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1、2023/1/121第第6章章 现代通信网现代通信网 本章要求内容主要有：本章要求内容主要有：1、现代通信网的基本概念及构成，主要包括：通信网的基本模、现代通信网的基本概念及构成，主要包括：通信网的基本模型，通信网的定义和构成，通信网的类型，通信网的物理拓型，通信网的定义和构成，通信网的类型，通信网的物理拓扑结构，通信网的业务，通信系统与通信网。扑结构，通信网的业务，通信系统与通信网。2、通信网的交换技术，包括：电路交换、分组交换、帧中继。、通信网的交换技术，包括：电路交换、分组交换、帧中继。3、ATM通信网的体系结构，主要包括：通信网的体系结构，主要包括：OSI参考模型，参考模型，TCP/I
2、P协议体系结构。协议体系结构。4、通信网的发展史。、通信网的发展史。5、主要网络简介，包括：电话网，数据网，接入网，综合业务、主要网络简介，包括：电话网，数据网，接入网，综合业务数字网（数字网（ISDN）http:/ 6.1 现代通信网的基本概念及构成现代通信网的基本概念及构成 6.1.1 通信网的基本模型通信网的基本模型 1点到点的通信系统点到点的通信系统 通信网是通信系统的一种形式。为了更好地理通信网是通信系统的一种形式。为了更好地理解通信网，我们从点到点的通信系统开始介绍。解通信网，我们从点到点的通信系统开始介绍。实实际应用中存在各种类型的通信系统，它们在具体的际应用中存在各种类型的通信
3、系统，它们在具体的功能和结构上各不相同，然而都可以抽象成如图功能和结构上各不相同，然而都可以抽象成如图 6-1 所示的模型，其基本组成包括：信源、发送器、信所示的模型，其基本组成包括：信源、发送器、信道、接收器和信宿五部分。道、接收器和信宿五部分。2023/1/123图图6-1 简单通信系统模型简单通信系统模型 (a)模型图模型图 (b)实例实例2023/1/1242交换式网络交换式网络 要实现一个通信网，最简单直观的方案就是在任意两个用户之间提供点到点的连接，从而构成一个网状网的结构，如图6-2(a)所示。该方法中每一对用户之间都需要独占一个永久的通信线路，通信线路使用的物理媒介可以是铜线、
4、光纤或无线信道。然而该方法并不适用于构建大型广域通信网，其主要原因如下：2023/1/125(1)用户数目众多时，构建网状网成本太高，任意一用户数目众多时，构建网状网成本太高，任意一个用户到其他个用户到其他N-1个用户都要有一个直达线路，技术个用户都要有一个直达线路，技术上也不可行。上也不可行。(2)每一对用户之间独占一个永久的通信线路，信道每一对用户之间独占一个永久的通信线路，信道资源无法共享，会造成巨大的资源浪费。资源无法共享，会造成巨大的资源浪费。(3)这样的网络结构难以实施集中的控制和管理。这样的网络结构难以实施集中的控制和管理。为为解决上述问题，广域通信网采用了交换技术，即在网解决上
5、述问题，广域通信网采用了交换技术，即在网络中引入交换节点，组建交换式网络，如图络中引入交换节点，组建交换式网络，如图6-2(b)所所示。示。2023/1/126图6-2 点到点的网络与交换式网络2023/1/127交换式网络主要有如下优点：(1)大量的用户可以通过交换节点连到骨干通信网上，由于大多数用户并不是全天候需要通信服务，因此骨干网上交换节点间可以用少量的中继线路以共享的方式为大量用户服务，这样大大降低了骨干网的建设成本。(2)交换节点的引入也增加了网络扩容的方便性，便于网络的控制与管理。实际中的大型交换网络都是由多级复合型网络构成的，为用户建立的通信连接往往涉及多段线路、多个交换节点。
6、2023/1/1286.1.2 通信网的定义和构成通信网的定义和构成1定义定义 我们为通信网下一个通俗的定义：通信网是由一定数量的节点(包括终端节点、交换节点)和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起的，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。用户使用它可以克服空间、时间等障碍来进行有效的信息 交换。2023/1/1292通信网的构成要素通信网的构成要素 通信网是由软件和硬件按特定方式构成的一个通信系统，每一次通信都需要软硬件设施的协调配合来完成。从硬件构成来看：通信网由终端节点、交换节点、业务节点和传输系统构成，它们完成通信网的基本功能：接入、交换和传输。软件设施则包括信令、协议
