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1、通信信息网通信信息网鲜鲜 永永 菊菊!办公地址：逸夫楼四楼办公地址：逸夫楼四楼414!联系电话：联系电话：13650517380!Email:q课程特点课程特点：广、基、新：广、基、新q课程的考核及要求课程的考核及要求:2参考书目参考书目主要教材现代通信网络现代通信网络现代通信网概论现代通信网概论沈庆国沈庆国杨武军、杨武军、郭娟、张郭娟、张继荣继荣人民邮电出版社人民邮电出版社西安电子科技大学出西安电子科技大学出版社版社现代通信网络实用教程现代通信网络实用教程姚玉坤、姚玉坤、鲜永菊、鲜永菊、赵国锋赵国锋机械工业出版社机械工业出版社计算机网络（第五版）计算机网络（第五版）谢希仁谢希仁大连理工出版社
2、大连理工出版社其它参考书目信息通信网络技术陆学锋清华大学出版社通信信息网陶洋人民邮电出版社通信网基础王承恕人民邮电出版社通信网理论基础周炯槃人民邮电出版社通信网陶洋重庆邮电学院出版网络通信技术实用大全（上、下）上海市科学技术委员会组织编写上海科学技术文献出版社互联网接入基础与技术谷红勋人民邮电出版社电信网技术基础唐宝民人民邮电出版社计算机通信网基础顾尚杰电子工业出版社IP宽带通信网络技术毕厚杰北京邮电大学出版社3第第1章章绪论绪论第第2章章传送网传送网第第3章章支撑网支撑网p同步网同步网p信令网信令网p管理网管理网第第4章章CPN与接入网与接入网第第5章章电话通信网电话通信网p电话网电话网p智
3、能网智能网第第6章章FR、DDN、ATM第第7章章计算机网络及计算机网络及Internet目目录录4第1章 绪 论1.1通信网的基本概念通信网的基本概念及发展史及发展史1.2通信网的交换技术通信网的交换技术1.3通信网的体系结构及标准化组织通信网的体系结构及标准化组织1.4通信网的服务质量通信网的服务质量思考题思考题51.1.1通信网的基本概念通信网的基本概念通信：通信：通过某种通过某种媒体媒体进行的进行的信息信息传输与交换传输与交换.l传输传输克服时间和空间的限制；克服时间和空间的限制；n信息：信息：是指是指消息消息中所包含的有意义的内容，中所包含的有意义的内容，消息（消息（数值、文字、图数
4、值、文字、图形、图象、声音和动画形、图象、声音和动画等）等）是是信息信息的载体，的载体，消息消息又是以又是以具体信号具体信号（如（如电信号、光信号等）电信号、光信号等）形式表现出来的。形式表现出来的。信息信息(information)(information)；消息消息(message)(message)；信号信号(signal)(signal)通信实例：通信实例：古代的古代的烽火报警烽火报警、舰船上的、舰船上的灯语灯语和和旗语旗语传统的传统的文字书信文字书信现代四通八达的现代四通八达的电话电话和绚丽多彩的和绚丽多彩的电视电视精彩纷呈的计算机互连网络精彩纷呈的计算机互连网络Internet6p
5、什么是通信网什么是通信网？不同的角度，有不同的？不同的角度，有不同的观点。观点。p通信信息网（通信网）通信信息网（通信网）：所有所有用于信息通信的网络总称。用于信息通信的网络总称。7书上给定的通信网的定义：书上给定的通信网的定义：通信网：通信网：由一定数量的由一定数量的节点节点(包括包括终端节点、交终端节点、交换节点换节点)和连接这些节点的和连接这些节点的传输系统传输系统有机有机地组织在一起地组织在一起的，按约定的的，按约定的信令或协议信令或协议完成完成任意任意用户间信息交换的用户间信息交换的通信体系。用户使用它可以克服通信体系。用户使用它可以克服空间、时间空间、时间等障碍来等障碍来进行有效的
6、信息交换。进行有效的信息交换。8通信网上交换的通信网上交换的信息信息包括三类：包括三类：p用户信息用户信息(如话音、数据、图像等如话音、数据、图像等)p控制信息控制信息(如信令信息、路由信息等如信令信息、路由信息等)p网络管理网络管理信息。信息。由于信息在网上通常以由于信息在网上通常以电或光信号电或光信号的形式进行传输，因而现代通的形式进行传输，因而现代通信网又称电信网。信网又称电信网。91.1.2 通信、通信网的发展通信、通信网的发展交流语言(通信产生的雏形)记录与保存文字(通信的第一次革命)大规模复制印刷术(通信的第二次革命)具有通信实时性等电通信(通信的第三次革命)一、一、通信的发展通信
7、的发展突破时空和突破时空和记忆力的限记忆力的限制制递递增增101837年，莫尔斯发明了电报；1864年，麦克斯韦提出了电磁波的存在；1896年，马可尼利用电磁波发明了无线电报机；1876年，贝尔发明了电话；1878年，建立了人工电话交换局；1892年，建立了自动电话交换局,标志着电话从此开始进入自动交换时代。电通信时代通信通信(Communication)(Communication)作为电信作为电信 ( (Telecommunication)Telecommunication)是从是从1919世纪世纪3030年代年代开始的开始的( (续续) )11p“交换交换”概念背后的思想是：概念背后的思
8、想是：动态按需分配，动态按需分配，网络根据用户网络根据用户实际的需求实际的需求为其分配通信所需的网络为其分配通信所需的网络资源资源当用户有通信需求时，网络为其分配资源当用户有通信需求时，网络为其分配资源通信结束后，网络再通信结束后，网络再回收回收分配给用户的资源，分配给用户的资源，让其他用户使用让其他用户使用从而达到从而达到网络资源共享，降低通信成本网络资源共享，降低通信成本的目的目的。的。12交换模式变革13二、二、通信网的发展史通信网的发展史1第一阶段：第一阶段：模拟通信网时代模拟通信网时代p约在约在18801970年之间：年之间：p网络的主要特征是网络的主要特征是模拟化、单业务单技术模拟
9、化、单业务单技术。p电话通信网电话通信网占统治地位，占统治地位，电话业务电话业务也是网络运也是网络运营商主要的业务和收入来源营商主要的业务和收入来源14二、二、通信网的发展史通信网的发展史1第一阶段第一阶段整个通信网都是面向整个通信网都是面向话音业务话音业务来优化设计，主要的技来优化设计，主要的技术特点：术特点：(1)交换技术：交换技术：电路交换电路交换技术，为用户业务技术，为用户业务静态分静态分配固定的带宽资源配固定的带宽资源，带宽资源利用率不高带宽资源利用率不高15(2)信令技术：信令技术：模拟的随路信令系统。模拟的随路信令系统。(3)传输技术：终端设备、交换设备和传输设备基传输技术：终端
10、设备、交换设备和传输设备基本是本是模拟设备模拟设备，传输系统采用，传输系统采用FDM技术、铜线介质，技术、铜线介质，网络上传输的是网络上传输的是模拟信号模拟信号。(4)业务实现方式：网络通常只提供业务实现方式：网络通常只提供单一电话业务单一电话业务，并且业务逻辑和控制系统是在交换节点中用并且业务逻辑和控制系统是在交换节点中用硬件逻辑硬件逻辑电路电路实现的，网络几乎不提供任何新业务。实现的，网络几乎不提供任何新业务。1第一阶段第一阶段16数据通信技术还未成熟，基本处于试验阶段。数据通信技术还未成熟，基本处于试验阶段。由于通信网主要由由于通信网主要由模拟设备模拟设备组成，存在的组成，存在的主要问题
11、主要问题是：是：成本高、可靠性差、远距离通信的服务质量差。成本高、可靠性差、远距离通信的服务质量差。1第一阶段第一阶段172第二阶段：第二阶段：骨干通信网由模拟网向数字网转变骨干通信网由模拟网向数字网转变p约在约在19701994年之间。年之间。p数字技术和计算机技术数字技术和计算机技术广泛使用，除传统广泛使用，除传统PSTN外，外，出现多种出现多种不同的业务网不同的业务网。p网络的主要特征是网络的主要特征是数模混合、多业务多技术数模混合、多业务多技术并存并存182第二阶段：第二阶段：骨干通信网由模拟网向数字网转变骨干通信网由模拟网向数字网转变数字计算机技术数字计算机技术的引入解决的引入解决话
12、音、数据业务的服务质量话音、数据业务的服务质量。网络技术主要的变化：网络技术主要的变化：(1)数字传输技术：基于数字传输技术：基于PCM技术技术的数字传输设备的数字传输设备解决了长途信号传输质量差的问题，降低了传输成本。解决了长途信号传输质量差的问题，降低了传输成本。19(2)数字交换技术：数字交换技术：数字交换设备数字交换设备极大地提高了交极大地提高了交换的换的速度和可靠性速度和可靠性。(3)公共信道信令技术：公共信道信令技术：公共信道信令系统公共信道信令系统取代了取代了原来的随路信令系统，实现了原来的随路信令系统，实现了话路系统与信令系统话路系统与信令系统之间之间的分离，提高了整个网络控制
13、的的分离，提高了整个网络控制的灵活性灵活性。(4)业务实现方式：在数字交换设备中，业务实现方式：在数字交换设备中，业务逻辑业务逻辑采用软件采用软件方式来实现，使得在不改变交换设备硬件的前方式来实现，使得在不改变交换设备硬件的前提下，提下，提供新业务提供新业务成为可能。成为可能。2第二阶段第二阶段网络技术主要的变化网络技术主要的变化20p电话业务电话业务仍然是网络运营商主要的业务和收入来源仍然是网络运营商主要的业务和收入来源p骨干通信网仍是骨干通信网仍是面向话音业务面向话音业务来优化设计的，来优化设计的，p电路交换电路交换技术仍然占主导地位。技术仍然占主导地位。p基基于分组交换的数据通信网技术在
14、这一时期发展已成熟于分组交换的数据通信网技术在这一时期发展已成熟，TCP/IP、X.25、帧中继等都是在这期间出现并发展成熟帧中继等都是在这期间出现并发展成熟的，数据业务量与话音业务量相比所占份额还很小，因此实际的，数据业务量与话音业务量相比所占份额还很小，因此实际运行的数据通信网大多是构建在电话网的基础设施之上的。运行的数据通信网大多是构建在电话网的基础设施之上的。p光纤技术、移动通信技术、光纤技术、移动通信技术、IN技术技术出现。出现。2第二阶段第二阶段21p形成了形成了以以PSTN为基础，为基础，Internet、移动通信网等多种移动通信网等多种业务网络交叠并存业务网络交叠并存的结构。的
15、结构。p这种结构这种结构主要的缺点主要的缺点是：是：p对用户，要获得多种电信业务就需要对用户，要获得多种电信业务就需要多种接入手段多种接入手段，增加，增加用户成本和接入复杂性；用户成本和接入复杂性；p对网络运营商，不同的业务网都需要对网络运营商，不同的业务网都需要独立配置独立配置各自的网络各自的网络管理和后台运营支撑系统，增加运营商成本管理和后台运营支撑系统，增加运营商成本p不同业务网技术、标准和协议各不相同，使得网络资源和不同业务网技术、标准和协议各不相同，使得网络资源和业务业务很难共享和互通很难共享和互通。2第二阶段第二阶段22因此在因此在20世纪世纪80年代末，在主要的电信运营商和设备制
16、造商的年代末，在主要的电信运营商和设备制造商的主导下，开始研究如何实现一个主导下，开始研究如何实现一个多业务、单技术的综合业务网，多业务、单技术的综合业务网，其主要的成果是其主要的成果是N-ISDN、B-ISDN和和ATM技技术。术。233当前阶段。当前阶段。从从1995年一直到目前，是信息通信技术发展的黄金时期，年一直到目前，是信息通信技术发展的黄金时期，是新技术、新业务产生最多的时期。是新技术、新业务产生最多的时期。p骨干通信网实现了骨干通信网实现了全数字化全数字化p骨干传输网实现了骨干传输网实现了光纤化光纤化，p数据通信业务增长迅速数据通信业务增长迅速p独立于业务网的独立于业务网的传送网
17、传送网也已形成。也已形成。p电信市场由垄断转向全面的电信市场由垄断转向全面的开放和竞争开放和竞争。241)计算机技术计算机技术2)光传输技术光传输技术3)Internet在技术方面，对网络结构产生重大影响的主要有以下三方面：在技术方面，对网络结构产生重大影响的主要有以下三方面：25p传统电路交换网是针对传统电路交换网是针对话音业务话音业务来优化设计的来优化设计的p传统的分组交换网技术如传统的分组交换网技术如IP、X.25、帧中继等则又是针对帧中继等则又是针对数据业务数据业务来优化设计的来优化设计的它们都不能满足现代网络通信向综合业务发展的需求，因此需要它们都不能满足现代网络通信向综合业务发展的
18、需求，因此需要一种新的技术来构建宽带综合业务网，以实现对所有业务的最优一种新的技术来构建宽带综合业务网，以实现对所有业务的最优综合。综合。26在在1995以前，以前，SDH和和ATM还被认为是宽带综合数字业务网还被认为是宽带综合数字业务网(B-ISDN)的基本技术的基本技术在在1995年以后，年以后，ATM已受到了已受到了宽带宽带IP网网挑战。挑战。宽带宽带IP网的基础是先进的网的基础是先进的密集波分复用密集波分复用(DWDM)光纤技术和光纤技术和MPLS技术。技术。27图1.14当前电信网的概貌目前，目前，在通在通信产业界信产业界，基于基于IP实现实现多业务汇聚，多业务汇聚，骨干网采用骨干网
19、采用MPLS技术技术和和WDM技技术术来构建来构建已已成为共识。成为共识。28p网络平台资源的发展趋势：七化最终将形成最终将形成以光纤为主，无线为辅，覆盖以光纤为主，无线为辅，覆盖全球，天地一体化的通信网络。全球，天地一体化的通信网络。通信网通信网295WWhoeverWhereverWheneverWhomeverWhateverp无论什么人在什么地方什么时间跟什么人以什么样的方式通信都支持301.1.3通信系统的基本模型通信系统的基本模型1点到点的通信系统点到点的通信系统31图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例如图如图1.1(a）所示的）所示的点到点的单向通信模型：点到点的单向
20、通信模型：通信系统是将用户（信通信系统是将用户（信源）要求传递的信息转移到另一个用户（信宿）的全部软硬通信设源）要求传递的信息转移到另一个用户（信宿）的全部软硬通信设施。施。噪声源噪声源32图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例产生产生各种信息的信息源，它可各种信息的信息源，它可以是人或机器以是人或机器(如计算机等如计算机等)。噪声源噪声源33图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例负责将信源发出的信息负责将信源发出的信息转换转换成适成适合在传输系统中传输的信号。合在传输系统中传输的信号。噪声源噪声源34图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例对应不同的信源和传输系统
21、，对应不同的信源和传输系统，发送器会有不同的组成和信号发送器会有不同的组成和信号变换功能，一般包含变换功能，一般包含编码、调编码、调制、放大和加密制、放大和加密等功能。等功能。噪声源噪声源35图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例信号的信号的传输媒介传输媒介，负责在发送，负责在发送器和接收器之间器和接收器之间传输信号传输信号。噪声源噪声源36图图1.1简单通信系统模型简单通信系统模型(a)模型图；模型图；(b)实例实例按传输媒介的种类可分为按传输媒介的种类可分为有线信道和有线信道和无线信道无线信道；按传输信号的形式则可分；按传输信号的形式则可分为为模拟信道和数字信道模拟信道和数字信道
22、。噪声源噪声源37图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例它的作用它的作用与发送器正好相反与发送器正好相反。主要。主要功能包括信号的功能包括信号的解码、解调、放大、解码、解调、放大、均衡和解密均衡和解密等。等。噪声源噪声源是一种随机信号，对是一种随机信号，对通信有害，通信有害，但不可避免。但不可避免。38图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例负责负责接收信息接收信息。噪声源噪声源39图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例下述通信系统下述通信系统只是一个发送点到目的点的单向通信模型只是一个发送点到目的点的单向通信模型噪声源噪声源40点到点通信点到点通信影响因素：影响因
23、素：业务量和业务种类业务量和业务种类网络的结构的变化网络的结构的变化点点点通信点通信全互连通信网全互连通信网交换式通信网交换式通信网通信网通信网的现状的现状某种拓某种拓扑和技扑和技术结构术结构的网络的网络交换式全互连交换式全互连全互连全互连:即建立即建立n(n-1)个通信系统；个通信系统；或建立或建立n(n-1)/2个双工或半双工通信系统个双工或半双工通信系统412交换式网络交换式网络p在交换式网络中，用户终端都通过在交换式网络中，用户终端都通过用户线用户线与交换节点相连与交换节点相连p交换节点之间通过交换节点之间通过中继线中继线相连相连p任何两个用户之间的通信都要通过交换节点进行转接交换。任
24、何两个用户之间的通信都要通过交换节点进行转接交换。图1.2点到点的网络与交换式网络42交换式网络主要有如下交换式网络主要有如下优点优点：(1)骨干网上交换节点间可以用骨干网上交换节点间可以用少量的中继线路少量的中继线路以以共享共享的方的方式为大量用户服务，降低骨干网的建设式为大量用户服务，降低骨干网的建设成本成本。(2)交换节点的引入也增加了网络交换节点的引入也增加了网络扩容的方便性扩容的方便性，便于网络，便于网络的的控制与管理控制与管理。43实际中的大型交换网络都是实际中的大型交换网络都是由多级复合型网络构成的由多级复合型网络构成的n建立通信网需要引入交换建立通信网需要引入交换n建立大规模通
