现行PSTN、PLMN、IN、INTERNET、SDH之间通信组网图及相互间通信协议

一、现行PSTN、PLMN、IN、INTERNET、SDH之间通信组网图，及相互间通信协议PSTNPSTN（PublicSwitchedTelephoneNetwork）公共交换电话网，是目前世界上最大的网络，拥有用户数量大约是8亿，其中国的用户就有3.5亿。PSTN是一种旧式全球语音通信电路交换网络，它最初是一种固定线路的模拟电话网，是由1876年贝尔发明的电话开始建立的。公共交换电话网主要由交换系统和传输系统两大部分组成，其中，交换系统中的设备主要是电话交换机，电话交换机也随着电子技术的发展经历了磁石式、步进制、纵横制交换机，最后到程控交换机的发展历程。传输系统主要由传输设备和线缆组成，传输设备也由早期的载波复用设备发展到SDH，线缆也由铜线发展到光纤。其应用一般可分为两种类型：一种是同等级别机构之间以按需拨号(DDR)的方式实现互连；另外一种是ISP为拨号上网为用户提供的远程访问服务的功能。公共交换电话网采用分级制管理，分为国际长途网络、国内长途网、本地网。PSTN已经经历了磁石交换、空分交换、程控交换、数字交换等等阶段，目前几乎全部是数字化的网络（除了用户和本地电话总机之间的最后连接部分），甚至还包括了移动和固定电话网络。为了适应业务的发展，PSTN目前正处于满足语音、数据、图像等传送需求的转型时期，正在向NGN（NextGenerationNetwork）、移动与固定融合的方向发展。NetworkmanagementNetworkmanagementTransportAccessAccess图1-1PSTN：公共交换电话网PLMNPLMN（PublicLandMobileNetwork）公众陆地移动电话网。PLMN由政府或它所批准的经营者，为公众提供陆地移动通信业务目的而建立和经营的网路，该网路必须与公众交换电话网（PSTN）互连，形成整个地区或国家规模的通信网。数字公用陆地移动通信网PLMN的网络结构见下图2，如图所示从物理实体来看，数字PLMN网包括：移动终端、BSS子系统和MSS子系统等部分。移动终端与BSS子系统通过标准的Um无线接口通信，BSS子系统与MSS子系统通过标准的A接口通信。图1-2PLMN网络结构ININ(IntelligentNetwork)智能网，通过现代交换网络中的可编程计算机以及可编程的其他网络元素，通过组合这些元素实现新的业务。智能网的概念是在1984年由美国于提出的，智能网并没有人们通常理解的含有“智能”含义，它仅仅是一种新型“业务网”，其目的是提高通信网开发业务的能力。智能网是在原有通信网络基础上，提供新的电信业务而设置的附加网络结构。智能网的核心是如何高效地向用户提供各种新的业务。智能网的基本思想是在网络中把交换和智能分离开，实行集中业务控制，这是通过设置一些网络的功能部件来实现的。智能网的主要属性包括：（1）以服务为中心进行联网；（2）可区分应用程序和内容，能够根据重要时效信息的供应策略提供信息，从而提高效率、客户服务水平和企业竞争力；（3）多种客户端类型网络支持，能够区分内容的智能网属性可确保信息在各种类型的客户端之间无缝流动，并按照用户选择的内容和访问设备提供具有时效性的重要信息；（4）通过基础设施管理实现运营效率；（4）此外，智能网的管理工具会监视网络的运行状况，快速检测问题并在这些问题导致网络中断之前将它们解决。SF——业务属性BCP——基本呼叫处理SIB——业务无关构筑块FE——功能实体FEA——功能实体动作FE——物理实体POI——起始点POR——返回点IF——信息流。图1-3ITU－T定义的分层智能网概念模型INTERNETINTERNET——因特网（是Internet的中文译名）又称国际计算机互联网，是目前世界上影响最大的国际性计算机网络。Internet实际是由于许多小的网络（子网）互联而成的一个逻辑网，可以说因特网是一个网络的网络（anetworkofnetwork）。Internet以相互交流信息资源为目的，是一个信息资源和资源共享的集合，并且基于一些共同的协议（如TCP/IP协议），协议将各种不同类型、规模和不同地理位置的物理网络联接成一个整体。