第五章通信網(wǎng)5.1通信網(wǎng)的概念5.2通信網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)5.3通信網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

5.1通信網(wǎng)的概念

5.1.1通信網(wǎng)的定義通信網(wǎng)的定義，可描述為由各種通信節(jié)點(端節(jié)點、交換節(jié)點、轉(zhuǎn)接點)及連接各節(jié)點的傳輸鏈路互相依存的有機(jī)結(jié)合體，以實現(xiàn)兩點及多個規(guī)定點間的通信體系。一個基本的通信網(wǎng)構(gòu)成示意圖如圖5-1所示。

圖5-1通信網(wǎng)構(gòu)成示意圖

終端設(shè)備具有以下的功能：

①它將用戶要發(fā)送的各種形式的信息轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合于相關(guān)電信業(yè)務(wù)網(wǎng)傳送的信號，或?qū)木W(wǎng)絡(luò)中接收到的信號轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩艨梢宰R別的信息，即將待傳送的信息和在傳輸鏈路上

傳送的信號進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。在發(fā)送端，將信源產(chǎn)生的信息轉(zhuǎn)換成適合于在傳輸鏈路上傳送的信號；在接收端則進(jìn)行相反的變換。

②將信號與傳輸鏈路相匹配，由信號處理設(shè)備完成。

③信令的產(chǎn)生和識別，即用來產(chǎn)生和識別網(wǎng)內(nèi)所需要的信令，以完成一系列控制作用。

交換設(shè)備的主要功能有：

①用戶業(yè)務(wù)的集中和接入功能。通常由各類用戶接口和中繼接口組成。

②交換功能。通常由交換矩陣完成任意入線到出線的數(shù)據(jù)交換。

③信令功能。負(fù)責(zé)呼叫控制和連接的建立、監(jiān)視、釋放等。

④其他控制功能。如路由信息的更新和維護(hù)、計費、話務(wù)統(tǒng)計、維護(hù)管理等。

傳輸鏈路是信息傳遞的通道，是連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的媒介。通常傳輸系統(tǒng)的硬件組成應(yīng)包括線路接口設(shè)備、傳輸媒介、交叉連接設(shè)備等。

傳輸系統(tǒng)一個主要的設(shè)計目標(biāo)就是如何提高物理線路的使用效率，因此傳輸系統(tǒng)通常都采用多路復(fù)用技術(shù)，如頻分復(fù)用、時分復(fù)用、波分復(fù)用等。

另外，為保證交換節(jié)點能正確接收和識別傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流，交換節(jié)點必須與傳輸系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，這包括保持幀同步和位同步，遵守相同的傳輸體制(如PDH、SDH等)等。

5.1.2通信系統(tǒng)與通信網(wǎng)的關(guān)系

用通信系統(tǒng)來構(gòu)架，通信網(wǎng)即為通信系統(tǒng)的集，或者說是各種通信系統(tǒng)的綜合，通信網(wǎng)是各種通信系統(tǒng)綜合應(yīng)用的產(chǎn)物。通信網(wǎng)源于通信系統(tǒng)，又高于通信系統(tǒng)。但是不論網(wǎng)

的種類、功能、技術(shù)如何復(fù)雜，從物理上的硬件設(shè)施分析，通信系統(tǒng)是各種網(wǎng)不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，這是一種自然發(fā)展規(guī)律，沒有線即不能成網(wǎng)。因此，通信網(wǎng)是通信系統(tǒng)發(fā)展的

必然結(jié)果。通信系統(tǒng)可以獨立地存在，然而一個通信網(wǎng)是通信系統(tǒng)的擴(kuò)充，是多節(jié)點各通信系統(tǒng)的綜合，通信網(wǎng)不能離開系統(tǒng)而單獨存在。

通信網(wǎng)是各種通信系統(tǒng)的綜合，但應(yīng)該明白組成通信網(wǎng)的各通信系可以是同一種類型的通信系統(tǒng)，如SDH通信系統(tǒng)構(gòu)成的通信網(wǎng)；也可以是不同類型的通信系統(tǒng)，也就是說組成通信網(wǎng)的通信系統(tǒng)既有SDH也有ATM，或者還有微波通信、載波通信……

5.1.3現(xiàn)代通信系統(tǒng)與現(xiàn)代通信網(wǎng)

現(xiàn)代通信就是數(shù)字通信與計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合。同樣在數(shù)字通信系統(tǒng)中融合了計算機(jī)硬、軟件技術(shù)，這樣的系統(tǒng)即為現(xiàn)代通信系統(tǒng)。

我們現(xiàn)在經(jīng)常談到的通信網(wǎng)、電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、計算機(jī)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等都屬于現(xiàn)代通信網(wǎng)，也可簡稱通信網(wǎng)。