7、、控制、管理、计费等，它们主要完成通信网的控制、管理、运营和维护，实现通信网的智能化。2023/1/1210终端节点终端节点 最常见的终端节点有电话机、传真机、计算机、视频终端和PBX等，它们是通信网上信息的产生者，同时也是通信网上信息的使用者。其主要功能有：(1)用户信息的处理：主要包括用户信息的发送和接收，将用户信息转换成适合传输系统传输的信号以及相应的反变换。(2)信令信息的处理：主要包括产生和识别连接建立、业务管理等所需的控制信息。2023/1/1211交换节点交换节点 交换节点是通信网的核心设备，最常见的有电话交换机、分组交换机、路由器、转发器等。交换节点负责集中、转发终端节点产生的
8、用户信息，其主要功能有：(1)用户业务的集中和接入功能。(2)交换功能。通常由交换矩阵完成任意入线到出线的数据交换。(3)信令功能。负责呼叫控制和连接的建立、监视、释放等。(4)其他控制功能。路由信息的更新和维护、计费、话务统计、维护管理等。2023/1/1212业务节点业务节点 最常见的业务节点有智能网中的业务控制节点(SCP)、智能外设、语音信箱系统，以及Internet上的各种信息服务器等。它们通常由连接到通信网络边缘的计算机系统、数据库系统组成。其主要功能是：(1)实现独立于交换节点的业务的执行和控制。(2)实现对交换节点呼叫建立的控制。（3)为用户提供智能化、个性化、有差异的服务。图
9、6-3描述了一般交换节点的基本功能结构。2023/1/1213 图6-3 交换节点的基本功能结构2023/1/1214传输系统传输系统 传输系统为信息的传输提供传输信道，并将网络节点连接在一起。通常传输系统的硬件组成应包括：线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备等。通常传输系统都采用了多路复用技术，如频分复用、时分复用、波分复用等。另外，为保证交换节点能正确接收和识别传输系统的数据流，交换节点必须与传输系统协调一致，这包括保持帧同步和位同步、遵守相同的传输体制(如PDH、SDH等)等。2023/1/12153通信网的基本结构通信网的基本结构 在我们日常的工作和生活中，经常接触和使用各种类型的通信
10、网。例如电话网、计算机网络等。电话网是目前我们最熟悉和最普及的通信网，它主要用来传送用户的话音信息；Internet 是计算机的互联网络，它将全球绝大多数的计算机网络互连在一起，以实现更为广泛的信息资源共享，目前Internet已成为电子商务和娱乐的一个基础支撑平台。上述网络实现原理上都是相似的，它们都实现了以下四个主要的网络功能：2023/1/1216(1)信息传送。它是通信网的基本任务，传送的信息主信息传送。它是通信网的基本任务，传送的信息主要分为三大类：用户信息、信令信息、管理信息。要分为三大类：用户信息、信令信息、管理信息。(2)信息处理。主要目的是增强通信的有效性、可靠信息处理。主要
11、目的是增强通信的有效性、可靠性和安全性。性和安全性。(3)信令机制。它是通信网上任意两个通信实体之间信令机制。它是通信网上任意两个通信实体之间为实现某一通信任务，进行控制信息交换的机制，为实现某一通信任务，进行控制信息交换的机制，(4)网络管理。它负责网络的运营管理、维护管理、网络管理。它负责网络的运营管理、维护管理、资源管理，以保证网络在正常和故障情况下的服务资源管理，以保证网络在正常和故障情况下的服务质量。它是整个通信网中最具智能的部分。质量。它是整个通信网中最具智能的部分。2023/1/1217 因此，从功能的角度看，一个完整的现代通信因此，从功能的角度看，一个完整的现代通信网可分为相互
12、依存的三部分：业务网、传送网、支撑网可分为相互依存的三部分：业务网、传送网、支撑网，如图网，如图6-4所示。所示。图6-4 现代通信网的功能结构2023/1/1218业务网业务网 业务网负责向用户提供各种通信业务，如基本话音、数据、多媒体、租用线、VPN等，采用不同交换技术的交换节点设备通过传送网互连在一起就形成了不同类型的业务网。目前主要的业务网的类型见表 6-1传送网传送网 传送网是随着光传输技术的发展，在传统传输系统的基础上引入管理和交换智能后形成的。构成传送网的主要技术要素有：传输介质、复用体制、传送网节点技术等。2023/1/1219表表 6.1 主要业务网的类型主要业务网的类型业务
