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1、第6章 通信网与广域网 【本章内容简介】通信网和广域网是一种地域分布极其广大的网络，现在已经成为信息化社会的命脉和发展的重要基础。本章主要介绍了通信网和广域网的基本构成、分类，典型的通信网和广域网的原理、结构、功能和业务应用。 【本章重点难点】重点掌握SDH/PDH、3G、FR、ATM技术的基本原理式和特点，了解广域提供的服务和B-ISDN交换网的网络结构与参考模型。9/25/202416.1通信网概述6.1.1通信网的构成与分类 1通信网的构成 通信网的构成包括硬件和软件系统。通信网的硬件系统一般由终端设备、传输系统和转接交换系统等三部分通信设备构成。 2通信网的分类 （1）按业务种类，可划
2、分为电话网、数据通信网、有线电视网网等。 （2）按服务范围，可划分为本地网、长途网和国际网等。 （3）按传输介质，可划分为电缆通信网、光缆通信网等。 （4）按交换方式，可划分为电路交换网、分组交换网等。 （5）按拓朴结构，可划分为网状网、环型网、树型网和总线网等。 （6）按信号形式，可划分为模拟通信网、数字通信网等。 （7）按传递方式，可划分为同步传递模式和异步传递模式等。9/25/202426.1.2公共交换电话网PSTN 1公共交换电话网的基本组成 公共交换电话网主要由用户终端设备、交换设备和传输系统组成，基本结构如图6-1所示。图6-1公共交换电话网的基本组成9/25/20243 2话音
3、业务的特点 （1）速率恒定且单一 （2）话音对丢失不敏感 （3）话音对实时性要求较高 （4）话音具有连续性 6.1.2公共交换电话网PSTN9/25/202446.1.3光纤通信和SDH/PDH 1光纤通信系统的基本组成 光纤通信系统主要由光发送机、光接收机、光缆传输线路、光中继器和各种无源光器件构成，光纤通信系统的基本组成如图6-2所示。图6-2光纤通信系统的基本组成9/25/202456.1.3光纤通信和SDH/PDH 2光纤通信具有以下特点： (1)通信容量大； (2)损耗极低； (3) 保密性能好； (4)抗电磁干扰能力强；(5)光纤尺寸小，重量轻，便于铺设和运输；(6)材料来源丰富；
4、 (7) 寿命长； (8)质地脆，机械强度差； (9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术；(10)分路、耦合不灵活；(11)光纤、光缆的弯曲半径不能过小； (12)在偏僻地区还存在着供电困难问题。 9/25/202466.1.3光纤通信和SDH/PDH 3SDH/PDH 在数字传输系统中，有两种数字传输系列，一种叫“准同步数字系列” PDH；另一种叫“同步数字系列” SDH。 SDH技术与PDH技术相比，具有以下优点：（1）网络管理能力大大加强（2）提出了自愈网的新概念 （3）统一的比特率，统一的接口标准 （4）采用字节复接技术9/25/202476.1.4 MSTP、MSAP与PTN
5、 1基于SDH 的多业务传送平台MSTP MSTP是指基于SDH 平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。MSTP的基本组成如图6-3所示。图6-3 MSTP的基本组成9/25/202486.1.4 MSTP、MSAP与PTN 2多业务接入平台MSAP MSAP是一种定位在接入层面为用户提供多业务接口的新型接入设备，以SDH技术为内核，采用模块化设计，提供多个业务扩展槽，通过集成多种接入方案，实现对用户需求的按需提供。MSAP的基本组成如图6-4所示。图6-4 MSAP的基本组成9/25/202496.1.4 MSTP、MSAP与PTN 3分组传送
6、网PTN PTN是基于分组交换的、面向连接的多业务统一传送技术。PTN网络架构如图6-5所示， 图6-5 PTN的网络分层结构9/25/202410 1移动通信网的系统基本组成 移动通信的种类繁多，一个典型的移动通信网的基本组成如图6-6所示。6.1.5移动通信网与3G 图6-6 移动通信网的基本组成9/25/202411 2移动通信的特点 （1）用户的移动性 （2）电波传播条件复杂 （3）噪声和干扰严重 （4）系统和网络结构复杂 （5）有限的频率资源 目前公用移动通信系统的网络结构一般为数字蜂窝网结构，蜂窝状服务区示意图如图6-7所示。 6.1.5移动通信网与3G 图6-7 蜂窝状服务区示意
