现代通信网概论课件

第1章緒論1.1通信網的基本概念1.2通信網的交換技術1.3通信網的體系結構及標準化組織1.4通信網的服務品質1.5通信網的發展史思考題1.1通信網的基本概念1.1.1通信系統的基本模型

1．點到點的通信系統通信網是通信系統的一種形式。本書中通信系統特指使用光信號或電信號傳遞資訊的通信系統。為了更好地理解通信網，我們從點到點的通信系統開始介紹。克服時間、空間的障礙，有效而可靠地傳遞資訊是所有通信系統的基本任務。實際應用中存在各種類型的通信系統，它們在具體的功能和結構上各不相同，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、發送器、通道、接收器和信宿五部分。圖1.1簡單通信系統模型(a)模型圖；(b)實例(1)信源：產生各種資訊的資訊源，它可以是人或機器(如電腦等)。

(2)發送器：負責將信源發出的資訊轉換成適合在傳輸系統中傳輸的信號。對應不同的信源和傳輸系統，發送器會有不同的組成和信號變換功能，一般包含編碼、調製、放大和加密等功能。

(3)通道：信號的傳輸媒介，負責在發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字通道。

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

(5)信宿：負責接收資訊。

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

2．交換式網路要實現一個通信網，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，從而構成一個網狀網的結構，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建大型廣域通信網，其主要原因如下：

(1)用戶數目眾多時，構建網狀網成本太高，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)這樣的網路結構難以實施集中的控制和管理。為解決上述問題，廣域通信網採用了交換技術，即在網路中引入交換節點，組建交換式網路，如圖1.2(b)所示。在交換式網路中，用戶終端都通過用戶線與交換節點相連，交換節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點進行轉接交換。在網路中，交換節點負責用戶的接入、業務量的集中、用戶通信連接的創建、通道資源的分配、用戶資訊的轉發，以及必要的網路管理與控制功能的實現。圖1.2點到點的網路與交換式網路“交換”概念背後的思想是：讓網路根據用戶實際的需求為其分配通信所需的網路資源，即用戶有通信需求時，網路為其分配資源，通信結束後，網路再回收分配給用戶的資源，讓其他用戶使用，從而達到網路資源共用，降低通信成本的目的。其中，網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，而網路為此付出的代價是，需要一套複雜的控制機制來實現這種“按需分配”。因此從資源分配的角度來看，不同的網路技術之間的差異，主要體現在分配、管理網路資源策略上的差異，它們直接決定了網路中交換、傳輸、控制等具體技術的實現方式。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，則需要以提高網路控制複雜度為代價。現有的各類交換技術，都根據實際業務的需求，在資源利用率和控制複雜度之間做了某種程度的折衷。

在交換式網路中，用戶終端至交換節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的接入方式。傳統有線電話網中使用有線、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點。如果多個用戶採用共用介質方式接入交換節點，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移動通信網中，就採用了無線、共用介質、碼分多址接入方式；在寬頻接入網中，也多採用了共用介質方式接入。

另一方面，為了提高中繼線路的利用率，降低通信成本，現代通信網採用複用技術，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。複用技術大致可分為靜態複用和動態複用(又叫統計複用)兩大類。靜態複用技術包括頻分多路複用和同步時分複用兩類；動態複用主要指動態時分複用(統計時分複用)技術。實際上，在多址接入時也涉及複用問題，相關的內容將在後續的章節中詳細介紹。

交換式網路主要有如下優點：

(1)大量的用戶可以通過交換節點連到骨幹通信網上，由於大多數用戶並不是全天候需要通信服務，因此骨幹網上交換節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，這樣大大降低了骨幹網的建設成本。

(2)交換節點的引入也增加了網路擴容的方便性，便於網路的控制與管理。實際中的大型交換網絡都是由多級複合型網路構成的，為用戶建立的通信連接往往涉及多段線路、多個交換節點。1.1.2通信網的定義和構成

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

這裏，我們為通信網下一個通俗的定義：通信網是由一定數量的節點(包括終端節點、交換節點)和連接這些節點的傳輸系統有機地組織在一起的，按約定的信令或協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備間進行。交換的資訊包括用戶資訊(如話音、數據、圖像等)、控制資訊(如信令資訊、路由資訊等)和網路管理資訊三類。由於資訊在網上通常以電或光信號的形式進行傳輸，因而現代通信網又稱電信網。應該強調的一點是，網路不是目的，只是手段。網路只是實現大規模、遠距離通信系統的一種手段。與簡單的點到點的通信系統相比，它的基本任務並未改變，通信的有效性和可靠性仍然是網路設計時要解決的兩個基本問題，只是由於用戶規模、業務量、服務區域的擴大，因此使解決這兩個基本問題的手段變得複雜了。例如，網路的體系結構、管理、監控、信令、路由、計費、服務品質保證等都是由此而派生出來的。

2．通信網的構成要素實際的通信網是由軟體和硬體按特定方式構成的一個通信系統，每一次通信都需要軟硬體設施的協調配合來完成。從硬體構成來看：通信網由終端節點、交換節點、業務節點和傳輸系統構成，它們完成通信網的基本功能：接入、交換和傳輸。軟體設施則包括信令、協議、控制、管理、計費等，它們主要完成通信網的控制、管理、運營和維護，實現通信網的智能化。這裏我們重點介紹通信網的硬體構成。1)終端節點最常見的終端節點有電話機、傳真機、電腦、視頻終端和PBX等，它們是通信網上資訊的產生者，同時也是通信網上資訊的使用者。其主要功能有：