13、网业务网基本业务基本业务交换节点设备交换节点设备交换技术交换技术公共电话网公共电话网普通电话业务普通电话业务数字程控交换机数字程控交换机电路交换电路交换移动通信网移动通信网移动话音、数据移动话音、数据移动交换机移动交换机电路电路/分组交换分组交换智能网智能网 ININ以普通电话业务为基以普通电话业务为基础础的增值业务和智能业的增值业务和智能业务务业务交换节点、业务控制节业务交换节点、业务控制节点点电路交换电路交换分组交换网分组交换网(X.25)(X.25)低速数据业务低速数据业务(64(64 kb/s)kb/s)分组交换机分组交换机分组交换分组交换帧中继网帧中继网局域网互连局域网互连(2(2
14、Mb/s)Mb/s)帧中继交换机帧中继交换机帧交换帧交换数字数据网数字数据网DDNDDN数据专线业务数据专线业务DXCDXC和复用设备和复用设备电路交换电路交换计算机局域网计算机局域网本地高速数据本地高速数据(10(10 Mb/s)Mb/s)集线器集线器(Hub)(Hub)、网桥、交换、网桥、交换机机共享介质、随机竞共享介质、随机竞争式争式InternetInternetWebWeb、数据业务、数据业务路由器、服务器路由器、服务器分组交换分组交换ATMATM网络网络综合业务综合业务ATMATM交换机交换机信元交换信元交换2023/1/1220支撑网支撑网 支撑网负责提供业务网正常运行所必需的信
15、令、同步、网络管理、业务管理、运营管理等功能，以提供用户满意的服务质量。支撑网包含三部分：同步网、信令网、管理网。通信网还可以分成用户驻地网 CPN、接入网和核心网三部分，其中用户驻地网是业务网在用户端的自然延伸，接入网也可以看成传送网在核心网之外的延伸，而核心网则包含业务、传送、支撑等网络功能要素。2023/1/12216.1.3 通信网的类型通信网的类型 根据通信网提供的业务类型，采用的交换技术、传输技术、服务范围、运营方式、拓扑结构等方面的不同来对其进行各种分类。1按业务类型分按业务类型分 可以将通信网分为电话通信网(如PSTN、移动通信网等)、数据通信网(如X.25、Internet、
16、帧中继网等)、广播电视网等。2按空间距离分按空间距离分 可以将通信网分为广域网(WAN：Wide Area Network)、城域网(MAN：Metropolitan Area Network)和局域网(LAN：Local Area Network)。2023/1/12223按信号传输方式分按信号传输方式分 按信号传输方式，可以将通信网分为模拟通信网和数字通信网。4按运营方式分按运营方式分 按运营方式，可以将通信网分为公用通信网和专用通信网。网络之间本质的区别在于所采用的实现技术的不同，其主要包括三方面：交换技术、控制技术以及业务实现方式。而决定采用何种技术实现网络的主要因素则有：用户的业务流
17、量特征、用户要求的服务性能、网络服务的物理范围、网络的规模、当前可用的软硬件技术的信息处理能力等。2023/1/12236.1.4 通信网的物理拓扑结构通信网的物理拓扑结构 从点线组成网的物理结构,即从硬件设施去分析当前组成通信网的基本结构,主要有 5 种基本网结构,由它可复合组成若干种网。1.星型网星型网 星型网如同星状,以一中心点向四周辐射,也可称为辐射网。图图 星型网星型网 2023/1/1224 2.网型网网型网 任意节点间都有线相连接任意节点间都有线相连接,如图所示。如图所示。以以上上连连接接属属于于全全连连通通方方式式,在在实实际际的的组组网网中中根根据据实实际际情情况况从从经经济
18、济效效益益考考虑虑,可可组组成成不不全全连连通通方方式式而而形形成成网网孔孔型型网网,这这种种网网在在实实际际通通信信组组网网中中的的大大区区一一级级干干线网以及市话网中大量采用。线网以及市话网中大量采用。3.环型网环型网 这这是是一一种种首首尾尾相相接接的的闭闭合合网网络络,如如图图所所示示。这这种种网网结结构构简简单单,而而且且有有自自愈愈功功能能,现现在在的的SDH光光传传输输系系统统组组网网中中经经常常采采用用,组组成成自自愈愈保保护护环环网网,其其稳稳定定性性较较高高。图图 网型网网型网图图 环型网环型网2023/1/1227 4.总线型网总线型网 总总线线型型网网是是节节点点都都连