7、图9/25/202412 32G移动通信系统 （1）GSM数字移动通信系统 GSM通信系统采用的多址技术是频分多址（FDMA）和时分多址(TDMA)结合，以及跳频技术。 （2）CDMA数字移动通信系统 CDMA是与GSM并列的移动通信技术，它是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率再用等几种技术结合而成的，因此它具有抗干扰性好，保密安全性高和同频率可在多个小区内重复使用等优点。 6.1.5移动通信网与3G 9/25/202413 43G数字移动通信系统 “3G”（3rd-generation）或“三代”是第三代移动通信技术的简称，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。 ITU对第三代移动通信系统主
8、要确定了三个无线接口标准，分别是CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，其中，TD-SCDMA是由我国所提出的标准，这在我国通信发展史上是一个重要的里程碑。6.1.5移动通信网与3G 9/25/202414 1卫星通信网的基本组成 一个卫星通信系统是由空间分系统等四大部分组成的，如图6-8所示。 2卫星通信网的特点 (1) 覆盖区域大，通信距离远 (2) 具有多址连接能力 (3) 频带宽，通信容量大 (4) 通信质量好，可靠性高 (5) 通信机动灵活 (6) 通信成本与通信距离无关6.1.6卫星通信网图6-8卫星通信系统的基本组成9/25/202415 广域网的拓朴结构可看作是由大量点
9、到点的连接构成的网状结构，如图6-9所示。6.2.1广域网的构成6.2广域网图6-9 广域网的基本拓朴结构9/25/2024161网络的覆盖和速率范围大2网络组织结构形式复杂3具有多功能多用途的综合服务能力（1）跨城跨地区的局域网之间的连接；（2）大型主机和密集用户集团之间的连接；（3）为远程信息服务系统提供传输通道；（4）提供与Internet的网际接口或作为接入网服务提供远程线路；（5）提供区域范围内的宽带综合业务服务等。4多采用转接信道的交换型传输制式6.2.2广域网的特点9/25/202417 广域网的主要功能是实现远距离的数据传输，因此广域网一般用于主机之间或网络之间的互连，它实现了
10、网络层及其以下各层的功能，并向高层提供面向非连接的网络服务或面向连接的网络服务，这两种服务的具体实现就是通常所谓的数据报服务和虚电路服务，如图6-10所示。6.2.3广域网提供的服务 (a)数据报服务 (b)虚电路服务图6-10 广域网提供的数据报服务和虚电路服务9/25/202418 6.3.1 X.25分组交换网 1X.25协议 X.25协议是CCITT提出的用于分组交换的协议，可作为不同类型计算机之间进行远距离数据传送的公共通信平台，是在公用数据网上分组交换网络接口的规范，图6-11描述了X.25的概念 。6.3分组交换广域网图6-11 X.25分组交换网络9/25/2024192X.2
11、5协议的帧格式X.25协议的帧格式如图6-12所示。3X.25分组交换网提供的业务种类（1）交换式虚电路 （2）永久式虚电路 （3）常用任选业务 4X.25分组交换网的接入方式 用户接入公用分组交换网的方式有多种，如图6-13所示。6.3.1 X.25分组交换网图6-13 用户接入公用分组交换网的方式图6-12 X.25协议的帧格式9/25/202420 1帧中继的概念 帧中继 FR (Frame Relay) 是分组交换的一种形式，其数据链路层只具有有限的差错控制功能，如图6-14所示。 6.3.2帧中继网FR（a）具有完全差错控制功能的分组交换网示意图（b）有限差错控制功能的帧中继网络示意
12、图图6-14 帧中继网络的差错控制功能9/25/202421 2帧中继协议 帧中继协议的体系结构如图6-15所示，它包括两个操作平面，即控制平面和用户平面。 帧中继在数据链路层传输的帧结构如图6-16所示。 6.3.2帧中继网FR图6-15 帧中继的协议体系结构图6-16 FR的帧结构图9/25/2024223帧中继的特点X.25和帧中继的分层协议功能分别如图6-17(a)、图6-17 (b)所示。6.3.2帧中继网FR（a）X.25的分层协议功能（b）帧中继的分层协议功能9/25/202423 N-ISDN的基本结构是在现有数字电话网的基础上，实现用户到用户的全数字连接，使用单一的网络、统一
