第二章 通信网基础知识 通信资料

第二章通信网基础知识

一、通信网及其构成要素

1、通信网的作用

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，按约定的信令或协议完成任意用户间信息的通信体系。

通信网上两个用户间、设备间或一个用户和一个设备间均可进行信息的交换。交

换的信息包括用户信息（如语音、数据、图像等X控制信息（如信令信息、路由信息

等）和网络管理信息三类。

2、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、

硬件设备的协调配合完成。

「硬件一一完成通信网的基本功能：接入、交换和传输

通信网V

、软件一一主要完成通信网的控制、管理、运营和维护，实现通信卿的智

能化

信令

协议

「软件］控制

管理

计费

通信眇

终晒节点（电话机、传真机、计算机、视频终师和PBX）

交换节点（电话交换机、分组交换机、路由器、转发器等）

【硬件《业务节点（智能屈中的业务控制节点、智能外设、语音信箱系统，以及

Internet上的各种信息服务器等），

传输系统I其硬件组成应包括：线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备

等）

用户信息的处理

/终端节点［尸4产目.从烟

'I信令信息的处理

「用户业务的集中和接入功能

六块壮上交换功能,通常由交换矩阵完成任意入线到出线的数据交换.

交换节点,

信令功能，负责呼叫控制和连接的建立、监视、释放等.

硬件J-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.

「实现独立于交换节点的业务的执行和控制.

业务节点\实现对交换节点呼叫建立的控制.

一为用户提供智能化、个性化、有差异的服务.

V传输系统：为信息的传输提供传输信道，并将溺络节点连接在一起.