5.1.4通信網(wǎng)的要求

通信網(wǎng)應(yīng)具有以下方面的要求：

①轉(zhuǎn)接的任意性。網(wǎng)內(nèi)任意兩個用戶可以互通信息，如果網(wǎng)中的某些用戶不能與其他用戶通信，則這些用戶不能稱為屬于這個網(wǎng)。

②通信的可靠性。絕對可靠的網(wǎng)絡(luò)是沒有的。所謂可靠，是概率意義上平均故障間隔時間，或平均運行率，或信噪比，或信息差錯率能達(dá)到要求。

③通信的時效性。通信系統(tǒng)必須在用戶可接受的時間范圍內(nèi)完成信息傳遞。通信的時效性是由信息的時效性決定的。

④信息的透明性。透明性良好的網(wǎng)絡(luò)對用戶不作任何限制。所謂的透明，就是所有信息都可以在網(wǎng)內(nèi)傳遞，不加任何限制，就像透明物體中能通過任何波長的可見光一樣。

⑤質(zhì)量的一致性。質(zhì)量指標(biāo)對通信系統(tǒng)是非常重要的，質(zhì)量不符合要求，會使通信失去意義。

⑥結(jié)構(gòu)的靈活性（可擴(kuò)充性、簡單性）。通信網(wǎng)總是在逐步擴(kuò)大的。

⑦對新業(yè)務(wù)的適應(yīng)性。通信網(wǎng)中業(yè)務(wù)的建設(shè)也是逐步擴(kuò)大的。

⑧經(jīng)濟(jì)上的合理性。如果網(wǎng)絡(luò)的造價十分高，維修費用非常大，最終導(dǎo)致成本極高，則再好的網(wǎng)絡(luò)也無法運轉(zhuǎn)，如“銥”星移動系統(tǒng)。

⑨在某些情況下，還會要求通信的安全性，即保證通信的內(nèi)容不會被未授權(quán)者所獲取，或被人破秘而竊取。

5.1.5國際網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化情況

1.國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO

ISO由美國國家標(biāo)準(zhǔn)組織ANSI（AmericanNationalStandardsInstitute）及其他各國的國家標(biāo)準(zhǔn)組織的代表組成。

2.電氣和電子工程師協(xié)會IEEE

IEEE是目前全球最大的非營利性專業(yè)技術(shù)學(xué)會。該組織在國際計算機(jī)、電信、生物醫(yī)學(xué)、電力及消費性電子產(chǎn)品等學(xué)術(shù)領(lǐng)域中都是主要的權(quán)威。

3.美國國防部高級研究計劃局ARPA

ARPA（AdvancedResearchProjectsAgency）是美國國防部高級研究計劃管理局因軍事目的而建立的，開始時只連接了4臺主機(jī)，這便是只有四個網(wǎng)點的網(wǎng)絡(luò)之父。

4.國際電信聯(lián)盟ITU及國際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化組織ITU-T的情況

ITU是國際電信領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化組織，代表各國政府的國家通信主管部門，ITU標(biāo)準(zhǔn)是各國郵電部門必須實現(xiàn)的。ITU的主要目的是保證各國網(wǎng)絡(luò)的兼容性，以促進(jìn)國際通信。

5.國際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會Internet

Internet是國際性、非營利的專業(yè)協(xié)會，對所有人開放。Internet協(xié)會及Internet體系結(jié)構(gòu)委員會(IAB)主要在策略上制定有關(guān)協(xié)議，而在技術(shù)上則由Internet工程任務(wù)組(IETF)及

Internet研究任務(wù)組(IRTF)負(fù)責(zé)。Internet的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范重點在于協(xié)議的互操作性。

5.2通信網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)

5.2.1通信網(wǎng)的模型結(jié)構(gòu)現(xiàn)代通信網(wǎng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功能從水平方向上可以劃分為三層，即用戶駐地網(wǎng)(CustomerPremisesNetwork，CPN)、接入網(wǎng)(AccessNetwork，AN)與核心網(wǎng)，如圖5-2所示。

圖5-2現(xiàn)代通信網(wǎng)水平結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)代通信網(wǎng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功能從垂直方向上也可劃分為三層，從下至上為傳送網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)和應(yīng)用層，如圖5-3所示。圖5-3現(xiàn)代通信網(wǎng)垂直結(jié)構(gòu)圖

1.傳送網(wǎng)

傳送網(wǎng)又稱通信基礎(chǔ)網(wǎng)，為了便于理解，我們可將通信基礎(chǔ)網(wǎng)看成是一個以光纖、微波接力、衛(wèi)星傳輸為主的傳輸網(wǎng)絡(luò)。在這個傳輸網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，根據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點設(shè)備類型的

不同，可以構(gòu)建不同類型的業(yè)務(wù)網(wǎng)。通信基礎(chǔ)網(wǎng)的帶寬正在不斷拓寬，因此它將逐步成為未來寬帶通信的傳輸平臺。