Internet具有五大特点：（1）支持资源共享；（2）采用分布式控制技术；（3）采用分组交换技术；（4）使用通信控制处理机；（5）用分层的网络通信协议。今天的Internet已不再是计算机人员和军事部门进行科研的领域，而是变成了一个开发和使用信息资源的覆盖全球的信息海洋。在Internet上，按从事的业务分类包括了广告公司，航空公司，农业生产公司，艺术，导航设备，书店，化工，通信，计算机，咨询，娱乐，财贸，各类商店，旅馆等等100多类，覆盖了社会生活的方方面面，构成了一个信息社会的缩影。如今Internet已连接60000多个网络，正式连接86个国家，有480多万台主机通过它连接在一起，用户超过2500万。Internet的出现无疑是世界由工业化走向信息化的必然和象征。SDHSDH（SynchronousDigitalHierarchy）同步数字传输体制，是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。其前身是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET），国际电话电报咨询委员会于1988年接受了SONET概念并重新命名为SDH，使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。SDH基本传输原理：SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N（SynchronousTransport，N=1，4，16，64），最基本的模块为STM-1，四个STM-1同步复用构成STM-4，16个STM-1或四个STM-4同步复用构成STM-16。SDH采用块状的帧结构来承载信息，每帧由纵向9行和横向270×N列字节组成，每个字节含8bit，整个帧结构分成段开销（SectionOverHead，SDH）区、STM-N净负荷区和管理单元指针（AUPTR）区三个区域。SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125μs，每秒传输1／125×1000000帧。SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤。等级速率（Mbps）STM-1155．520简称155MSTM-4622．080简称622MSTM-162488．320简称2.5GSTM-649953．280简称10GSDH的特点：（1）支持多种业务；（2）迅速、灵活地更改路由，具有很强的生存性；（3）定义了标准的网络接口和标准网络单元，提高了不同厂商之间设备的兼容性，使组网时有更大的灵活性。PSTN与INTENET之间的通信Internet的迅速发展对传统的电信业带来了机遇与挑战。由于Internet与PSTN具有很大的互补性，两者的互通成为当今电信界研究的热点问题。当第一代Internet产生并用于语音传输替代传统电话，已经将Internet和PSTN有效地综合起来，这样不光可以充分利用两网的资源，而且还可以保护已有的电信设备投资。深圳PSTN深圳PSTN武汉PSTN上海PSTNINETERNETH．323H．323H．323图1-4PSTN与Internet通信图由图4可见，PSTN与Internet之间由H.323协议实现连接。H.323是一套在分组网上提供实时音频、视频和数据通信的标准，是ITU-T制订的在各种网络上提供多媒体通信的系列协议H.32x的一部分。图1-5H.323协议栈H.323包括系统和构件的描述、呼叫模型的描述、呼叫信令过程、控制报文、服用、语音编码解码器、视像解码器及数据协议，但它并不能保证服务质量。H.323建议实际上是一个协议族，它包括了如下子建议：（1）H.225.0规范了多媒体信息流的分组化、同步化、控制信息流的分组化和控制信息的格式；（2）H.245管理包括能力交换、逻辑信道的开和关、模式优先权请求、流量控制及通用命令的指示，H.245信令在两个终端间或一个终端与多个点控制单元间建立。H.323还涉及呼叫控制(callcontrol)、多媒体管理、带宽管理以及和各种网络之间的接口。