25、信网需要层次化交换建立大规模通信网需要层次化交换交换机44常见等级制网络结构常见等级制网络结构v现代通信网主要建立现代通信网主要建立以城市为中心固定的等级结构网以城市为中心固定的等级结构网络，区域蜂窝结构的移动通信网络，络，区域蜂窝结构的移动通信网络，为用户提供快为用户提供快捷的信息服务。捷的信息服务。v等级制网络结构：等级制网络结构：全部节点分成多个等级，每一节点属于某一等全部节点分成多个等级，每一节点属于某一等级，低等级节点与管辖它的高一等级节点相连，形成多级汇接辐射结构。级，低等级节点与管辖它的高一等级节点相连，形成多级汇接辐射结构。当最高等级节点间的通信联系非常繁忙且最高等级节点不止一
26、个时，往往把当最高等级节点间的通信联系非常繁忙且最高等级节点不止一个时，往往把最高等级节点连接成网状形结构。最高等级节点连接成网状形结构。在等级网中，如果某些节点间的联系十分密切，认为在它们之间建立直接连在等级网中，如果某些节点间的联系十分密切，认为在它们之间建立直接连接是十分必要的，而且经济合理，则除了逐级汇接外，还可在任何两节点间接是十分必要的，而且经济合理，则除了逐级汇接外，还可在任何两节点间建立直达线路。建立直达线路。45q1.1.电话网的等级制结构电话网的等级制结构电话网络结构的演变：电话网络结构的演变：减少等级减少等级无级动态网无级动态网主国际接口局主国际接口局C1C1C2C1C3
27、C4TmC5C2C3C4C5A用户B用户C1-C4：长途交换中心长途交换中心C5：端局端局Tm：汇接局汇接局四级长途电话网等级结构图四级长途电话网等级结构图二级长途电话网结构二级长途电话网结构 46p目前电话网分为目前电话网分为本地网和长途网本地网和长途网长途网长途网是指在全国范围内，由端局、汇接局和若干个长途局组成。是指在全国范围内，由端局、汇接局和若干个长途局组成。本地网本地网是在同一编号区域范围内，由若干端局，或者由若干端局与汇接局是在同一编号区域范围内，由若干端局，或者由若干端局与汇接局及局间中继线、用户线和话机终端等组成的电话网及局间中继线、用户线和话机终端等组成的电话网DC交换中心
28、：交换中心：设在省会（直辖市）城市，它们之间以网状网相互连接，设在省会（直辖市）城市，它们之间以网状网相互连接，与本省各地市的与本省各地市的DC2以星形方式连接。以星形方式连接。汇接所在省的省际长途来话、去话汇接所在省的省际长途来话、去话话务，以及所在本地网的长途终端话务话务，以及所在本地网的长途终端话务DC2交换中心：交换中心：设在地（市）本地网的中心城市，本省各地市的设在地（市）本地网的中心城市，本省各地市的DC2之之间以网状或不完全网状方式连接；同时辅以一定数量的直达电路与非本省间以网状或不完全网状方式连接；同时辅以一定数量的直达电路与非本省的交换中心相连。的交换中心相连。汇接所在本地网
29、的长途终端话务汇接所在本地网的长途终端话务47q2.数据网络的三级网络结构（数据网络的三级网络结构（CHINAPAC，CHINAFR，CHINADDN等）等）中国中国X.25X.25分组交换网，帧中继网，数字数据网等的网络结构。分组交换网，帧中继网，数字数据网等的网络结构。一级中心由设置在大区中心（枢纽）、各省市自治区和直辖市的节点组成，提供省间的长一级中心由设置在大区中心（枢纽）、各省市自治区和直辖市的节点组成，提供省间的长途业务途业务二级干线网由设置在省内的节点组成，它提供本省内长途和出入省的业务。二级干线网由设置在省内的节点组成，它提供本省内长途和出入省的业务。本地网是指城市范围内的网络
30、，在省内发达城市可以组建本地网。本地网为其用户提供本本地网是指城市范围内的网络，在省内发达城市可以组建本地网。本地网为其用户提供本地和长途业务。根据网络规模、业务量要求，本地网可以由多层次的网络组成。地和长途业务。根据网络规模、业务量要求，本地网可以由多层次的网络组成。48ppCDMA网的网结构示意图49多级结构的因特网多级结构的因特网大公司大公司地区地区ISP网络接入点网络接入点NAP（对等点）对等点）公司公司企业网企业网主干服务主干服务提供者提供者企业网企业网校园网校园网校园网校园网企业网企业网本地本地ISP地区地区ISP地区地区ISP地区地区ISP本地本地ISP本地本地ISP大公司大公司
31、大公司大公司网络接入点网络接入点NAP（对等点）对等点）n 网络接入点网络接入点 NAPn国家主干网（主干国家主干网（主干ISP）n地区地区ISPn本地本地ISPn校园网、企业网或校园网、企业网或PC机上网用户机上网用户主机到主机的通信可能经过多种主机到主机的通信可能经过多种ISP。501.1.4通信网的构成要素通信网的构成要素通信网通信网硬件硬件: :终端节点、交换节点、业务节点和传输系统终端节点、交换节点、业务节点和传输系统软件软件: :信令、协议、控制、管理、计费信令、协议、控制、管理、计费实际的通信网是由实际的通信网是由软件和硬件软件和硬件按按特定方式特定方式构成的一个通信系统。构成的
32、一个通信系统。51p硬件完成通信网的硬件完成通信网的基本功能：基本功能：接入、交换和传输接入、交换和传输。p软件完成通信网的软件完成通信网的功能：功能：控制、管理、运营和维控制、管理、运营和维护，实现通信网的智能化。护，实现通信网的智能化。521)终端节点：终端节点：信息的产生者，使用者信息的产生者，使用者。53p终端节点主要功能有：终端节点主要功能有：用户信息：用户信息：待传送的信息待传送的信息转换及收发转换及收发信信道上的道上的信号信号信令信息：信令信息：应有信令或协议的应有信令或协议的产生和识别产生和识别的的能力。能力。如寻址信号，控制信号，联系信号如寻址信号，控制信号，联系信号542)
33、交换节点交换节点交换节点是通信网的核心设备，最常见的有交换节点是通信网的核心设备，最常见的有电话电话交换机、分组交换机、路由器、转发器交换机、分组交换机、路由器、转发器等。等。交换节点负责交换节点负责集中、转发集中、转发终端节点产生的用户信息，终端节点产生的用户信息，但它自己但它自己并不产生并不产生和和使用使用这些信息。这些信息。55图图1.3交换节点的基本功能结构交换节点的基本功能结构(1)用户用户业务的集中和接入业务的集中和接入功能。通常由各类用户功能。通常由各类用户接口和中继接口组成。接口和中继接口组成。交换节点主要功能有：交换节点主要功能有：56图图1.3交换节点的基本功能结构交换节点
34、的基本功能结构(2)交换交换功能。通常由功能。通常由交换矩阵交换矩阵完成任意入线到出完成任意入线到出线的数据交换。线的数据交换。交换节点主要功能有：交换节点主要功能有：57图图1.3交换节点的基本功能结构交换节点的基本功能结构(3)信令信令功能。负责功能。负责呼叫控制和连接呼叫控制和连接的建立、监视、的建立、监视、释放等。释放等。交换节点主要功能有：交换节点主要功能有：58图图1.3交换节点的基本功能结构交换节点的基本功能结构(4)其他其他控制控制功能。路由信息的更新和维护、计费、功能。路由信息的更新和维护、计费、话务统计、维护管理等。话务统计、维护管理等。交换节点主要功能有：交换节点主要功能
35、有：593)业务节点：智能网中的业务节点：智能网中的业务控制节点业务控制节点(SCP)、智能外、智能外设、语音信箱系统，以及设、语音信箱系统，以及Internet上的各种信息服务器上的各种信息服务器它们通常由连接到通信网络边缘的它们通常由连接到通信网络边缘的计算机系统、数据库系计算机系统、数据库系统统组成。组成。其主要功能是：其主要功能是：(1)实现独立于交换节点的实现独立于交换节点的业务业务的执行和控制。的执行和控制。(2)实现对交换节点实现对交换节点呼叫建立的控制呼叫建立的控制。(3)为用户提供为用户提供智能化、个性化、有差异智能化、个性化、有差异的服务。的服务。604)传输系统：传输系统
36、：线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备等。等。传输系统为信息的传输提供传输信道，并将网络节点连传输系统为信息的传输提供传输信道，并将网络节点连接在一起。接在一起。传输系统一个主要的设计目标就是如何提高物理线路的传输系统一个主要的设计目标就是如何提高物理线路的使用效率，因此通常传输系统都采用了使用效率，因此通常传输系统都采用了多路复用技术多路复用技术，如频分，如频分复用、时分复用、波分复用等。复用、时分复用、波分复用等。另外，为保证交换节点能正确接收和识别传输系统的数据流，另外，为保证交换节点能正确接收和识别传输系统的数据流，交换节点必须与传输系统协调一致交换
37、节点必须与传输系统协调一致，这包括保持，这包括保持帧同步和位同帧同步和位同步、遵守相同的传输体制步、遵守相同的传输体制(如如PDH、SDH等等)等。等。613通信网的基本结构通信网的基本结构不同网络在不同网络在网络结构、基本功能、实现原网络结构、基本功能、实现原理上理上都是相似的都是相似的62它们都实现了以下四个主要的它们都实现了以下四个主要的网络功能网络功能：(1)信息传送。信息传送。它是通信网的基本任务，传送的信它是通信网的基本任务，传送的信息主要分为三大类：息主要分为三大类：用户信息、信令信息、管理信息用户信息、信令信息、管理信息。信息传输主要由信息传输主要由交换节点和传输系统交换节点和
38、传输系统完成。完成。(2)信息处理。信息处理。网络对信息的处理方式对最终用网络对信息的处理方式对最终用户是不可见的，主要目的是户是不可见的，主要目的是增强通信的有效性、可靠增强通信的有效性、可靠性和安全性性和安全性，信息最终的语义解释一般由终端应用来，信息最终的语义解释一般由终端应用来完成。完成。63(3)信令机制。它是通信网上任意两个通信实体之间为实信令机制。它是通信网上任意两个通信实体之间为实现某一通信任务，进行现某一通信任务，进行控制信息交换控制信息交换的机制，例如电话网上的的机制，例如电话网上的No.7信令、信令、Internet上的各种路由信息协议、上的各种路由信息协议、TCP连接建
39、立协议连接建立协议等均属此范畴。等均属此范畴。(4)网络管理。它负责网络的网络管理。它负责网络的运营管理、维护管理、资源管运营管理、维护管理、资源管理，理，以保证网络在正常和故障情况下的以保证网络在正常和故障情况下的服务质量服务质量。它是整个通。它是整个通信网中最具智能的部分。已形成的网络管理标准有：信网中最具智能的部分。已形成的网络管理标准有：电信管理电信管理网标准网标准TMN系列，计算机网络管理标准系列，计算机网络管理标准SNMP，公共管理信息，公共管理信息协议协议CMIP等。等。64图图1.4现代通信网的功能结构现代通信网的功能结构（按垂直结构分解）（按垂直结构分解）因此，从功能的角度看
40、，一个完整的现代通信网可分为相因此，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：互依存的三部分：业务网、传送网、支撑网业务网、传送网、支撑网。651)业务网业务网业务网负责向用户提供业务网负责向用户提供各种通信业务各种通信业务，如基本话音、数据、，如基本话音、数据、多媒体、租用线、多媒体、租用线、VPN等，等，采用不同交换技术的交换节点设备采用不同交换技术的交换节点设备通过传送网互连在一起就形成了不同类型的业务网通过传送网互连在一起就形成了不同类型的业务网。661)业务网业务网构成一个业务网的主要技术要素有以下几方面内容：构成一个业务网的主要技术要素有以下几方面内容：p网络拓扑
41、结构网络拓扑结构p交换节点技术交换节点技术p编号计划编号计划p信令技术信令技术p路由选择路由选择p业务类型业务类型p计费方式计费方式p服务性能保证机制等服务性能保证机制等其中其中交换节点设备是构成业务网的核心要素交换节点设备是构成业务网的核心要素。67表表1.1主要业务网的类型主要业务网的类型68692)传送网传送网构成传送网的构成传送网的主要技术要素主要技术要素有：有：p传输介质传输介质p复用体制复用体制p传送网节点技术等，其中传送网节点主要有传送网节点技术等，其中传送网节点主要有分插复用设备分插复用设备(ADM)和交叉连接设备和交叉连接设备(DXC)两种类型，它们是构成传送网的两种类型，它
42、们是构成传送网的核心要素核心要素。702)传送网传送网传送网是随着传送网是随着光传输技术光传输技术的发展，在的发展，在传统传输系统传统传输系统的基础的基础上引入上引入管理和交换智能管理和交换智能后形成的。后形成的。p传送网传送网独立于具体业务网独立于具体业务网p传送网负责传送网负责按需为交换节点按需为交换节点/业务节点之间的互连分配业务节点之间的互连分配电路，电路，在这些节点之间提供信息的在这些节点之间提供信息的透明传输通道透明传输通道p它还包含相应的它还包含相应的管理功能管理功能，如电路调度、网络性能监视、，如电路调度、网络性能监视、故障切换等。故障切换等。71传送网节点与业务网的交换节点传
43、送网节点与业务网的交换节点相似之处相似之处在于：在于：p传送网节点也具有传送网节点也具有交换功能交换功能。72传送网节点与业务网的交换节点传送网节点与业务网的交换节点不同之处不同之处在于：在于：（1）基本交换单位：）基本交换单位：p业务网交换节点业务网交换节点的基本交换单位本质上是的基本交换单位本质上是面向终端面向终端业务业务的，的，粒度很小粒度很小，例如一个时隙、一个虚连接；，例如一个时隙、一个虚连接；p传送网节点传送网节点的基本交换单位本质上是的基本交换单位本质上是面向一个中继面向一个中继方向方向的，因此粒度很大，例如的，因此粒度很大，例如SDH中基本的交换单位中基本的交换单位是一个虚容器
44、是一个虚容器(最小是最小是2Mb/s)，而在光传送网中基本而在光传送网中基本的交换单位则是一个波长的交换单位则是一个波长(目前骨干网上至少是目前骨干网上至少是2.5Gb/s)。73传送网节点与业务网的交换节点传送网节点与业务网的交换节点不同之处不同之处在于：在于：（2）连接的控制：）连接的控制：p业务网交换节点业务网交换节点的连接是在的连接是在信令系统信令系统的控制下建立和释的控制下建立和释放的，放的，p光传送网节点之间的连接则主要是通过光传送网节点之间的连接则主要是通过管理层面来指配管理层面来指配建立或释放的，每一个连接建立或释放的，每一个连接需要长期化需要长期化维持和相对固定。维持和相对固
45、定。p74目前主要的传送网有目前主要的传送网有SDH/SONET和光传送网和光传送网(OTN)两种类型。两种类型。753)支撑网支撑网支撑网负责提供业务网正常运行所必需的支撑网负责提供业务网正常运行所必需的信令、同步、网络信令、同步、网络管理、业务管理、运营管理管理、业务管理、运营管理等功能，以提供用户满意的服务质等功能，以提供用户满意的服务质量。量。763)支撑网支撑网支撑网包含三部分：支撑网包含三部分：(1)同步网。它处于数字通信网的最底层，负责实现网络节同步网。它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点设备之间和节点设备与传输设备之间信号的时钟同步
46、、帧同时钟同步、帧同步以及全网的网同步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。信号的正确接收和发送。773)支撑网支撑网支撑网包含三部分：支撑网包含三部分：(2)信令网。对于采用公共信道信令体制的通信网，存在一信令网。对于采用公共信道信令体制的通信网，存在一个逻辑上独立于业务网的信令网，它负责个逻辑上独立于业务网的信令网，它负责在网络节点之间传送在网络节点之间传送业务相关或无关的控制信息流业务相关或无关的控制信息流。783)支撑网支撑网支撑网包含三部分：支撑网包含三部分：(3)管理网。管理网的主要目标是管理网。管理网的主要目
47、标是通过实时和近实时来监视业通过实时和近实时来监视业务网的运行情况，并相应地采取各种控制和管理手段，以达到务网的运行情况，并相应地采取各种控制和管理手段，以达到在各种情况下充分利用网络资源，以保证通信的服务质量在各种情况下充分利用网络资源，以保证通信的服务质量。79CPN:CPN:用户驻地网（用户驻地网（consumer Premises Networkconsumer Premises Network）SNI:SNI:业务节点接口（业务节点接口（Service Node InterfaceService Node Interface）UNI:UNI:用户网络接口（用户网络接口（User Ne
48、twork InterfaceUser Network Interface（按水平结构（物理位置）分解）（按水平结构（物理位置）分解）80用户驻地网用户驻地网CPN（consumerPremisesNetwork)指设在用户驻指设在用户驻地，与公共通信网相联，为用户所拥有的局域型专用通信网：地，与公共通信网相联，为用户所拥有的局域型专用通信网：如如PBX，PABX，LAN，Intranet等在中型公司或企业所拥有等在中型公司或企业所拥有的部分，电话，传真等小型办公室和家庭用户所拥有的网络的部分，电话，传真等小型办公室和家庭用户所拥有的网络部分部分（按水平结构分解）（按水平结构分解）81用户接入
49、网用户接入网即为沟通核心网与用户之间的部分，由一系列传即为沟通核心网与用户之间的部分，由一系列传送实体（如线路设施和传输设备）组成，为传送业务提供所送实体（如线路设施和传输设备）组成，为传送业务提供所需要的传送承载能力。需要的传送承载能力。负责将电信业务透明地传送到用户，用户通过接入网的传输，负责将电信业务透明地传送到用户，用户通过接入网的传输，能灵活的接入到不同的电信业务节点上。能灵活的接入到不同的电信业务节点上。（按水平结构分解）（按水平结构分解）82核心网是信息网的骨干，电话网指核心网是信息网的骨干，电话网指长途网加中继网长途网加中继网。它是一。它是一个规模大，要求高效运转，安全可靠的网