(1)用戶資訊的處理：主要包括用戶資訊的發送和接收，將用戶資訊轉換成適合傳輸系統傳輸的信號以及相應的反變換。

(2)信令資訊的處理：主要包括產生和識別連接建立、業務管理等所需的控制資訊。2)交換節點交換節點是通信網的核心設備，最常見的有電話交換機、分組交換機、路由器、轉發器等。交換節點負責集中、轉發終端節點產生的用戶資訊，但它自己並不產生和使用這些資訊。其主要功能有：

(1)用戶業務的集中和接入功能。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據交換。

(3)信令功能。負責呼叫控制和連接的建立、監視、釋放等。

(4)其他控制功能。路由資訊的更新和維護、計費、話務統計、維護管理等。圖1.3交換節點的基本功能結構3)業務節點最常見的業務節點有智能網中的業務控制節點(SCP)、智能外設、語音信箱系統，以及Internet上的各種資訊伺服器等。它們通常由連接到通信網絡邊緣的電腦系統、資料庫系統組成。其主要功能是：

(1)實現獨立於交換節點的業務的執行和控制。

(2)實現對交換節點呼叫建立的控制。

(3)為用戶提供智能化、個性化、有差異的服務。目前，基本電信業務的呼叫建立、執行控制等由於歷史的原因仍然在交換節點中實現，但很多新的電信業務則將其轉移到業務節點中了。4)傳輸系統傳輸系統為資訊的傳輸提供傳輸通道，並將網路節點連接在一起。通常傳輸系統的硬體組成應包括：線路介面設備、傳輸媒介、交叉連接設備等。傳輸系統一個主要的設計目標就是如何提高物理線路的使用效率，因此通常傳輸系統都採用了多路複用技術，如頻分複用、時分複用、波分複用等。另外，為保證交換節點能正確接收和識別傳輸系統的數據流，交換節點必須與傳輸系統協調一致，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．通信網的基本結構在我們日常的工作和生活中，經常接觸和使用各種類型的通信網。例如電話網、電腦網絡等。電話網是目前我們最熟悉和最普及的通信網，它主要用來傳送用戶的話音信息；電腦網絡則是辦公場所最為常見的一種網路，它主要用於資訊發佈、程式和數據的共用、設備共用等(如印表機、繪圖儀、掃描器等)。Internet是電腦的互聯網路，它將全球絕大多數的電腦網絡互連在一起，以實現更為廣泛的資訊資源共用，目前Internet已成為電子商務和娛樂的一個基礎支撐平臺。

上述網路雖然在傳送資訊的類型，傳送的方式，所提供服務的種類等方面各不相同，但是它們在網路結構、基本功能、實現原理上都是相似的，它們都實現了以下四個主要的網路功能：

(1)資訊傳送。它是通信網的基本任務，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點和傳輸系統完成。

(2)資訊處理。網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用來完成。(3)信令機制。它是通信網上任意兩個通信實體之間為實現某一通信任務，進行控制資訊交換的機制，例如電話網上的No.7信令、Internet上的各種路由資訊協議、TCP連接建立協議等均屬此範疇。

(4)網路管理。它負責網路的運營管理、維護管理、資源管理，以保證網路在正常和故障情況下的服務品質。它是整個通信網中最具智能的部分。已形成的網路管理標準有：電信管理網標準TMN系列，電腦網絡管理標準SNMP等。因此，從功能的角度看，一個完整的現代通信網可分為相互依存的三部分：業務網、傳送網、支撐網，如圖1.4所示。圖1.4現代通信網的功能結構1)業務網業務網負責向用戶提供各種通信業務，如基本話音、數據、多媒體、租用線、VPN等，採用不同交換技術的交換節點設備通過傳送網互連在一起就形成了不同類型的業務網。構成一個業務網的主要技術要素有以下幾方面內容：網路拓撲結構、交換節點技術、編號計畫、信令技術、路由選擇、業務類型、計費方式、服務性能保證機制等，其中交換節點設備是構成業務網的核心要素。各種交換技術的異同將在下一節介紹。表1.1主要業務網的類型2)傳送網傳送網是隨著光傳輸技術的發展，在傳統傳輸系統的基礎上引入管理和交換智能後形成的。傳送網獨立於具體業務網，負責按需為交換節點/業務節點之間的互連分配電路，在這些節點之間提供資訊的透明傳輸通道，它還包含相應的管理功能，如電路調度、網路性能監視、故障切換等。構成傳送網的主要技術要素有：傳輸介質、複用體制、傳送網節點技術等，其中傳送網節點主要有分插複用設備(ADM)和交叉連接設備(DXC)兩種類型，它們是構成傳送網的核心要素。