H.323的实体包括四个主要组成部分：终端、网闸（GateKeeper）、网关（GateWay）、和多点控制单元（MCU），终端是分组网络中能提供实时、双向通信的节点设备，也是一种终端用户设备，可以和网关、多点接入控制单元通信。各种基于H.323标准的系统包括IP会议电视、IPPhone、IPFax、协同计算、远程教学、远程交互式购物、技术支持等等，遵循H.323标准的各种多媒体应用产品具有相互操作的兼容性。H.323标准十分广泛和灵活，应用范围从仅提供话音服务的电话到支持多媒体功能的使视频会议站点。实现PSTN与Internet的通信另外一种方法就是通过IN技术。由于IN在传统电信网上的业务提供方面取得了广泛、成功的应用，所以利用IN技术来解决两网互通是一种易于实现的途径。InternetInternetINPSTN图1-6INPSTN与PLMN之间的通信在全球星的设计中，所有呼叫，包括国际呼叫，都将通过各国或各地区关口站接入当地业务提供商的现有地面网络，而不是跨跃或摆脱现有地面通信设施。其结果一是扩大了各国业务提供商的业务范围和收入，二是各国管理当局可以按需要实行通信管理和控制。使用全球星手机呼叫时，手机将首先试呼地面蜂窝网进行接续，呼叫失败后则接入全球星卫星系统。呼叫通过卫星传递到全球星关口站，然后经关口站路由到PSTN/PLMN与被叫接通。在这个过程中，全球星起到了对现有地面通信设施的补充和延伸作用，而不是取代。由于把地面网覆盖不到地区的话务量通过卫星的传递送入地面运营商的网络，全球星为地面运营商带来了额外运营收入的机会。全球星手机为双模和三模，与AMPS、IS-95和GSM网兼容。图1-7PSTN与PLMN互联结构图PSTN与IN之间的通信IN主要是依托于现行PSTN交换机中的可编程计算机，所以IN目前的主要业务大都是从PSTN启动的业务（另外一种为从Internet中启动的）。主要有：点击拨号、点击发送、回送传真、语直接入信息和来话通知等。随着数字传输和数字交换网的不断发展健全，以及智能网的建立，CCITTNO.7信令方式是国际化，标准化的通用公共信道信令系统。具有信道利用率高，信令传送速度快，信令容量大的特点，它不但可以传送传统的中继线路接续信令，还可以传送各种与电路无关的管理、维护、信息查询等消息，而且任何消息都可以在业务通信过程中传，可支持IN业务的需，其信令网与通信网分离，便于运行维护和管理，可方便地扩充新的信令规范，适应未来信息技术和各种业务发展的需要。是通信网向综合化、智能化发展的不可缺少的基础支撑。智能网的通信采用SS7信令，SS7信令系统中的智能网应用部分（INAP）是专门用于智能网通信的。SS7是一个共路信令协议，用于对电话网络中的呼叫进行处理，是IN的基础。作为带外信令，SS7还是主要的数据通讯协议，电话网络用这些协议控制呼叫的建立和路由，以及提供增强服务，如来电显示、800号、本地号码转移和无线漫游。SCPSCPSCPSCPSTPNo.7No.7No.7SSPSSPNo.7No.7图1-8IN与Internet之间的通信Internet与IN的结合，不仅对智能网的业务发展和管理功能的增强产生了积极的作用，还对智能网的中长期演进产生了影响。Internet具有全球寻址、无连接化和分组化的特征，在对协议簇的支持、具有开放性的接口和分层化结构等方面都优于IN。IN技术只有通过与Internet的结合，才能促进智能业务走向快速发展的良好局面。经过进一步的研究，ITU-T在智能网CS-3草案中提出了IN与Internet互通的新方案。目前ITU-T的新方案已确定了支持网络互通的增强的智能网分布功能平面结构，并在业务管理层、业务控制层和呼叫/承载层3个层面上定义了IN与Internet的互通关系。从网络体系图中可见，IN与Internet要进行互通，需要在Internet和IN网之间增加3个功能实体：管理网关（MGF）、业务控制网关（SCGF）和呼叫/承载网关（C/BGF）。同时为了完成对互通业务的控制，需要对原有智能网功能实体的功能进行增强。（1）管理网关（MGF）用来实现业务管理层上Internet与IN网SMS之间的互通。