50、络，实现全网范围个规模大，要求高效运转，安全可靠的网络，实现全网范围内的信号内的信号汇聚，分配，大容量的传输和交换汇聚，分配，大容量的传输和交换，高度互联的网，高度互联的网络，由大量的大容量传输和高速交换设备组成。络，由大量的大容量传输和高速交换设备组成。（按水平结构分解）（按水平结构分解）83SNI，UNI是它们之间的接口。（按水平结构分解）（按水平结构分解）841.1.5网络的分类网络的分类面向连接的网络（如电路交换网络），面向无连接的网络（如分组网络）及介于二者之间的网络（如虚电路交换网络）交换网(电话网与数据网)与广播网(无线电广播，有线电视网，卫星网，以太网)按电路连接方式模拟网、数
51、字网信号类型公用网、专用网电话网、电报网、传真网、数据网、综合业务网、电视网、计算机通信网、多媒体通信网、智能网等开放业务(按业务分)电话网（本地网、长途网）；非话网（局域网、城域网、广域网）；国家网、全球网分类特性属性服务范围(按空间距离分)运营方式有线网、无线网传输媒质(按组网的信道)通信的活动方式固定通信网、移动通信网按通信网中信号处理的方式按通信网中信号处理的方式85广域网广域网(WAN：WideAreaNetwork)城域网城域网(MAN：MetropolitanAreaNetwork)局域网局域网(LAN：LocalAreaNetwork)。861.1.6网络拓扑结构及特征网络拓扑
52、结构及特征网络拓扑结构的网络拓扑结构的三种基本类型三种基本类型：总线型、星型网络、环型网络总线型、星型网络、环型网络网络拓扑结构指终端网络拓扑结构指终端与节点或节点与节点之间的连与节点或节点与节点之间的连接与分布形式。接与分布形式。87典型网络拓扑结构典型网络拓扑结构星型拓扑结构星型拓扑结构总线拓扑结构总线拓扑结构环型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构树型拓扑结构网型拓扑结构网型拓扑结构集线器集线器交换机交换机交换机交换机集线器集线器混合型拓扑结构混合型拓扑结构为了防止传输信号的反射，在总线主干为了防止传输信号的反射，在总线主干两端必须安装终端电阻器。两端必须安装终端电阻器。88常用的互连结构：
53、常用的互连结构：常用的互连结构：常用的互连结构：利用基本拓扑结构进行组合得到的拓利用基本拓扑结构进行组合得到的拓利用基本拓扑结构进行组合得到的拓利用基本拓扑结构进行组合得到的拓扑结构扑结构扑结构扑结构1.1.树型拓扑结构树型拓扑结构：即星型结构即星型结构即星型结构即星型结构+ + + +星型结构，形状象一棵倒置的树，顶端星型结构，形状象一棵倒置的树，顶端星型结构，形状象一棵倒置的树，顶端星型结构，形状象一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支。是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支。是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支。是树根，树根以下带分支，每个分支
54、还可再带子分支。树型拓扑结构树型拓扑结构集线器集线器交换机交换机交换机交换机集线器集线器2.2.2.2.混合型拓扑结构：混合型拓扑结构：混合型拓扑结构：混合型拓扑结构：两种或两种或两种或两种或两种以上基本拓扑结构的组两种以上基本拓扑结构的组两种以上基本拓扑结构的组两种以上基本拓扑结构的组合合合合893.正则拓扑结构正则拓扑结构p正则图：正则图：图中各点具有相同的度数图中各点具有相同的度数（即（即跟跟v v相连的相连的边的数目边的数目）; ;这种图所对应的拓扑结这种图所对应的拓扑结构，称其成为正则拓扑结构。构，称其成为正则拓扑结构。蜂窝型蜂窝型蜂窝型蜂窝型环型环型环型环型网格型网格型网格型网格型
55、90p4、网型拓扑结构：、网型拓扑结构：多种结构的不规则组合，多种结构的不规则组合，结点之间有多条路径相连，不受瓶颈和失结点之间有多条路径相连，不受瓶颈和失效问题的影响。效问题的影响。网型拓扑结构网型拓扑结构91拓扑拓扑结构结构优点优点缺点缺点典型应用典型应用总线总线 电缆长度短；结构简单，电缆长度短；结构简单，无源工作，可靠性高；扩无源工作，可靠性高；扩展方便展方便故障诊断和隔离困难；实故障诊断和隔离困难；实时性难于保证，效率较低；时性难于保证，效率较低；存在传输电缆瓶颈，系统存在传输电缆瓶颈，系统范围受限；对所连节点智范围受限；对所连节点智能性要求高能性要求高10Base210Base5星
56、型星型 访问协议和控制介质访问访问协议和控制介质访问的方法简单；容易检测和的方法简单；容易检测和隔离故障；良好的扩展性隔离故障；良好的扩展性和伸缩性和伸缩性中心站点的可靠性和冗余中心站点的可靠性和冗余度要求很高；需要大量电度要求很高；需要大量电缆，安装工作量大；缆，安装工作量大；节点节点的分布处理能力较少的分布处理能力较少以太网交换以太网交换机与集线器机与集线器环型环型 简化了路径选择的控制，简化了路径选择的控制，同时控制软件比较简单；同时控制软件比较简单；电缆长度短电缆长度短任何一个节点出现故障，任何一个节点出现故障，都会影响全网的通信；检都会影响全网的通信；检测故障困难；测故障困难；站点过
57、多时，站点过多时，将会影响信息传输效率，将会影响信息传输效率，使网络的响应时间变长。使网络的响应时间变长。IBM令牌环令牌环FDDI92拓扑拓扑拓扑拓扑结构结构结构结构优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点典型应用典型应用典型应用典型应用树形树形易易扩充，网络扩充，网络层次清楚，故层次清楚，故障隔离容易障隔离容易根根结点可靠性结点可靠性要求比较高要求比较高以以太网交换机与集太网交换机与集线器级联线器级联混合混合网络网络易易扩展，可靠扩展，可靠性高性高对对连接不同拓连接不同拓扑的连接器要扑的连接器要求较高求较高交换式交换式FDDI，FDDI集中式集中式网状网状可靠性高可靠性高费用高，结构费用高，结构复
58、杂，管理维复杂，管理维护困难护困难大型网络如大型网络如中国公中国公用计算机互联网用计算机互联网CHINANET931最容易处理网络故障的网络拓扑结构是（最容易处理网络故障的网络拓扑结构是（1）；一旦中心节点出现故障则整个）；一旦中心节点出现故障则整个网络瘫痪的网络拓扑结构是（网络瘫痪的网络拓扑结构是（2）;在局域网中，最普遍使用的网络且实时性较在局域网中，最普遍使用的网络且实时性较差的拓扑结构是（差的拓扑结构是（3）;交换式以太网是一种典型的局域网，它的拓扑结构是交换式以太网是一种典型的局域网，它的拓扑结构是（4）;具有冲突检测载波监听多路访问具有冲突检测载波监听多路访问CSMA/CD技术，一
59、般用于（技术，一般用于（5）拓朴结）拓朴结构构A、星型网型星型网型B、总线型总线型C、环型环型D、树型树型E混合型混合型2（）在大范围的局域网中，星型网络比总线型网络造价高的主要原因是）在大范围的局域网中，星型网络比总线型网络造价高的主要原因是星型网络中用的星型网络中用的HUB非常贵非常贵B星型网络需要更贵的连接器星型网络需要更贵的连接器星型网络的网卡比总线型网络的网卡贵星型网络的网卡比总线型网络的网卡贵D星型网络需要更多的电缆，所以星型网络需要更多的电缆，所以造价较高造价较高3下列哪个句子最佳地描述了环型网络：下列哪个句子最佳地描述了环型网络：比别的拓扑需要的电缆更少。介质不贵，容易使用。比
60、别的拓扑需要的电缆更少。介质不贵，容易使用。所有的计算机具有均等的访问权。所有的计算机具有均等的访问权。需要终端匹配器才能正常工作。需要终端匹配器才能正常工作。4下列哪个句子最佳地描述了总线型网络：下列哪个句子最佳地描述了总线型网络：比别的拓扑需要的电缆更多。比别的拓扑需要的电缆更多。B介质不贵，容易使用。介质不贵，容易使用。比别的拓扑容易诊断比别的拓扑容易诊断D.网络上的计算机数量不影响网络性能网络上的计算机数量不影响网络性能94选择网络拓朴结构的原则选择网络拓朴结构的原则p结构可靠性（容错能力）结构可靠性（容错能力）p建设和管理的代价建设和管理的代价p可扩展性和适应性可扩展性和适应性p因地
61、制宜因地制宜p响应时间和吞吐量响应时间和吞吐量951.1.5通信网的业务通信网的业务传统传统ITU-T建议的方式，根据信息类型的不同将业务分建议的方式，根据信息类型的不同将业务分为四类：为四类：p话音业务话音业务p数据业务数据业务p图像业务图像业务p视频和多媒体业务。视频和多媒体业务。96图图1.6通信业务的带宽需求通信业务的带宽需求971电话业务电话业务目前电话业务：目前电话业务：p固定电话业务固定电话业务p移动电话业务移动电话业务pVoIPp会议电话业务会议电话业务p电话语音信息服务业务等。电话语音信息服务业务等。该类业务不需要复杂的终端设备，所需带宽小于该类业务不需要复杂的终端设备，所需
62、带宽小于64kb/s，采用采用电路或分组方式承载。电路或分组方式承载。982数据业务数据业务低速数据业务主要包括：低速数据业务主要包括：p电报电报p电子邮件电子邮件p数据检索数据检索pWeb浏览等。浏览等。该类业务主要通过分组网络承载，所需带宽小于该类业务主要通过分组网络承载，所需带宽小于64kb/s。992数据业务数据业务高速数据业务包括：高速数据业务包括：p局域网互连局域网互连p文件传输文件传输p面向事务的数据处理业务等面向事务的数据处理业务等所需带宽均大于所需带宽均大于64kb/s,采用电路或分组方式承载。采用电路或分组方式承载。1003图像业务图像业务图像业务主要包括图像业务主要包括传
63、真、传真、CAD/CAM图像传送图像传送等。等。该类业务所需带宽差别较大，该类业务所需带宽差别较大，G4类传真需要类传真需要2.464kb/s的带的带宽宽，而而CAD/CAM则需要则需要64kb/s34Mb/s的带宽。的带宽。CAD计算机辅助设计计算机辅助设计(Computer Aided Design)CAM(computerAidedManufacturing，计算机辅助制造，计算机辅助制造)1014视频和多媒体业务视频和多媒体业务视频和多媒体业务包括视频和多媒体业务包括p可视电话可视电话p视频会议视频会议p视频点播视频点播p普通电视普通电视p高清晰度电视等。高清晰度电视等。该类业务所需的
64、带宽差别很大，例如，会议电视需要该类业务所需的带宽差别很大，例如，会议电视需要64k2Mb/s，而高清晰度电视需要而高清晰度电视需要140Mb/s左右。左右。1024视频和多媒体业务视频和多媒体业务目前通信网业务存在的目前通信网业务存在的主要问题主要问题是：大多数业务都是是：大多数业务都是基于旧的技术和现存的网络结构来实现的，因此除了基于旧的技术和现存的网络结构来实现的，因此除了基本的话音和低速数据业务外，基本的话音和低速数据业务外，大多数业务的服务性大多数业务的服务性能都与用户实际的要求存在不小的差距。能都与用户实际的要求存在不小的差距。1035承载业务与终端业务承载业务与终端业务另外一种广
65、泛使用的业务分类方式，即按照网络提供业务的方式，另外一种广泛使用的业务分类方式，即按照网络提供业务的方式，将业务分为三类：将业务分为三类：承载业务、用户终端业务和补充业务。承载业务、用户终端业务和补充业务。(1)承载业务：承载业务：网络提供的网络提供的单纯的信息传送单纯的信息传送业务，具体地说，业务，具体地说，是在用户网络接口处提供的。网络用电路或分组交换方式将信息是在用户网络接口处提供的。网络用电路或分组交换方式将信息从一个用户网络接口从一个用户网络接口透明地传送透明地传送到另一个用户网络接口，而到另一个用户网络接口，而不对不对信息做任何处理和解释，它与终端类型无关信息做任何处理和解释，它与
66、终端类型无关。一个一个承载业务承载业务通常用承载方式通常用承载方式(分组还是电路交换分组还是电路交换)、承载速率、承载速率、承载能力承载能力(语音、数据、多媒体语音、数据、多媒体)来定义。来定义。104(2)用户终端业务：用户终端业务：所有各种面向用户的业务，它在人与终所有各种面向用户的业务，它在人与终端的接口上提供。它既反映了网络的信息传递能力，又包含了端的接口上提供。它既反映了网络的信息传递能力，又包含了终端设备的能力，终端设备的能力，终端业务包括电话、电报、传真、数据、多终端业务包括电话、电报、传真、数据、多媒体等。媒体等。一般来讲，一般来讲，用户终端业务都是在承载业务的基础上增用户终端
67、业务都是在承载业务的基础上增加了高层功能而形成的。加了高层功能而形成的。(3)补充业务：补充业务：又叫附加业务，是由网络提供的，在承载业又叫附加业务，是由网络提供的，在承载业务和用户终端业务的基础上附加的业务性能。补充业务不能单务和用户终端业务的基础上附加的业务性能。补充业务不能单独存在，它必须与基本业务一起提供。常见的补充业务有独存在，它必须与基本业务一起提供。常见的补充业务有主叫主叫号码显示、呼叫转移、三方通话、闭合用户群号码显示、呼叫转移、三方通话、闭合用户群等。等。105图1.7承载业务和用户终端业务106未来通信网提供的业务应呈现以下特征：未来通信网提供的业务应呈现以下特征：(1)移
68、动性，包括终端移动性、个人移动性；移动性，包括终端移动性、个人移动性；(2)带宽按需分配带宽按需分配(3)多媒体性；多媒体性；(4)交互性。交互性。1071.2通信网的交换技术通信网的交换技术1.2.1交换技术概述交换技术概述1面向连接和无连接面向连接和无连接根据网络传递用户信息时根据网络传递用户信息时是否预先建立是否预先建立源端到目的端的源端到目的端的连连接接，我们将网络使用的交换技术分为两类：，我们将网络使用的交换技术分为两类：p面向连接型面向连接型p无连接型。无连接型。使用相应交换技术的网络也依次称为使用相应交换技术的网络也依次称为面向连接型网络和无连接面向连接型网络和无连接型网络。型网
69、络。108在面向连接型的网络中，两个通信节点间典型的在面向连接型的网络中，两个通信节点间典型的一次数据交换过程包含三个阶段：一次数据交换过程包含三个阶段：p连接建立连接建立p数据传输数据传输p连接释放。连接释放。其中其中连接建立和连接释放阶段传递的是控制信息连接建立和连接释放阶段传递的是控制信息，用用户信息则在数据传输阶段传输。户信息则在数据传输阶段传输。109A交换机交换机交换机交换机交换机交换机BCD110三个阶段中最复杂和最重要的阶段是三个阶段中最复杂和最重要的阶段是连接建立连接建立:p确定从源端到目的端的连接应走的确定从源端到目的端的连接应走的路由路由p在沿途的在沿途的交换节点中保存该
70、连接的状态信息交换节点中保存该连接的状态信息，这些，这些连接状态信息说明了属于该连接的信息在交换节点连接状态信息说明了属于该连接的信息在交换节点应应被如何处理和转发。被如何处理和转发。p连接建立创建的连接可以是连接建立创建的连接可以是物理连接物理连接，也可以是一，也可以是一个个逻辑连接逻辑连接，但这种区别用户并不关心，它本身也不，但这种区别用户并不关心，它本身也不是影响服务质量的主要因素。是影响服务质量的主要因素。111帧中继交换帧中继交换XYFCS用户数据用户数据用户数据用户数据 bFCS用户数据用户数据用户数据用户数据 a路由选择检查表输入输出端口DLCI端口DLCIXaYb例：帧中继交换
71、原理例：帧中继交换原理112同一个用户所发出的先后数据在每一段链路上都具有相同一个用户所发出的先后数据在每一段链路上都具有相同的虚电路号，不同的用户所发出的数据在同一段链路同的虚电路号，不同的用户所发出的数据在同一段链路上具有不同的虚电路号，用户从源端到目的端由不同的上具有不同的虚电路号，用户从源端到目的端由不同的虚电路号组成端到端的虚连接，通过虚连接完成共享资虚电路号组成端到端的虚连接，通过虚连接完成共享资源及复用。源及复用。FRPADABFRFR节节 点点1 1FRFR节节点点2 2FRFR节节点点3 3FRFR节节点点4 4ABFRFR节节点点1 1FRFR节节点点2 2FRFR节节点点
72、3 3FRFR节节点点4 4DC终终端端A到到C的的虚虚电电路路：10、2020、2626、4040终终端端B到到D的的虚虚电电路路：12、2727、3434DLCI=10DLCI=20DLCI=26DLCI=40DLCI=12DLCI=27DLCI=34113图9.8ATMVC交换ATMVC交换114VCI与与VPI（VPI包含包含VCI）pATM连接用信元首部中的两级标号来识别。p虚通道标识VCI(VirtualChannelIdentifier)p虚通路标识符VPI(VirtualPathIdentifier)传输链路虚通道VPxVPzVPyVCxVCxVCyVCzVCzVCyVCyVC
73、x虚通路ATM层层-交换与路由与复用交换与路由与复用115VCI与与VPI（VPI包含包含VCI）p一个虚通道VC是在两个或两个以上的端点之间的一个运送ATM信元的通信通路。p一个虚通路VP包含有许多相同端点的虚通路VC，而这许多VC都使用同一个VPI。p在一个给定的接口，复用在一条链路上的许多不同的VP，用它们的VPI来识别。p复用在一个VP中的不同的VC，用它们的VCI来识别。p传输链路虚通路VPxVPzVPyVCxVCxVCyVCzVCzVCyVCyVCx虚通道116ATM交换原理:请求建立连接接收端收到请求并同意建立连接， 虚连接上所有中继交换机中都会建立VPI/VCI连接映象表通过一
