1.2公共交換電話網(wǎng)PSTN

2.話音業(yè)務(wù)的特點

(1)速率恒定且單一

(2)話音對丟失不敏感

(3)話音對實時性要求較高

(4)話音具有連續(xù)性

6.L3光纖通信和SDH/PDH

1.光纖通信系統(tǒng)的基本組成

I光纖通信系統(tǒng)主要由光發(fā)送機、光接收機、光纜傳輸線路、

光中繼器和各種無源光器件構(gòu)成,光纖通信系統(tǒng)的基本組成如圖

6-2所示。

光發(fā)送機中繼器光接收機

光

源

圖6-2光纖通信系統(tǒng)的基本組成

6.L3光纖通信和SDH/PDH

2.光纖通信具有以下特點：

(■通信容量大；

(2)損耗極低；

(3)保密性能好；

(4)抗汗擾能力強;

(5)光纖尺寸小，重量輕，便于鋪設(shè)和運輸；

(6)材料來源豐富；

(7)壽命長；

(8)質(zhì)地脆，機械強度差；

(9)光纖的切斷和接續(xù)需要一定的工具、設(shè)備和技術(shù);

(10)分路、耦合不靈活；

(1■光纖、光纜的彎曲半徑不能過小；

(12)在偏僻地區(qū)還存在著供電困難問題。

6.L3光纖通信和SDH/PDH

3.SDH/PDH

在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，有兩種數(shù)字傳輸系列，一種叫''準同

步數(shù)字系列〃PDH；另一種叫''同步數(shù)字系列"SDHo

SDH技術(shù)與PDH技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

(1)網(wǎng)絡(luò)管理能力大大加強

(2)提出了自愈網(wǎng)的新概念

(3)統(tǒng)一的比特率，統(tǒng)一的接口標準

(4)采用字節(jié)復(fù)接技術(shù)

6.1.4MSTP、MSAP與PTN

1.基，SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺MSTP

MSTP是指基于SDH平臺同時實現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)等

業(yè)務(wù)的接入、處理和傳送,提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務(wù)節(jié)點。MSTP

的基本組成如圖6-3所示。

：ATM處理單元：MSTP設(shè)音

SDH1睛i二二二二二二二

：??;6屈就彝元ai

圖6-3MSTP的基本組成

6.1.4MSTP、MSAP與PTN

2.多業(yè)務(wù)接入平臺MSAP

MSAP是一種定位在接入層面為用戶提供多業(yè)務(wù)接口的新型

接入設(shè)備，以SDH技術(shù)為內(nèi)核,采用模塊化設(shè)計，提供多個業(yè)務(wù)

擴展槽，通過集成多種接入方案，實現(xiàn)對用戶需求的按需提供。

MSAP的基本組成如圖6-4所示。

....................................................!MSAP設(shè)備

SDH鏤口：

...........................’上行

下行

以太網(wǎng)?？赑DH接口其它鏤口

圖6-4MSAP的基本組成

6.1.4MSTP、MSAP與PTN

3.分組傳送網(wǎng)PTN

PTN是基于分組交換的、面向連接的多業(yè)務(wù)統(tǒng)?傳送技

,PTN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖6-5所示，

客戶業(yè)務(wù)層

虎通道（VC層）

虛通路（VP層）

虛段CVS,層

GFP

電暗女摘枝末

<OTN.SDH.PDH>物理域介

（802.3）

物理媒介

（OTM-n.SW-N）

圖6-5PTN的網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)

6.L5移動通信網(wǎng)與3G

1.移動通信網(wǎng)的系統(tǒng)基本組成

移動通信的種類繁多，一個典型的移動通信網(wǎng)的基木組成如圖6-

6所示.

與共古網(wǎng)生

??1

二

二

MSCMSC

>fd

^lf

^-

BS

圖6-6移動通信網(wǎng)的三本組成

6.L5移動通信網(wǎng)與3G

2.移動通信的特點

(1)用戶的移動性(2)電波傳播條件復(fù)雜

(3)噪聲和干擾嚴重(4)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜

(5)有限的頻率資源

日前公用移動通佶系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般為數(shù)字蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，蜂窩狀

圖6?7蜂窩狀服務(wù)區(qū)示意圖

6.L5移動通信網(wǎng)與3G

3.2G移動通信系統(tǒng)

（1）GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)

GSM通信系統(tǒng)采用的多址技術(shù)是頻分多址（FDMA）和時分多址

（TDMA）結(jié)合，以及跳頻技術(shù)。

（2）CDMA數(shù)字移動通信系統(tǒng)