19、连接接到到一一条条共共有有的的传传输输线线上上,这这条条传传输输线线常常称称为为总总线线,因因此此称称之之为为总总线线型型网网。这这是是一一种种并并联联的的网网络络,如如电电灯灯网网络络,在在信信息息传传输输中中计计算算机机网网络络也也较较常常用用,此此种种网网络络增增减减节节点点很很方方便便,设设置置的的传传输输链链路少路少,其结构如图所示。其结构如图所示。5.复合型网复合型网 现现在在的的实实际际组组网网,是是以以上上网网组组合合而而成成,称称为为复复合合型型网网,如如网网型型网网与与星星型型网网的的组组合合构构成成当当前前的的市市话话网网,如如图图所示。又如星型网扩展组成树型网所示。又如
20、星型网扩展组成树型网,如图所示。如图所示。图图 总线型网总线型网 图图 复合型网复合型网图图 树型网树型网 2023/1/1231 它它实实现现了了用用户户终终端端全全数数字字化化的的综综合合业业务务的的接接入入，为为用用户户提提供供端端口口速速率率，以以标标准准B、D、H信信道道速速率率为为基础。基础。其接口速率为其接口速率为:B信道信道:64 kb/sD信道信道:16 kb/sH信道信道:384 kb/s（664 kb/s）H11信道信道:1536 kb/s（23BD）H12信道信道:1920 kb/s（30BD）基本接口速率：基本接口速率：144 kb/s(2B+D)基群接口速率：基群接
21、口速率：2048 kb/s、1544 kb/s 2023/1/1232 B-ISDN网网 此此种种网网络络为为宽宽带带综综合合业业务务数数字字网网,它它的的用用户户传传输输速速率率一一般般大大于于2 Mb/s，所所谓谓宽宽带带综综合合业业务务是是指指高高比比特特率率的的、宽宽频频带带的的视视频频信信号号业业务务，如如可可视视电电话话、会会议议电电视视、监监控控图图像像、有有线线电电视视、高高清清晰晰度度电电视视业业务务以以及及高高速数据业务等。速数据业务等。B-ISDN是是基基于于宽宽带带ATM交交换换为为基基础础构构建建的的现现代代信信息息网网络络。现现在在大大、中中城城市市都都已已建建立立
22、了了ATM网网，它它实实现现端端到到端端多多媒媒体体数数字字业业务务的的传传输输与与交交换换。其其特特点点主主要要表表现现为为：网网络络本本身身与与业业务务无无关关，它它可可为为不不同同业业务务分分配不同的带宽，并可实现与其他网络互连互通。配不同的带宽，并可实现与其他网络互连互通。2023/1/12336.1.5 通信网的业务通信网的业务 借借鉴鉴传传统统ITU-T建建议议的的方方式式，根根据据信信息息类类型型的的不不同同将将业业务务分分为为四四类类：话话音音业业务务、数数据据业业务务、图图像像业业务务、视频和多媒体业务。视频和多媒体业务。1电话业务电话业务 2数据业务数据业务 3图像业务图像
23、业务 4视频和多媒体业务视频和多媒体业务 5承载业务与终端业务承载业务与终端业务 2023/1/1234 图6-12 通信业务的带宽需求2023/1/12356.1.6 通信系统与通信网通信系统与通信网 1.通信系统通信系统 通信系统是利用信道连接收、发两端设备而完成信通信系统是利用信道连接收、发两端设备而完成信息传递和交流的全过程息传递和交流的全过程,是由两端节点与信道构成的通信是由两端节点与信道构成的通信系统。系统。通信系统是构成各种通信网的基础。通信网构成通信系统是构成各种通信网的基础。通信网构成示意图如图示意图如图6-14所示。所示。2.通信系统与通信网通信系统与通信网 用通信系统来构
24、架用通信系统来构架,通信网即为通信系统的集通信网即为通信系统的集,或者或者说是各种通信系统的综合说是各种通信系统的综合,通信网是各种通信系统综合应通信网是各种通信系统综合应用的产物。用的产物。图图 通信网构成示意图通信网构成示意图 2023/1/1237 通通信信网网源源于于通通信信系系统统,又又高高于于通通信信系系统统。但但是是不不论论网网的的种种类类、功功能能、技技术术如如何何复复杂杂,从从物物理理上上的的硬硬件件设设施施分分析析,通通信信系系统统是是各各种种网网不不可可缺缺少少的的物物质质基基础础,因因此此,通通信信网网是是通通信信系系统统发发展展的的必必然然结结果果。通通信信系系统统可
