第6章通信网与广域网

1、第6章 通信网与广域网 【本章内容简介】通信网和广域网是一种地域分布极其广大的网络，现在已经成为信息化社会的命脉和发展的重要基础。本章主要介绍了通信网和广域网的基本构成、分类，典型的通信网和广域网的原理、结构、功能和业务应用。 【本章重点难点】重点掌握SDH/PDH、3G、FR、ATM技术的基本原理式和特点，了解广域提供的服务和B-ISDN交换网的网络结构与参考模型。6.1通信网概述6.1.1通信网的构成与分类 1通信网的构成 通信网的构成包括硬件和软件系统。通信网的硬件系统一般由终端设备、传输系统和转接交换系统等三部分通信设备构成。 2通信网的分类 （1）按业务种类，可划分为电话网、数据通信

2、网、有线电视网网等。 （2）按服务范围，可划分为本地网、长途网和国际网等。 （3）按传输介质，可划分为电缆通信网、光缆通信网等。 （4）按交换方式，可划分为电路交换网、分组交换网等。 （5）按拓朴结构，可划分为网状网、环型网、树型网和总线网等。 （6）按信号形式，可划分为模拟通信网、数字通信网等。 （7）按传递方式，可划分为同步传递模式和异步传递模式等。6.1.2公共交换电话网PSTN 1公共交换电话网的基本组成 公共交换电话网主要由用户终端设备、交换设备和传输系统组成，基本结构如图6-1所示。图6-1公共交换电话网的基本组成 2话音业务的特点 （1）速率恒定且单一 （2）话音对丢失不敏感 （

3、3）话音对实时性要求较高 （4）话音具有连续性 6.1.2公共交换电话网PSTN6.1.3光纤通信和SDH/PDH 1光纤通信系统的基本组成 光纤通信系统主要由光发送机、光接收机、光缆传输线路、光中继器和各种无源光器件构成，光纤通信系统的基本组成如图6-2所示。图6-2光纤通信系统的基本组成6.1.3光纤通信和SDH/PDH 2光纤通信具有以下特点： (1)通信容量大； (2)损耗极低； (3) 保密性能好； (4)抗电磁干扰能力强；(5)光纤尺寸小，重量轻，便于铺设和运输；(6)材料来源丰富； (7) 寿命长； (8)质地脆，机械强度差； (9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术；(

4、10)分路、耦合不灵活；(11)光纤、光缆的弯曲半径不能过小； (12)在偏僻地区还存在着供电困难问题。 6.1.3光纤通信和SDH/PDH 3SDH/PDH 在数字传输系统中，有两种数字传输系列，一种叫“准同步数字系列” PDH；另一种叫“同步数字系列” SDH。 SDH技术与PDH技术相比，具有以下优点：（1）网络管理能力大大加强（2）提出了自愈网的新概念 （3）统一的比特率，统一的接口标准 （4）采用字节复接技术6.1.4 MSTP、MSAP与PTN 1基于SDH 的多业务传送平台MSTP MSTP是指基于SDH 平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的

5、多业务节点。MSTP的基本组成如图6-3所示。图6-3 MSTP的基本组成6.1.4 MSTP、MSAP与PTN 2多业务接入平台MSAP MSAP是一种定位在接入层面为用户提供多业务接口的新型接入设备，以SDH技术为内核，采用模块化设计，提供多个业务扩展槽，通过集成多种接入方案，实现对用户需求的按需提供。MSAP的基本组成如图6-4所示。图6-4 MSAP的基本组成6.1.4 MSTP、MSAP与PTN 3分组传送网PTN PTN是基于分组交换的、面向连接的多业务统一传送技术。PTN网络架构如图6-5所示， 图6-5 PTN的网络分层结构 1移动通信网的系统基本组成 移动通信的种类繁多，一个

6、典型的移动通信网的基本组成如图6-6所示。6.1.5移动通信网与3G 图6-6 移动通信网的基本组成 2移动通信的特点 （1）用户的移动性 （2）电波传播条件复杂 （3）噪声和干扰严重 （4）系统和网络结构复杂 （5）有限的频率资源 目前公用移动通信系统的网络结构一般为数字蜂窝网结构，蜂窝状服务区示意图如图6-7所示。 6.1.5移动通信网与3G 图6-7 蜂窝状服务区示意图 32G移动通信系统 （1）GSM数字移动通信系统 GSM通信系统采用的多址技术是频分多址（FDMA）和时分多址(TDMA)结合，以及跳频技术。 （2）CDMA数字移动通信系统 CDMA是与GSM并列的移动通信技术，它是由

7、扩频、多址接入、蜂窝组网和频率再用等几种技术结合而成的，因此它具有抗干扰性好，保密安全性高和同频率可在多个小区内重复使用等优点。 6.1.5移动通信网与3G 43G数字移动通信系统 “3G”（3rd-generation）或“三代”是第三代移动通信技术的简称，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。 ITU对第三代移动通信系统主要确定了三个无线接口标准，分别是CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，其中，TD-SCDMA是由我国所提出的标准，这在我国通信发展史上是一个重要的里程碑。6.1.5移动通信网与3G 1卫星通信网的基本组成 一个卫星通信系统是由空间分系统等四大部分组成的，如图6