MGF负责为Internet侧的业务运营者及用户提供对SMS中计费相关信息的检索接口，提供Web接入来修改部分业务逻辑控制机制的功能，并对Web侧各种管理请求鉴权，此外还包括协议转换功能。（2）业务控制网关（SCGF）实现业务控制层上IPServer与IN网SCP之间的互操作，完成控制协议转换等工作。当前SCGF需具有与IP侧的PINTServer及H.323GK互通的能力，以将IP侧用户的PINT类业务请求及H.323终端发出的IP/PSTN互通业务请求进行协议转换后传递PSTN侧的SCF进行实际的业务控制。另一方面，SCGF还需具有将IN侧的业务状态变化信息通知IP侧的PINTServer的能力。SCGF与PINTServer之间采用PINT协议（IF1），而与SCF之间是用INAP协议（IF3）。SCGF与H.323GKF上的SSF间可以采用INAP协议（IF7）。SCGF与SRF之间的IF2接口用于建立数据的连接，并在SCF的请求下在这两个实体之间交换数据，可以采用现有的FTP等协议。（3）呼叫／承载网关（C/BGF）用来实现呼叫/承载控制层上Internet与IN网CCF之间的互通。在H.323网守及媒体网关控制器的控制下实现Internet与IN网间承载信息的互通，完成IN网侧呼叫/承载控制信令与INTERNET网H.323信令之间的转换，并有能力向SDF报告本地资源使用情况。IF6接口专门用于对拨号上网用户的Internet接入进行控制等。（4）PINTServer接收来自PINTClient的PINT类业务请求，进行消息的定位，并将其转发给适当的SCGF网关。需要时，将IN侧消息的处理结果/响应回送给PINTClient。（5）H.323网守（H.323GK）的主要功能是完成对用户的注册、鉴权、状态的管理，并可能参与呼叫控制，以及域管理等。为了提供IP电话上的增值业务，需要让其模拟SSF的行为，维护BCSM（基本呼叫状态模型）。H.323网守与SCGF之间的协议采用INAP协议，而智能业务的处理仍然放在SCP，从而保证PSTN网各种智能业务向IP网中的用户的透明提供。SCEFSCEFSCFSMFSMAFSDFC/BGFSCGFSSFCCFSRFMGFPINTServerSSFH.323GKFPINTClientINInternetIF?(ffs)ffsIF1IF7ffaCRefIF5IF4IF3IF2IF6管理层业务控制层呼叫/承载层图1-9IN与PLMN之间的通信移动智能网业务（主要指GSM与CDMA移动智能网）如：预付费业务、移动虚拟专用网业务与分时分区业务等；综合智能网业务，综合智能网系统能同时支持INAP、CAMEL和WIN规范，提供的智能业务可以覆盖固定电话网、GSM网和CDMA网，使得三种网络中的用户犹如在同一个网络中使用智能业务。CDMA移动智能网技术----WIN技术（协议）：无线智能网是由ANSI提出的专为CDMA网络服务的先进的智能网平台，它基于ITU-T的CS2，并采取了融合的思想，把CDMA移动网络本身具有的功能实体（包括无线接入功能，无线终端功能等）纳入到无线智能网的总体体系结构当中，使无线智能网平台向CDMA网络提供全方位的、综合的、多种特性的智能业务成为可能。GSM的移动智能网技术----CAMEL技术（协议）：在GSMPhase2+阶段，引入了CAMEL标准，建立了CAMEL的体系结构。它允许运营者定义和实施新的增值业务，并可实现业务的移动，使用户不仅能在归属网络中使用这些业务，而且同样可以在拜访网络中使用，从而满足人们对智能业务的需求。SAFSAF综合智能网系统No.7No.7CAMELWIN第三方开放平台No.7SC小灵通网GMSC/SSPSSPGSM(C)MSC/SSPCDMALS/SSPPSTN图1-10移动智能网结构图SDH与其他网络的连接随着骨干传输容量不断增大，传输网络的接入能力也多样化。采用SDH传输以太网等多种业务的方式就是将不同的网络层次的业务通过VC级联的方式映射到SDH电路的各个时隙中，由SDH网络提供完全透明的传输通道，从物理层的设备角度上看是一个集成的整体。采用光纤直连组网通常指利用路由器、ATM交换机、以太网交换机等通过独享光纤带宽的简单组网技术，该方案也只适用于新建的纯数据网络，因此在新型接入网组网中，根据业务用户的重要性，采用综合接入SDH设备进行环形、环形加分叉等形式，分叉方法可采用SDH、PON／APON／EPON等。