25、可以以独独立立地地存存在在,然然而而一一个个通通信信网网是是通通信信系系统统的的扩扩充充,是是多多节节点点各各通通信信系系统统的的综综合合,通通信信网网不不能能离开系统而单独存在。离开系统而单独存在。2、现代通信网、现代通信网 通通信信系系统统与与通通信信网网的的基基本本概概念念是是从从物物理理结结构构及及硬硬件件设设施施方方面面去去理理解解和和定定义义的的,然然而而现现在在的的通通信信网网、通信系统已经融入了计算机技术。通信系统已经融入了计算机技术。2023/1/1238 现代通信就是数字通信与计算机技术的结合。现代通信就是数字通信与计算机技术的结合。现现代代通通信信网网定定义义:在在数数字
26、字通通信信系系统统中中融融合合了了计计算算机硬、机硬、软件技术软件技术,这样的系统即为现代通信系统。这样的系统即为现代通信系统。现现在在的的通通信信网网已已实实现现了了数数字字化化,并并引引入入了了大大量量的的计计算算机机硬硬、软软件件技技术术,使使通通信信网网越越来来越越综综合合化化、智智能能化化,把通信网推向一个新时代把通信网推向一个新时代,即现代通信网。即现代通信网。我我们们现现在在经经常常谈谈到到的的通通信信网网、电电话话网网、数数据据网网、计计算算机机网网、移移动动通通信信网网等等都都属属于于现现代代通通信信网网,也也可可简简称通信网。称通信网。2023/1/12396.2 通信网的
27、交换技术通信网的交换技术6.2.1 交换技术概述交换技术概述1面向连接和无连接面向连接和无连接 根据网络传递用户信息时是否预先建立源端到目的端的连接，将网络使用的交换技术分为两类：面向连接型和无连接型。使用相应交换技术的网络也依次称为面向连接型网络和无连接型网络。两种方式各有优缺点，面向连接方式适用于大批量、可靠的数据传输业务，但网络控制机制复杂；无连接方式控制机制简单，适用于突发性强、数据量少的数据传输业务。2023/1/12402交换节点的功能结构交换节点的功能结构 交换式网络总是以交换节点为核心来组建的。一个交换节点要完成任意入线的信息到指定出线的交换功能，基本的前提是网络中的每一个交换
28、节点都必须拥有当前网络的拓扑结构的信息。为便于叙述，我们将交换节点中存储的到每一个目的地的路由信息的数据结构称为“路由表”，路由表可以简单地理解为一张网络地图，交换节点依靠它来进行寻址 选路。2023/1/12416.2.2 主要的交换技术主要的交换技术 目前在广域通信网上使用的交换技术主要有电路交换、分组交换、帧中继、ATM技术。其中电路交换和分组交换是通信网中最基本的交换技术，后来发展起来的帧中继、ATM以及近来的各种IP交换技术和MPLS技术都是基于这两种技术综合或改进的，本节将不介绍MPLS技术，相关的内容在后续章节有详细介绍。图6-16描述了目前的各种交换技术。2023/1/1242
29、 图6-16 通信网的主要交换技术2023/1/1243 电路交换方式主要用于目前的电话通信网，它是一种面向连接的技术，一次通信过程分为连接建立、数据传输和连接释放三个阶段。电路交换的主要特点是：在连接建立阶段，为用户静态地分配通信所需的全部网络资源；并且在通信期间，资源将始终保持为该连接专用；在数据传输阶段，交换节点只是简单将用户信息在预先建立的连接上进行转发，节点处理时延可忽略不计，效率极高。电路交换很适合实时性要求高的通信业务，它很好地解决了实时话音通信问题。它的主要缺点是信道资源的利用率低。2023/1/12442分组交换分组交换 主要用于计算机间的数据通信业务，采用分组交换基于以下原
30、因。(1)数据业务有很强的突发性，采用电路交换方式，信道利用率太低。(2)电路交换只支持固定速率的数据传输，要求收发严格同步，不适应数据通信网中终端间异步、可变速率的通信要求。(3)话音传输对时延敏感、对差错不敏感。(4)分组交换是针对数据通信而设计的，为解决电路交换方式信道资源利用率低的缺点，分组交换引入了统计时分复用技术。2023/1/12453帧中继帧中继 帧中继技术主要用于局域网高速互连业务。以 X.25 为代表的分组交换技术出现在 20世纪70年代，当时长途数据传输还有很高的差错率，为保证可靠的服务质量，分组协议采用了逐段的差错控制和流量控制，这使得分组交换网交换时延大，无法为用户提