二、通信网的基本结构

任何通信网络都具有信息传送、信息处理、信令机制、网络管理功能。因此，从

功能的角度看，一个完整的现代通信网可分为相互依存的三部分：业务网、传送网、

支撑网。

1、传送网

功能：传送网独立于具体业务网，负责按需为交换节点/业务节点之间的互连分配

电路，为节点之间信息传递提供透明传输通道，它还具有电路调度、网络性能监视、

故障切换等相应的管理功能。

构成传送网的主要技术要素：传输介质、复用体制、传送网节点技术等。其中，

传送网节点主要有分插复用设备（ADM）和交叉连接设备（DXC）两种类型，它们是

构成传送网的核心'要素。传送网节点之间的连接主要是通过管理层面来指配建立或释

放的，每一个连接需要长期维持和相对固定。

2、业务网

功能：负责向用户提供各种通信业务，如基本语音、数据、多媒体、租用线、

VPN（虚拟专用网络）等。

构成一个业务网的主要技术要素：网络拓扑结构、交换节点设备、编号计划、信

令技术、路由选择、业务类型、计费方式、服务性能保证机制等。其中，交换节点设

备是构成业务网的核心'要素。

3、支撑网

功能：负责提供业务网正常运行所必需的信令、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。

支撑网包括同步网、信令网、管理网三部分。

4、业务网、传送网、支撑网三者间关系

简单说业务网相当于应用层，传送网相当于传输层，支撑网相当于链路层。

5、通信网的类型及拓扑结构

5.1通信网的类型

1、按业务类型分，可分为电话通信网、数据通信网、广播电视网等。

2、按空间距离和覆盖范围分，可分为广域网、城域网和局域网。

3、按信号传输方式分，可分为模拟通信网和数字通信网。

4、按运营方式分，可分为公用通信网和移动网。

5、按通信的终端分，可分为固定网和移动网。

5.2通信网的拓扑结构

在通信网中，所谓拓扑结构是指构成通信网的节点之间的互连方式。基本的拓扑结构

有：网状网、星形网、环形网、总线型网、复合型网等。

1）网状网：完全互连的网，网内任意两节点间均由直达线路连接，N个节点的网

络需要N（N-1）/2条传输链路。

优点：线路冗余度大，网络可靠性高，任意两点间可直接通信。

缺点：线路利用率低，网络成本高，另外网络的扩容也不方便，每增加一个节

点，就需要增加N条线路。

适用场合：用于节点数目少，又有很高可靠性要求的场合。

2）星形网：与网状网相比，增加了一个中心转发节点，其他节点都与转发节点有

线路相连。

优点：降低了传输链路的成本，提高了线路的利用率。

缺点：网络的可靠性差，一旦中心转接节点发生故障或转接能力不足时，全网的

通信都会受到影响。

适用场合：用于传输链路费用高于转接设备、可靠性要求又不高的场合。

3）复合型网：由网状网和星形网复合而成。它以星形网为基础，在业务量较大的

转接交换中心之间采用网状网结构，整个网络结构比较经济，且稳定性较好。

适用场合：在规模较大的局域网和电信骨干网中广泛采用分级的复合型网络结

构。

4）总线型网：属于共享传输介质型网络，总线型网中的所有节点都连至一个公共

的总线上，任何时候只允许一个用户占用总线发送或接送数据。

优点：需要的传输链路少，节点间通信无需转接节点，控制方式简单，增减节点

也很方便。

缺点：网络服务性能的稳定性差，节点数目不宜过多，网络覆盖范围也较小。

适用场合：用于计算机局域网、电信接入网等网络中。

5）环形网：网中所有节点首尾相连，组成一个环。N个节点的环网需要N条传

输链路。环网可以是单向环，也可以是双向环。

优点：结构简单，容易实现，双向自愈环结构可以对网络进行自动保护。

缺点：节点数较多时转接时延无法控制，并且环形结构不好扩容。

适用场合：用于计算机局域网、光纤接入网、城域网、光传输网等网络中。

三、通信传送网基础知识

传送网为各类业务网提供业务信息传送手段，负责将节点连接起来，并提供任意

两点之间信息的透明传输，同时也完成带宽的调度管理、故障的自动切换保护等管理

维护功能。由传输线路、传输设备组成的传送网络也称之为基础网。

3.1传输介质

传输介质是指信号传输的物理通道。传输介质分为有线介质和无线介质两大类。

在有线介质中，电磁波信号会沿着有形的固体介质传输，有线介质目前常用的有

双绞线、同轴电缆和光纤。

光纤是光学纤维的简称，是细（2〜125um）而且软的、能够传输光束的媒体。光缆

是在光纤的基础上，通过增加保护层而制成的能够用于实际铺设的光通信介质。光缆一

般是圆柱形状的，由三个同心部分组成：纤芯、包层和护套。如下所示。

护套纤芯

光纤利用全内反射来传输经过信号编码的光束，通俗地讲就是让光束在光纤中通过

反射来传输。

光纤主要按下面两种方式进行分类：1）按传输的模数分类。分为单模光纤⑸ngle

）和多模光纤（）单模光纤的纤芯直径很小,在给定的工作

ModeFiberMultiModeFibero

波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。多模光纤是在给定的工作波长上,

能以多个模式同时传输的光纤。与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。2）按折射

率分布分类。分为跳变式光纤和渐变式光纤。跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射

率都是一个常数。在纤芯和保护层的交界面折射率呈阶梯型变化。渐变式光纤纤芯的折

射率随着半径的增加按一定规律减小，在纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。纤

芯的折射率的变化近似于抛物线。

在无线介质中，电磁波信号通过地球外部的大气或外层空间进行传输，可以认为是

在自由空间传输。无线介质常用的电磁波段主要有无线电、微波、红外线等。

任何信息在实际传输时都会被转换成电信号或光信号的形式在传输介质中进行传

播。信息能否成功传输则依赖于两个因素：传输信号本身的质量和传输介质的特性。

3.2多路复用技术

什么是多路复用？多路复用是两个或多个用户共享公用信道的一种机制。通过多

路复用技术，多个终端能共享一条高速信道，从而能够达到节省信道资源的目的。

按信号在传输介质上的复用方式的不同，传输系统可分为四类：基带传输系统、

频分复用（FDM）传输系统、时分复用（TDM）传输系统和波分复用（WDM）传输

系统。

3.2.1基带传输系统

基带传输是在短距离内直接在传输介质传输模拟基带信号。在传统电话用户线上

采用该方式。

优点：线路设备简单，在局域网中广泛使用。

缺点：传输媒介的带宽利用率不高，不适于在长途线路上使用。

3.2.2频分复用传输系统

频分复用是将多路信号经过高频载波信号调制后在同一介质上传输的复用技术。

每路信号要调制到不同的载波频段上，且各频段保持一定的间隔，这样各路信号通过

占用同一介质不同的频带实现了复用。

也就是将传输频带分成N部分，每一部分都可作为一个独立的传输通道进行使

用。这样，在一对传输线路上，可以有N对话音信息进行传送，而每一对话音所占的

只是其中一个频段。利用不同的频率使不同的信号同时传送而互不干扰。

优点：频率上严格分割，时间和空间是可以重叠；每路一个载频，每个频道只传

送一路话音。

缺点：传输的是模拟信号，需要模拟的调制解调设备，成本高且体积大；由于难

以集成，故工作的稳定度不高；由于计算机难以直接处理模拟信号，导致在传输链路

和节点之间有过多的模数转换，从而影响传输质量。

目前FDM技术主要用于微波链路和铜线介质上，在光纤介质上该方式更习惯被称

为波分复用。

在TOMM中S位・不*

■■4

M«3ABCDABCOABCOABCD

M*1

TDMMTDMMTOMtfTDMMTOM

-----------------------------------

图2镇分贷用图3时分复用

3.2.3时分复用传输系统

时分复用是将模拟信号经过PCM调制后变为数字信号，然后进行时分多路复用的

技术。

也就是将传输时间划分为若干个互不重叠的时隙，多路信号以时分的方式共享一

条传输介质，每路信号在属于自己的时间片中占用传输介质的全部带宽。

时分复用是利用不同的时隙使不同的信号同时传送而互不干扰。

优点：传输的是数字信号，差错率低，安全性好，数字电路高度集成，以及更高

的带宽利用率。

目前主要有两种时分数字传输体制：准同步数字体系PDH和同步数字体系SDH.