對通信基礎(chǔ)網(wǎng)的描述同樣可引入網(wǎng)絡(luò)分層概念，即通信基礎(chǔ)網(wǎng)可以分為三層：第一層為傳輸媒介，第二層為傳輸系統(tǒng)，第三層為傳送網(wǎng)節(jié)點設(shè)備。

1）傳輸媒介

信息的傳輸需要物理媒質(zhì)，通常將這種物理媒質(zhì)稱為傳輸媒介。

2）傳輸系統(tǒng)

傳輸系統(tǒng)包括傳輸設(shè)備和傳輸復(fù)用設(shè)備。

3）傳送網(wǎng)節(jié)點設(shè)備

在傳送網(wǎng)的節(jié)點上安裝不同類型的節(jié)點設(shè)備，則形成不同類型的業(yè)務(wù)網(wǎng)。

2.業(yè)務(wù)網(wǎng)

業(yè)務(wù)網(wǎng)也就是用戶信息網(wǎng)，它是現(xiàn)代通信網(wǎng)的主體，是向用戶提供諸如電話、電報、傳真、數(shù)據(jù)、圖像等各種電信業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。業(yè)務(wù)網(wǎng)可分為電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、計算機(jī)網(wǎng)、綜

合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、蜂窩移動通信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、會議電視網(wǎng)以及智能網(wǎng)。

3.應(yīng)用層

在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)最終的目的是為用戶提供他們所需要的各類通信服務(wù)，滿足他們對不同業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的需求。

4.支撐網(wǎng)

支撐網(wǎng)是保證傳送網(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)正常運行、增強網(wǎng)絡(luò)功能、保證通信網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量的專用網(wǎng)絡(luò)，完成監(jiān)測、控制等功能，可分為信令網(wǎng)、同步網(wǎng)和管理網(wǎng)。

1）信令網(wǎng)

信令網(wǎng)是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的信令系統(tǒng)，包括電話網(wǎng)的用戶信令和局間隨路信令、7號信令系統(tǒng)、窄帶和寬帶用戶信令(網(wǎng)絡(luò)信令DSSl和DSS2、寬帶NNI信令、GSM和CDMA移動通信信令等。

2）同步網(wǎng)

同步是通信網(wǎng)數(shù)字化的基礎(chǔ)，沒有良好的同步，數(shù)字信息的傳遞就會不可避免地出現(xiàn)誤碼、滑碼等現(xiàn)象，成為通信網(wǎng)難以定位的疑難病。根據(jù)業(yè)務(wù)和運載信息重要程度的不同，它們的影響程度也大不相同。

3）管理網(wǎng)

管理網(wǎng)是為保持通信網(wǎng)正常運行和服務(wù)，對通信網(wǎng)進(jìn)行有效管理所建立的軟、硬件系統(tǒng)和組織體系的總稱。管理網(wǎng)主要包括網(wǎng)路管理系統(tǒng)、維護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)等。管理網(wǎng)的主要功

能是：根據(jù)各局間的業(yè)務(wù)流向、流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，有效地組織網(wǎng)路流量分配；根據(jù)網(wǎng)路狀態(tài)，經(jīng)過分析判斷進(jìn)行電路調(diào)度、組織迂回和流量控制等，以避免網(wǎng)路過負(fù)荷和阻塞的擴(kuò)散；在出現(xiàn)故障時，根據(jù)告警信號和異常數(shù)據(jù)采取封閉、啟動、倒換和更換故障部件等，盡可能使通信及相關(guān)設(shè)備恢復(fù)和保持良好的運行狀態(tài)。

通信網(wǎng)垂直結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用中描述較廣泛的一種通信組成結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)與我們熟悉的通信方式的關(guān)系如圖5-4所示。

圖5-4各通信方式與垂直結(jié)構(gòu)的關(guān)系

5.2.2通信網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

所謂拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是指通信網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點設(shè)備（包括計算機(jī)及有關(guān)通信設(shè)備等）與通信鏈路相互連接而構(gòu)成的不同物理幾何結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是決定通信網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。

根據(jù)各節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的連接形式，通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常分為總線形、環(huán)形、星形、樹形、網(wǎng)狀形(或網(wǎng)孔形)和復(fù)合形6種結(jié)構(gòu)，如圖5-5所示。

圖5-5通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1．總線形（見圖5-5（a））

特點：它屬于共享傳輸介質(zhì)形網(wǎng)絡(luò)，總線形網(wǎng)中的所有節(jié)點都連至一個公共的總線上，任何時候只允許一個用戶占用總線發(fā)送或接送數(shù)據(jù)。