74、系列的VP、VC交换，数据传输到目的地传输完毕释放连接。有两种交换：虚通路交换(VPS)和虚通道交换(VCS) 。p 117VP 交换交换VPI = 1VPI = 3VPI = 5VPI = 2VPI = 4VPI = 6VCI = 1VCI = 2VCI = 3VCI = 4VCI = 5VCI = 6VCI = 3VCI = 4VCI = 5VCI = 6VCI = 1VCI = 2VPVP交换原理：成组交换交换原理：成组交换, ,其中的其中的VCIVCI保持不变。保持不变。VP VP 交换的示意图交换的示意图118VC交换交换1 1、完成、完成 VPC VPC 交换交换2 2、完成、完成
75、不同不同 VPC VPC 内部内部 VCC VCC 之间的交换之间的交换，VCC VCC 连接的连接的 VPI/VCI VPI/VCI 值被同时交值被同时交换为新的换为新的 VPI/VCI VPI/VCI 值。如，输入端值。如，输入端 VPI=1/VCI=2VPI=1/VCI=2的的 VCC VCC 经过经过 VC VC 交换后，交换后，在输出端被交换为在输出端被交换为 VPI=3/VCI=4VPI=3/VCI=4，而输入端中同一而输入端中同一 VPVP中的另一个中的另一个 VCC VCC 则被则被交换为交换为VPI=2/VCI=3VPI=2/VCI=3。VC 交换交换VP 交换交换VCI =
76、 1VCI = 2VCI = 1VCI = 2VCI = 3VCI = 4VCI = 1VCI = 21243VPI = 1VPI = 4VPI = 5VPI = 2VPI = 3119图图ATM虚电路虚电路VPI+VCIVPI+VCI共同表示共同表示ATMATM虚电路虚电路 12计算机计算机进程进程123计算机计算机进程进程计算机计算机进程进程节点节点1 1节点节点3 3节点节点2VPI=3VCI=6VPI=1,VCI=1VCI=2VCI=3VPI=4VCI=3VPI=2,VCI=4VCI=5VPI=5,VCI=2VCI=33120在无连接型的网络中，数据传输前，不需要在源端和目的在无连接型
77、的网络中，数据传输前，不需要在源端和目的端之间先建立通信连接，就可以直接通信。端之间先建立通信连接，就可以直接通信。不管是否来自同一数据源，交换节点将分组看成不管是否来自同一数据源，交换节点将分组看成互不依互不依赖的基本单元，独立地处理每一个分组，并为其寻找最佳转发赖的基本单元，独立地处理每一个分组，并为其寻找最佳转发路由，路由，因而来自因而来自同一数据源的不同分组可以通过不同的路径到同一数据源的不同分组可以通过不同的路径到达目的地。达目的地。通信子网通信子网ComputerComputerComputerComputerComputerComputerComputerComputerComp
78、uterComputerComputerComputerB BA AC CD DE E主机主机1212交换节点的功能结构交换节点的功能结构122图图1.8交换节点中交换功能的实现交换节点中交换功能的实现(a)面向连接型；面向连接型；(b)无连接型无连接型123在面向连接型的网络中在面向连接型的网络中:p连接建立阶段传递的连接建立阶段传递的控制数据控制数据中包含中包含目的地址和连接标识目的地址和连接标识，沿途交换节点沿途交换节点以目的地址以目的地址为关键字，为关键字，查找路由表，就可以确定查找路由表，就可以确定目的地，相应入端口的信息应该交换到哪一个出端口，目的地，相应入端口的信息应该交换到哪一
79、个出端口，交换节交换节点同时将该信息保存到一张转发表中点同时将该信息保存到一张转发表中p在用户数据传输阶段，用户数据在用户数据传输阶段，用户数据无需携带目的地址，只需携无需携带目的地址，只需携带一个短的连接标识带一个短的连接标识，交换节点根据，交换节点根据连接标识和转发表连接标识和转发表就可实就可实现快速的数据交换。现快速的数据交换。p转发表记录的是一个转发表记录的是一个交换节点当前维持的所有的连接状态信交换节点当前维持的所有的连接状态信息，这些信息指明了一个连接上的用户信息在交换节点上应该息，这些信息指明了一个连接上的用户信息在交换节点上应该如何转发，如何转发，根据交换实现技术的不同，该表的
80、内容和物理形式根据交换实现技术的不同，该表的内容和物理形式也不相同。也不相同。124在无连接型的网络中：在无连接型的网络中：p交换节点交换节点不需要呼叫处理不需要呼叫处理功能和记录连接状态信息的功能和记录连接状态信息的转发表转发表。p每一个分组都携带每一个分组都携带目的地址目的地址p交换节点只需要交换节点只需要根据路由表根据路由表就可以完成从入端口到出端口的就可以完成从入端口到出端口的交换。交换。125两种方式各有优缺点两种方式各有优缺点:p面向连接方式适用于面向连接方式适用于大批量、可靠的数据传输大批量、可靠的数据传输业务业务,但网络控制机制复杂但网络控制机制复杂；p无连接方式控制机制无连接
81、方式控制机制简单，适用于突发性强、简单，适用于突发性强、数据量少的数据传输业务数据量少的数据传输业务。1261.2.2主要的交换技术主要的交换技术目前在目前在广域通信网广域通信网上使用的交换技术主要有上使用的交换技术主要有电路交换、分电路交换、分组交换、帧中继、组交换、帧中继、ATM技术。技术。127图1.9通信网的主要交换技术1281电路交换电路交换电路交换方式：电路交换方式：p主要用于目前的主要用于目前的电话通信网电话通信网p是一种是一种面向连接的技术面向连接的技术p一次通信过程分为一次通信过程分为连接建立、数据传输和连接释连接建立、数据传输和连接释放放三个阶段。三个阶段。129A交换机交
82、换机交换机交换机交换机交换机BCD1301电路交换电路交换在在连接建立连接建立阶段，网络要完成两项工作：阶段，网络要完成两项工作：第一，确定用户信息应走第一，确定用户信息应走路由路由；第二，在该路由途经的交换节点进行全程的第二，在该路由途经的交换节点进行全程的资源预留资源预留p建立一条端到端的建立一条端到端的专用通信连接专用通信连接p这个连接通常这个连接通常占用固定的带宽或时隙占用固定的带宽或时隙，有，有固定的传输速率固定的传输速率。p预留的资源包括：预留的资源包括：交换节点中从入端口到出端口的交换节点中从入端口到出端口的内部通道内部通道交换节点间交换节点间中继线路上的带宽资源中继线路上的带宽
83、资源1311电路交换电路交换在整个通信期间，在整个通信期间，不管实际有无数据传输，不管实际有无数据传输，沿途的交换节点负责沿途的交换节点负责保持、监视保持、监视该连接，该连接，直到用户明确地发出通信结束的信号，网络直到用户明确地发出通信结束的信号，网络才释放被占用的资源，才释放被占用的资源，撤销该连接。撤销该连接。电路交换在连接建立时，电路交换在连接建立时，预先分配固定带宽资源预先分配固定带宽资源的方式被称为的方式被称为静静态复用方式。态复用方式。1321、电路交换、电路交换（CircuitSwitching)p电路交换原理电路交换原理:在传输数据之前，先在传输数据之前，先建立建立源和目的之间
84、的源和目的之间的连接连接，建立连接之后，不论有无数据传输，连接都被建立连接之后，不论有无数据传输，连接都被独占独占。传输结束。传输结束后，要后，要释放连接释放连接。p通话的全部时间内，通话的两个用户通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用始终占用端到端的固定传端到端的固定传输带宽（频带或时隙等）。输带宽（频带或时隙等）。p面向连接的方式：面向连接的方式：建立连接建立连接传输传输释放连接释放连接A交换机交换机交换机交换机交换机交换机BCD133电路交换示意图电路交换示意图ABCD交换节点交换节点拨号及拨号及有关处有关处理时间理时间呼叫建呼叫建立时延立时延信息信息传输传输释放释放连接连接寻找输寻找
85、输出线路出线路时间时间呼叫处呼叫处理时间理时间传播时延传播时延134电路交换的特点：电路交换的特点：p优点：优点：信息透明传输，对传输的数据格式和编码类型没有限制信息透明传输，对传输的数据格式和编码类型没有限制开销少，传输效率高。开销少，传输效率高。信息传输时延短，并且固定不变信息传输时延短，并且固定不变适用于连续、大批量的数据传输。适用于连续、大批量的数据传输。p缺点：缺点：接续时间长接续时间长电路利用率低电路利用率低限制了不同速率和不同编码格式不同通信规程用户终端设备限制了不同速率和不同编码格式不同通信规程用户终端设备之间的互通。之间的互通。存在呼损：呼叫不通存在呼损：呼叫不通1352、存
86、储转发方式：报文和分组交换方式、存储转发方式：报文和分组交换方式在交换过程中，在交换过程中，交换设备将接收交换设备将接收到的到的报文先存储，报文先存储，待信道空闲时待信道空闲时再再根据地址表根据地址表转发出去转发出去，一级一级中转一级一级中转，直到目的地，直到目的地。这种。这种数据传输数据传输技术称为技术称为存储存储- -转发转发。网络网络网络网络网络网络网络路由器路由器路由器路由器路由器路由器AB查找路由表目的地下一跳路由器查找路由表目的地下一跳路由器查找路由表目的地下一跳路由器136（1）报文交换报文交换p基本思想：基本思想：“将整个报文作为一个整体进行存将整个报文作为一个整体进行存储转发
87、储转发”(Store-Forward)(Store-Forward)137报文交换示意图报文交换示意图ABCD交换节点交换节点报文报文报文报文报文报文端端到到端端报报文文时时延延传输传输时延时延传播时延传播时延存储转发存储转发时延时延138特点：特点：存储转发方式：存储转发方式：报文交换可进行速率，码型的变报文交换可进行速率，码型的变换；不需要收发两端同时处于激活状态；不存在呼换；不需要收发两端同时处于激活状态；不存在呼损；便于对报文实现多种功能服务，如差错控制，损；便于对报文实现多种功能服务，如差错控制，优先级处理，同文多址传送等。优先级处理，同文多址传送等。链路利用率高，可多路复用。链路利
88、用率高，可多路复用。每份报文中含有报头，必须包含收、发双方的地每份报文中含有报头，必须包含收、发双方的地址，以便交换节点进行路由。址，以便交换节点进行路由。时延大时延大。出错后整个报文全部重发。出错后整个报文全部重发。设备要求高设备要求高139（2）分组交换）分组交换解决思路解决思路: : 把一份报文分解成若干段，每一段组装成为一个分组把一份报文分解成若干段，每一段组装成为一个分组(Packet(Packet），），交换机以分组作为存储、处理和传输单元交换机以分组作为存储、处理和传输单元140数据数据数据分组交换F在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块F 每个块增加带有控制信息的首部构成分组
89、（包）F 依次把各分组发送到接收端F 接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文数据分组11010011101 11010011101 00101001110 00101001110报文发送端首部分组数据首部分组首部数据发送发送发送在前发送接收端数据首部数据首部数据首部11010011101 11010011101 00101001110 00101001110141p转转发发原原理理：将将需需要要传传输输的的数数据据组组装装成成分分组组，标标上上地地址址信信息息发发往往网网络络，网网络络各各结结点点根根据据分分组组的的地地址址，一一级级地转发到目的地。级级地转发到目的地。p动态分配传输带宽（统
90、计时分复用方式）。动态分配传输带宽（统计时分复用方式）。通信子网通信子网ComputerComputerComputerComputerComputerComputerComputerComputerComputerComputerComputerComputerB BA AC CD DE E主机主机142 I I、数数据据报报（Datagram）: :自自带带寻寻址址信信息息的的独独立立数数据据分分组组。数数据据报报每每经经过过一一个个中中继继节节点点时时，都都要要进进行行路路由由选选择择。不不同同分分组组所所经经过的路由可能不相同。过的路由可能不相同。是一种无连接的服务。是一种无连接的服务
91、。通信子网通信子网ComputerComputerComputerComputerComputerComputerComputerComputerComputerComputerComputerComputerB BA AC CD DE E主机主机分组交换的两种形式：分组交换的两种形式：数据报服务和虚电路服务数据报服务和虚电路服务143分组交换数据报时延示意图分组交换数据报时延示意图ABCD交换节点交换节点分组分组1分组分组1分组分组1分组分组2分组分组2分组分组2分组分组3分组分组3分组分组3传传输输整整个个报报文文的的端端到到端端总总时时延延传输时传输时延延传播时延传播时延存储转存储转发时
92、延发时延144数据报服务的特点数据报服务的特点:p无连接建立过程。无连接建立过程。p每个分组独立地选择路由每个分组独立地选择路由;p尽力而为的服务方式，即不可靠的尽力而为的服务方式，即不可靠的,不能保证服务质量的服务。不能保证服务质量的服务。 p当网络发生拥塞时当网络发生拥塞时,网络中的某个节点可以将一些分组丢弃网络中的某个节点可以将一些分组丢弃.p网络网络不保证不保证所传送的分组所传送的分组不丢失不丢失，也不保证按源主机发送分，也不保证按源主机发送分组的先后组的先后顺序顺序以及在以及在时限时限内必须将分组交付给目的主机内必须将分组交付给目的主机145II.II.虚电路虚电路（VirtualC
93、ircuit）H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网H1要和H5通信虚电路H1向H5发送的所有分组都沿此虚电路传送。主机主机 H H1 1 先向主机先向主机 H H5 5 发出一个特定格式的控制信息分组，要求进发出一个特定格式的控制信息分组，要求进行通信，同时寻找一条合适路由。若主机行通信，同时寻找一条合适路由。若主机 H H5 5 同意通信就发回响同意通信就发回响应，然后双方就建立了虚电路。应，然后双方就建立了虚电路。 146H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网在虚电路建立后，网络向用户提供的服务就好像在两个主机在虚电路建立后，网络向用户提供的服务就好像在两个主机之间建立了一对
94、穿过网络的之间建立了一对穿过网络的数字管道数字管道。所有发送的分组都按。所有发送的分组都按顺序进入管道，然后按照顺序进入管道，然后按照先进先出先进先出的原则沿着此管道传送到的原则沿着此管道传送到目的站主机。目的站主机。 147H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网到达目的站的分组顺序就与发送时的顺序一致，因此网到达目的站的分组顺序就与发送时的顺序一致，因此网络提供虚电路服务对通信的络提供虚电路服务对通信的服务质量服务质量 QoSQoS (Quality of (Quality of Service)Service)有较好的保证。有较好的保证。 148虚电路虚电路（VirtualCircu
95、it）p一次路由选择：一次路由选择：分组发送前建立合适路由，再分组发送前建立合适路由，再进行分组的传输，所有报文分组都是按最初所进行分组的传输，所有报文分组都是按最初所建立的路由转发，并按发送顺序到达目标主机，建立的路由转发，并按发送顺序到达目标主机，路由在逻辑连接期间都是固定的。路由在逻辑连接期间都是固定的。各分组在每各分组在每个交换机中仍然需要存储、排队等待。个交换机中仍然需要存储、排队等待。149分组交换虚电路时延示意图分组交换虚电路时延示意图连接连接请求请求连接连接应答应答分分组组A AB BC CD D150虚电路与数据报的区别虚电路与数据报的区别比较内容比较内容虚虚电路电路数据报数
96、据报思路思路可靠通信由网络来保可靠通信由网络来保证证可靠通信由用户主机可靠通信由用户主机来保证来保证端到端的端到端的连接连接必须有必须有不要不要目的站地址目的站地址仅在仅在连接建立阶段使连接建立阶段使用，每个分组使用短用，每个分组使用短的虚电路号的虚电路号每个分组都有目的站每个分组都有目的站的全地址的全地址分组的顺序分组的顺序总是按发送顺序到达总是按发送顺序到达目的站目的站到达目的站时可能不到达目的站时可能不按发送顺序按发送顺序端到端的端到端的差错处理差错处理和流量控制和流量控制由由通信子网负责通信子网负责由由主机负责主机负责151(4)分组交换是针对数据通信而设计的，主要特点是：分组交换是针
97、对数据通信而设计的，主要特点是：p以分组为单位以分组为单位，长度一般在，长度一般在10002000字节左右；字节左右；p“存储转发存储转发”方式工作，能够实现不同类型的数据方式工作，能够实现不同类型的数据终端设备（不同的传输速率，不同的代码，不同的通终端设备（不同的传输速率，不同的代码，不同的通信控制规程等）之间的通信。信控制规程等）之间的通信。p统计时分复用统计时分复用技术技术,经济性好经济性好p每个分组由用户每个分组由用户信息部分和控制部分信息部分和控制部分组成，控制部分组成，控制部分包含差错控制信息，可以用于对差错的检测和校正；包含差错控制信息，可以用于对差错的检测和校正；p缺点：缺点：
98、需要加控制信息，对交换机要求高需要加控制信息，对交换机要求高分组交换特点分组交换特点152三种交换方式的事件顺序三种交换方式的事件顺序分分组组A AB BC CD D报文报文A AB BC CD D报文交换报文交换分组交换的分组交换的数据报方式数据报方式连连接接请请求求连连接接应应答答分分组组A AB BC CD D分组交换的分组交换的虚电路方式虚电路方式呼呼叫叫请请求求呼呼叫叫应应答答数数据据A A B B C C D D电路交换电路交换153堂下作业堂下作业一、假设两个用户之间的传输线路由3段链路组成（2个中间节点），每段链路的传播时延均为1ms，呼叫建立时间（电路交换或虚电路）为150m