3.2.4波分复用传输系统

波分复用（WDM）本质上是光域上的频分复用技术。采用WDM技术可以充分利用

单模光纤的巨大带宽资源（低损耗波段）,在大容量长途传输时可以节约大量光纤。在

发送端，采用波分复用器（合波器）将不同波长的光载波信号合并起来送入一根光纤

进行传输。在接收端，再由波分复用器（分波器）将这些由不同波长光载波信号组成

的光信号分离开来。

由于不同波长的光载波信号可以看作是互相独立的，在一根光纤中可实现多路光

信号的复用传输。

另外，波分复用通道对数据格式是透明的。对于业务层信号来说，WDM的每个

波长与一条物理光纤没有分别；WDM是网络扩容的理想手段。

根据需要，WDM技术可以有多种网络应用形式，如长途干线网、广播式分配网

络、多路多址局域网络等。可利用WDM技术选路，实现网络交换和恢复，从而实现

透明、灵活、经济且具有高度生存性的光网络。

3.3SDH传送网

3.3.1SDH特点

SDH传送网一种以同步时分复用和光纤技术为核心的传送网结构，它由分插复

用、交叉连接、信号再生放大等网元设备组成，具有容量大、对承载信号语义透明以

及在通道层上实现保护和路由的功能。

1)SDH是一个独立于各类业务网的业务公共传送平台，具有强大的网络管理功

能。

2)SDH采用同步复用和灵活的复用映射结构；有全球统一的网络节点接口，使得

不

同厂商设备间信号的互通、信号的复用、交叉链接和交换过程得到简化。

3)SDH主要有如下优点：标准统一的光接口；强大的网管功能。

3.3.2SDH传送网结构图

3.4光传送网

3.4.1光传送网（OTN）特点

光传送网（OTN）是一种以DWDM与光通道技术为核心的新型传送网结构，它

由光分插复用、光交叉连接、光放大等网元设备组成，具有超大容量、对承载信号语

义透明及在光层面上实现保护和路由的功能。

特点：

1）DWDM技术可以不断提高现有光纤的复用度，在最大限度利用现有设备的基

础上，满足用户对带宽持续增长的需求；DWDM技术独立于具体的业务，同一根光纤

的不同波长上接口速率和数据格式相互独立，可以在一个OTN上支持多种业务。

2）OTN可以保持与现有SDH网络的兼容性；SDH系统只能管理一根光纤中的

单波长传输，而OTN系统既能管理单波长，也能管理每根光纤中的所有波长；随着光

纤的容量越来越大，采用基于光层的故障恢复比电层更快、更经济。

3.4.2OTN（光传送网）的分层结构

OTN（光传送网）是在传统SDH网络中引入光层发展而来的，其分层结构如表

1L411012所示。光层负责传送电层适配到物理媒介层的信息。

01N的分层结构裳11411012

IP/MPLSPDHSTM-N6EATM

光信at层（och）

光贪用段层（OMS）

先传泊段层（OTS）

功能：

1）光信道层负责为来自电复用段层的各种类型的客户信息选择路由、分配波长，

为灵活的网络选路安排光信道连接，处理光信道开销，提供光信道层的检测、管理功

能，它还支持端到端的光信道连接，在网络发生故障时，执行重选路由或进行保护切

换。

2）光复用段层为支持灵活的多波长网络选路重配置光复用段；为保证DWDM光

复用段适配信息的完整性进行光复用段开销的处理；光复用段的运行、检测、管理

等。

3）光传输层为光信号在不同类型的光纤介质上提供传输功能，同时实现对光放大

器和光再生中继器的检测和控制。

3.4.3网络节点

实现光网络的关键是要在OTN（光传送网）节点实现信号在全光域上的交换、复

用和选路，目前在OTN（光传送网）上的网络节点主要有两类：光分插复用器

（OADM）和光交叉连接器（OXCX

3.4.3OTN网路结构

O

T

Z

/

W

D

M

四、用户接入网基础知识

4.1接入网技术发展

接入网技术发展与电信网向数字化、综合化、宽带化、智能化和个人化发展的总方

向是一致的，采用何种接入技术将取决于技术的业务能力、成熟程度、经济成本、竞争

环境、用户需求等多种因素，而不同时间、不同地区的用户需求必定呈现不同的层次,

为此，接入网也必将采用不同的技术，为有各种需求的用户服务。

就目前的技术研究和应用现状来看，接入网主要分为有线接入网和无线接入网，有

线接入网主要采用的技术有铜线接入技术、光纤接入网、以太网接入技术和混合光纤/同

轴电缆接入技术；无线接入网包括固定无线接入和移动接入技术。由于光纤具有容量大、

速率高、损耗小等优势，因此从长远来看，光纤到户应该是接入网最理想的选择，但是

考虑到价格、技术等多方面因素，接入网在未来很长一段时间内将维持上述多种接入技

术共存的局面。

4.2铜线接入技术