图1-11多业务接入系统组网示意图二、通信网性能分析的理论基础以及在通信网中的应用通信网络需要具有可靠性、性能优良、易于组建等优点，而随着现代通信网络规模的不断膨胀，网络各部分的可靠性变化很大，给分析、评价网络性能带来了很大的难度。下面我们将讨论通信网络的一些关键分析理论，如网络干线容量、网络拓扑结构及网络用户数目对网络的延迟和吞吐量等特性的影响。文中认为,网络中所包括的全部用户数目为有限个，这比通常假设网络用户数目为无限时所得的结果更符合实际，并且在此基础上比较了不同的用户规模下网络性能的变化。系统概述与模型假设全网由N个结点交换机组成，每一结点接入个用户（i=1，2，…，N），则全网共有个用户，结点交换机负责为本地用户产生业务及其它结点转发来的业务选择合适的路由来建立用户之间的连结。本地用户发送呼叫的规则如下：本地用户产生呼叫首先进入结点交换机，交换机如果能够找到一条源结点至目的结点的路由，则建立一条物理链接，然后数据用户按照一定的协议进行通信。否则，该呼叫被送到本地缓冲区中按先进先出（FCFO）顺序排队。每当本地结点有链路释放时，处在队列头部的呼叫都将试图再次建立链接，直到发送成功为止。位于队中的呼叫用户既不能再次发出呼叫申请，也不能接收由其图2-1数据存储转发原理图它结点发来的数据。假设每一结点交换机接入个数据用户，每个用户发出数据呼叫为泊松分布，呼叫量为（呼叫次数/s），数据为平均长度的指数分布。设表示连接结点交换机i和j的链路，链路的阻塞概率。（2－1）式中为链路流入业务量（呼叫次数/s），为实际接受的业务量。若表示全部用户对网络产生的总业务量，定义业务量分配矩阵,其中，矩阵表示网络各个链路上业务量的分配情况，并且所有用户被呼叫的概率相等。交换系统的状态可用二维变量（x，y）表示，x为系统当前建立的链接数，y为存储于FCFO缓冲区中的全部用户数目。x，y满足：0≤x≤[n/2]，0≤y≤n-2x，[n/2]表示不大于n/2的最大整数。采用马尔柯夫链理论来分析系统状态变化，如图2-2所示。系统状态转移过程可表示为a，b，c，d，e，f，g，h几种情况，分别讨论如下。图2-2网络状态转移图过程a，b：表示用户发出呼叫申请被拒绝而进入FCFO缓冲区中等待。此时的状态转移率为：（2－2）（2－3）式中为网络包含x条链接时的阻塞概率。过程c，d：表示当网络中一条链接释放时，FCFO队列排头呼叫申请成功。（2－4）式中c表示每条链接的信道容量，为网络具有x条链接时，排队用户呼叫申请成功的概率，可表示为（2－5）（2－6）过程e，f：表示网络中一条链路释放时，FCFO队列中排头呼叫被拒绝。（2－7）（2－8）过程g，h：表示网络建立一条链路。（2－9）（2－10）为求解（2－2）至（2－10），下面计算阻塞概率。网络阻塞概率设为链路所具有的信道数目，c为每信道容量（bps），则链路容量为c。当满足的条件时，链路状态分布具有各态遍历性，因此可以将链路占用状态的统计过程视为时序马尔柯夫过程。每一用户对链路的业务量贡献为。建立的排队模型，可求出链路的阻塞概率（2－11）式中。每一被网络接受的呼叫都可以占用多条链路，平均路由长度L可以由下式确定（2－12）根据（2－1）式，（2－11）式及（2－12）式可以将网络阻塞概率表示为（2－13）式中（2－14）系统性能分析根据（2－2）式到（2－10）式可以确定网络稳态式的状态方程，由于二维状态转移图的边界不规则，所以结果分析段表示如下。（1）当时（2－15）（2）当时（2－16）（3）当时（2－17）（4）当时（2－18）（5）当时（2－19）（6）当时（2－20）（7）当时（2－21）（8）当时（2－22）（9）当时（2－23）（10）当为其他值时（2－24）可以由（2－15）式至（2－24）式确定系统状态概率，但显示表达式比较繁琐，本文采用在给定网络用户数目n后，利用数值方法求解的方法。网络吞吐量可以由下式给出（2－25）交换网络的阻塞概率（2－26）内缓冲区平均排队长度（2－27）根据little定理，网络平均时延为（2－28）式中为用户在缓冲区中平均等待延时；为平均通信时间；为交换网络建立一条链接平均延时。