13、的全新的用户-网络接口，为用户提供包括话音、文字、图像、数据等广泛形式的综合电信业务。N-ISDN的基本连接结构如图6-19所示。 6.4综合业务数字网ISDN6.4.1窄带ISDN图6-19 N-ISDN的基本连接结构9/25/202424 1B-ISDN与N-ISDN的比较 （1）N-ISDN的网络是以数字电话网体制作为基础的，并仍采用传统的电路交换方式。而B-ISDN则是采用各种高速、宽带传输与交换体制来构建其网络结构。 （2）N-ISDN采用固定的实通道速率，而B-ISDN没有实通道而只有虚通道的概念，且虚通道的速率不能预先确定。 （3）N-ISDN主要是以数字电话为主要业务，附以计算
14、机数据业务和一些可视业务。而B-ISDN能够承载的业务要宽广得多，除了一般的话音、数据和可视业务外，更重要的是实时的可视的交换业务（如电视会议、点播电视等）、高清晰度电视、高保真音响和多媒体业务等。6.3.2宽带ISDN与ATM网络9/25/202425 2B-ISDN 图6-22是发展初期的BISDN的网结构，在发展的初期阶段在于进一步实现话音、数据和图像等业务的综合。 6.3.2宽带ISDN与ATM网络图6-22 发展初期的B-ISDN的网络结构9/25/202426 图6-23是发展后期阶段的B-ISDN结构，后期B-ISDN中引入了智能管理网，由智能网路控制中心管理的是三个基本网。 6
15、.3.2宽带ISDN与ATM网络图6-23 发展后期阶段的B-ISDN网络结构9/25/202427 3ATM网络 （1）ATM的网络结构 ATM的网络结构如图6-24所示，它包括公用ATM网络和专用ATM网络两部分。6.3.2宽带ISDN与ATM网络图6-24ATM网络结构9/25/202428 （2）ATM的信元格式 ATM信元及其标头的结构如图6-25所示，信元标头由5个字节的内容组成，主要用来标明在异步时分复用上属于同一虚拟通路的信元，并完成适当的选路功能。 6.3.2宽带ISDN与ATM网络图6-25 ATM信元结构9/25/202429 （3）虚信道和虚通路 虚信道是两个或多个端点
16、之间运送ATM信元的信道，一条虚通路连接是具有相同端点的一组虚通道连接。虚信道与虚通道的关系如图2-26所示。6.3.2宽带ISDN与ATM网络图2-26 ATM的虚信道和虚通路9/25/202430 （4）ATM参考模型 ATM提供了一套网络用户服务，但与网络上传输的信息类型无关。这些服务由ATM协议参考模型定义。ATM的分层参考模型是一个立体模型，如图6-27所示。6.3.2宽带ISDN与ATM网络图6-27 ATM网络的分层参考模型9/25/202431 6.5.1 DDN概述 数字数据网是由专用线路（如铜缆、光纤、数字微波或卫星等数字传输通道）连接所构成的数据传输网，它可以在任意两个端
17、点之间建立起永久性或半永久性连接的专用数字传输通道，以便为用户建立自己的专用数据网创造条件。 DDN结构如图6-28所示。 6.5数字数据网DDN图6-28 DDN的网络结构9/25/2024321专用电路业务2点到多点通信3帧中继4虚拟专用网络功能5语音和G3传真 6.5.2 DDN的应用9/25/202433在线教务辅导网：在线教务辅导网：http:/ 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网9/25/2024349/25/2024359/25/2024369/25/2024379/25/2024389/25/202439馋死9/25/2024409/25/2024419/25/2024429/25/2024439/25/2024449/25/2024459/25/2024469/25/2024479/25/2024489/25/2024499/25/2024509/25/2024519/25/202452P P T研 究 院POW ERPOI NT ACADEM Y9/25/2024539/25/2024549/25/202455