普通用户线（电话线）是双绞铜线对，为传送话音模拟信号而设计，要想在双绞铜

线对上提供宽带数字化接入，必须采用先进的数字信号处理技术实现用户线对数字信号

线路编码及二线双工数字传输的支持功能，达到提高传输容量和传输速率的目的，这就

是铜线接入技术。它可以充分利用现有资源和保护既有投资，在不同程度上提高双绞铜

线对的传输能力。目前对铜线接入技术的研究主要集中于速率较高的各种数字用户线

（xDSL）技术上，其实质是在交换局和用户之间通过调制解调器实现综合业务的接入，

xDSL技术采用先进的数字信号自适应均衡技术、回波抵消技术和高效的编码调制技术,

在不同程度上提高了双绞铜线对的传输能力，为用户提供了一种低成本的综合业务接入

方式。

ADSL（非对称数字用户线技术）主要是针对因特网和视频点播等业务的上下行不

对称性而提出的，通过采用数字信号自适应均衡技术、回波抵消技术和高效的编码调制

技术，ADSL可以在现有双绞线对上实现6Mbit/s的下行信号传输和640kbit/s的上行

信号传输，传输距离为3〜4km。

ADSL接入方式示意图

ADSL的优点是能够充分利用现有铜线资源、能够与普通电话业务共享铜线，系统

投资少，且ADSL采用星型拓扑，用户独享接入线路，与共享介质型的接入方式相比,

在安全、保密、集中管理等方面都具有优势；缺点是带宽速率较低，受线路质量影响，

距离有限。ADSL的主要用途是Internet接入，提供VOD业务、视讯业务、远程医疗

等，解决散居用户的宽带业务需要。

4.3光接入网技术

光接入网（OAN:OpticalAccessNetwork）是泛指采用光纤传输技术，利用光

网络单元（ONU）提供用户侧接口的接入网技术，它的最主要的优点是支持宽带业务，

有效解决接入网的瓶颈问题，而且传输距离长、质量高、可靠性好。但也存在着成本高、

网管复杂、远端供电困难等缺点。总的来说，光纤接入网是接入网的发展方向，最终将

取代铜线接入网，成为未来信息网络的主要基础设施。

根据ONU向用户端延伸的位置，即主干系统与配线系统的交界点，可分为光纤到

户（FTTH1光纤到路边（FTTC\光纤到大楼（FTTB\光纤到小区（FTTZ）和光纤

到办公室（FTTO）等几种方式。

FTTH结构中，ONU放置在用户家中，因此FTTH是全光网络结构，用户与业务

节点间实现全光缆传输，为用户提供最大可用带宽，它是接入网的理想解决方案，但由

于业务需求和经济成本等多方面因素，目前这一方案还不能为广大用户所接受。

FTTC结构中，ONU放置在路边的分线盒或者交接箱处，从ONU到用户之间仍然

采用双绞铜线对，此方式适合于居住密度较高的住宅区，它是光缆与铜缆的混合系统,

成本比FTTH低，是一种比较显示的提供宽带业务的解决方案。

FTTB结构中，ONU放置在用户大楼内部，ONU和用户之间通过楼内的垂直和水

平布线系统（双绞线和同轴电缆）相连。它实际上是FTTC的一种变形，其光纤线路更

接近用户。此方式特别适用于智能化办公大楼，为其提供高速数据、电子商务和视频会

议等。

下图显示各种FTTX接入技术的应用场景：

FTTX应用场景

目前我们宽带接入网络的瓶颈主要是在传输媒介上，传统的铜缆由于先天的限制使

得铜缆的带宽和干扰这个矛盾始终无法得到彻底解决，而目前大量应用与主干网络中的

光纤正好具有这方面的优势，所以PON技术就成为光接入技术的一个主流技术。

光纤接入的接入方案主要有点到点网络，这个可以充分满足用户的需求，且安全性

很好，每个用户与中心机房都通过一条独立的光纤连接，但是同时带来的是光纤利用率

太低，成本过高，对于将来的海量用户来说基本不具有大规模应用的可能。一种解决方

案就是光纤从中心机房到路边的一个光纤交换机,再通过交换机到用户家中，而这个光

纤交换机是一个有源设备，是需要维护和配置的，大家知道在我们网络中，多一个维护

节点，维护成本是成倍增加的，所以在这个前提下我们引出了我们的无源光网络，即

PON，从中心局到客户家中整个过程全部无源，中间通过一个无源的光分离器将局端的

光纤信号物理分光，再接入用户家中，而这个无源设备是不需要电源和配置的，只是一

个物理的东西，这也就是我们的PON与其他光纤接入技术的本质区别。

4.4PON概述

PON,英文全称是passiveopticalnetwork,翻译过来就是无源光网络，指从局

端设备OLT光线路终端到我们的用户终端ONU光网络单元之间的整个光纤分配网络

ODU(OpticalDistributionNetwork)是无源的。

(-XPON系统结构

APONSf点骞¥点(P2MP)结构稣寿光网结；

>篇称(PGBwcOpticcINctwoifc):

