第5章通信网与广域网

1、5.1通信网概述5.2广域网5.3分组交换广域网5.4综合业务数字网5.5数字数据网第5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PSTN、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。第5章 城域网与广域网 5.1通信网概述 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

2、交换系统等3部分通信设备构成，是构成通信网的物理实体。为了使全网协调合理地工作，还要有各种规定，如信令方案、各种协议、网络结构、路由方案、编号方案、资费制度与质量标准等，这些均属于软件系统。从另外一个角度来讲，现代通信网除了有传递各种用户信息的业务网之外，还需要有若干支撑网，如接入网、信令网、同步网和管理网等。5.1.1通信网的构成与分类5.1.1通信网的构成与分类 2通信网的分类（1）按业务种类，可划分为电话网、数据通信网、和综合业务数字网等。（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、和无线通信网等。（4）按交换方式，可划分为电路交

3、换网、分组交换网和宽带交换网等。（5）按拓扑结构，可划分为网状网、星型网、环型网和总线网等。（6）按信号形式，可划分为模拟通信网、数字通信网、数字/模拟混合网等。（7）按传递方式，可划分为同步传递模式和异步传递模式等。 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5-1所示。5.1.2公共交换电话网图5-1 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）话音对实时性要求较高（4）话音具有连续性 5.1.2公共交换电话网 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、

4、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5-2所示。5.1.3光纤通信和SDH/PDH图5-2 光纤通信系统的基本组成5.1.3光纤通信和SDH/PDH 2SDH/PDH 在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。这些数字信号流在数字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确无误，这就叫做“同步”。 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”（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH），另一种叫“同步数字系列”（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）。 1移动通信网

5、的系统基本组成 一个典型的移动通信网的基本组成如图5-4所示。5.1.4移动通信网与3G 图5-4 移动通信网的基本组成 32G移动通信系统 第二代移动通信系统主要包括GSM和CDMA。 43G数字移动通信系统 ITU对第三代移动通信系统主要确定了3个无线接口标准，分别是CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。其中，TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址）是由我国提出的标准，这在我国通信发展史上是一个重要的里程碑。5.1.4移动通信网与3G 1卫星通信网的基本组成5.1.5卫星通

6、信网图5-6 卫星通信系统的基本组成 2卫星通信网的特点（1）覆盖区域大（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 5.1.5卫星通信网5.2广域网 5.2.1广域网的构成 从一般意义上讲，广域网是由一些节点交换机和连接这些交换机的链路组成的。图5-7 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 4多采用转接信道的交换型传输制式5.2.2广域网的特点5.2.3 广域网提供的服务 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

7、连，它实现了网络层及其以下各层的功能，并向高层提供两类服务，分别是面向连接的网络服务和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。5.2.3 广域网提供的服务 表5-2 虚电路服务与数据报服务的主要区别对比项目虚电路数据报思路可靠通信应该由网络来保证可靠通信应该由用户主机来保证连接的建立必须有不要目的站地址仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号每个分组都有目的站的全地址分组转发属于同一条虚电路的所有分组按同一路由进行转发每个分组独立选择路由进行转发当节点交换机出现故障时所有通过出故障的节点交换机的虚电路均不能工作出故障的节点交换机可能会丢失分组，一些路

8、由会发生变化分组的顺序总是按发送顺序到达目的站到达目的站时可能会不按发送顺序端到端的差错控制和流量控制由通信子网负责，也可由用户主机负责由用户主机负责5.3分组交换广域网 5.3.1 X.25分组交换网 1X.25协议图5-8 X.25分组交换网络5.3.1 X.25分组交换网2X.25协议的帧格式X.25协议的帧格式如图5-7所示。帧首部分组首部用户数据帧尾部图5-9 X.25协议的帧格式 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。 呼叫封阻 快速选择与快速接收 反向计费业务 分组多址广播业务 闭合用户群业务 5.3.1 X.25分组交换网 4

9、X.25分组交换网的接入方式 5.3.1 X.25分组交换网图5-10 用户接入公用分组交换网的方式5.3.2帧中继网 1帧中继概述 和X.25一样，帧中继 (Frame Relay，FR)也是分组交换广域网，它于1991年问世，随后就得到了迅速的发展。帧中继是一个简单的面向连接的虚电路分组业务，它既提供交换虚电路，也提供永久虚电路。 帧中继技术吸纳了 X.25的优点，以分组交换技术为基础，综合X.25统计复用，端口共享等技术，采用分组交换中把数据组成不可分割的帧，以帧为单位进行信息的发送、接收和处理。由于帧中继在许多方面非常类似于X.25，因此它也又被称为第二代X.25或快速分组交换。2帧中

10、继的特点5.3.2帧中继网图5-11 帧中继网络的差错控制功能5.3.2帧中继网2帧中继的特点图5-12 帧中继网络提供的虚电路服务 3帧中继网络的应用 （1）局域网间互连（2）电子文件传输（3）组建虚拟专用网5.3.2帧中继网5.4综合业务数字网 综合业务数字网（Integrated Service Digital Network, ISDN）是一种通用的全数字式通信网络，主要用作构建计算机网络在内的各种信息网络的通信基础设施。ISDN的主要特点是在其所接入的各端系统之间，可进行话音、文字、数据和图像等多种业务的通信，或者是融合话音、数据和图像等信息的多媒体业务通信。 ISDN技术的发展经历

11、了以64Kbps速率为基础的窄带ISDN（N-ISDN）和面向多媒体业务的宽带ISDN（B-ISDN）两个重大的技术发展阶段。 1N-ISDN简介 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。 5.4.1窄带综合业务数字网图5-13 N-ISDN的基本连接结构5.4.1窄带综合业务数字网图5-14 N-ISDN网络整体模型 2N-ISDN的信道与业务 基本速率接口 (Basic Rate Interface，BRI)，基本速率为2B+D=144Kbps；

12、基群（或称一次群）速率接口 (Primary Rate Interface，PRI)，基群速率为23B+D=1.544Mbps或30B+D=2.048Mbps。 ITU-T将ISDN提供的业务分为基本业务和补充业务。补充业务是对基本业务改变或增添，通常可与多个基本业务结合供用户使用。 5.4.1窄带综合业务数字网5.4.1窄带综合业务数字网 3N-ISDN的应用 N-ISDN的应用比较广泛，主要的应用如Internet接入、远程局域网互连、组建虚拟专用网、商业销售点系统、证券交换等。图5-13 利用ISDN进行远程局域网互连 1B-ISDN与N-ISDN的比较 （1）N-ISDN的网络是以数字

13、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以及他们不同的组合。而B-ISDN没有实通道而只有虚通道的概念，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。5.4.2宽带综合业务数字网 2B-ISDN的传输网 发展初期的B-ISDN的网络结构如图5-15所示。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。 5.4.2宽带综合业务数字网图5-15 发展初期的B-ISDN的网络结构 发展后期阶段的B-ISDN的网络结构如图5-16所示。后期B-ISDN中引入了智能管理网，由智能网路控制中心管理的是3个基本网。 5.4.2宽带综合业务数字网图5-16 发展后期阶段的B-ISDN网络结构3 ATM的网络5.4.2宽带综合业务数字网图5-17 ATM网络结构（