99、s，在这样的线路上传送3,600比特的报文，分组的大小为1,024比特，分组头的开销为24比特，线路的数据速率为9600b/s。试分别计算在下列各种交换方式下端到端的时延：1.电路交换2.报文交换3.采用虚电路的分组交换4.采用数据报的分组交换注：以上交换方式均为理想方式下的交换，忽略存储转发时延。154堂下作业：堂下作业：p二、试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x（bit）。从源站到目的站共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为b（b/s）。在电路交换时电路的建立时间为s（s）。在分组交换时分组长度为p（bit），且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条
100、件下，分组交换的时延比电路交换的要小？1553帧中继帧中继以以X.25为代表的分组交换技术出现在为代表的分组交换技术出现在20世纪世纪70年代，当时长途数年代，当时长途数据传输还有很高的差错率，为保证可靠的服务质量，分组协议采据传输还有很高的差错率，为保证可靠的服务质量，分组协议采用了用了逐段的差错控制和流量控制逐段的差错控制和流量控制，这使得分组交换网交换时延大，这使得分组交换网交换时延大，无法为用户提供更高的速率。例如无法为用户提供更高的速率。例如X.25网典型的用户接入速率是网典型的用户接入速率是64kb/s。X.25提供的是提供的是面向连接的技术面向连接的技术156帧中继是一种将链路层
101、和分组层进行了融合简化的帧中继是一种将链路层和分组层进行了融合简化的X.25分组交换协议，采用统计复用技术，提供的是分组交换协议，采用统计复用技术，提供的是面面向连接向连接的服务。的服务。网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层高层高层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层X.25OSI3帧中继帧中继157帧帧中继网和中继网和X.25所传送信息对比所传送信息对比中间节点只转发帧，不发确认帧中间节点只转发帧，不发确认帧158p(1)将分组节点间的重发、流量控制、差错恢复等处将分组节点间的重发、流量控制、差错恢复等处理过程进行了理过程进行了简化简化，将网内的处理移到了网外由，将网内的处理
102、移到了网外由智能智能终端终端去完成。去完成。p(2)保留保留X.25中统计复用和面向连接的思想，但中统计复用和面向连接的思想，但将虚将虚电路的复用和交换从原来的第三层移至第二层来完成电路的复用和交换从原来的第三层移至第二层来完成，通过减少协议的处理层数，来提高网络的传输速率。通过减少协议的处理层数，来提高网络的传输速率。p(3)呼叫控制分组和用户信息分组在呼叫控制分组和用户信息分组在各自独立的虚电各自独立的虚电路路上传递上传递:159帧中继的速率可以比传统的分组网提高一个数帧中继的速率可以比传统的分组网提高一个数量级，量级，典型接入速率可达典型接入速率可达2Mb/s。目前帧中继主要用于目前帧中
103、继主要用于LAN间的高速互连，间的高速互连，VPN的组建，远程高品质视频、图像信息的传递，的组建，远程高品质视频、图像信息的传递，1604ATMATM(AsynchronousTransferMode)即异步传送模式，其主即异步传送模式，其主要设计目标是要设计目标是在一个网络平台上用分组交换技术来实现话音、在一个网络平台上用分组交换技术来实现话音、数据、图像等业务的综合传送交换。数据、图像等业务的综合传送交换。161砂漏模型砂漏模型不同类别的应用AAL1AAL2AAL3/4AAL553字节51Mb/sUTP100Mb/s光纤155Mb/s光纤其他AAL层ATM层物理层信元162ATM的结构：三
104、层，的结构：三层，总的只相当于总的只相当于OSI的数据链路层与物理层的功能的数据链路层与物理层的功能ATM适配层适配层AAL：主要负责与较高层信息的匹配。主要负责与较高层信息的匹配。ATM层：层：主要完成交换、路由主要完成交换、路由及多路复用；及多路复用；物理层：物理层：主要是传输信息；主要是传输信息；信元编码信元编码和传送和传送AAL:ATMAAL:ATM适配层（适配层（ATM ATM adaptatipnadaptatipn Layer Layer）n负负责责在在物物理理媒媒体体上上正正确确传传输输和和接接收收比比特特流流。它它完完成成只只和和媒媒体体相相关关的的功功能能，如如线线路路编编
105、码码和和解解码、比特定时以及光电转换等。码、比特定时以及光电转换等。nTC TC 实实现现信信元元流流和和比比特特流流的的转转换换，包包括括速速率率适适配配（空空闲闲信信元元的的插插入入）、信信元元定定界界与与同同步步、传传输输帧的产生与恢复等。帧的产生与恢复等。nTC TC 子子层层的的存存在在使使得得 ATM ATM 层层实实现现了了与与下下面面的的传传输输媒媒体体完完全全无无关关。典典型型的的 TC TC 子子层层就就是是 SONET/SDHSONET/SDH。163表表9.2AAL支持的业务类型支持的业务类型164A类：类：信源和信宿之间需要定时关系，业务具有恒定的比特信源和信宿之间需
106、要定时关系，业务具有恒定的比特率率(CBR：ConstantBitRate)，是面向连接的。是面向连接的。A类业务具有类似类业务具有类似于电路交换网络提供的业务特点，因此把于电路交换网络提供的业务特点，因此把ATM网络提供的这类网络提供的这类业务称为业务称为“电路仿真电路仿真(CircuitSimulation)”业务。业务。B类：类：信源和信宿之间需要定时关系，业务也是面向连接的，信源和信宿之间需要定时关系，业务也是面向连接的，但是信息传送可以是变比特率但是信息传送可以是变比特率(VBR)的。的。A、B类的不同点是业务类的不同点是业务是否具有恒定比特率。显然类型是否具有恒定比特率。显然类型B
107、具有更大的自由度，适合恒定具有更大的自由度，适合恒定质量的压缩信息，如音频、视频传送。质量的压缩信息，如音频、视频传送。165C类：信源和信宿之间不存在定时关系，传输速率是可变的，类：信源和信宿之间不存在定时关系，传输速率是可变的，但具有面向连接的特征。此类业务适合面向连接的数据和信令但具有面向连接的特征。此类业务适合面向连接的数据和信令传输，与传统的传输，与传统的X.25协议支持的业务是一致的。协议支持的业务是一致的。D类：信源和信宿之间不存在定时关系，传输速率可变且类：信源和信宿之间不存在定时关系，传输速率可变且具有无连接特征，适合传送无连接的数据，例如交换的多兆比具有无连接特征，适合传送
108、无连接的数据，例如交换的多兆比特数据业务特数据业务(SMDS：SwitchedMultimegabitDataServices)在在ATM网络上的实现，以及网络上的实现，以及IP数据包在数据包在ATM上的传送。上的传送。166ATM网网络络ATM网络组成和接口网络组成和接口1ATM网络组成网络组成图9.3ATM网络组成167ATM层和层和AAL层层p在ATM交换机中只有物理层和ATM层。pAAL层只能驻留在ATM端点之中。ATM端点端点AAL层层IP层层物理层物理层ATM层层AAL层层IP层层物理层物理层ATM层层ATM网络网络ATM网络网络交换机交换机交换机交换机ATM层层物理层物理层物理层
109、物理层物理层物理层ATM层层物理层物理层ATM端点端点168pATM交换机应支持两类接口，即用户网络接口UNI（user-to-network interface）、网络网络接口NNI(Network-to-Network interface)。UNI用于用户终端与交换机连接，NNI用于ATM交换机之间的连接。与两类接口相对应的有两种不同的信元首部.169总结：（1）ATM以信元为信息传输、复接和交换的基本单位的传送方式（2）ATM的虚电路面向连接方式（3）ATM采用统计时分复用技术进行数据传输（4） 可以提供服务质量保证。170分组交换分组交换.帧中继及帧中继及ATM的的比较比较分组交换帧中
110、继ATM信息单位分组帧信元复用技术统计时分复用统计时分复用统计时分复用虚电路标识LCGN+LCNDLCIVPI+VCILCGN：逻辑信道群号（4bit）LogicalChannelGroupNumberLCN：逻辑信道号（8bit）LogicalChannelNumberLCGN+LCN共同标识一条虚电路171表表1.2主要广域网交换技术的特点比较主要广域网交换技术的特点比较1721 1、网络的体系结构、网络的体系结构网络体系结构网络体系结构(Network Architecture)?(Network Architecture)?网络的网络的各层功能及其协议各层功能及其协议的集合的集合q层次
111、层次(Layer)是人们对复杂问题进行是人们对复杂问题进行处理的基本方法。处理的基本方法。网络分层则主要是将网络分层则主要是将复杂的通信问题分成不同复杂的通信问题分成不同功能块功能块，由不，由不同的层通过自己的同的层通过自己的协议协议来执行来执行, ,它是它是基基于于透明性透明性原则。原则。功能功能1，2功能功能3，4功能功能5，6层层N+1层层N层层N-11.3通信网的体系结构及标准化组织通信网的体系结构及标准化组织1732协议协议在分层体系结构中，在分层体系结构中，协议协议是指位于一个系统上的第是指位于一个系统上的第N层与层与另一个系统上的第另一个系统上的第N层通信时所使用的规则和约定的集
112、合。层通信时所使用的规则和约定的集合。一个通信协议主要包含以下内容：一个通信协议主要包含以下内容：(1)语法：语法：协议的数据格式；协议的数据格式；(2)语义：语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答。出何种应答。(3)时序：时序：包括同步和顺序控制。包括同步和顺序控制。174开放系统互连协议开放系统互连协议pp开放：开放：开放：开放：表示任何两个遵守参考模型和有关标准的系统都具表示任何两个遵守参考模型和有关标准的系统都具备互联的能力。备互联的能力。p为解决各厂商独自开发的为解决各厂商独自开发的设备能互连互通设备能互连互通,构成一个整体构
113、成一个整体的网络的网络,而与此同时又而与此同时又不限制不限制它们发挥各自的技术专长它们发挥各自的技术专长,利利用各自的技术资源进行用各自的技术资源进行竞争竞争,为入网设备订立一些共同遵为入网设备订立一些共同遵守的协议守的协议,称之为称之为“开放系统互连协议开放系统互连协议”p目的：目的：将不同的网络互联成一个统一的系统，解决异种网将不同的网络互联成一个统一的系统，解决异种网络互联的兼容性络互联的兼容性网络网络1 1网络网络2 2网络网络3 3各个网络提供开放的的互连接口，各个网络提供开放的的互连接口，按标准的模型实现互连。按标准的模型实现互连。每个网络只提供一种互连接口，而每个网络只提供一种互
114、连接口，而不必关心连接的其他网络的技术细节不必关心连接的其他网络的技术细节175实体：实体：每一层中，用于实现该层功能的每一层中，用于实现该层功能的活动元素活动元素被称被称为实体为实体(Entity)(Entity)，包括该层上实际存在的所有，包括该层上实际存在的所有硬件与硬件与软件软件。实体实体执行具体的执行具体的协议协议，完成本层的，完成本层的功能功能. .对等实体：对等实体：在各系统中处于同一层次、完成相同功能的在各系统中处于同一层次、完成相同功能的实体被称为同层实体或对等实体被称为同层实体或对等(Peer to Peer)(Peer to Peer)实体。实体。具有协议具有协议关系的同
115、层实体之间可以相互通信。关系的同层实体之间可以相互通信。 IPIP实体实体IPXIPX实体实体IPIP实体实体IPXIPX实体实体q实体实体(Entity)(Entity)和对等实体和对等实体(Peer Entity)(Peer Entity)对等实体对等实体对等实体对等实体176q协议、服务、接口、服务原语协议、服务、接口、服务原语层层接口接口（N+1）实体实体（N）实体实体（N+1）实体实体（N）实体实体提提供供服服务务提提供供服服务务交交换换原原语语交交换换原原语语层层接口接口提供（提供（N）服务服务（N）协议协议（N+1）层）层（N）层）层（N1）层）层提供（提供（N1）服务服务通过（
116、通过（N1）连接进行通信连接进行通信开放系统开放系统A开放系统开放系统B（N）服务提供者服务提供者（N）服务用户服务用户（N1）协议协议177pOSI应用层网络管理相关的服务和协议pCMIS（commonmanagementinformationservice,公共管理信息服务）：为上层的管理应用（如管理进程或代理进程等，被称为CMISE服务用户）提供管理服务，包括信息查询修改、对象创建删除、对象操作、事件上报等等。管理进程管理进程管理进程管理进程CMISECMISE表示层以下表示层以下例：例：CMIS与与CMIP（公共管理信息服务与公共管（公共管理信息服务与公共管理信息协议）理信息协议）17
117、8接口协议栈接口协议栈pCMISECommonManagementInformationServiceElement：公共管理信息服务单元CMISE提供的服务以原语形式表示，称为CMIS原语，共七类:创建（M_CREATE）删除（M_DELETE）获取（M_GET）取消获取（M_CANCEL_GET）设置（M_SET）动作（M_ACTION）通知（M_EVENT_REPORT）179pCMISE：向网络管理应用进程提供服务的单元，：向网络管理应用进程提供服务的单元，而而CMISE要实现这些服务，则要实现这些服务，则需要在通信双方的需要在通信双方的CMISE之间进行信息交互。之间进行信息交互。它
118、们之间进行信息它们之间进行信息交交互的规程或约定，即为公共管理信息协议互的规程或约定，即为公共管理信息协议（CMIP）pCMISE向上层管理应用提供的服务表示为向上层管理应用提供的服务表示为CMIS原语，而原语，而CMIP则是规定了如何将这些原语打包则是规定了如何将这些原语打包为对等实体间传输的协议数据单元（为对等实体间传输的协议数据单元（PDU），即），即定义了定义了PDU的结构和编解码方式等。的结构和编解码方式等。180服务与接口服务与接口p在网络分层模型中，每一层为相邻的上一层所在网络分层模型中，每一层为相邻的上一层所提供的可以被上层提供的可以被上层看得见看得见的功能称为的功能称为服务服
119、务。pN层使用层使用N-1层所提供的服务，并向层所提供的服务，并向N十十1层提层提供功能更强大的服务。供功能更强大的服务。pN层使用层使用N-1层所提供的服务时层所提供的服务时并不需要知道并不需要知道N-1层所提供的层所提供的服务是如何实现服务是如何实现的，而只需要知的，而只需要知道下一层可以为自己提供什么样的服务，以及道下一层可以为自己提供什么样的服务，以及通过什么形式提供。通过什么形式提供。pN层向层向N十十1层提供的服务通过层提供的服务通过N层和层和N十十1层之层之间的间的接口接口来实现。来实现。接口是接口是同一系统中相邻两层同一系统中相邻两层的实体进行交互（交换信息）的地方的实体进行交
120、互（交换信息）的地方,又叫又叫服服务访问点务访问点SAP（ServiceAccessPoint）。181p服务：服务：由下层向上层通过层间接口提供的能被由下层向上层通过层间接口提供的能被“看得看得见见”的功能。的功能。p服务访问点服务访问点SAP（ServiceAccessPoint）：）：同一系统中同一系统中相邻两层的实体进行交互（交换信息）的地方。相邻两层的实体进行交互（交换信息）的地方。p协议：协议：控制两个对等实体进行通信的规则的集合。控制两个对等实体进行通信的规则的集合。p服务原语：服务原语：上层使用下层所提供服务必须通过与下层上层使用下层所提供服务必须通过与下层交换一些命令，这些命
121、令在交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。中称为服务原语。上层调用下层上层调用下层是通过是通过SAP和服务原语和服务原语来完成的。来完成的。协议，服务，服务访问点，服务原语协议，服务，服务访问点，服务原语182图图1.10层、协议、接口层、协议、接口图图1.10中对等层之间中对等层之间的逻辑通信用虚线描的逻辑通信用虚线描述，实际的物理通信述，实际的物理通信用实线描述。用实线描述。183服务提供者服务提供者提供服务提供服务SAPSAP交换交换原语原语服务用户服务用户SAPSAP交换交换原语原语服务用户服务用户协议协议协议和服务协议和服务协议对服务用户是透明的；协议是协议对服务用户是透明的
122、；协议是水平水平的。的。只有那些能够被高一层看得见的功能才能称之为只有那些能够被高一层看得见的功能才能称之为“服务服务”；服务是服务是垂直垂直的；服务是由下层向上层通过层间接口提供的。的；服务是由下层向上层通过层间接口提供的。184通常将位于不同系统上的对应层实体称为通常将位于不同系统上的对应层实体称为对等层对等层(Peer)物理上分离的两个系统之间的通信只能在对等层之间物理上分离的两个系统之间的通信只能在对等层之间进行。进行。对等层之间的通信使用相应层协议对等层之间的通信使用相应层协议实际上，一个系统上的第实际上，一个系统上的第N层层并没有将数据直接传到并没有将数据直接传到另一个系统上的第另