>PON的光»8笃，由(OpticciLmuTEnecD、光啊洋华元ONU(0PticeI

NetwoffcUnt)(PcsiweOptK3clSpitter)蛔；

对于整个PON系统来说，主要可以分为3个部分，光线路终端OLT(OpticalLine

Terminal）,即我们所说的局端设备，向上提供GE,10GE等广域网接口；光网络单元

ONU（OpticalNetworkUnit），就是指我们的光终端QNU作为终端设备置于用户侧，

对外给用户提供FE,E1JI,POTS等多种接入方式；无源分光器POS（PassiveOptical

Splitter）是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据，并集中上行

数据。在OLT和ONU之间是采用了WDM波分复用技术，使用单芯光纤，在一根芯

上转送上下行两个波（上行波长：1310nm,下行波长：1490nm,另外还可以在下行

叠加1550nm的波长，来传递模拟电视信号X在下行方向，IP数据、语音、视频等多

种业务由位于中心局的OLT,采用广播方式，通过ODN中的1:N无源分光器分配到

PON上的所有ONU单元。在上行方向，采用的是TDMA时分复用技术，来自各个

ONU的多种业务信息互不干扰地通过ODN中的1N无源分光器耦合到同一根光纤，

最终送到位于局端OLT接收端。

（二1几种PON标准比较

我们可以看到的PON的标准有很多，总体来说是走了两个分支，一个是在ATM

的基础上由ITU-T组织制定并逐步发展而来包括APON,BPON，最终过渡到GPON,

一个是在Ethernet的基础上由IEEE组织制作定并过渡而来,主要是EPON。

APON是上世纪90年代中期就被ITU和全业务接入网论坛（FSAN）标准化的

PON技术，FSAN在2001年底又将APON更名为BPON,APON的最高速率为

622Mbps,二层采用的是ATM封装和传送技术，因此存在带宽不足、技术复杂、价格

高、承载IP业务效率低等问题，未能取得市场上的成功。

为更好适应IP业务，第一英里以太网联盟（EFMA）在2001年初提出了在二层用

以太网取代ATM的EPON技术，IEEE802.3ah工作小组对其进行了标准化，EPON可

以支持L25Gbps对称速率随着光器件的进一步成熟将来速率还能升级到lOGbps。

由于其将以太网技术与PON技术完美结合，因此成为了非常适合IP业务的宽带接入技

术。

GPON即千兆无源光网络，与EPON相比，GPON对TDM业务的支持较好，规

定严格统一，有其技术上的优势，应用成本较高，随着商用规模扩大，成本降低，其优

势会得以体现。GPON有着标准的协议支持，互通性好，标准完善，技术成熟，目前

GPON已经成为海内外主流运营商的主要选择。

GPON与EPON的主要参数比较如下：

GPONEPON

标准ITU-TG.984.XIEEE802.3ah

速率2.488G/1.244G1.25G/1.25G

］分光比1：64-1：1281：16-1:32

承载ATM,Ethernet,TDMEthernet

OAM强弱（厂家扩展）

最大物理

20KM20KM

距离

五、业务网基础知识

5.1电话网

通信网提供固定电话业务、移动电话业务、VoIP,会议电话业务和电话语音信息

服务业务等。该内业务不需要复杂的终端设备，带宽＜64kbit/s,采用电路或分组方式

承载。

1）固定电话网是目前覆盖范围最广，业务量最大的网络，分为本地电话网和长途

电话网。本地电话网是在同一编号区内的网络，由端局、汇接局和传输链路组成;长

途电话网是在不同的编号区之间通话的网络，由长途交换局和传输链路组成。

电话交换局是电话网中的核心，采用数字程控交换设备，每一路电话编码为

64kbit/s的数字信号，占据一次群中的某一时隙，在信令的控制下进行时隙交换，从

而和各个不同的用户相连。

2)移动电话网由移动交换局、基站、中继传输系统和移动台组成。移动交换局和

基站之间通过中继线相连，基站和移动台之间为无线接入方式。移动交换局对用户的

信息进行交换，并实现集中控制管理。

3)IP电话网通过分组交换网传送电话信号。在IP电话网中，主要采用语音压缩

技术和语音分组交换技术。传统电话网一般采用的A律13折线PCM编码技术，一路

电话的编码速率为64kbit/s,或者采用律M律15折线编码方法，编码速率为

电话采用共犯结构算术码本激励线性预测编码法，编码速率为

52kbit/soIP8kbit/s,

再加上静音检测，统计复用技术，平均每路电话实际占用带宽为14kbit/s,节省带宽

资源。

电话网组网结构

5.2数据通信网

数据通信网由数据终端、传输网络、数据交换和数据处理设备等组成，通过网络

协议的支持完成网中各设备之间的数据通信。其功能是对数据进行传输、交换、处

理，可实现网内资源共享。

低速数据业务主要包括电报、电子邮件、数据检索、Web浏览等。该类业务主要

通过分组网络承载，所需带宽小于64kbit/s。

高速数据业务包括局域网互连、文件传输，所需带宽均大于64kbit/s,采用电路

或分组方式承载。

数据通信网包括X.25分组交换网、数字数据网、帧中继网、计算机互联网，这些

网络的共同特点都是为计算机联网及其应用服务的。

数据通信网中计算机网络结构举例

--------2.5G

--------GE

---------155MR0B

Y

cazw0--------100M

六、支撑网基础知识

一个完整的电信网除有以传递电信业务为主的业务网之外，还需要有若干个用来

保障业务网正常运行、增强网络功能、提高网络服务质量而形成的传递相应的监测和

控制信号的支撑网络。支撑网负责提供业务网正常运行所必需的信令、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。包括信令网、同步