CDMA是與GSM并列的移動通信技術(shù),它是由擴頻、多址接入、

蜂窩組網(wǎng)和頻率再用等幾種技術(shù)結(jié)合而成的，因此它具行抗干擾性好,

保密安全性高和同頻率可在多個小區(qū)內(nèi)重復(fù)使用等優(yōu)點。

6.L5移動通信網(wǎng)與3G

4.3G數(shù)字移動通信系統(tǒng)

U3G"(3rd-generation)或''三代〃是第三代移動通信技術(shù)的簡

稱，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通信技術(shù)。

ITU對第三代移動通信系統(tǒng)主要確定了一個無線接口標準，分別

是CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA,其中，TD-SCDMA是由我國所

提出的標準，這在我國信發(fā)展史上是一個重要的里程碑。

6.L6衛(wèi)星通信網(wǎng)

1.衛(wèi)星通信網(wǎng)的基本組成

個衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由空間分系統(tǒng)等四大部分組成的，如圖6-8所不。

2.衛(wèi)星通信網(wǎng)的特點

(1)覆蓋區(qū)域大，通信距離遠(2)具有多址連接能力

(3)頻帶寬，通信容量大(4)通信質(zhì)量好，可靠性高

(5)通信機動靈活(6)通信成本與通信距離無關(guān)

圖6-8衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本用成

6.2廣域網(wǎng)

6.24廣域網(wǎng)的構(gòu)成

廣域網(wǎng)的拓樸結(jié)構(gòu)可看作是由大量點到點的連接構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),

6-9所示。

LAH

圖6-9廣域網(wǎng)的基本拓樸結(jié)構(gòu)

622廣域網(wǎng)的特點

1.網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和速率范圍大

2.網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜

3.具有多功能多用途的綜合服務(wù)能力

（1）跨城跨地區(qū)的局域網(wǎng)之間的連接；

（2）大型主機和密集用戶集團之間的連接；

（3）為遠程信息服務(wù)系統(tǒng)提供傳輸通道；

（4）提供與Internet的網(wǎng)際接口或作為該入網(wǎng)服務(wù)提供遠程線

路；（5）提供區(qū)域范圍內(nèi)的寬帶綜合業(yè)務(wù)服務(wù)等。

■多采用轉(zhuǎn)接信道的交換型傳輸制式

6.2.3廣域網(wǎng)提供的服務(wù)

廣域網(wǎng)的主要功能是實現(xiàn)遠距離的數(shù)據(jù)傳輸,因此廣域網(wǎng)一般用丁?豐

機之間或網(wǎng)絡(luò)之間的互連，它實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)層及其以卜洛乂的功能，并向高

層提供面向非連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)或面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，這兩種報務(wù)的具體

■現(xiàn)就是通常所謂的數(shù)據(jù)報服務(wù)和虛電路服務(wù)，如圖6-10所示。

Q）數(shù)據(jù)報服務(wù)（b）虛電路服務(wù)

圖6-10廣域網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)報服務(wù)和虛電路服務(wù)

6.3分組交換廣域網(wǎng)

6.3.1X.25分組交換網(wǎng)

1.X.25協(xié)議

X.25協(xié)議是CCITT提出的用于分組交換的I辦議，可作為不同類型

計

算機之間進行遠距離數(shù)據(jù)傳送的公共通信平臺，是在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)上分組

交換網(wǎng)絡(luò)接口的規(guī)范，圖6-11描述了且.&5的概念。

圖6-11X.25分組交換網(wǎng)絡(luò)

6.3.1X.25分組交換網(wǎng)

2.X.25協(xié)議的幀格式

X.25協(xié)議的幀格式如圖6-12所示。

3.X.25分組交換網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)種類

（1）交換式虛電路（2）永久式虛電路（3）常用任選業(yè)務(wù)

4.X.25分組交換網(wǎng)的接入方式

用戶接入公用分組交換網(wǎng)的方式有多種，如圖6-13所示。

外均殳受

電白閂0hi芳日交費M

iRma

圖6-12X.25協(xié)議的幀格式

圖6-13用戶接入公用分組交換網(wǎng)的方式

6.3.2幀中繼網(wǎng)FR

1.幀中繼的概念

幀中繼FR(FrameRelay)是分組交換的一種形式,其數(shù)據(jù)鏈路

層■具有有限的差錯控制功能，如圖6-14所示。

胃嚏的差將控制

(b)有限差錯控制功能的幀中繼網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖6-14幀中繼網(wǎng)絡(luò)的差錯控制功能

6.3.2幀中繼網(wǎng)FR

2.幀中繼協(xié)議

幀中繼協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)如圖6-15所示，它包括兩個操作平面，即捽

制平面和用戶平面。幀中繼在數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)膸Y(jié)構(gòu)如圖6-16所小。