根据以上分析，为利用（2－25）式至（2－28）式确定网络性能，关键是确定业务量分配矩阵以及平均路由长度L，由于及L与网络拓扑结构，路由选择算法，链路，网络用户数目等密切相关，很难得到解析表达式,本文利用蒙特卡洛模拟的方法得到及L参数。系统模拟结果在通信仿真平台BONeS上建立了10个结点的地域网络模型。采用自适应路由算法，对星型网及缏状网两种拓扑结构的网络进行了仿真与数值计算，其结果如图2-3至图2-5所示。曲线1，2，3为链路容量208Kbps曲线4，5，6为链路容量160Kbps1—300用户2—100用户3—50用户4—300用户5—100用户6—50用户图2-3星形网络的系统性能曲线1,2,3——链路容量64kbit/s1—300用户2—100用户3—50用户曲线4,5,6——链路容量80kbit/s4—300用户5—100用户6—50用户图2-4缏状网的系统性能曲线1—链路容量208kbit/s曲线2—链路容量160kbit/s图2-5延时特性从图中可以看出，当网络用户数增多时，地域网的吞吐量也随之增大，但同时由于阻塞概率增大，进入缓冲区等待发送的呼叫也增多，完成一次数据通信所需的平均延时也较长。当链路容量增加后，可以使网络延时缩短,同时吞吐量有所增加，因而系统性能也较优。但不宜过分加大链路容量，否则会降低网络的使用效率。如图2-5所示，当网络负载过大时，会使阻塞概率增加，使延时急剧增大，这将导致网络阻塞而不可用。通过增加链路容量，可以减缓延时增大趋势。另外，采用一些路由算法也可以降低网络的阻塞概率，本文没有讨论各种路由算法对网络性能的影响，这将有待进一步的研究。通过比较可以发现，当星型网与缏状网有同样的吞吐量和系统延时时，缏状网所需的链路容量更小，因此合理地分配链路容量与拓扑结构可以获得更小的延时以及更大的吞吐量。三、现行Internet的发展技术Internet是人类历史发展中的一个伟大的里程碑，它是未来信息高速公路的雏形，人类正由此进入一个前所未有的信息化社会。人们用各种名称来称呼Internet，如国际互联网络、因特网、交互网络、网际网等等，它正在向全世界各大洲延伸和扩散，不断增添吸收新的网络成员，已经成为世界上覆盖面最广、规模最大、信息资源最丰富的计算机信息网络。Internet的起源从某种意义上，Internet可以说是美苏冷战的产物。这样一个庞大的网络，它的由来，可以追溯到1962年。当时，美国国防部为了保证美国本土防卫力量和海外防御武装在受到前苏联第一次核打击以后仍然具有一定的生存和反击能力，认为有必要设计出一种分散的指挥系统：它由一个个分散的指挥点组成，当部分指挥点被摧毁后，其它点仍能正常工作，并且这些点之间，能够绕过那些已被摧毁的指挥点而继续保持联系。为了对这一构思进行验证，1969年，美国国防部国防高级研究计划署（DoD/DARPA）资助建立了一个名为ARPANET（即“阿帕网”）的网络，这个网络把位于洛杉矶的加利福尼亚大学、位于圣芭芭拉的加利福尼亚大学、斯坦福大学，以及位于盐湖城的犹它州州立大学的计算机主机联接起来，位于各个结点的大型计算机采用分组交换技术，通过专门的通信交换机（IMP）和专门的通信线路相互连接。这个阿帕网就是Internet最早的雏形。到1972年时，ARPANET网上的网点数已经达到40个，这40个网点彼此之间可以发送小文本文件（当时称这种文件为电子邮件，也就是我们现在的E-mail）和利用文件传输协议发送大文本文件，包括数据文件（即现在Internet中的FTP），同时也发现了通过把一台电脑模拟成另一台远程电脑的一个终端而使用远程电脑上的资源的方法，这种方法被称为Telnet。由此可看到，E-mail，FTP和Telnet是Internet上较早出现的重要工具，特别是E-mail仍然是目前Internet上最主要的应用。TCP/IP协议的产生1972年，全世界电脑业和通讯业的专家学者在美国华盛顿举行了第一届国际计算机通信会议，就在不同的计算机网络之间进行通信达成协议，会议决定成立Internet工作组，负责建立一种能保证计算机之间进行通信的标准规范（即“通信协议”）；1973年，美国国防部也开始研究如何实现各种不同网络之间的互联问题。