31、供更高的速率。4ATM ATM即异步传送模式，其主要设计目标是在一个网络平台上用分组交换技术来实现话音、数据、图像等业务的综合传送交换。2023/1/1246 广域通信网上使用的交换技术都有自己的特点，主要广域网交换技术的特点比较如表6-2所示。表6-2 主要广域网交换技术的特点比较电路交换电路交换分组交换分组交换帧中继帧中继ATMATM数据报数据报虚电路虚电路连接方式连接方式面向连接面向连接无连接无连接面向连接面向连接面向连接面向连接面向连接面向连接比特率比特率固定固定可变可变可变可变可变可变可变可变差错控制差错控制不具备不具备具备具备具备具备只检错，不纠错只检错，不纠错只对控制只对控制信息
32、差错控制信息差错控制信道资源信道资源使用方式使用方式静态复用，静态复用，利用率低利用率低统计复用，统计复用，利用率高利用率高统计复用，统计复用，利用率高利用率高统计复用，统计复用，利用率高利用率高统计复用，统计复用，利用率高利用率高流量控制流量控制无无较好较好好好无无好好实时性实时性很好很好差差较好较好好好好好终端间的终端间的同步关系同步关系要求同步要求同步异步异步异步异步异步异步异步异步最佳应用最佳应用实时话音业务实时话音业务小批量，小批量，不可靠的数据业务不可靠的数据业务大批量、大批量、可靠的数据业务可靠的数据业务局域网互连局域网互连综合业务综合业务2023/1/12476.3 通信网的体
33、系结构通信网的体系结构在通信领域影响最大的分层体系结构有两个，即TCP/IP协议族和OSI参考模型。它们已成为设计可互操作的通信标准的基础。TCP/IP体系结构以网络互连为基础，提供了一个建立不同计算机网络间通信的标准框架。OSI则是一个标准化了的体系结构，常被用来描述通信功能，但实际中很少实施。6.3.1 OSI参考模型参考模型OSI参考模型是ISO在1977年提出的开发网络互连协议的标准框架。OSI 参考模型分为七层，如图 6-17所示。2023/1/1248 图6-17 OSI与TCP/IP协议分层结构2023/1/1249下面是各层的具体功能。(1)应用层：为用户提供到OSI环境的接入
34、和分布式信息服务。(2)表示层：将应用进程与不同的数据表示方法独立开来。(3)会话层：为应用间的通信提供控制结构，包括建立、管理、终止应用之间的会话。(4)运输层：为两个端点之间提供可靠的、透明的数据传输，以及端到端的差错恢复和流量控制能力。(5)网络层：使高层与连接建立所使用的数据传输和交换技术独立开来，并负责建立、保持、终止一个连接。(6)数据链路层：发送带有必需的同步、差错控制和流量控制信息的数据块(帧)，保证物理链路上数据传输的可靠性。(7)物理层：负责物理介质上无结构的比特流传输，定义接入物理介质的机械的、电气的、功能的特性。2023/1/12506.3.2 TCP/IP协议体系结构
35、协议体系结构TCP/IP是美国国防部高级研究计划署(DARPA)资助的ARPANet实验项目的研究成果之一，开始于20世纪60年代的ARPANet项目主要目的就是要研究不同计算机之间的互连性，974年，V.Cerf与R.Kahn联手重写了TCP/IP协议，并最终成为了Internet的基础。下面是各层的具体功能。2023/1/1251 (1)应用层：包含支持不同的用户应用的应用逻辑。每一种不同的应用层需要一个与之相对应的独立模块来支持。(2)运输层：为应用层提供可靠的数据传输机制。对每一个应用，运输层保证所有的数据都能到达目的地应用，并且保证数据按照其发送时的顺序到达。(3)IP：该层执行在不
36、同网络之间IP分组的转发和路由的选择。其中使用IP协议执行转发，使用RIP、OSPF、BGP等协议来发现和维护路由，人们习惯上将该层简称为IP层。(4)网络接入层：它负责一个端系统和它所在的网络之间的数据交换。(5)物理层：定义数据传输设备与物理介质或它所连接的网络之间的物理接口。2023/1/12526.4 通信网的发展史通信网的发展史 以1878年第一台交换机投入使用作为现代通信网的开端，那么它已经过了120多年的发展。这期间由于交换技术、信令技术、传输技术、业务实现方式的发展，通信网大致经历了三个发展阶段。1第一阶段第一阶段 第一阶段大约在18801970年之间，是典型的模拟通信网时代，