8、-8所示。 2卫星通信网的特点 (1) 覆盖区域大，通信距离远 (2) 具有多址连接能力 (3) 频带宽，通信容量大 (4) 通信质量好，可靠性高 (5) 通信机动灵活 (6) 通信成本与通信距离无关6.1.6卫星通信网图6-8卫星通信系统的基本组成 广域网的拓朴结构可看作是由大量点到点的连接构成的网状结构，如图6-9所示。6.2.1广域网的构成6.2广域网图6-9 广域网的基本拓朴结构1网络的覆盖和速率范围大2网络组织结构形式复杂3具有多功能多用途的综合服务能力（1）跨城跨地区的局域网之间的连接；（2）大型主机和密集用户集团之间的连接；（3）为远程信息服务系统提供传输通道；（4）提供与Int

9、ernet的网际接口或作为接入网服务提供远程线路；（5）提供区域范围内的宽带综合业务服务等。4多采用转接信道的交换型传输制式6.2.2广域网的特点 广域网的主要功能是实现远距离的数据传输，因此广域网一般用于主机之间或网络之间的互连，它实现了网络层及其以下各层的功能，并向高层提供面向非连接的网络服务或面向连接的网络服务，这两种服务的具体实现就是通常所谓的数据报服务和虚电路服务，如图6-10所示。6.2.3广域网提供的服务 (a)数据报服务 (b)虚电路服务图6-10 广域网提供的数据报服务和虚电路服务 6.3.1 X.25分组交换网 1X.25协议 X.25协议是CCITT提出的用于分组交换的协

10、议，可作为不同类型计算机之间进行远距离数据传送的公共通信平台，是在公用数据网上分组交换网络接口的规范，图6-11描述了X.25的概念 。6.3分组交换广域网图6-11 X.25分组交换网络2X.25协议的帧格式X.25协议的帧格式如图6-12所示。3X.25分组交换网提供的业务种类（1）交换式虚电路 （2）永久式虚电路 （3）常用任选业务 4X.25分组交换网的接入方式 用户接入公用分组交换网的方式有多种，如图6-13所示。6.3.1 X.25分组交换网图6-13 用户接入公用分组交换网的方式图6-12 X.25协议的帧格式 1帧中继的概念 帧中继 FR (Frame Relay) 是分组交换

11、的一种形式，其数据链路层只具有有限的差错控制功能，如图6-14所示。 6.3.2帧中继网FR（a）具有完全差错控制功能的分组交换网示意图（b）有限差错控制功能的帧中继网络示意图图6-14 帧中继网络的差错控制功能 2帧中继协议 帧中继协议的体系结构如图6-15所示，它包括两个操作平面，即控制平面和用户平面。 帧中继在数据链路层传输的帧结构如图6-16所示。 6.3.2帧中继网FR图6-15 帧中继的协议体系结构图6-16 FR的帧结构图3帧中继的特点X.25和帧中继的分层协议功能分别如图6-17(a)、图6-17 (b)所示。6.3.2帧中继网FR（a）X.25的分层协议功能（b）帧中继的分层

12、协议功能 N-ISDN的基本结构是在现有数字电话网的基础上，实现用户到用户的全数字连接，使用单一的网络、统一的全新的用户-网络接口，为用户提供包括话音、文字、图像、数据等广泛形式的综合电信业务。N-ISDN的基本连接结构如图6-19所示。 6.4综合业务数字网ISDN6.4.1窄带ISDN图6-19 N-ISDN的基本连接结构 1B-ISDN与N-ISDN的比较 （1）N-ISDN的网络是以数字电话网体制作为基础的，并仍采用传统的电路交换方式。而B-ISDN则是采用各种高速、宽带传输与交换体制来构建其网络结构。 （2）N-ISDN采用固定的实通道速率，而B-ISDN没有实通道而只有虚通道的概念

13、，且虚通道的速率不能预先确定。 （3）N-ISDN主要是以数字电话为主要业务，附以计算机数据业务和一些可视业务。而B-ISDN能够承载的业务要宽广得多，除了一般的话音、数据和可视业务外，更重要的是实时的可视的交换业务（如电视会议、点播电视等）、高清晰度电视、高保真音响和多媒体业务等。6.3.2宽带ISDN与ATM网络 2B-ISDN 图6-22是发展初期的BISDN的网结构，在发展的初期阶段在于进一步实现话音、数据和图像等业务的综合。 6.3.2宽带ISDN与ATM网络图6-22 发展初期的B-ISDN的网络结构 图6-23是发展后期阶段的B-ISDN结构，后期B-ISDN中引入了智能管理网，

14、由智能网路控制中心管理的是三个基本网。 6.3.2宽带ISDN与ATM网络图6-23 发展后期阶段的B-ISDN网络结构 3ATM网络 （1）ATM的网络结构 ATM的网络结构如图6-24所示，它包括公用ATM网络和专用ATM网络两部分。6.3.2宽带ISDN与ATM网络图6-24ATM网络结构 （2）ATM的信元格式 ATM信元及其标头的结构如图6-25所示，信元标头由5个字节的内容组成，主要用来标明在异步时分复用上属于同一虚拟通路的信元，并完成适当的选路功能。 6.3.2宽带ISDN与ATM网络图6-25 ATM信元结构 （3）虚信道和虚通路 虚信道是两个或多个端点之间运送ATM信元的信道，一条虚通路连接是具有相同端点的一组虚通道连接。虚信道与虚通道的关系如图2-26所示。6.3.2宽带ISDN与ATM网络图2-26 ATM的虚信道和虚通路 （4）ATM参考模型 ATM提供了一套网络用户服务，但与网络上传输的信息类型无关。这些服务由ATM协议参考模型定义。ATM的分层参考模型是一个立体模型，如图6-27所示。6.3.2宽带I