123、一个系统上的第N层，而是将数据和控制信息直接传层，而是将数据和控制信息直接传到它的下一层，到它的下一层，此过程一直进行到信息被送到第一层，此过程一直进行到信息被送到第一层，实际的通信发生在连接两个对等的第一层之间的物理媒实际的通信发生在连接两个对等的第一层之间的物理媒介上。介上。185服务原语服务原语p服服务务原原语语（ServicePrimitive）是是指指服服务务用用户户与与服服务务提提供供者者之之间间进进行行交交互互时时所所要要交交换换的的一一些些必必要要信息。如信息。如OSI/RM规定了四种服务原语类型：规定了四种服务原语类型：186服务原语的相互关系：服务原语的相互关系：上层调用下
124、层是通过上层调用下层是通过SAPSAP和原语来完成的。和原语来完成的。pN表示总共有N层,(N)表示第N层用户用户A对接用户对接用户B（N）实体实体对等（对等（N）实体实体（N+1）层层（N）层层（N1）层层（N）PDU使用（使用（N1）服务服务提供（提供（N）服务服务(3)(4)系统系统A系统系统B(1)RequestConfirm(2)IndicationResponse187系统系统A A用户用户A ARequestRequestConfirmConfirm需要证实需要证实的服的服务务服务层服务层系统系统B B用户用户B BIndicationIndicationResponseResp
125、onse时时间间图服务原语关系图图服务原语关系图服务服务需要证实的服务（使用四种服务原语）需要证实的服务（使用四种服务原语）不需要证实的服务（只使用两种服务原语）不需要证实的服务（只使用两种服务原语）RequestRequest不需要证不需要证实的服务实的服务IndicationIndication188下层为其上层提供的服务可以分为以下两种类型：下层为其上层提供的服务可以分为以下两种类型：(1)面向连接的服务面向连接的服务(Connection-oriented)：服务者首先建服务者首先建立连接，然后使用该连接传输服务信息，服务使用完毕，释放立连接，然后使用该连接传输服务信息，服务使用完毕，
126、释放连接。该类服务要用到全部四类原语。连接。该类服务要用到全部四类原语。(2)无连接的服务无连接的服务(Connectionless)：使用服务前，无需先使用服务前，无需先建立连接，但每个分组必须携带全局目的地地址，并且每个分建立连接，但每个分组必须携带全局目的地地址，并且每个分组之间完全独立地在网上进行选路发送。该类服务只使用请求、组之间完全独立地在网上进行选路发送。该类服务只使用请求、指示两类原语。指示两类原语。189服务原语的表示：服务原语的表示：p一一个个完完整整的的服服务务原原语语由由原原语语名名字字、原原语语类类型型和和原原语语参参数数三三部部分分组组成成。原原语语名名字字和和原原
127、语语类类型型用用英英文文写写出出，两两者者之之间间用用圆圆点点或或空空格格隔隔开开，原原语语参参数数写写在后面的括号内，可用中文表示。在后面的括号内，可用中文表示。p下面是一个网络连接的请求：下面是一个网络连接的请求：pN-CONNECTN-CONNECT requestrequest（主主叫叫地地址址，被被叫叫地地址址，确确认认，加速数据，加速数据，QoSQoS，用户数据）。用户数据）。N-CONNECTN-CONNECT为相应的原语名字为相应的原语名字requestrequest为原语类型为原语类型括号内为原语参数。括号内为原语参数。190层次结构层次结构使得系统之间的互连得以实现：使得系
128、统之间的互连得以实现：独立性强独立性强上层只需了解下层通过层间接口提上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务供什么服务黑箱方法黑箱方法增强了网络的增强了网络的可升级性可升级性，适应性强适应性强只要服务只要服务和接口不变，层内实现方法可任意改变，使设计人和接口不变，层内实现方法可任意改变，使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块员能专心设计和开发所关心的功能模块,功能易于功能易于优化、实现优化、实现结构清晰，结构清晰，易于实现和维护易于实现和维护方便异构网络设备间的方便异构网络设备间的互连互通互连互通，能促进标准化能促进标准化工作。工作。促进了竞争和设备制造商的促进了竞争和设备制造商的分工分工
129、。1913对等层间的通信对等层间的通信图1.11对等层间逻辑通信的信息流封装与解封：封装与解封：在源端，消息自上而下传递，并逐层打包在源端，消息自上而下传递，并逐层打包在接收端，消息自下而上，并逐层解包。在接收端，消息自下而上，并逐层解包。192图图1.11中消息中消息M由运行在第五层的一个应用进程产生，该应用由运行在第五层的一个应用进程产生，该应用进程将进程将M交给第四层传输交给第四层传输第四层将第四层将H4字段加到字段加到M的前面以标识该消息，然后将结果传到的前面以标识该消息，然后将结果传到第三层，第三层，H4字段包含相应的控制信息字段包含相应的控制信息193在大多数网络中，第三层都实现网
130、络层的功能，在该层协议对在大多数网络中，第三层都实现网络层的功能，在该层协议对一个消息的最大尺寸都有限制，因此第三层一个消息的最大尺寸都有限制，因此第三层必须将输入的消息必须将输入的消息分割成更小的单元分割成更小的单元每个单元称为一个每个单元称为一个分组分组，并将第三层的控制信息，并将第三层的控制信息H3加到每一加到每一个分组上，图中消息个分组上，图中消息M被分割成被分割成M1和和M2两部分。两部分。第三层根据第三层根据分组转发表决定通过哪一个输出端口将分组传到第分组转发表决定通过哪一个输出端口将分组传到第二层。二层。194第二层除了为每一个分组加上控制信息第二层除了为每一个分组加上控制信息H
131、2外，还为每个分组加外，还为每个分组加上一个上一个定界标志定界标志T2,它表示一个分组的结束，也表示下一个分组它表示一个分组的结束，也表示下一个分组的开始，然后将分组交到第一层进行物理传输。的开始，然后将分组交到第一层进行物理传输。195在目的端，消息则逐层向上传递，每一层执行相应的协议在目的端，消息则逐层向上传递，每一层执行相应的协议处理并将消息逐层解包，处理并将消息逐层解包，即即HN字段只在目的端的第字段只在目的端的第N层被处理，然后被删去，层被处理，然后被删去，HN字段不会出现在目的端的第字段不会出现在目的端的第N+1层。层。196由于数据的传输是有方向性的，因此协议必须规定为从源端由于
132、数据的传输是有方向性的，因此协议必须规定为从源端到目的端之间的一个连接的工作方式，按其方向性可分为三种：到目的端之间的一个连接的工作方式，按其方向性可分为三种：(1)单工通信：单工通信：数据只能单向传输。数据只能单向传输。(2)半双工通信：半双工通信：数据可以双向传输，但两个方向不能同时数据可以双向传输，但两个方向不能同时进行，只能交替传输。进行，只能交替传输。(3)全双工通信：全双工通信：数据可以同时双向传输。数据可以同时双向传输。197p协议也必须确定一个连接由几个逻辑信道组成，以及协议也必须确定一个连接由几个逻辑信道组成，以及这些逻辑信道的优先级这些逻辑信道的优先级p目前大多数网络都支持
133、为一个连接分配至少两个逻辑目前大多数网络都支持为一个连接分配至少两个逻辑信道：一个用于信道：一个用于用户信息的传递用户信息的传递，另一个用于，另一个用于控制和控制和管理信息的传递管理信息的传递。1984、模型中的数据传输过程、模型中的数据传输过程199PDU、IDU和和SDU:(n)PCI+(n)SDU=(n)PDU；(n-1)ICI+(n)PDU=(N-1)IDU(N)PCI(N)SDU(N)层层(N1)层层(N-1)PDU(N)PDU(N)PCI(N)SDU(N-1)ICI(N-1)IDU(N-1)ICI (N)PCI(N)SDU(N)PCI(N)SDU(N-1)ICI(N-1)SDU(N
134、)PCI(N)SDU(N-1)PCISDUSDU（service data unitservice data unit）：服务数据单元）：服务数据单元 ；PCIPCI（Protocol Control Protocol Control Information :Information :协议控制信息协议控制信息 ；PDUPDU（protocol data unitprotocol data unit）: :协议数据单元；协议数据单元；IDUIDU（interface data unitinterface data unit）：）：接口数据单元；接口数据单元；ICI (Interface ICI
135、 (Interface ControlInformationControlInformation）: :接口控制信息；接口控制信息；相邻层间的接口关系相邻层间的接口关系(N+1)200q分组的分组的转发转发网络1网络2ARB路由器 RIP数据链路物理层TCP/UDP应用程序IP数据链路物理层TCP/UDP应用程序IP数据链路物理层数据链路物理层主机 A主机 B网络 1网络 2Data生成一个数据包A - BData传输层封装T-H+ +Data1.IP 层封装T-HIP-H+ +目的 IP 地址 = B2.确定传送的下一站下一站 IP 地址 = RData1.计算 R 的物理地址 PR2.数据
136、链路帧封装T-HIP-H+ +目的物理地址 = PRF-H解除数据链路帧的封装F-HDataT-HIP-HDataIP 选路T-H1.取出目的 IP 地址 目的地址 = B2.确定传送的下一站 下一站 = BIP-HData1.计算 B 的物理地址 PB2.数据链路帧封装T-HIP-H+ +目的物理地址 = PBF-H解除数据链路帧的封装F-HDataT-HIP-H解除 IP 包的封装DataT-HIP-H解除传输层的封装DataT-H数据包到达对端的应用Data数据封装数据封装PDU是对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元是对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元；SDU是上下
137、层之间交换的数据单元，是本层用户数据；是上下层之间交换的数据单元，是本层用户数据；下层为上层提供服务下层为上层提供服务是通过是通过封装上层的封装上层的PDU来实现的。来实现的。应用层应用层应用层应用层表示层表示层表示层表示层会话层会话层会话层会话层传输层传输层传输层传输层网络层网络层网络层网络层链路层链路层链路层链路层物理层物理层物理层物理层数据数据数据数据数据数据数据AHPHSHTHNHDHDT01110010110011000100101110111(光或电光或电)物理信道物理信道AHAHAHAHAHPHPHPHPHSHSHSHTHTHNH数数据据通通信信量量减减少少PDUPDUPDUPD
138、UPDUPDUSDUSDUSDUSDUSDUPDU（Protocol Data Unit）SDU (Service Data Unit) 数数据据通通信信量量增增加加发送进程发送进程接收进程接收进程2021.3.3OSI和和TCP/IPp目前，在通信领域影响最大的分层体系结构有两个，即目前，在通信领域影响最大的分层体系结构有两个，即TCP/IP协议族和协议族和OSI参考模型参考模型。它们已成为设计可互操作的通。它们已成为设计可互操作的通信标准的基础。信标准的基础。pTCP/IP体系结构以网络互连为基础，提供了一个建立不同计体系结构以网络互连为基础，提供了一个建立不同计算机网络间通信的标准框架。
139、目前几乎所有的计算机设备和操算机网络间通信的标准框架。目前几乎所有的计算机设备和操作系统都支持该体系结构，作系统都支持该体系结构，它已经成为通信网的工业标准它已经成为通信网的工业标准。pOSI则是一个标准化了的体系结构，常被用来描述通信功能，则是一个标准化了的体系结构，常被用来描述通信功能，但实际中很少实施。它首先提出的分层结构、接口和服务分离但实际中很少实施。它首先提出的分层结构、接口和服务分离的思想，已成为的思想，已成为网络系统设计的基本指导原则网络系统设计的基本指导原则，通信领域通常，通信领域通常采用采用OSI的标准术语来描述系统的通信功能。的标准术语来描述系统的通信功能。2031OSI
140、参考模型参考模型OSI/RM：OpenSystemInterconnectionReferenceModel，开放系统，开放系统互连参考模型互连参考模型SNA:SystemNetworkArchitecture,系统网络体系结构系统网络体系结构DNA:DigitalNetworkArchitecture,数字网络体系结构数字网络体系结构20419781978年年国际标准化组织国际标准化组织ISOISO（International Standard International Standard OrganizeOrganize）公布了网络互连及网络体系结构的框架标公布了网络互连及网络体系结构的框
141、架标准准OSI/RMOSI/RM（Open Sys-Open Sys-temstems Interconnection Interconnection Reference ModelReference Model），简称为简称为OSIOSI模型。模型。 v1978年公布，年公布，1983年形成正式文件，即年形成正式文件，即ISO7498OSI/RM：开放开放系统互联参考模型系统互联参考模型（reference model of open system interconnection)reference model of open system interconnection) 205OSI/R
142、M的的分层分层OSI的功能的功能: :p面向应用的功能面向应用的功能包括包括应用层、表示层和会话层（又称对话层）应用层、表示层和会话层（又称对话层）面向网络的应用，负责数据的处理和用户接口，主要进行面向网络的应用，负责数据的处理和用户接口，主要进行数数据的处理据的处理更接近网络应用和软件，只与终端用户有关更接近网络应用和软件，只与终端用户有关p面向网络的功能面向网络的功能包括包括运输层（又称传输层），网络层、数据链路层和物理层运输层（又称传输层），网络层、数据链路层和物理层面向网络的传送功能，主要负责面向网络的传送功能，主要负责数据的传送数据的传送。更接近网络传送和硬件更接近网络传送和硬件事实
143、上运输层是承上启下的事实上运输层是承上启下的中间层中间层，运输层及其以上各层只存在于运输层及其以上各层只存在于网络之外的主机中，网络之外的主机中，在网络内部的各个结点只包括在网络内部的各个结点只包括网络层、数据网络层、数据链路层和物理层。链路层和物理层。206OSI (Open Systems Interconnection) 模型模型表示层（表示层（6 6）会话层（会话层（5 5）传输层（传输层（4 4）网络层（网络层（3 3）链路层（链路层（2 2）物理层（物理层（1 1）高层高层中间层中间层低层，又称介质层，控制网络中低层，又称介质层，控制网络中信息的物理传输信息的物理传输主机层，保证主
144、机之间主机层，保证主机之间数据的无差错传输数据的无差错传输应用层（应用层（7 7）207OSI七层模型七层模型根据逻辑功能划分根据逻辑功能划分208p一至三层一般称为通信子网一至三层一般称为通信子网，它只负责，它只负责在网上任意两个节点之间在网上任意两个节点之间传送传送信息，而信息，而不负责解释信息的具体语义。不负责解释信息的具体语义。p五至七层称为资源子网，五至七层称为资源子网，它们负责进行它们负责进行信息的处理信息的处理，信息的语义解释等。，信息的语义解释等。p第四层为运输层，它是下三层与上三层第四层为运输层，它是下三层与上三层之间的隔离层，负责解决高层应用需求之间的隔离层，负责解决高层应
145、用需求与下三层通信子网提供的服务之间的不与下三层通信子网提供的服务之间的不匹配匹配问题。问题。209任务：任务：资源子网资源子网负责负责信息处理信息处理。通信子网通信子网负责负责信息传递。信息传递。运输层起承上启下的运输层起承上启下的匹配匹配作用。作用。210端系统：端系统：7 7层层中继系统：最高中继系统：最高3 3层层211OSIOSI各层功能概述各层功能概述OSIOSI参考模型将网络的不同功能划分为参考模型将网络的不同功能划分为7 7层层应用层应用层 ApplicationApplication表示层表示层 PresentationPresentation会话层会话层 sessionse
146、ssion传输层传输层 transporttransport物理层物理层 PhysicalPhysical数据链路层数据链路层 Data LinkData Link网络层网络层 NetworkNetwork7 71 12 23 34 45 56 6与用户应用进程的接口，与用户应用进程的接口，为特定为特定类型的网络应用提供访问类型的网络应用提供访问OSIOSI环境环境的手段的手段；做什么？做什么？语义语义。( (用户数用户数据据) )数据格式的转换：数据表示成什数据格式的转换：数据表示成什么样子？么样子？如代码转换、压缩解压如代码转换、压缩解压缩、加密解密等。缩、加密解密等。( (报文报文)-)
147、-语法语法会话的管理与数据传输的会话的管理与数据传输的同步：轮到谁讲话和从何同步：轮到谁讲话和从何处讲？处讲？( (报文报文) )端到端的有序的、透明的端到端的有序的、透明的可靠传输：实现与对方的可靠传输：实现与对方的可靠交流？可靠交流？ ( (报文报文) )网络互连，分组传送，路网络互连，分组传送，路由选择和流量控制：走哪由选择和流量控制：走哪条路可到达该处？条路可到达该处？( (分组分组) )在链路上无差错的传送帧：在链路上无差错的传送帧：每一步应该怎样走？每一步应该怎样走？( (帧帧) )在发端它将从高层接收的比特流变成适在发端它将从高层接收的比特流变成适合于物理信道传输的信号，在收端再