37、网络的主要特征是模拟化、单业务单技术。这一时期电话通信网占统治地位，电话业务也是网络运营商主要的业务和收入来源。2023/1/12532第二阶段第二阶段 第二阶段大约在19701994年，是骨干通信网由模拟网向数字网转变的阶段。这一时期数字技术和计算机技术在网络中被广泛使用，除传统 PSTN 外，还出现了多种不同的业务网。网络的主要特征是数模混合、多业务多技术并存，这一阶段业界主要是通过数字计算机技术的引入来解决话音、数据业务的服务质量。这一时期是现代通信网最重要的一个发展阶段，它几乎奠定了未来通信网发展的所有技术基础，比如数字技术、分组交换技术。2023/1/12543当前阶段当前阶段 从1
38、995年一直到目前，这一时期可以说是信息通信技术发展的黄金时期，是新技术、新业务产生最多的时期。在这一阶段，骨干通信网实现了全数字化，骨干传输网实现了光纤化，同时数据通信业务增长迅速，独立于业务网的传送网也已形成。在技术方面，对网络结构产生重大影响的主要有以下三方面：计算机技术、光传输技术、Internet 网。图6-18描述了目前电信网的概貌。2023/1/1255图6-18 当前电信网的概貌2023/1/12566.5 主要网络简介主要网络简介 现代通信网的分类很多,按其功能、作用、性质及其服务范围等,可分为各种不同的网络。按功能作用分为：电话网、数据网(计算机网)、图像网、移动网。按服务
39、范围分为：长途网、本地网、接入网。专用网的分类就更多了,如各个部门行业,按其自身信息技术的需求而建设的网,如气象网、邮政综合计算机网,各银行组建的金融网,大型工矿企业控制网、监控网等等。如图6-19所示。2023/1/1257 图 6-19 两种智能交通网(a)通信系统与交通信息网;(b)深圳高速公路东环信息网 2023/1/12586.5.1电话网电话网 电电话话网网是是传传统统的的网网,是是人人们们都都比比较较熟熟悉悉的的网网络络,其其主要是为话音业务的传送、转接而设置的网络。主要是为话音业务的传送、转接而设置的网络。电电话话网网在在世世界界上上一一般般主主要要采采用用SDH系系统统干干线
40、线传传输输和和中中继继传传输输为为主主,以以数数字字程程控控交交换换机机为为话话音音信信号号的的转转接接点点而而设设置置等等级级结结构构。我我国国的的电电话话网网可可分分为为长长途途电电话话网、本地网、市话网和接入网。网、本地网、市话网和接入网。1、长途电话网、长途电话网 长长途途网网为为复复合合型型结结构构,它它以以长长途途交交换换中中心心划划分分为为一一级级交交换换中中心心、二二级级交交换换中中心心和和三三级级交交换换中中心心组组成成的三级网络结构。的三级网络结构。2023/1/1259 一一级级交交换换中中心心为为国国家家的的大大型型交交换换中中心心,又又称称为为省省间间交交换换中中心心
41、,现现主主要要设设置置在在我我国国的的八八大大城城市市（北北京京,沈沈阳阳,西安西安,成都成都,武汉武汉,南京南京,上海上海,广州）；广州）；二二级级交交换换中中心心是是以以省省、市市为为交交换换中中心心,一一般般设设在在省省会城市；会城市；三级交换中心设在地区交换中心。三级交换中心设在地区交换中心。各各交交换换中中心心之之间间都都设设置置有有传传输输链链路路,这这些些传传输输链链路路直直接接与与长长途途汇汇接接局局相相连连,由由传传输输链链路路组组成成为为国国家家的的一一级级干干线线、二二级级干干线线及及长长市市中中继继线线。三三级级长长途途网网络络如如图图所示。所示。图图 长途电话三级网结
42、构长途电话三级网结构 2023/1/1261 2、本地电话网、本地电话网 本本地地电电话话网网又又称称本本地地网网,指指在在同同一一编编号号区区内内由由若若干干端端局局、汇汇接接局局及及局局间间中中继继、用用户户线线和和话话机机终终端端组组成成的的电电话话网网。本本地地电电话话网网又又分分为为分分区区单单汇汇接接结结构构,分分区区双双汇汇接接局局结结构构（来来话话汇汇接接）以以及及全全覆覆盖盖网网络结构。络结构。本地网的全覆盖网络结构是在本地网内设置若本地网的全覆盖网络结构是在本地网内设置若干汇接局干汇接局,这些汇接局均处于平等地位这些汇接局均处于平等地位,均匀分担负均匀分担负荷荷,汇接局间以