傳送網節點與業務網的交換節點相似之處在於：傳送網節點也具有交換功能。不同之處在於：業務網交換節點的基本交換單位本質上是面向終端業務的，粒度很小，例如一個時隙、一個虛連接；而傳送網節點的基本交換單位本質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)，而在光傳送網中基本的交換單位則是一個波長(目前骨幹網上至少是2.5Gb/s)。另一個不同之處在於：業務網交換節點的連接是在信令系統的控制下建立和釋放的，而光傳送網節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。目前主要的傳送網有SDH/SONET和光傳送網(OTN)兩種類型。3)支撐網支撐網負責提供業務網正常運行所必需的信令、同步、網路管理、業務管理、運營管理等功能，以提供用戶滿意的服務品質。支撐網包含三部分：

(1)同步網。它處於數字通信網的最底層，負責實現網路節點設備之間和節點設備與傳輸設備之間信號的時鐘同步、幀同步以及全網的網同步，保證地理位置分散的物理設備之間數字信號的正確接收和發送。

(2)信令網。對於採用公共通道信令體制的通信網，存在一個邏輯上獨立於業務網的信令網，它負責在網路節點之間傳送業務相關或無關的控制資訊流。(3)管理網。管理網的主要目標是通過即時和近即時來監視業務網的運行情況，並相應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路資源，以保證通信的服務品質。另外，從網路的物理位置分佈來劃分，通信網還可以分成用戶駐地網CPN、接入網和核心網三部分，其中用戶駐地網是業務網在用戶端的自然延伸，接入網也可以看成傳送網在核心網之外的延伸，而核心網則包含業務、傳送、支撐等網路功能要素。1.1.3通信網的類型

1．按業務類型分按業務類型，可以將通信網分為電話通信網(如PSTN、移動通信網等)、數據通信網(如X.25、Internet、幀中繼網等)、廣播電視網等。

2．按空間距離分按空間距離，可以將通信網分為廣域網(WAN：WideAreaNetwork)、城域網(MAN：MetropolitanAreaNetwork)和局域網(LAN：LocalAreaNetwork)。

3．按信號傳輸方式分按信號傳輸方式，可以將通信網分為模擬通信網和數字通信網。

4．按運營方式分按運營方式，可以將通信網分為公用通信網和專用通信網。需要注意的是，從管理和工程的角度看，網路之間本質的區別在於所採用的實現技術的不同，其主要包括三方面：交換技術、控制技術以及業務實現方式。而決定採用何種技術實現網路的主要因素則有：用戶的業務流量特徵、用戶要求的服務性能、網路服務的物理範圍、網路的規模、當前可用的軟硬體技術的資訊處理能力等。1.1.4通信網的拓撲結構圖1.5通信網的拓撲結構

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

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

3．複合型網複合型網的結構如圖1.5(c)所示。它是由網狀網和星型網複合而成的。它以星型網為基礎，在業務量較大的轉接交換中心之間採用網狀網結構，因而整個網路結構比較經濟，且穩定性較好。由於複合型網路兼具了星型網和網狀網的優點，因此目前在規模較大的局域網和電信骨幹網中廣泛採用分級的複合型網路結構，但應注意在設計時要以轉接設備和傳輸鏈路的總費用最小為原則。

4．匯流排型網匯流排型網的結構如圖1.5(d)所示。它屬於共用傳輸介質型網路，匯流排型網中的所有節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送或接送數據。該結構的優點是需要的傳輸鏈路少，節點間通信無需轉接節點，控制方式簡單，增減節點也很方便；缺點是網路服務性能的穩定性差，節點數目不宜過多，網路覆蓋範圍也較小。匯流排結構主要用於電腦局域網、電信接入網等網路中。

5．環型網環型網的結構如圖1.5(e)所示。該結構中所有節點首尾相連，組成一個環。N個節點的環網需要N條傳輸鏈路。環網可以是單向環，也可以是雙向環。該網的優點是結構簡單，容易實現，雙向自愈環結構可以對網路進行自動保護；缺點是節點數較多時轉接時延無法控制，並且環型結構不好擴容，每加入一個節點都要破環。環型結構目前主要用於電腦局域網、光纖接入網、城域網、光傳輸網等網路中。1.1.5通信網的業務目前各種網路為用戶提供了大量的不同業務，業務的分類並無統一的方式，一般會受到實現技術和運營商經營策略的影響。業務應根據所依賴的技術、業務提供的資訊類型、用戶的業務量特性、對網路資源的需求特徵等方面分類，如圖1.6所示。好的業務分類有助於運營商進行網路規劃和運營管理(例如對商業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ITU-T建議的方式，根據資訊類型的不同將業務分為四類：話音業務、數據業務、圖像業務、視頻和多媒體業務。圖1.6通信業務的帶寬需求

1．電話業務目前通信網提供固定電話業務、移動電話業務、VoIP、會議電話業務和電話語音資訊服務業務等。該類業務不需要複雜的終端設備，所需帶寬小於64kb/s，採用電路或分組方式承載。

2．數據業務低速數據業務主要包括電報、電子郵件、數據檢索、Web流覽等。該類業務主要通過分組網路承載，所需帶寬小於64kb/s。高速數據業務包括局域網互連、檔傳輸、面向事務的數據處理業務，所需帶寬均大於64kb/s,採用電路或分組方式承載。

3．圖像業務圖像業務主要包括傳真、CAD/CAM圖像傳送等。該類業務所需帶寬差別較大，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．視頻和多媒體業務視頻和多媒體業務包括可視電話、視頻會議、視頻點播、普通電視、高清晰度電視等。該類業務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。目前通信網業務存在的主要問題是：大多數業務都是基於舊的技術和現存的網路結構來實現的，因此除了基本的話音和低速數據業務外，大多數業務的服務性能都與用戶實際的要求存在不小的差距。