网、管理网三部分。

6.1信令网

信令网是公共信道信令系统传送信令的专用数据支撑网。

功能：信令网在逻辑上独立于业务网，负责在网络节点之间传送业务相关或无关

的控制信息流。

组成：一般由信令点（SP1信令转接点（STP）和信令链路组成。

分类：分为不含STP的无级网和含有STP的分级网。无级信令网信令点间都采用

直连方式工作，又称直连信令网。分级信令网信令点间可采用准直连方式工作，又称

非直连信令网。

信令网组网结构如下图

6.2同步网

同步网为电信网内所有电信设备的时钟(或载波)提供同步控制信号。

同步网处于数字通信网的最底层，负责实现网络节点设备之间和节点设备与传输

设备之间信号的时钟同步、帧同步以及全网的网同步，保证地理位置分散的物理设备

之间数字信号的正确接收和发送。

621、数字网同步和数字同步网

(1)数字网同步：在数字通信网内，使网中各个单元使用某个共同的基准时钟频

率，实现各网元时钟间的同步。

方式：准同步、主从同步和互同步。准同步：是指在一个数字网中各个节点，分

别设置高精度的独立时钟，这些时钟产生的定时信号以同一标称速率出现，而速率的

变化限制在规定范围内。主从同步：将一个时钟作为主（基准）时钟，网中其他时钟

（从时钟）同步于主时钟。

通常国际通信时采用准同步方式。目前，我国及世界上多数国家的国内数字网同

步都采用主从同步方式。

（2）数字同步网：

用于实现数字交换局之间、数字交换局和数字传输设备之间的同步。

它是由各节点时钟和传递频率基准信号的同步链路构成的。

数字同步网的组成包括两个部分：交换局间的时钟同步和局内各种时钟之间的同

步。

6.2.2同步网的等级结构

我国数字同步网采用由某个基准时钟控制的分区式主从同步网结构，等级分为4

级：

（1）第一级是基准时钟（PRC）,是我国数字网中最高质量的时钟，是其他所有

时钟的定时基准。

（2）第二级是长途交换中心时钟，装备GPS接收设备及有保持功能的高稳定时

钟，构成高精度区域基准钟，该时钟分为A类和B类。设置于一级（C1）和二级

（C2）长途交换中心的大楼综合定时供给系统时钟属于A类时钟，它通过同步链路直

接与基准时钟同步。设置于三级（C3）和四级（C4）长途交换中心的大楼综合定时供

给系统时钟属于B类时钟，它通过同步链路受A类时钟控制，间接地与基准时钟同

步。

（3）第三级时钟是有保持功能的高稳定度晶体时钟，设置在汇接局和端局。

(4)第四级时钟是一般晶体时钟，设置于远端模块、数字终端设备和数字用户

交换设备。

6.2.3大楼综合定时供给系统(BITS)和定时基准的传输

BITS是在每个通信大楼内，设有一个主钟，它受控于来自上面的同步基准信号，

楼内所有其他时钟与该主钟同步。

BITS由五个组成部分：参考信号入点、定时供给发生器、定时信号输出、性能检

测及告警。

我国在数字同步网的二、三级节点设BITS,并向需要同步基准的各种设备提供定

时信号。

定时基准有三种传输方式：采用PDH2Mbit/s专线，采用PDH2Mbit/s带有

业务的电路，采用SDH线路码传输定时基准信号。

6.3电信管理网

电信管理网是为保持电信网正常运行和服务，对其进行有效地管理所建立的软硬

件系统和组织体系的总称。

电信管理网的主要功能：根据各局间的业务流向、流量统计数据有效地组织网络

流量分配；根据网络状态，经过分析判断进行调度电路、组织迂回和流量控制等，以

避免网络过负荷和阻塞扩散；在出现故障时根据告警信号和异常数据采取封闭、启

动、倒换和更换故障部件等，尽可能使通信及相关设备恢复和保持良好运行状态。

电信管理网主要包括网络管理系统、维护监控系统等，由操作系统、工作站、数

据通信网、网元组成，其中网元是指网络中的设备，可以是交换设备、传输设备、交

叉连接设备、信令设备。

七、互联网基础知识

7.1计算机网络概述

计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物，它涉及通信与计算机两个领

域。它的诞生使计算机体系结构发生了巨大变化，网络技术的发展也给整个现代社会带

来了重大的变革，在当今社会经济中起着非常重要的作用，它对人类社会的进步做出了

巨大贡献。

7.1.1计算机网络系统的组成

计算机网络是通过通信设备和传输介质将地理上分散且具有独立功能的多台计算

机相互连接起来，按照网络协议进行数据通信以实现资源共享和信息交换的系统。

计算机网络系统是由通信子网和资源子网组成的，如图2—1所示。网络软件系统和网

络硬件系统是网络系统赖以存在的基础。在网络系统中，硬件对网络的选择起着决定性

作用，而网络软件则是挖掘网络潜力的工具。

图2-1计算机网络结构示意图

1）通信子网

通信子网实现网络通信功能，包括数据的加工、传输和交换等通信处理工作，即将

一个主计算机的信息传送给另一个主计算机。

通信子网按功能可以分为数据交换和数据传输两个部分。从硬件角度看，通信子网

由通信控制处理机（节点）、通信线路和其他通信设备组成。通信子网提供网络通信功能，

完成全网的通信流量控制、交换、差错控制和路由选择等工作。

2）资源子网

资源子网实现资源共享功能，包括主机、终端、终端控制器、通信子网的接口设备、

软件资源、硬件共享资源等。它负责全网的数据处理业务，并向网络客户提供各种网络

资源和网络服务。

在计算机网络中的主机可以是大型机、中型机、小型机、工作站或微型机，主机是

资源子网的主要组成单元，它通过高速线路与通信子网的通信控制处理机相连接。

终端是用户访问网络的界面装置，硬件共享资源一般指计算机的外部设备，如高速

网络打印机、扫描仪等。

7.1.2计算机网络的分类

计算机网络可按不同的标准进行分类。

•按网络覆盖范围的大小不同，可分为局域网、城域网和广域网；

•按网络的拓扑结构可分为环型网、星型网、总线型网、树型网和网状型网；

・按交换方式可分为线路交换网络、报文交换网络和分组交换网络；

■按传输介质分类可分为有线网和无线网；

按通信方式分类可分为点对点传输网络和广播式传输网络；

按服务方式分类可分为客户机/服务器(c/s,Client/Server)模式、浏览器/服

务器(B/S,Browser/Server)模式、对等网模式(PeertoPeer);