用戶平面為柏1平面用戶平面校到平面

Q933用戶4息的Q933

繆苗。能

LAPFLAPF

LAPF^OLAPF感。

標左地址修庖?guī)ｒ炐蛄胁鹱?/p>

T1/E1泣430/1.43171/ElStl.430/I.431

FAIFCSF

用戶的網(wǎng)用的

圖6-15幀中繼的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)圖6-16FR的幀結(jié)構(gòu)圖

6.3.2幀中繼網(wǎng)FR

幀中繼的特點

■25和幀中繼的分層協(xié)議功能分別如圖6-17(a)、圖6?17(b)所示。

霜

(b)幀中繼的分層協(xié)議功能

6.4綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN

6.41窄帶ISDN

N-ISDN的基本結(jié)構(gòu)是在現(xiàn)有數(shù)字電話網(wǎng)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)用戶到用

戶的全數(shù)字連接，使用單一的網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一的全新的用戶-網(wǎng)絡(luò)接口，為

用戶提供包括話音、文字、圖像、數(shù)據(jù)等廣泛形式的綜合甩信業(yè)務(wù)。N-

ISDN的基本連接結(jié)構(gòu)如圖6?19所示。

圖6-19N-ISDN的基本連接結(jié)構(gòu)

6.3.2寬帶ISDN與ATM網(wǎng)絡(luò)

1.B?ISDN與N-ISDN的比較

（1）N-ISDN的網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)字電話網(wǎng)體制作為基礎(chǔ)的，并仍采川傳統(tǒng)的

，交換方式。而B-ISDN則是采用各種高速、寬帶傳輸與交換體制來構(gòu)建

1絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（2）N-ISDN采用固定的實通道速率，而B-ISDN沒有實通道而只有虛

t的概念，■虛通道的速率不能預(yù)先確定。

（3）N-ISDN主要是以數(shù)字電話為主要業(yè)務(wù)，附以計算機數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和

快可視業(yè)務(wù)。而B-ISDN能夠承載的業(yè)務(wù)要寬廣得多，除了一般的'活

；數(shù)據(jù)和可視業(yè)務(wù)外，更重要的是實時的可視的交換業(yè)務(wù)（如電視會

、點播電視等）、高清晰度電視、高保真音響和多媒體業(yè)務(wù)等。

6.3.2寬帶ISDN與ATM網(wǎng)絡(luò)

2.B-ISDN

圖6-22是發(fā)展初期的B-ISDN的網(wǎng)結(jié)構(gòu),在發(fā)展的初期階段在「進?

實現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)和圖像等業(yè)務(wù)的綜合。

效據(jù)絳境

電路交帙網(wǎng)幡電話

（64Kbps）

施據(jù)絳潴

螢

螢

赤

語

盛

強

口

口

異步傳遞穆武

（ATM）

圖6-22發(fā)展初期的B-ISDN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

6.3.2寬帶ISDN與ATM網(wǎng)絡(luò)

圖6?23是發(fā)展后期階段的B-ISDN結(jié)構(gòu)，后期B-ISDN中引入「

智能管理網(wǎng)，由智能網(wǎng)路控制中心管理的是三個基本網(wǎng)。

圖6-23發(fā)展后期階段的B-ISDN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

6.3.2寬帶ISDN與ATM網(wǎng)絡(luò)

3.ATM網(wǎng)絡(luò)

(1)ATM的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

ATM的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖6?24所示，它包括公用ATM網(wǎng)絡(luò)和專用ATM網(wǎng)

絡(luò)兩

部分.

圖6-24ATM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

6.3.2寬帶ISDN與ATM網(wǎng)絡(luò)

I（2）ATM的信元格式

ATM信元及其標頭的結(jié)構(gòu)如圖6-25所示，信無標頭由5個字節(jié)的內(nèi)

■組成，主要用來標明在異步時分復(fù)用上屬于同一虛擬通路的信元，并完

?適當?shù)倪x路功能。

比特位比特位

87654321字節(jié)87654321字節(jié)

GFCVPI1信元標頭1

（5字節(jié)）

VPIVCI2

5

VCI3

信元信息字段

VCIPTICLP4（48字節(jié)）

HEC553

（a）信元標頭結(jié)構(gòu)（b）信元結(jié)構(gòu)

圖6-25ATM信元結(jié)構(gòu)

6.3.2寬帶ISDN與ATM網(wǎng)絡(luò)

(3)虛信道和虛通路

虛信道是兩個或多個端點之間運送ATM信元的信道，?條虛通路

接是具，相同端點的，組虛通道連接。虛信道與虛通道的關(guān)系如圖2