5．承載業務與終端業務目前，還有另外一種廣泛使用的業務分類方式，即按照網路提供業務的方式，將業務分為三類：承載業務、用戶終端業務和補充業務。

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

(3)補充業務：又叫附加業務，是由網路提供的，在承載業務和用戶終端業務的基礎上附加的業務性能。補充業務不能單獨存在，它必須與基本業務一起提供。常見的補充業務有主叫號碼顯示、呼叫轉移、三方通話、閉合用戶群等。圖1.7承載業務和用戶終端業務未來通信網提供的業務應呈現以下特徵：(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通信網的交換技術1.2.1交換技術概述

1．面向連接和無連接根據網路傳遞用戶資訊時是否預先建立源端到目的端的連接，我們將網路使用的交換技術分為兩類：面向連接型和無連接型。使用相應交換技術的網路也依次稱為面向連接型網路和無連接型網路。

在面向連接型的網路中，兩個通信節點間典型的一次數據交換過程包含三個階段：連接建立、數據傳輸和連接釋放。其中連接建立和連接釋放階段傳遞的是控制資訊，用戶資訊則在數據傳輸階段傳輸。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走的路由，並在沿途的交換節點中保存該連接的狀態資訊，這些連接狀態資訊說明了屬於該連接的資訊在交換節點應被如何處理和轉發。連接建立創建的連接可以是物理連接，也可以是一個邏輯連接，但這種區別用戶並不關心，它本身也不是影響服務品質的主要因素。數據傳輸完畢後，網路負責釋放連接。

在無連接型的網路中，數據傳輸前，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據源，交換節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，並為其尋找最佳轉發路由，因而來自同一數據源的不同分組可以通過不同的路徑到達目的地。兩種方式各有優缺點，面向連接方式適用於大批量、可靠的數據傳輸業務，但網路控制機制複雜；無連接方式控制機制簡單，適用於突發性強、數據量少的數據傳輸業務。

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

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

在無連接型的網路中，由於無需建立連接，交換節點也就不需要呼叫處理功能和記錄連接狀態資訊的轉發表。但要求每一個分組都攜帶目的地址，交換節點只需要根據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點設備要比無連接型的複雜。1.2.2主要的交換技術目前在廣域通信網上使用的交換技術主要有電路交換、分組交換、幀中繼、ATM技術。其中電路交換和分組交換是通信網中最基本的交換技術，後來發展起來的幀中繼、ATM以及近來的各種IP交換技術和MPLS技術都是基於這兩種技術綜合或改進的，本節將不介紹MPLS技術，相關的內容在後續章節有詳細介紹。圖1.9描述了目前的各種交換技術。圖1.9通信網的主要交換技術

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據通信，然而很快就被性能更好、更靈活的分組交換技術所取代。而分組交換又形成了兩個分支：在傳統電信領域以X.25協議和分組交換機組網，採用面向連接的虛電路技術；在電腦領域則以TCP/IP協議和路由器組網，使用無連接的數據報技術，並最終形成了目前的Internet。我們也可以看到傳統電信網和電腦網最終將基於分組交換技術彙聚在一起。總的來說，交換技術的發展趨勢是：通道利用率越來越高，支持可變速率和多媒體業務，並且有複雜的協議體系來保證服務品質。

1．電路交換電路交換方式主要用於目前的電話通信網，它是一種面向連接的技術，一次通信過程分為連接建立、數據傳輸和連接釋放三個階段。在連接建立階段，網路要完成兩項工作：第一，確定本次通信從源端到目的地端，用戶業務資訊應走的路由；第二，在該路由途經的交換節點進行全程的資源預留，預留的資源包括交換節點中從入端口到出端口的內部通道和交換節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，不管實際有無數據傳輸，沿途的交換節點負責保持、監視該連接，直到用戶明確地發出通信結束的信號，網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，預先分配固定帶寬資源的方式被稱為靜態複用方式。

電路交換的主要特點是：在連接建立階段，為用戶靜態地分配通信所需的全部網路資源；並且在通信期間，資源將始終保持為該連接專用；在數據傳輸階段，交換節點只是簡單將用戶資訊在預先建立的連接上進行轉發，節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務，傳統電話通信網就採用這種方式，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據通信業務，它的出現晚於電路交換。採用分組交換而不是電路交換來實現數據通信，主要基於以下原因。

(1)數據業務有很強的突發性，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據傳輸，要求收發嚴格同步，不適應數據通信網中終端間非同步、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，而數據傳輸則恰好相反，用戶對一定的時延可以忍受，但關鍵數據細微的錯誤都可能造成災難性後果。(4)分組交換是針對數據通信而設計的，主要特點是：數據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；交換節點以“存儲－轉發”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，分組交換引入了統計時分複用技術。

根據網路處理分組方式的不同，分組交換分為兩種類型，即數據報和虛電路。

1)數據報數據報屬於無連接方式，主要的優點是：協議簡單，無需建立連接，無需為每次通信預留帶寬資源，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上都獨立尋路，因而抵抗網路故障的能力很強，特別適合於突發性強，數據量小的通信業務。實際上，數據報方式最先是在冷戰時期美國軍方的電腦通信網ARPANet上實現的，是現代Internet的前身。