至1974年，IP（Internet协议）和TCP（传输控制协议）问世，合称TCP/IP协议。这两个协议定义了一种在电脑网络间传送报文（文件或命令）的方法。随后，美国国防部决定向全世界无条件地免费提供TCP/IP，即向全世界公布解决电脑网络之间通信的核心技术，TCP/IP协议核心技术的公开最终导致了Internet的大发展。到1980年，世界上既有使用TCP/IP协议的美国军方的ARPA网，也有很多使用其它通信协议的各种网络。为了将这些网络连接起来，美国人温顿·瑟夫（VintonCerf）提出一个想法：在每个网络内部各自使用自己的通讯协议，在和其它网络通信时使用TCP/IP协议。这个设想最终导致了Internet的诞生，并确立了TCP/IP协议在网络互联方面不可动摇的地位。网络的“春秋战国”时代70年代末到80年代初，可以说是网络的春秋战国时代，各种各样的网络应运而生。80年代初，DARPANet取得了巨大成功，但没有获得美国联邦机构合同的学校仍不能使用。为解决这一问题，美国国家科学基金会（NSF）开始着手建立提供给各大学计算机系使用的计算机科学网（CSNet）。CSNet是在其他基础网络之上加统一的协议层，形成逻辑上的网络，它使用其他网络提供的通信能力，在用户观点下也是一个独立的网络。CSNet采用集中控制方式，所有信息交换都经过CSNet-Relay（一台中继计算机）进行。1982年，美国北卡罗莱纳州立大学的斯蒂文·贝拉文（SteveBellovin）创立了著名的集电极通信网络——网络新闻组（Usenet），它允许该网络中任何用户把信息（消息或文章）发送给网上的其他用户，大家可以在网络上就自己所关心的问题和其他人进行讨论；1983年在纽约城市大学也出现了一个以讨论问题为目的的网络——BITNet，在这个网络中，不同的话题被分为不同的组，用户可以根据自己的需求，通过电脑订阅，这个网络后来被称之为MailingList（电子邮件群）；1983年，在美国旧金山还诞生了另一个网络FidoNet（费多网或FidoBBS）即公告牌系统。它的优点在于用户只要有一部电脑、一个调制解调器和一根电话线就可以互相发送电子邮件并讨论问题，这就是后来的InternetBBS。以上这些网络都相继并入Internet而成为它的一个组成部分，因而Internet成为全世界各种网络的大集合。Internet的基础——NSFNETInternet的第一次快速发展源于美国国家科学基金会（NationalScienceFoundation简称NSF）的介入，即建立NSFNET。80年代初，美国一大批科学家呼吁实现全美的计算机和网络资源共享，以改进教育和科研领域的基础设施建设，抵御欧洲和日本先进教育和科技进步的挑战和竞争。80年代中期，美国国家科学基金会（NSF）为鼓励大学和研究机构共享他们非常昂贵的四台计算机主机，希望各大学、研究所的计算机与这四台巨型计算机联接起来。最初NSF曾试图使用DARPANet作NSFNET的通信干线，但由于DARPANet的军用性质，并且受控于政府机构，这个决策没有成功。于是他们决定自己出资，利用ARPANET发展出来的TCP/IP通讯协议，建立名为NSFNET的广域网。1986年NSF投资在美国普林斯顿大学、匹兹堡大学、加州大学圣地亚哥分校、依利诺斯大学和康纳尔大学

建立五个超级计算中心，并通过56Kbps的通信线路连接形成NSFNET的雏形。1987年NSF公开招标对于NSFNET的升级、营运和管理，结果IBM、MCI和由多家大学组成的非盈利性机构Merit获得NSF的合同。1989年7月，NSFNET的通信线路速度升级到T1（1．5Mbps），并且连接13个骨干结点，采用MCI提供的通信线路和IBM提供的路由设备，Merit则负责NSFNET的营运和管理。由于NSF的鼓励和资助，很多大学、政府资助甚至私营的研究机构纷纷把自己的局域网并入NSFNET中，从1986年至1991年，NSFNET的子网从100个迅速增加到3000多个。NSFNET的正式营运以及实现与其他已有和新建网络的连接开始真正成为Internet的基础。Internet在80年代的扩张不单带来量的改变，同时亦带来某些质的变化。