技网络使用的目的分类可分为共享资源网、数据处理网、数据传输网。

1)局域网

局域网(LAN,LocalAreaNetwork)一般指规模相对较小、数据传输速度快、距离

一般在十几公里以内的网络。局域网具有速率高(通常有10Mbit/s、100Mbit/s.1

000Mbit/s、10GMbit/s)、时延小、成本低、应用广、组网方便和使用灵活等特点，

因此，局域网是目前计算机网络技术中发展最快的一个分支。

2)城域网

城域网(MAN,MetropolitanAreaNetwork)通常覆盖一个地区或城市，地域范围

从几十公里至几百公里。宽带城域网是现代传输技术、数据通信技术和接入网技术相融

合的产物，与现有的电信网体系结构有着密不可分的联系。在目前的城域网建设中，主

要是以IP技术和ATM技术为骨干，以光纤为主要传输介质。

3)广域网

广域网(WAN,WideAreaNetwork)一般是指将分布在不同国家、地域、甚至全球

范围内的各种局域网、城域网、计算机、终端等互连而成的大型计算机通信网络。如

Internet就是一个连接180多个国家与地区，信息资源非常丰富，发展极为迅速的全球

性网络。

网络的分类方式经常因人而异。如因为城域网的规模介于局域网与广域网之间，彼此的

分界并不是很明确，所以有些人在区分网络类型时，只分成局域网与广域网两类，而略

过城域网。

7.20SI参考模型层次结构

自从20世纪60年代计算机网络问世以来，得到了飞速增长。国际上各大厂商为

了在数据通信网络领域占据主导地位，顺应信息化潮流，纷纷推出了各自的网络架构

体系和标准例如IBM公司的SNA,NovellIPX/SPX协议Apple公司的AppleTalk

协议，DEC公司的DECnet,以及广泛流行的TCP/IP协议。同时，各大厂商针对自

己的协议生产出了不同的硬件和软件。各个厂商的共同努力无疑促进了网络技术的快

速发展和网络设备种类的迅速增长。

但由于多种协议的并存，同时也使网络变得越来越复杂；而且，厂商之间的网络设

备大部分不能兼容，很难进行通信。为了解决网络之间的兼容性问题，帮助各个厂商生

产出可兼容的网络设备，国际标准化组织ISO于1984年提出了OSIRM(Open

SystemInterconnectionReferenceModel,开放系统互连参考模型\OSI参考模

型很快成为计算机网络通信的基础模型。在设计OSI参考模型时，遵循了以下原则：

1)各个层之间有清晰的边界，便于理解；

2）每个层实现特定的功能；

3）层次的戈吩有利于国际标准协议的制定；

4）层的数目应该足够多，以避免各个层功能重复。

七层功能

底层：负责网络数据传输2

1

OSI参考模型依层次结构来划分：第一层，物理层(Physicallayer);第二层，数

据链路层(datalinklayer);第三层，网络层(networklayer);第四层，传输层

(transportlayer);第五层，会话层(sessionlayer);第六层，表示层(presentation

layer);第七层,应用层(applicationlayer\

通常，我们把OSI参考模型第一层到第三层称为底层(lowerlayer),又叫介质

层(MediaLayerX这些层负责数据在网络中的传送，网络互连设备往往位于下三层。

底层通常以硬件和软件相结合的方式来实现。OSI参考模型的第五层到第七层称为高

层(upperlayer),又叫主机层(hostlayerX高层用于保障数据的正确传输，通常以

软件方式来实现。

七层OSI参考模型具有以下优点：

1简化了相关的网络操作；

2提供即插即用的兼容性和不同厂商之间的标准接口；

3使各个厂商能够设计出互操作的网络设备，加快数据通信网络发展；

4防止一个区域网络的变化影响另一个区域的网络，因此，每一个区域的网络都能单

独快速升级；

5把复杂的网络问题分解为小的简单问题，易于学习和操作。需要注意的是，由于种

种原因，现在还没有一个完全遵循OSI七层模型的网

络体系，但OSI参考模型的设计蓝图为我们更好的理解网络体系，学习计算机通信网

络奠定了基础。

七层功能

应用层

表不层

提供应用程序间通信7会话层

处理数据格式、数据加密等6传输层

建立、维护和管理会话5网络层

建立主机端到端连接4数据犍路层

寻址和路由选择3物理层

提供介质访问、链路管理等2

比特流传输1

物理层涉及到在通信信道（channel）上传输的原始比特流，它实现传输数据

所需要的机械、电气、功能特性及过程等手段。物理层涉及电压、电缆线、数据

传输速率、接口等的定义。物理层的主要网络设备为中继器、集线器等。

数据链路层的主要任务是提供对物理层的控制，检测并组正可能出现的错误,

使之对网络层显现一条无错线路，并且进行流量调控（可选1流量调控可以在

数据链路层实现，也可以由传输层实现。数据链路层与物理地址、网络拓扑、线

缆规划、错误校验、流量控制等有关。数据链路层主要设备为以太网交换机。