數據報的主要缺點是：由於沒有為通信建立相應的連接，並預留所需的帶寬資源，因此分組在網路上傳輸時，需要攜帶全局有效的網路地址，在每一個交換節點，都要經歷一次存儲、選路、排隊等待線路空閒，再被轉發的過程，因而傳輸時延大，並存在時延抖動問題。可見數據報不適用於大數據量、即時性要求高的業務。目前，通信網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，其設計目標是將數據報和電路交換這兩種技術的優點結合起來，以達到最佳的數據傳輸效果。採用虛電路技術，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，也是它與數據報的不同之處。

虛電路的一次通信過程也分為三個階段：虛電路建立、數據傳輸和虛電路釋放。與電路交換不同之處在於：虛電路建立階段，網路完成的工作只是確定兩個終端之間用戶分組傳輸應走的路由，並不進行靜態的帶寬資源預留，沿途的交換節點只是將屬於該連接的分組應如何進行轉發的資訊填寫到轉發表中。換句話說，虛電路建立成功後，假如源端沒有分組傳輸，虛電路不佔用網路帶寬資源，因為開始就沒有為虛電路預留帶寬；當源端有分組要發送時，交換節點一般先對收到的分組進行必要的協議處理，然後根據虛電路建立階段填好的轉發表將分組轉發至輸出端口排隊等待，一旦通道空閒，就將其發送出去，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，稱為統計時分複用。相應地，電路交換中對物理線路帶寬資源的分配使用方式叫靜態時分複用。3．幀中繼幀中繼技術主要用於局域網高速互連業務。以X.25為代表的分組交換技術出現在20世紀70年代，當時長途數據傳輸還有很高的差錯率，為保證可靠的服務品質，分組協議採用了逐段的差錯控制和流量控制，這使得分組交換網交換時延大，無法為用戶提供更高的速率。例如X.25網典型的用戶接入速率是64kb/s。

20世紀80年代後期，光纖和數字傳輸技術的廣泛使用，使得數據傳輸的差錯率大大降低。另一方面，微電子技術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。為充分利用當代網路高速度、低差錯和終端計算成本低的特點，幀中繼技術被提出，其主要設計思想如下：(1)將原來由網路節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，網路只進行差錯的檢測，發現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，使網路節點專注於高速的數據交換和傳輸，通過簡化網路功能來提高網路的傳輸速度。

(2)保留X.25中統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，通過減少協議的處理層數，來提高網路的傳輸速率。(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。經過這樣的改進，幀中繼的速率可以比傳統的分組網提高一個數量級，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。

4．ATMATM(AsynchronousTransferMode)即非同步傳送模式，其主要設計目標是在一個網路平臺上用分組交換技術來實現話音、數據、圖像等業務的綜合傳送交換。傳統的分組交換和幀中繼技術均是面向單業務來優化設計的，完全照搬它們的體制難以實現綜合業務的目標，這是因為不同類型的業務在即時性要求、服務品質、差錯敏感度等諸多方面差異很大，甚至完全相反。對業務類型不加區分地採用統一的處理方式顯然是不行的。

為達到對綜合業務優化的設計目標，在技術上，ATM採用了以下設計策略。

(1)固定長分組策略。ATM與傳統分組交換、幀中繼、IP等最顯著的區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，節點緩衝區的管理策略簡單了,定長分組也便於用硬體實現高速信元交換。(2)繼承了傳統分組交換的統計複用和虛電路技術，但ATM又對傳統分組交換使用的純統計複用技術作了改進。這是因為分組交換和幀中繼主要承載非即時數據業務，而ATM網路對即時、非即時兩類業務均需承載，為保證即時業務的服務品質，ATM允許在建立一條新的虛連接時，同時向網路提交詳細的服務品質要求說明，這樣一個說明實際是一個資源預留的請求，而ATM網路一旦接納該連接，只要用戶業務量遵守事先的約定，網路將提供有保證的服務品質。(3)ATM也繼承了幀中繼中不在核心網中進行逐段的流量控制和差錯控制的思想，相應的工作都放到網路邊緣的終端設備上來完成，網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，與特定類型業務相關的功能，均在該層實現，以此來支持區分服務的能力，這對綜合業務目標的實現來說至關重要，也是ATM與其他面向單業務優化設計的網路間的重要區別。表1.2主要廣域網交換技術的特點比較1.3通信網的體系結構及標準化組織1.3.1網路分層的概念

1．網路分層的原因目前，現代通信網均採用了分層的體系結構，主要的原因有以下幾點：

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

(3)增強了網路的可升級性。層次之間的獨立性和良好的介面設計，使得下層設施的更新升級不會對上層業務產生影響，提高了整個網路的穩定性和靈活性。(4)促進了競爭和設備製造商的分工。分層思想的精髓要開放，任何製造商的產品只要遵循介面標準設計，就可以在網上運行，這打破了以往專用設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備，例如軟體提供商可以分工設計應用層軟體和OS，硬體製造商也可以分工設計不同層次的設備，開發設計工作可以並行開展。網路運營商則可以購買來自不同廠商的設備，並最終將它們互連在一起。不同的網路中，層次的數目、每一層的命名和實現的功能各不相同，但其分層設計的指導思想卻完全相同，即每一層的設計目的都是為其上一層提供某種服務，同時對上層遮罩其所提供的服務是如何實現的細節。