由于多种学术团体、企业研究机构，甚至个人用户的进入，Internet的使用者不再限于纯计算机专业人员。新的使用者发觉计算机相互间的通讯对他们来讲更有吸引力。于是，他们逐步把Internet当作一种交流与通信的工具，而不仅仅只是共享NSF巨型计算机的运算能力。进入90年代初期，Internet事实上已成为一个“网际网”：各个子网分别负责自己的架设和运作费用，而这些子网又通过NSFNET互联起来。NSFNET连接全美上千万台计算机，拥有几千万用户，是Internet最主要的成员网。随着计算机网络在全球的拓展和扩散，美洲以外的网络也逐渐接入NSFNET主干或其子网。Ipv6技术的出现随着网络的发展，以及人们对网络的深入应用，现有的网络资源正逐步出现枯竭状况。这是由于在设计之初，Internet并未考虑到用户以及网站会出现以几何级数增长至今日的态势，而且不断的有新的子网和IP节点出现在Internet上，所以就造成了目前32比特的IP地址空间即将用尽。为了满足这种对大IP地址的需求，一种新的IP协议IPv6应运而生。版本流量类型流标签有效载荷长度下一个首部跳限制源地址（128bit）目的地址（128bit）数据图3-1IPv6的数据报格式IPv6的优势：（1）扩大了地址容量：Ipv6将IP地址原有的32bit扩充到128bit，这就确保了IP地址不会很快的用尽，而且除了单播和组播地址以外IPv6还引入了一种新的地址形式，任播地址（anycastaddress）这种地址可以使一个数据报能交付给一组主机种的任意一个。（2）高效的40字节首部：在IPv6中重新定义了首部的字节数，这就可以使IP数据报更快更流畅的处理，允许选项编码，有更灵活的处理方式。（3）流标签与优先级：IPv6有一个流（flow）的定义，在RFC1752与RFC2460中描述，该字段可用于“给属于特殊流的分组加上标签，这些特殊流式发送方要求进行特殊处理的流，如一种非默认服务质量或需要时时服务的流。”IPv6头中还有一个8bit的流量类别字段，类似于IPv4中的TOS字段，可用于给出一个流中某些数据报的优先级，以便指明某些应用的数据报具有比其他数据报更高的优先级。从以上IPv4到IPv6的改革，可以看出IPv6的数据报结构更简单、更高效、更适合于新一代网络的应用，而且扩充了地址更适合于当今的网络发展。蓬勃发展的无线网络应用技术随着网络技术的进步，人们对于网络的需求已经深入到生活的方方面面，所以固定的连线式接入方式已经无法满足人们的需要，这就产生了许多无线的接入方式，其中发展最快的就是无线局域网技术（WLAN）。在20世纪90年代，无线局域网技术有了很大的发展，目前我们所使用的无线接入技术大多遵循IEEE802.11协议，也称为Wi-Fi无线保真。标准频率范围数据速率802.11b2.4~2.485GHz最高为11Mbps802.11a5.1~5.8GHz最高为54Mbps802.11g2.4~2.485GHz最高为54Mbps图3-2IEEE802.11今年来流行的无线接入标准如上图所示，共有三种，其中以802.11b最为流行，然而随着用户对数据传输率的要求逐渐提高，802.11g将会成为人们的首选。体系结构：802.11协议使用了CSMA/CA，它的体系结构的基本模块是BSS（BasicServiceSet，基本服务集），一个BSS通常包含一个或多个无线站点和一个在AP（AccessPoint，接入点）的中央基站（BaseStation），它们可以通过一个互联设备直接接入到Internet，如交换机、路由器。集线器、交换机或路由器集线器、交换机或路由器InternetBSS2BSS1APAP图3-4IEEE802.11LAN体系结构与以太网设备类似，每个802.11无线站点都有一个6字节的MAC地址，该地址存储在适配器的固件中，每个AP的无线接口也有一个MAC地址，这些地址由IEEE所管理，同样与以太网类似，该地址理论上是全球唯一的。智能光网络随着IP业务的快速增长，对网络带宽的需求不仅变得越来越高，而且由于IP业务量本身的不确定性和不可预见性，对网络带宽的动态分配要求也越来越迫切。传统的网络难以适应现代网络和为新业务提供拓展空间，新的能够自动完成网络连接的新型网络产生——智能光传送网