网络层检查网络拓扑以决定传输报文的最佳路由其关键问题是确定数据包

从源端到目的端如何选择路由。网络层通过路由选择协议来计算路由。存在于网

络层的设备主要有路由器、三层交换机等。

传输层的基本功能是从会话层接受数据，并且在必要的时候把它分成较小的

单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。传输层建立、维护

虚电路，进行差错校验和流量控制。

会话层允许不同机器上的用户建立、管理和终止应用程序间的会话关系，在

协调不同应用程序之间的通信时要涉及会话层，该层使每个应用程序知道其它应

用程序的状态。同时，会话层也提供双工（duplex）协商、会话同步等等。

表示层关注于所传输的信息的语法和意义，它把来自应用层与计算机有关的

数据格式处理成与计算机无关的格式，以保障对端设备能够准确无误地理解发送

端数据。同时，表示层也负责数据加密等。

应用层是OSI参考模型最靠近用户的一层，为应用程序提供网络服务。应用

层识别并验证目的通信方的可用性，使协同工作的应用程序之间同步。

7.3TCP/IP网络协议

TCP/IP是互联网中最重要的协议，任何一台连人Internet的主机都必须遵

循TCP/IP协议规范。TCP/IP协议不是单个协议，而是一组协议，常称为协议

簇，其中每个子协议有专门的功能。这里主要讨论核心子协议，包括IP、TCP、

UCP、ICMP和ARP,以及应用层协议,比如Telnet、FTP、SMTP和SNMP等。

如果要从事Internet的网络应用与管理工作，则有必要熟悉相关子协议。

7.3.1TCP/IP的体系结构及对应的子协议

传输控制协议/网际协议（TCP/IP,TransmissionControlProtocol/

InternetProtocol）是Internet上所有网络和主机之间进行交流所使用的共同"语

言"，是Internet上使用的一组完整的标准网络连接协议。通常所说的TCP/IP

协议实际上包含了大量的协议和应用，且由多个独立定义的协议组合在一起，所

以也称为TCP/IP协议簇。

TCP/IP是实现网络互联性和互操作性的关键，它把成千上万的Internet上

的各种网络相互连接起来。TCP/IP层次结构及相关子协议与OSI层次结构的对

照关系如下图所示。

OSI的参考模型ICP/IP的参考模型

应用层

FTBSMTBTelnet,SNMR

表示层应用层

_________________________,DNS

会话层________________________________________________

传输层传输层TCRUDP

网络层网际层IRICMRARRRARP

数据链路层LLC,MAC

网络接口层________________________

物理层__________Hardware

图7.3.1TCP/IP结构及相关子协议与OSI模型的对应关系

TCP/IP采用分层体系结构，每一层完成特定的功能，各层之间相互独立，采

用准接口传送数据。数据流动可看做是从一层传递到另一层，从一个协议传递到

另一个协议。数据从应用层向下伟递到网络接口层，到达物理传输媒介，然后传

往目的地；数据到达目的地后，将通过协议族同上传递到目的应用程序。

1）网络接口层

网络接口层负责数据帧的发送和接收，同时规定了硬件的基本电气特性，使这

些设备都能够互相连接并兼容。它包括能使用TCP/IP与物理网络进行通信的协

议，且对应着OSI的物理层和数据链路层。

2)网际层

网际层所执行的主要功能是处理来自传输层的分组，将分组形成数据包QP数

据包)，并为该数据包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机。重

要的互联协议有：

网间协议IP,负责在主机和网络之间寻址和选择路由；地址解析协议ARP,获得

同一物理网络中的硬件主机地址；网间控制消息协议ICMP,发送消息并报告有关

数据包的传送错误：互联组管理协议IGMP,IP主机用来向本地多路广播路由器

报告主机组成员。

3)传输层

传输层完成流量控制和可靠性控制，提供计算机间通信会话的传输协议。传输

层提供传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)两种协议。TCP适合于一次传

输大批数据的情况；UDP面向无连接通信，不对传送的数据进行可靠的保证。

4)应用层

应用层是应用程序进入网络的通道。它与OSI模型中高三层的任务相同，都是

用于提供网络服务的，在应用层有许多TCP/IP工具和服务，如FTP、Telnet

SNMP和DNS等。

7.3.2TCP/IP协议族

1、网际层的协议

(1)网际协议

网际协议(IRInternetProtocol)是网际层协议，它包括地址访问信息和路由数

据包的控制信息，它与传输控制协议(TCP)一起，代表了Internet