2．協議在分層體系結構中，協議是指位於一個系統上的第N層與另一個系統上的第N層通信時所使用的規則和約定的集合。一個通信協議主要包含以下內容：

(1)語法：協議的數據格式；

(2)語義：包括協調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描述了一個五層結構的網路。通常將位於不同系統上的對應層實體稱為對等層(Peer),從採用分層結構的網路的觀點來看，物理上分離的兩個系統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層協議，但實際上，一個系統上的第N層並沒有將數據直接傳到另一個系統上的第N層，而是將數據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。網路設計者在決定一個網路應分為幾層，每一層應執行哪些功能時，影響最終設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是明確而詳細的；

(2)層間的資訊交互應最小化。

在通信網中，經常需要用新版的協議去替換一個舊版的協議，同時又要向上層提供與舊版一樣的服務，簡單清晰的介面可以方便地滿足這種升級的要求，使通信網可以不斷地自我完善，提高性能，以適應不斷變化的用戶需求。網路體系結構就是指其分層結構和相應的協議構成的一個集合。體系結構的規範說明應包含足夠的資訊，以指導設計人員用軟硬體實現符合協議要求的每一層實體。要注意的是，實現的細節和介面的詳細規範並不屬於網路體系結構的一部分，因為它們通常隱藏在一個系統的內部，對外是不可見的。甚至在同一網路中所有系統的介面也不需要都一樣。在一個系統上，每一層對應一個協議，這一組協議構成一個協議鏈，形象地稱為協議棧。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用進程產生，該應用進程將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，然後將結果傳到第三層，H4字段包含相應的控制資訊，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容，仍可按順序將消息傳到上層。

在大多數網路中，第三層都實現網路層的功能，在該層協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。然後第三層根據分組轉發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，每一層執行相應的協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字段不會出現在目的端的第N+1層。

由於數據的傳輸是有方向性的，因此協議必須規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：數據只能單向傳輸。

(2)半雙工通信：數據可以雙向傳輸，但兩個方向不能同時進行，只能交替傳輸。

(3)全雙工通信：數據可以同時雙向傳輸。另外協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先順序，目前大多數網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分層結構中的介面和服務

1．實體與服務訪問點(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層通信協議。層間接口則由原語集合和相應的參數集共同定義，它是第N層通信功能的執行體。實體可以是一個軟體實體，也可以是一個硬體實體，位於不同系統的同一層中的實體叫做對等層實體。第N層實體負責實現第N+1層要使用的服務，在這種模式中，第N層是服務提供者，而第N+1層則是服務的用戶。

服務只在服務訪問點(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。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)回應原語(Response)；

(4)證實原語(Confirm)。

2．相鄰層間的介面關係相鄰層間為了進行資訊交換，必須對它們之間的介面規則達成一致。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是要通過網路傳到對等層的業務資訊，ICI主要包含協助下一層進行相應協議處理的控制資訊，它本身並不是業務資訊的一部分。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發送，PDU中的Header字段幫助對等層實體執行相應的對等層協議，例如識別哪一個PDU包含的是控制資訊，哪一個包含的是業務資訊。圖1.12相鄰層間的介面關係

下層為其上層提供的服務可以分為以下兩種類型：

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

(2)無連接的服務(Connectionless)：使用服務前，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上進行選路發送。該類服務只使用請求、指示兩類原語。1.3.3OSI和TCP/IP

目前，在通信領域影響最大的分層體系結構有兩個，即TCP/IP協議族和OSI參考模型。它們已成為設計可互操作的通信標準的基礎。TCP/IP體系結構以網路互連為基礎，提供了一個建立不同電腦網絡間通信的標準框架。目前幾乎所有的電腦設備和操作系統都支持該體系結構，它已經成為通信網的工業標準。OSI則是一個標準化了的體系結構，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構、介面和服務分離的思想，已成為網路系統設計的基本指導原則，通信領域通常採用OSI的標準術語來描述系統的通信功能。

1．OSI參考模型

OSI(OpenSystemInterconnection開放系統互連)參考模型是ISO在1977年提出的開發網路互連協議的標準框架。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，它只負責在網上任意兩個節點之間傳送資訊，而不負責解釋資訊的具體語義。五至七層稱為資源子網，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，負責解決高層應用需求與下三層通信子網提供的服務之間的不匹配問題。例如通信子網不能提供可靠傳輸服務，而當應用層又有需要時，運輸層必須負責提供該機制，反之如果通信子網功能強大，運輸層作用則變弱。下麵是各層的具體功能。(1)應用層：為用戶提供到OSI環境的接入和分佈式資訊服務。

(2)表示層：將應用進程與不同的數據表示方法獨立開來。

(3)會話層：為應用間的通信提供控制結構，包括建立、管理、終止應用之間的會話。

(4)運輸層：為兩個端點之間提供可靠的、透明的數據傳輸，以及端到端的差錯恢復和流量控制能力。

(5)網路層：使高層與連接建立所使用的數據傳輸和交換技術獨立開來，並負責建立、保持、終止一個連接。(6)資料鏈路層：發送帶有必需的同步、差錯控制和流量控制資訊的數據塊(幀)，保證物理鏈路上數據傳輸的可靠性。