148、将合于物理信道传输的信号，在收端再将该信号恢复成所传输的比特流该信号恢复成所传输的比特流 ：应怎应怎样利用物理媒体？样利用物理媒体？( (位，即比位，即比特特) )212与用户应用进程的接口：做什么？与用户应用进程的接口：做什么？( (用用户数据户数据) )处理语义处理语义数据格式的转换：数据表示成什么样子数据格式的转换：数据表示成什么样子？( (报文报文) ) 处理语法处理语法会话的管理与数据传输的同步：轮到谁会话的管理与数据传输的同步：轮到谁讲话和从何处讲？讲话和从何处讲？( (报文报文) )端到端的透明的可靠传输：实现与对方端到端的透明的可靠传输：实现与对方的可靠交流？的可靠交流？( (
149、报文报文) )分组传送，路由选择，和流量控制：走分组传送，路由选择，和流量控制：走哪条路可到达该处？哪条路可到达该处？( (分组分组) )在链路上无差错的传送帧：每一步应该在链路上无差错的传送帧：每一步应该怎样走？怎样走？( (帧帧) )将比特流送到物理媒体上传送：对上一将比特流送到物理媒体上传送：对上一层的每一步应怎样利用物理媒体？层的每一步应怎样利用物理媒体？( (位，位，即比特即比特) )应用层应用层 ApplicationApplication表示层表示层 PresentationPresentation会话层会话层 sessionsession传输层传输层 transporttran
150、sport物理层物理层 PhysicalPhysical数据链路层数据链路层 Data LinkData Link网络层网络层 NetworkNetwork7 71 12 23 34 45 56 6213物理网络和逻辑网络物理网络和逻辑网络的概念的概念p物理网络：物理网络：通常是通常是指指数据链路层和物理层数据链路层和物理层所完所完成的功能成的功能如以太网、令牌环、帧中继如以太网、令牌环、帧中继、WLAN、GSM、GPRS、UMTS、CDMA、CDMA2000等等p逻辑网络：逻辑网络：通常是指通常是指物理层、数据链路层和网物理层、数据链路层和网络层络层所完成的功能所完成的功能逻辑网络在物理网络
151、的基础上建立起来的，往往逻辑网络在物理网络的基础上建立起来的，往往会包括多个同类或异类的物理网络。会包括多个同类或异类的物理网络。214OSI模型本身不是网络体系结构的全模型本身不是网络体系结构的全部内容，部内容，它并未确切地描述用于各它并未确切地描述用于各层的协议和服务。层的协议和服务。OSI/RM参考模型的特征和主要概念参考模型的特征和主要概念215？2、传输控制协议传输控制协议/互联网协议互联网协议TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)p因特网概念：因特网概念：Internet是泛指由多个计算机网络互连而是泛指由多个计算机
152、网络互连而成的计算机网络。它是使用成的计算机网络。它是使用TCP/IP协议协议(传输控制协议传输控制协议/网间协议网间协议)互相通信的数据网络集体。互相通信的数据网络集体。216传输控制协议传输控制协议/互联网协议互联网协议TCP/IP:美国美国ARPANET上使上使用的运输层和网络层协议，由于在用的运输层和网络层协议，由于在ARPANET上运行的上运行的协议很多，因此人们常常将这些相关协议称为协议很多，因此人们常常将这些相关协议称为TCP/IP体体系结构，简称系结构，简称TCP/IP，但是并不是只有但是并不是只有TCP和和IP两种协两种协议议。TCP/IP起源于美国国防部高级研究规划署起源于
153、美国国防部高级研究规划署(DARPA)的一的一项研究计划项研究计划实现若干台主机的相互通信实现若干台主机的相互通信。现在现在TCP/IP已成为已成为Internet上通信的上通信的事实事实标准。标准。217TCP/IP模型包括模型包括4个概念层次：个概念层次：应用层（应用层（application）传输层（传输层（transport）网际互联层（网际互联层（internet）网络接口层（网络接口层（networkinterface）218OSIOSITCP/IPTCP/IP协协 议议应用层应用层应用层应用层FTP、Telnet、NFS、SMTP、SNMP、TFTPHTTP等等.表示层表示层会话
154、层会话层传输层传输层传输层传输层TCP、UDP等等.网络层网络层网际互联层网际互联层IP、ICMP、IGMP、ARP、RARP等等.数据链路层数据链路层网络接口层网络接口层LAN，FR，ATM等各种物理网络等各种物理网络物理层物理层注注-IP-IP：网际协议；网际协议；TCPTCP：传输控制协议；传输控制协议；ARPARP：地址解析协议；地址解析协议；RARPRARP：反向地址解析协议；反向地址解析协议；ICMPICMP：差错与控制协议；差错与控制协议； UDPUDP：用户数据报协议；用户数据报协议； FTPFTP：文件传输协议；文件传输协议；TELNETTELNET：远程登录协议；远程登录协
155、议；TFTPTFTP：简单邮件传输协议；简单邮件传输协议；SNMPSNMP：简单网络管理协议；简单网络管理协议；NFSNFS：网络文件系统等。网络文件系统等。TCP/IP协议（四层）与协议（四层）与OSI比较比较TCP/IP支持支持所有的、标准所有的、标准的物理和数据的物理和数据链路协议链路协议2191.3.4国际标准化组织国际标准化组织 ISOISO国际标准化组织国际标准化组织（International Organization International Organization for Standardization for Standardization ）是一个涉及范围很广的开发标
156、准的国际机构。它是一是一个涉及范围很广的开发标准的国际机构。它是一个自愿的、无条约的组织，它的会员是由各成员国指个自愿的、无条约的组织，它的会员是由各成员国指定的标准化组织，再加上没有选举权的观察组织组成。定的标准化组织，再加上没有选举权的观察组织组成。1946年组建以来，已在广泛的领域发布了年组建以来，已在广泛的领域发布了13000多个标多个标准，涉及从螺纹到太阳能等各种各样的东西。准，涉及从螺纹到太阳能等各种各样的东西。ISO制定的信息通信领域最著名的标准制定的信息通信领域最著名的标准/建议有建议有开放系开放系统互连参考模型统互连参考模型OSI/RM、高级数据链路层控制协议高级数据链路层控
157、制协议HDLC等。等。220ITUITU国际电信联盟（国际电信联盟（International International Telecommunications Union Telecommunications Union ）: :尽可能地将电尽可能地将电信领域的技术和操作标准化，以达到通过国际信领域的技术和操作标准化，以达到通过国际电信连接的端对端的兼容性，不论这两端分属电信连接的端对端的兼容性，不论这两端分属于哪个国家。于哪个国家。pITUITU有有5 5类成员：类成员：政府部门政府部门（国家的邮电部，美国是例外，因为美国（国家的邮电部，美国是例外，因为美国没有邮电部）没有邮电部）得到许可
158、的私人运营商得到许可的私人运营商（如（如AT&TAT&T，英国电信）英国电信）地区电信组织地区电信组织（如欧洲（如欧洲ETSTETST）电信制造商和科研组织以及其他有兴趣的组织电信制造商和科研组织以及其他有兴趣的组织（如（如银行业和航空公司网络）。银行业和航空公司网络）。221 ITU-T ITU-T 负责电信负责电信: :处理电话和通信系统处理电话和通信系统, ,制订电话、电报和数制订电话、电报和数据通信接口的技术建议据通信接口的技术建议( (其前身是国际电报电话咨询委员会其前身是国际电报电话咨询委员会 CCITTCCITT， （1953-19931953-1993年）年） ITU-R IT
159、U-R 负责无线通信负责无线通信: :研究无线通信技术和操作，出版建议研究无线通信技术和操作，出版建议书，还行使世界无线电行政大会（书，还行使世界无线电行政大会（WARCWARC），），国际无线电咨询委员国际无线电咨询委员会会CCIRCCIR和频率登记委员会的职能和频率登记委员会的职能- -电信发展部门电信发展部门（ITU-DITU-D）: :鼓励发展中国家参与电联的研究工作，鼓励发展中国家参与电联的研究工作，组织召开技术研讨会，使发展中国家了解电联的工作，尽快应用组织召开技术研讨会，使发展中国家了解电联的工作，尽快应用电联的研究成果；鼓励国际合作，向发展中国家提供技术援助，电联的研究成果；鼓
160、励国际合作，向发展中国家提供技术援助，在发展中国家建设和完善通信网。在发展中国家建设和完善通信网。222Internet协会协会(ISOC-InternetSociety):因特网协会因特网协会, ,是一个非政是一个非政府的全球合作性国际组织，主要工作是协调全球在府的全球合作性国际组织，主要工作是协调全球在InternetInternet方面方面的合作，就有关的合作，就有关InternetInternet的发展、可用性和相关技术的发展组织的发展、可用性和相关技术的发展组织活动。活动。 实际上的标准开发及发布工作由实际上的标准开发及发布工作由Internet协会下属的三个组织承协会下属的三个组织
161、承担：担：Internet体系结构委员会体系结构委员会(IAB，InternetArchitectureBoard)：负责定义负责定义Internet的全局体系结构，为的全局体系结构，为IETF提供指导以及大致的提供指导以及大致的方向。方向。IETFIETF因特网工程特别任务组因特网工程特别任务组（Internet Engineering Task Internet Engineering Task Force )Force )：Internet协议的设计及开发主力军协议的设计及开发主力军Internet工程指导小组工程指导小组(IESG，InternetEngineeringSteering
162、Group)：负责负责IETF活动及活动及Internet标准化过程中的技术管理。标准化过程中的技术管理。223p美国国家标准协会美国国家标准协会(ANSI-American (ANSI-American National Standards Institute)National Standards Institute)pANSIANSI是成立于是成立于19181918年的非赢利性质的民年的非赢利性质的民间组织。间组织。pANSIANSI同时也是一些国际标准化组织的主同时也是一些国际标准化组织的主要成员，如国际标准化委员会和国际电要成员，如国际标准化委员会和国际电工委员会工委员会(IEC)(I
163、EC)。ANSIANSI标准广泛应用于各标准广泛应用于各个领域，个领域，典型应用有典型应用有：美国标准信息交：美国标准信息交换码换码(ASCII)(ASCII)和光纤分布式数据接口和光纤分布式数据接口(FDDI)(FDDI)等。等。224p电气与电子工程师协会电气与电子工程师协会(IEEE-Institute of (IEEE-Institute of Electrical and Electronics Engineers)Electrical and Electronics Engineers)pIEEEIEEE建会于建会于19631963年，由从事电气工程、电子和年，由从事电气工程、电子
164、和计算机等有关领域的专业人员组成，是世界上计算机等有关领域的专业人员组成，是世界上最大的专业技术团体。最大的专业技术团体。IEEEIEEE是一个跨国的学术是一个跨国的学术组织，目前拥有组织，目前拥有3636万会员，近万会员，近300300个地区分会个地区分会分布在分布在150150多个国家。多个国家。IEEEIEEE下设许多专业委员下设许多专业委员会，其定义或开发的会，其定义或开发的标准在工业界有极大的影标准在工业界有极大的影响和作用力。例如，响和作用力。例如，19801980年成立的年成立的IEEE802IEEE802委委员会员会负责有关局域网标准的制定事宜，制定了负责有关局域网标准的制定事
165、宜，制定了著名的著名的IEEE802IEEE802系列标准，如系列标准，如IEEE802.3IEEE802.3以太网以太网标准、标准、IEEE802.4IEEE802.4令牌总线网标准和令牌总线网标准和IEEE802.5IEEE802.5令牌环网标准等。令牌环网标准等。2251.4通信网的服务质量通信网的服务质量1.4.1服务质量总体要求服务质量总体要求对通信网的服务质量一般通过对通信网的服务质量一般通过可访问性、透明性和可靠性可访问性、透明性和可靠性这三个方面来衡量。这三个方面来衡量。2261.4通信网的服务质量通信网的服务质量1可访问性可访问性p可访问性可访问性是对通信网的基本要求之一，即
166、网是对通信网的基本要求之一，即网络保证合法用户随时能够络保证合法用户随时能够快速、有保证快速、有保证地接入地接入到网络以获得信息服务，并在规定的到网络以获得信息服务，并在规定的时延内时延内传传递信息的能力。递信息的能力。p影响可访问性的主要因素有：影响可访问性的主要因素有：网络的物理拓网络的物理拓扑结构，网络的可用资源数目以及网络设备的扑结构，网络的可用资源数目以及网络设备的可靠性等可靠性等。p实际中常用实际中常用接通率、接续时延接通率、接续时延等指标来评定。等指标来评定。2272透明性透明性p这也是对通信网的基本要求之一，即网络保证用户这也是对通信网的基本要求之一，即网络保证用户业业务务信息
167、信息准确、无差错准确、无差错传送的能力。传送的能力。p它反映了网络保证它反映了网络保证用户信息用户信息具有具有可靠可靠传输质量的能力。传输质量的能力。p实际中常用用户实际中常用用户满意度和信号的传输质量满意度和信号的传输质量来评定。来评定。2283可靠性可靠性p可靠性是指可靠性是指整个通信网连续、不间断整个通信网连续、不间断地稳定运行的能力地稳定运行的能力p通常由组成通信网的通常由组成通信网的各系统、设备、部件等的可靠性各系统、设备、部件等的可靠性来确定。来确定。p可靠性指标主要有以下几种：可靠性指标主要有以下几种：(1)失效率：失效率：系统在单位时间内发生故障的概率，一般用系统在单位时间内发
168、生故障的概率，一般用表示。表示。229(2)平均故障间隔时间平均故障间隔时间(MTBF)：相邻两个故障发生的间隔相邻两个故障发生的间隔时间的平均值，时间的平均值，MTBF=1/。(3)平均修复时间平均修复时间(MTTR)：修复一个故障的平均处理时间，修复一个故障的平均处理时间，MTTR=1/，表示修复率（单位时间修复的比例表示修复率（单位时间修复的比例）。(4)系统不可利用度系统不可利用度(U)：在规定的时间和条件内，系统丧在规定的时间和条件内，系统丧失规定功能的概率，通常我们假设系统在稳定运行时，失规定功能的概率，通常我们假设系统在稳定运行时，和和都都接近于常数，则接近于常数，则U=/(+)
169、=2301.4.2电话网的服务质量电话网的服务质量电话通信网从电话通信网从持续质量、传输质量和稳定性质量持续质量、传输质量和稳定性质量等三个方等三个方面定义了服务质量的要求。面定义了服务质量的要求。1接续质量接续质量它反映的是电话网它反映的是电话网接续接续用户通话的用户通话的速度和难易程度速度和难易程度，通常，通常用接续损失用接续损失(呼叫损失率，简称呼叫损失率，简称呼损呼损)和和接续时延接续时延来度量。来度量。接续时延接续时延:从主叫发起业务请求到主叫收到振铃消息之间的时延从主叫发起业务请求到主叫收到振铃消息之间的时延2312传输质量传输质量它反映的是电话网它反映的是电话网传输传输话音信号的
170、话音信号的准确程度准确程度，通常用，通常用响度、响度、清晰度、逼真度清晰度、逼真度这三个指标来衡量。实际中对上述三个指标一这三个指标来衡量。实际中对上述三个指标一般由用户主观来评定。般由用户主观来评定。3稳定性质量稳定性质量它反映电话网的它反映电话网的可靠性可靠性，主要指标与上述一般通信网的可，主要指标与上述一般通信网的可靠性指标相同，如靠性指标相同，如平均故障间隔时间、平均修复时间、系统不平均故障间隔时间、平均修复时间、系统不可利用度可利用度等。等。2321.4.3数据网的服务质量数据网的服务质量数据通信网多采用数据通信网多采用分组交换分组交换技术，由于用户业务往往没有技术，由于用户业务往往
171、没有独占的信道带宽，在整个通信期间，服务质量会随着网络环境独占的信道带宽，在整个通信期间，服务质量会随着网络环境的变化而变化，因此一个数据通信业务服务质量的表征会用更的变化而变化，因此一个数据通信业务服务质量的表征会用更多的参数指标，简单介绍如下。多的参数指标，简单介绍如下。1服务可用性服务可用性(ServiceAvailability)服务可用性指用户与网络之间服务可用性指用户与网络之间服务连接服务连接的可靠性。的可靠性。2332.时延时延(delay或或latency)p传输时延传输时延（发送时延（发送时延）发送数据时，发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的数据块从结点进入到传输媒