43、网状网相连汇接局间以网状网相连,各端局与汇接局相连各端局与汇接局相连,如图所示。如图所示。一般说来一般说来,在特大或大城市的本地网在特大或大城市的本地网,其中心城其中心城市采用全覆盖结构或分区双汇接结构。市采用全覆盖结构或分区双汇接结构。图图 本地网的全覆盖网路结构本地网的全覆盖网路结构2023/1/12636.5.2 数据网数据网 数据网的定义,可解释为用于传输数据业务的通信网,它是以数据交换机（分组交换、帧中继交换、ATM交换、高级路由器、IP交换机等）为转接点而组成世界、国家及地区性的网络。它是以计算机硬件、软件技术为基础与现代传输技术综合应用的产物。数据通信网发展很快,而且正逐步过渡到
44、各种综合数据业务,宽带数据业务的通信网络。它以数据交换节点机为基础,可分为分组交换网、ATM网、互联网（Internet）、IP网、局域网、城域网、广域网等等。2023/1/1264 6.5.3接入网接入网 接接入入网网描描述述为为:用用户户与与交交换换节节点点之之间间的的传传输输系系统统（包包括括终终端端设设备备、传传输输设设备备及及传传输输线线）就就构构成成其其接接入入网。网。接入网在整个通信网中的位置如图所示。接入网在整个通信网中的位置如图所示。接接入入网网可可采采用用多多种种多多样样的的信信号号传传输输方方式式、传传输输技技术术,光光纤纤、微微波波、卫卫星星、移移动动等等通通信信系系统
45、统等等都都是是接接入入网网的的主主要要方方式式。这这些些通通信信系系统统以以及及用用以以架架设设的的用用户户金金属属电电缆缆等等就就组组成成了了庞庞大大的的、结结构构复复杂杂的的接接入入网网,如如图图所示。所示。图图 接入网在整个通信网中的位置接入网在整个通信网中的位置图图 多种传输技术构成接入网示意图多种传输技术构成接入网示意图 2023/1/1267接入网按其传输技术分类如下接入网按其传输技术分类如下:2023/1/1268 6.5.4 综合业务数字网（综合业务数字网（ISDN）ISDN基本概念基本概念 1980年年,CCITT给给ISDN的的定定义义解解释释为为:它它是是综综合合数数字字
46、电电话话网网IDN的的基基础础上上,提提供供端端对对端端的的数数字字连连接接,用用来来支支持持话话音音、非非话话音音在在内内的的综综合合数数字字业业务务,并并通通过过标标准准化化多多用用途途用用户户接接入入的的网网络络，称称为为综综合合业业务务数数字字网网(ISDN)。它它分分为为窄窄带带N-ISDN和和宽宽带带B-ISDN两两类类。N-ISDN网网 此此类类网网络络称称为为窄窄带带综综合合业业务务数数字字网网，它它的的用用户户传传输输速速率率小小于于 2 Mb/s，是是以以现现有有的的数数字字程程控控交交换换、分分组交换为平台而构成的全数字化的通信网。组交换为平台而构成的全数字化的通信网。2
47、023/1/1269 它它实实现现了了用用户户终终端端全全数数字字化化的的综综合合业业务务的的接接入入，为为用用户户提提供供端端口口速速率率，以以标标准准B、D、H信信道道速速率率为为基础。基础。其接口速率为其接口速率为:B信道信道:64 kb/sD信道信道:16 kb/sH信道信道:384 kb/s（664 kb/s）H11信道信道:1536 kb/s（23BD）H12信道信道:1920 kb/s（30BD）基本接口速率：基本接口速率：144 kb/s(2B+D)基群接口速率：基群接口速率：2048 kb/s、1544 kb/s 2023/1/1270 B-ISDN网网 此此种种网网络络为为
48、宽宽带带综综合合业业务务数数字字网网,它它的的用用户户传传输输速速率率一一般般大大于于2 Mb/s，所所谓谓宽宽带带综综合合业业务务是是指指高高比比特特率率的的、宽宽频频带带的的视视频频信信号号业业务务，如如可可视视电电话话、会会议议电电视视、监监控控图图像像、有有线线电电视视、高高清清晰晰度度电电视视业业务务以以及及高高速数据业务等。速数据业务等。B-ISDN是是基基于于宽宽带带ATM交交换换为为基基础础构构建建的的现现代代信信息息网网络络。现现在在大大、中中城城市市都都已已建建立立了了ATM网网，它它实实现现端端到到端端多多媒媒体体数数字字业业务务的的传传输输与与交交换换。其其特特点点主主要要表表现现为为：网网络络本本身身与与业业务务无无关关，它它可可为为不不同同业业务务分分配不同的带宽，并可实现与其他网络互连互通。配不同的带宽，并可实现与其他网络互连互通。