(7)物理層：負責物理介質上無結構的比特流傳輸，定義接入物理介質的機械的、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議，不過以OSI為背景雖已經開發了很多協議，但七層模型實際上並未被接受。相反，TCP/IP卻成為通信網絡的工業標準。其中一個原因是OSI過於複雜，它用七層實現的功能，TCP/IP用很少的層就實現了。另外一個原因是，當市場迫切需要異構網路的互連技術時，只有TCP/IP是經過了實際網路檢驗的成熟技術。圖1.13OSI與TCP/IP協議分層結構表1.3目前的電信網中每一層要實現的主要功能

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。實際中的交換系統，一般要實現多層協議功能。Internet中的路由器通常實現一至三層或一至四層的功能，IP分組交換則在第三層實現；電話網中的交換機通常要實現一至三層的功能，但話音交換則在第一層實現；在局域網中的交換機通常要實現一、二層的功能，交換則在第二層實現。因此實際中的節點設備一般都實現了多層協議。

2．TCP/IP協議體系結構

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聯手重寫了TCP/IP協議，並最終成為了Internet的基礎。

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

(2)運輸層：為應用層提供可靠的數據傳輸機制。對每一個應用，運輸層保證所有的數據都能到達目的地應用，並且保證數據按照其發送時的順序到達。

(3)IP：該層執行在不同網路之間IP分組的轉發和路由的選擇。其中使用IP協議執行轉發，使用RIP、OSPF、BGP等協議來發現和維護路由，人們習慣上將該層簡稱為IP層。(4)網路接入層：它負責一個端系統和它所在的網路之間的數據交換。

(5)物理層：定義數據傳輸設備與物理介質或它所連接的網路之間的物理介面。可以說，Internet今天的成功主要歸功於TCP/IP協議的簡單性和開放性。從技術上看，TCP/IP的主要貢獻在於：明確了異構網路之間應基於網路層實現互連的思想。實踐中可以看到，一個獨立於任何物理網路的邏輯網路層的存在，使得上層應用與物理網路分離開來，網路層在解決互連問題時無需考慮應用問題，而應用層也無須考慮與電腦相連的具體物理網路是什麼，從而使得網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的規模越來越大，以及移動通信、國際互聯網業務的發展，使得國際間的通信越來越普及，這需要相應的標準化機構對全球網路的設計和運營進行統一的協調和規劃，以保證不同運營商、不同國家間網路業務可以互連互通。目前與通信領域相關的主要的標準化機構有ITU、ISO、IAB等。1．ITUITU(InternationalTelecommunicationUnion國際電信聯盟)成立於1932年，1947年成為聯合國的一個專門機構，是由各國政府的電信管理機構組成的，目前會員國約有170多個，總部設在日內瓦。原則上，ITU只負責為國際間的通信制定標準、提出建議。但實際上相關的國際標準通常都適用於國內網。為適應現代電信網的發展，1993年ITU機構進行了重組，目前常設機構有：

(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)，負責研究通信技術準則、業務、資費、網路體系結構等，併發表相應的建議書。(2)ITU-R：無線電通信部門，研究無線通信的技術標準、業務等，同時也負責登記、公佈、調整會員國使用的無線頻率，併發表相應的建議書。

(3)ITU-D：電信發展部門，負責組織和協調技術合作及援助活動，以促進電信技術在全球的發展。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域，4年為一個研究週期。

為適應新技術的發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，綜合業務數字網標準ISDN，電信管理網標準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。它的總部設在瑞士日內瓦，是聯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標準的統一”，其目的是為了促進國際間的商品交換和公共事業，在知識、科學、技術和經濟活動中發展相互合作，促進世界範圍內的標準化及有關活動的發展。ISO的標準化工作包括了除電氣和電子工程以外的所有領域。ISO的組織機構包括全體大會、主要官員、成員團體、通信成員、捐助成員、政策發展委員會、理事會、ISO中央秘書處、特別諮詢組、技術管理局、標樣委員會、技術諮詢組、技術委員會等。ISO技術工作是高度分散的，分別由2700多個技術委員會(TC)、分技術委員會(SC)和工作組(WG)承擔，其中與資訊相關的技術委員會是JTC1(JointTechnicalCommittee1)。在這些委員會中，世界範圍內的工業界代表、研究機構、政府權威、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。

國際標準由技術委員會(TC)和分技術委員會(SC)經過以下六個階段形成：申請階段、預備階段、委員會階段、審查階段、批准階段、發佈階段。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制定的資訊通信領域最著名的標準/建議有開放系統互連參考模型OSI/RM、高級資料鏈路層控制協議HDLC等。

3．IABIAB(InternetArchitectureBoard)即Internet結構委員會，主要任務是負責設計、規劃和管理Internet，其工作重點是TCP/IP協議族及其擴充。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的財政支持，為適應Internet的發展，1992年，一個完全中立的專業機構ISOC(InternetSociety，Internet協會)成立,它由公司、政府代表、相關研究機構組成，其主要目標是推動Internet在全球的發展，為Internet標準工作提供財政支持、管理協調，舉辦研討會以推廣Internet的新應用和促進各種Internet團體、企業和用戶之間的合作。ISOC成立後，IAB的工作轉入到ISOC的管理下進行。IAB由IETF和IESG兩個機構組成。