172、体所需要的时间。时间。p也就是从发送数据帧的第一个比特算起，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。时间。发送时延 = 数据块长度（比特）信道带宽（比特/秒）234时延时延(delay或或latency)p传播时延传播时延电磁波在信道中需要传播一电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。定的距离而花费的时间。p信号信号传输速率传输速率（即发送速率）和信号在（即发送速率）和信号在信道上的信道上的传播速率传播速率是完全不同的概念。是完全不同的概念。传播时延 = 信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米/秒）235时延时延(d
173、elay或或latency)p处理时延处理时延交换结点为存储转发而进行交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。一些必要的处理所花费的时间。p排队时延排队时延结点缓存队列中分组结点缓存队列中分组排队排队所所经历的时延。经历的时延。p排队时延的长短往往取决于网络中排队时延的长短往往取决于网络中当时当时的通信量的通信量。236时延时延(delay或或latency)p数据经历的总时延就是数据经历的总时延就是发送时延、传播发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和时延、处理时延和排队时延之和：总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延排队时延237四种时延所产生的地方四种时延所产生
174、的地方1011001发送器队列在链路上产生传播时延结点B结点A在发送器产生传输时延(即发送时延)在结点A中产生处理时延和排队时延数据从结点A向结点B发送数据链路总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延排队时延2383时延变化时延变化(DelayVariation)p时延变化又称抖动时延变化又称抖动(Jitter)，指沿相同路径传，指沿相同路径传输的同一个业务流中的所有分组传输输的同一个业务流中的所有分组传输时延的变时延的变化化。Jitter=(Rj-Sj)-(Ri-Si)其中，其中，i与与j是同一流中相邻相个包（假设是同一流中相邻相个包（假设i比比j先到达）先到达），Sx是包是包x的
175、发送时间，的发送时间，Rx为包为包x的接收时间。影响的接收时间。影响包丢失的主要因素是抖动。包丢失的主要因素是抖动。pITU-T在在G.114里面规定，语音通信单向端到端里面规定，语音通信单向端到端时延小于时延小于200ms，网络时延抖动小于，网络时延抖动小于80ms,网络网络丢包率小于丢包率小于10%时话音质量在时话音质量在3级以上。级以上。2394吞吐量吞吐量(Throughput)p吞吐量吞吐量(throughput)表示在单位时间内通表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。过某个网络（或信道、接口）的数据量。p吞吐量吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络更经常地用于对现实世
176、界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。据量能够通过网络。p吞吐量吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的受网络的带宽或网络的额定速率的限制。限制。2405分组丢失率分组丢失率(PacketLossRate)分组丢失率指分组在通过网络传输时分组丢失率指分组在通过网络传输时允许的最大允许的最大丢失率丢失率，通常分组丢失都是由于网络拥塞造成的。，通常分组丢失都是由于网络拥塞造成的。6分组差错率分组差错率分组差错率指单位时间内的分组差错率指单位时间内的差错分组与传输的总差错分组与传输的总分组分组数目的数目的比率比率。2411.4.4网络的服
177、务性能保障机制网络的服务性能保障机制任何网络都不可能保证任何网络都不可能保证100%的可靠，在运行时，的可靠，在运行时，它们时常要面对以下三类问题：它们时常要面对以下三类问题：(1)数据传输中的差错和丢失；数据传输中的差错和丢失；(2)网络拥塞；网络拥塞；(3)交换节点和物理线路故障。交换节点和物理线路故障。242目前网络采用的服务性能保障机制主要有四类目前网络采用的服务性能保障机制主要有四类:1.差错控制差错控制2.拥塞控制拥塞控制3.流量控制流量控制4.路由选择路由选择2431差错控制差错控制差错控制机制负责将源端和目的地端之间传送的数据所发差错控制机制负责将源端和目的地端之间传送的数据所
178、发生的丢失和损坏恢复过来。通常控制机制包括生的丢失和损坏恢复过来。通常控制机制包括差错检测和差错差错检测和差错校正校正两部分。两部分。对对电话网电话网，由于实时话音业务对差错不敏感，对时延很敏，由于实时话音业务对差错不敏感，对时延很敏感，偶尔产生的差错对用户之间通话质量的影响可以忽略不计，感，偶尔产生的差错对用户之间通话质量的影响可以忽略不计，因此网络对话路上的用户信息因此网络对话路上的用户信息不提供差错控制机制不提供差错控制机制。244p对对数据网，情况则正好相反数据网，情况则正好相反，数据业务对时延不敏数据业务对时延不敏感，对差错却很敏感。感，对差错却很敏感。因此因此必须提供必须提供相应的
179、差错控制相应的差错控制机制。机制。p在分组数据网上，主要采用基于帧校验序列在分组数据网上，主要采用基于帧校验序列FCS(FrameCheckSequence)的的差错检测和发端重发差错检测和发端重发纠错机制纠错机制实现差错控制。实现差错控制。p在分层网络体系中，差错控制是一种可以在在分层网络体系中，差错控制是一种可以在多个协多个协议级别议级别上实现的功能。例如在上实现的功能。例如在X.25网络中，既有数据网络中，既有数据链路层的差错控制，又有分组层的差错控制。链路层的差错控制，又有分组层的差错控制。245p目前，随着传输系统的数字化、光纤化，现目前，随着传输系统的数字化、光纤化，现代的大多数分
180、组数据网络均将用户信息的代的大多数分组数据网络均将用户信息的差错差错控制由网络移至终端来做，在网络中只对分组控制由网络移至终端来做，在网络中只对分组头中的控制信息做必要的差错检测头中的控制信息做必要的差错检测。2462拥塞控制拥塞控制通常拥塞发生在通过通常拥塞发生在通过网络传输的数据量网络传输的数据量开始接近网络的数据处理能力开始接近网络的数据处理能力时。时。拥塞控制的目标是拥塞控制的目标是将网络中的数据量控制在将网络中的数据量控制在一定的水平之下，超过一定的水平之下，超过这个水平，网络的性这个水平，网络的性能就会能就会急剧恶化急剧恶化。247实际中理想的流量控制无流量控制资源死锁拥塞网络输入
181、吞吐量O理论上最佳的流量控制系统最大容量q在出现网络拥塞时，若对分组的重传不加抑制，数据流量增加又在出现网络拥塞时，若对分组的重传不加抑制，数据流量增加又将进一步增加时延，出现的恶性循环，最终将导致整个网络完全失将进一步增加时延，出现的恶性循环，最终将导致整个网络完全失效；这种现象称为效；这种现象称为拥塞崩溃。拥塞崩溃。严重的还会使网络的吞吐量下降到零，严重的还会使网络的吞吐量下降到零，从而发生从而发生死锁（死锁（deadlockdeadlock）, ,因此，网络互连必须进行流量控制和因此，网络互连必须进行流量控制和拥塞控制拥塞控制 。2482拥塞控制拥塞控制在电话网中，由于采用电路交换方式，
182、拥塞控制在电话网中，由于采用电路交换方式，拥塞控制只在网络入口处只在网络入口处执行，在执行，在网络内部网络内部则则不再提供不再提供拥塞控制机制。拥塞控制机制。原因原因在于在于:呼叫建立时，呼叫建立时，已为用户预留了网络资源，已为用户预留了网络资源，通信期间，用通信期间，用户信息流总是以户信息流总是以恒定不变的预约速率恒定不变的预约速率通过网络，因而通过网络，因而已被接纳的已被接纳的用户产生的业务不可能导致网络拥塞。用户产生的业务不可能导致网络拥塞。另一方面，呼叫建立时，假如网络无法为用户分配所需资源，另一方面，呼叫建立时，假如网络无法为用户分配所需资源，呼呼叫在网络入口处就会被拒绝叫在网络入口
183、处就会被拒绝，因而在这种体制下网络内部无需提，因而在这种体制下网络内部无需提供拥塞控制机制。供拥塞控制机制。因此电话网在拥塞发生时，主要是通过因此电话网在拥塞发生时，主要是通过拒绝后来用户拒绝后来用户的服务请求的服务请求来保证已有用户的服务质量的。来保证已有用户的服务质量的。249分组交换的数据网络分组交换的数据网络:由由队列组成的网络队列组成的网络，用基于，用基于存储转发的排存储转发的排队机制队机制转发用户分组，在交换节点的每个转发用户分组，在交换节点的每个输出端口上都有一个输出端口上都有一个分组队列分组队列。当发生拥塞时，将其放到指定输出端口的队列中当发生拥塞时，将其放到指定输出端口的队列
184、中等待等待资源空闲资源空闲时再发送。时再发送。分组到达和排队的速率超过交换节点分组的传输速率，队列长分组到达和排队的速率超过交换节点分组的传输速率，队列长度会不断增长，如果不进行及时的拥塞控制，每个分组在交换度会不断增长，如果不进行及时的拥塞控制，每个分组在交换节点经历的转发时延就会变得越来越长。如果对局部的拥塞不节点经历的转发时延就会变得越来越长。如果对局部的拥塞不加控制，则最终加控制，则最终会导致拥塞向全网蔓延会导致拥塞向全网蔓延，因此在分组数据网中，因此在分组数据网中均提供了相应的拥塞控制机制。均提供了相应的拥塞控制机制。250例如例如:X.25中的中的阻流分组阻流分组(ChokePac
185、ket)、Internet中中ICMP协议的协议的源站抑制分组源站抑制分组(SourceQuench)均用于拥塞节点向源节点发送控制分组，以均用于拥塞节点向源节点发送控制分组，以限制其业务量流入网络。限制其业务量流入网络。其他的分组网络也有各自的控制机制。其他的分组网络也有各自的控制机制。2513流量控制流量控制流量控制：控制发送方的速度，以使接受方来得及接收。可流量控制：控制发送方的速度，以使接受方来得及接收。可以调节数据发送的数量和速率。以调节数据发送的数量和速率。在在电话通信网电话通信网中，网络体系结构保证通话双方工作在同步中，网络体系结构保证通话双方工作在同步方式下，并以恒定的速率交换
186、数据，因而方式下，并以恒定的速率交换数据，因而无需再提供流量控制无需再提供流量控制机制。机制。而在分组数据网中，必须进行流量控制的原因有如下几条：而在分组数据网中，必须进行流量控制的原因有如下几条：(1)在目的端必须对每个收到的分组的头部进行一定的协议在目的端必须对每个收到的分组的头部进行一定的协议处理处理，由于收发双方工作在异步方式下，由于收发双方工作在异步方式下，源端源端可能试图以比目可能试图以比目的端处理速度的端处理速度更快的速度发送分组更快的速度发送分组。2523流量控制流量控制而在分组数据网中，必须进行流量控制的原因有如下几条：而在分组数据网中，必须进行流量控制的原因有如下几条：(1
187、)在目的端必须对每个收到的分组的头部进行一定的协议在目的端必须对每个收到的分组的头部进行一定的协议处处理理，由于收发双方工作在异步方式下，由于收发双方工作在异步方式下，源端源端可能试图以比目的可能试图以比目的端处理速度端处理速度更快的速度发送分组更快的速度发送分组。(2)目的端也可能将收到的分组先缓存起来，然后重新在另一目的端也可能将收到的分组先缓存起来，然后重新在另一个个I/O端口进行端口进行转发转发，此时它可能需要限制进入的流量以便与转，此时它可能需要限制进入的流量以便与转发端口的流量相匹配。发端口的流量相匹配。253与差错控制一样，流量控制也可以在多与差错控制一样，流量控制也可以在多个协
188、议层次个协议层次实实现，如实现网络各层流量控制。现，如实现网络各层流量控制。常见的流量控制方法有在分组交换网中使用的常见的流量控制方法有在分组交换网中使用的滑动窗滑动窗口法口法，在，在Internet的的TCP层实现的可变信用量层实现的可变信用量方法，在方法，在ATM中使用的漏桶算法中使用的漏桶算法等。等。2544路由选择路由选择灵活的路由选择技术可以帮助网络绕开发生故障或拥塞的节灵活的路由选择技术可以帮助网络绕开发生故障或拥塞的节点，以提供更可靠的服务质量。点，以提供更可靠的服务质量。在在电话通信网电话通信网中，通常采用中，通常采用静态路由技术静态路由技术，即每个交换节点，即每个交换节点的路
189、由表是人工配置的，网络也不提供自动的路由发现机制，但的路由表是人工配置的，网络也不提供自动的路由发现机制，但是一般情况下，到任意目的地，除是一般情况下，到任意目的地，除正常路由外，都会配置两、三正常路由外，都会配置两、三条迂回路由条迂回路由，以提高可靠性。这样，当发生故障时，故障区域所，以提高可靠性。这样，当发生故障时，故障区域所影响的呼叫将被中断，但后续产生的呼叫通常可走迂回路由，一影响的呼叫将被中断，但后续产生的呼叫通常可走迂回路由，一般不受影响。般不受影响。它们主要的问题是没有提供自动的路由发现机制，网络运行时，它们主要的问题是没有提供自动的路由发现机制，网络运行时，交换节点不能根据网络
190、的变化，自动调整更新本地路由表。交换节点不能根据网络的变化，自动调整更新本地路由表。255在分组数据网络中，如果采用在分组数据网络中，如果采用数据报数据报方式，一般方式，一般都支持都支持自适应的路由选择自适应的路由选择技术，即路由选择的决定将技术，即路由选择的决定将随着网络情况的变化而改变，主要是故障或拥塞两方随着网络情况的变化而改变，主要是故障或拥塞两方面。面。例如在例如在Internet中，中，IP路由协议实际就是动态的路由路由协议实际就是动态的路由选择协议。使用路由协议，选择协议。使用路由协议，路由器可以实时更新自己路由器可以实时更新自己的路由表以反映当前网络拓扑的变化，因此即使发生的路
191、由表以反映当前网络拓扑的变化，因此即使发生故障或拥塞，后续分组也可以自动绕开，故障或拥塞，后续分组也可以自动绕开，从而提高了从而提高了网络整体的可靠性。网络整体的可靠性。256思思考考题题1构成现代通信网的要素有哪些？它们各自完成什么功能构成现代通信网的要素有哪些？它们各自完成什么功能？它们之间的相互协调通信通过什么机制来实现？它们之间的相互协调通信通过什么机制来实现？2在通信网中，交换节点主要完成哪些功能？无连接型网在通信网中，交换节点主要完成哪些功能？无连接型网络中交换节点实现交换的方式与面向连接的网络中交换节点实络中交换节点实现交换的方式与面向连接的网络中交换节点实现交换的方式有什么不同
192、？分组交换型网络与电路交换型网络现交换的方式有什么不同？分组交换型网络与电路交换型网络交换节点实现交换的方式又有什么不同？交换节点实现交换的方式又有什么不同？3现代通信网为什么要采用分层结构？第现代通信网为什么要采用分层结构？第N层协议实体包层协议实体包含几部分内容？画出对等层之间的通信过程。含几部分内容？画出对等层之间的通信过程。2574仿照仿照OSI的思想，以邮政系统中信件传递业务为例，说的思想，以邮政系统中信件传递业务为例，说明该系统分为几层？对用户而言，邮政系统的哪些变化是可见明该系统分为几层？对用户而言，邮政系统的哪些变化是可见的？而哪些变化则是不可见的？的？而哪些变化则是不可见的？
193、5假定某机构希望组建一个网络，要求网络能够支持文件假定某机构希望组建一个网络，要求网络能够支持文件传输业务、传输业务、E-mail业务，但不考虑实时话音业务、多媒体业务。业务，但不考虑实时话音业务、多媒体业务。要求业务的实现方式与具体的物理网络无关，请分析该网络逻要求业务的实现方式与具体的物理网络无关，请分析该网络逻辑上应分为几层才是合理的，物理上需要几种类型的网络单元，辑上应分为几层才是合理的，物理上需要几种类型的网络单元，每一种的协议栈结构如何。每一种的协议栈结构如何。6分析实现一种通信业务，网络需要提供哪些软硬件支持，分析实现一种通信业务，网络需要提供哪些软硬件支持，它们的物理分布如何，
194、请举例说明。它们的物理分布如何，请举例说明。258作业：作业：p画出通信网的水平结构与垂直结构，并画出通信网的水平结构与垂直结构，并写出每一部分的主要技术、设备、该技写出每一部分的主要技术、设备、该技术或设备的位置、作用、原理术或设备的位置、作用、原理pOSI与与TCP/IP模型结构，写出模型结构，写出TCP/IP每每一层中主要协议或相应工作层次设备的一层中主要协议或相应工作层次设备的作用、组成、原理作用、组成、原理p串起来叙述整个通信过程的原理或流程，串起来叙述整个通信过程的原理或流程，259堂下作业堂下作业一、假设两个用户之间的传输线路由3段链路组成（2个中间节点），每段链路的传播时延均为
195、1ms，呼叫建立时间（电路交换或虚电路）为150ms，在这样的线路上传送3,600比特的报文，分组的大小为1,024比特，分组头的开销为24比特，线路的数据速率为9600b/s。试分别计算在下列各种交换方式下端到端的时延：1.电路交换2.报文交换3.采用虚电路的分组交换4.采用数据报的分组交换注：以上交换方式均为理想方式下的交换，忽略存储转发时延。260堂下作业：堂下作业：p二、试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x（bit）。从源站到目的站共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为b（b/s）。在电路交换时电路的建立时间为s（s）。在分组交换时分组长度为p（bit），且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？261