(1)IETF(InternetEngineeringTaskForce)：負責制定Internet相關的標準。現在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)，負責協調各IETF工作組的工作，目前主要的IP標準均由IETF主導制定。(2)IRTF(InternetResearchTaskForce):負責Internet相關的長期研究任務。IRTF與IETF一樣也有一個小組，叫IRSG，是制定研究的優先順序別和協調研究活動的。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是一個規模較小的、不太活躍的工作組，其研究領域沒有進一步劃分。

IAB保留對IETF和IRTF等兩個機構建議的所有事務的最終裁決權，並負責向ISOC委員會彙報工作。Internet及TCP/IP相關標準建議均以RFC(RequestforComments)形式在網上公開發佈，協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的網際通信協議TCP/IP協議族，以及目前正在制定的下一代IP骨幹網通信協議MPLS。目前，由於IP已成為未來網路事實上的標準，世界上的其他標準化機構如ITU-T也在向IP靠近，參與制定一些IP標準，促使IP成為下一代通信網的統一標準。但主要的工作仍由IETF主導。1.4通信網的服務品質1.4.1服務品質總體要求對通信網的服務品質一般通過可訪問性、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的基本要求之一，即網路保證合法用戶隨時能夠快速、有保證地接入到網路以獲得資訊服務，並在規定的時延內傳遞資訊的能力。它反映了網路保證有效通信的能力。影響可訪問性的主要因素有：網路的物理拓撲結構，網路的可用資源數目以及網路設備的可靠性等。實際中常用接通率、接續時延等指標來評定。

2．透明性這也是對通信網的基本要求之一，即網路保證用戶業務資訊準確、無差錯傳送的能力。它反映了網路保證用戶資訊具有可靠傳輸品質的能力，不能保證資訊透明傳輸的通信網是沒有實際意義的。實際中常用用戶滿意度和信號的傳輸品質來評定。

3．可靠性可靠性是指整個通信網連續、不間斷地穩定運行的能力，它通常由組成通信網的各系統、設備、部件等的可靠性來確定。一個可靠性差的網路會經常出現故障，導致正常通信中斷,但實現一個絕對可靠的網路實際上也不可能，網路可靠性設計不是追求絕對可靠，而是在經濟性、合理性的前提下，滿足業務服務品質要求即可。可靠性指標主要有以下幾種：

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

(3)平均修復時間(MTTR)：修復一個故障的平均處理時間，μ表示修復率，MTTR=1/μ。

(4)系統不可利用度(U)：在規定的時間和條件內，系統喪失規定功能的概率，通常我們假設系統在穩定運行時，μ和λ都接近於常數，則U=λ/(λ+μ)=1.4.2電話網的服務品質電話通信網從持續品質、傳輸品質和穩定性品質等三個方面定義了服務品質的要求。

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

2．傳輸品質它反映的是電話網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．穩定性品質它反映電話網的可靠性，主要指標與上述一般通信網的可靠性指標相同，如平均故障間隔時間、平均修復時間、系統不可利用度等。1.4.3數據網的服務品質數據通信網多採用分組交換技術，由於用戶業務往往沒有獨佔的通道帶寬，在整個通信期間，服務品質會隨著網路環境的變化而變化，因此一個數據通信業務服務品質的表徵會用更多的參數指標，簡單介紹如下。

1．服務可用性(ServiceAvailability)

服務可用性指用戶與網路之間服務連接的可靠性。

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)，指沿相同路徑傳輸的同一個業務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路傳輸時允許的最大丟失率，通常分組丟失都是由於網路擁塞造成的。

6．分組差錯率分組差錯率指單位時間內的差錯分組與傳輸的總分組數目的比率。1.4.4網路的服務性能保障機制任何網路都不可能保證100%的可靠，在運行時，它們時常要面對以下三類問題：

(1)數據傳輸中的差錯和丟失；

(2)網路擁塞；

(3)交換節點和物理線路故障。要保證穩定的服務性能，網路必須提供相應的機制來解決上述問題，這對網路的可靠運行至關重要。目前網路採用的服務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據所發生的丟失和損壞恢復過來。通常控制機制包括差錯檢測和差錯校正兩部分。對電話網，由於即時話音業務對差錯不敏感，對時延很敏感，偶爾產生的差錯對用戶之間通話品質的影響可以忽略不計，因此網路對話路上的用戶資訊不提供差錯控制機制。

對數據網，情況則正好相反，數據業務對時延不敏感，對差錯卻很敏感。因此必須提供相應的差錯控制機制。在目前的分組數據網上，主要採用基於幀校驗序列FCS(FrameCheckSequence)的差錯檢測和發端重發糾錯機制實現差錯控制。在分層網路體系中，差錯控制是一種可以在多個協議級別上實現的功能。例如在X.25網路中，既有資料鏈路層的差錯控制，又有分組層的差錯控制。目前，隨著傳輸系統的數位化、光纖化，現代的大多數分組數據網路均將用戶資訊的差錯控制由網路移至終端來做，在網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生在通過網路傳輸的數據量開始接近網路的數據處理能力時。擁塞控制的目標是將網路中的數據量控制在一