優(yōu)點：需要的傳輸鏈路少，節(jié)點間通信無需轉(zhuǎn)接節(jié)點，控制方式簡單，增減節(jié)點也很方便。

缺點：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能的穩(wěn)定性差，節(jié)點數(shù)目不宜過多，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍也較小。

場合：總線結(jié)構(gòu)主要用于計算機(jī)局域網(wǎng)、電信接入網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)中。

2．網(wǎng)狀形（見圖5-5（b））

特點：節(jié)點間沒有固定的連接形式，網(wǎng)中的每一節(jié)點至少有兩條或兩條以上鏈路與其他節(jié)點相連。如果網(wǎng)絡(luò)中的每一節(jié)點與其他節(jié)點都直接相連，那么就形成了全連接形的網(wǎng)

狀結(jié)構(gòu)。如果有N個節(jié)點，則需要N(N－1)/2條傳輸鏈路。

優(yōu)點：線路冗余度大，網(wǎng)絡(luò)可靠性高，任意兩點間可直接通信。

缺點：線路利用率低，網(wǎng)絡(luò)成本高，另外網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容也不方便，每增加一個節(jié)點，就需增加N條線路。

場合：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)通常用于節(jié)點數(shù)目少，又有很高可靠性要求的場合。

3．復(fù)合形（見圖5-5（c））

特點：它是由網(wǎng)狀網(wǎng)和星形網(wǎng)復(fù)合而成的。它以星形網(wǎng)為基礎(chǔ)，在業(yè)務(wù)量較大的轉(zhuǎn)接交換中心之間采用網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因而整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較經(jīng)濟(jì)，且穩(wěn)定性較好。

場合：由于復(fù)合形網(wǎng)絡(luò)兼具了星形網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)的優(yōu)點，因此目前在規(guī)模較大的局域網(wǎng)和電信骨干網(wǎng)中廣泛采用分級的復(fù)合形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但應(yīng)注意在設(shè)計時要以轉(zhuǎn)接設(shè)備和傳輸

鏈路的總費用最小為原則。

4．星形（見圖5-5（d））

特點：各節(jié)點設(shè)備通過通信線路與中心節(jié)點設(shè)備相連接，網(wǎng)絡(luò)中每一節(jié)點設(shè)備都是通過中心節(jié)點設(shè)備進(jìn)行信息傳輸?shù)模行墓?jié)點是該網(wǎng)絡(luò)中唯一的轉(zhuǎn)接節(jié)點。具有N個節(jié)點的星形網(wǎng)至少需要N－1條傳輸鏈路。

優(yōu)點：降低了傳輸鏈路的成本，提高了線路的利用率。

缺點：網(wǎng)絡(luò)的可靠性差，一旦中心轉(zhuǎn)接節(jié)點發(fā)生故障或轉(zhuǎn)接能力不足，全網(wǎng)的通信就會受到影響。

場合：通常在傳輸鏈路費用高于轉(zhuǎn)接設(shè)備，可靠性要求又不高的場合，可以采用星形結(jié)構(gòu)，以降低建網(wǎng)成本。

5．環(huán)形（見圖5-5（e））

特點：該結(jié)構(gòu)中所有節(jié)點首尾相連，組成一個環(huán),網(wǎng)絡(luò)中每一節(jié)點設(shè)備都通過公共的閉合鏈路環(huán)進(jìn)行信息傳輸。N個節(jié)點的環(huán)網(wǎng)需要N條傳輸鏈路。環(huán)網(wǎng)可以是單向環(huán)，也可

以是雙向環(huán)。

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，雙向自愈環(huán)結(jié)構(gòu)可以對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動保護(hù)。

缺點：節(jié)點數(shù)較多時轉(zhuǎn)接時延無法控制，并且環(huán)形結(jié)構(gòu)不好擴(kuò)容，每加入一個節(jié)點都要重建。

場合：環(huán)形結(jié)構(gòu)目前主要用于計算機(jī)局域網(wǎng)、光纖接入網(wǎng)、城域網(wǎng)、光傳輸網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)中。

6．樹形（見圖5-5（f））

特點：網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點設(shè)備采用分級結(jié)構(gòu)，彼此連接，從而形成的一個倒樹狀結(jié)構(gòu)（又被稱為分級的集中式網(wǎng)絡(luò)），網(wǎng)絡(luò)中每一節(jié)點都是通過它的根節(jié)點（或父節(jié)點）與它的本級的其他節(jié)點或上級節(jié)點進(jìn)行信息傳輸?shù)模c它下級節(jié)點的信息交換則是通過它的子節(jié)點實現(xiàn)的。

優(yōu)點：具有良好的擴(kuò)充性和可靠性，利于分布式控制。

缺點：通信路徑選擇算法的好壞將直接影響通信的性能。

場合：樹形網(wǎng)結(jié)構(gòu)目前主要用于計算機(jī)廣域網(wǎng)、用戶接入網(wǎng)。

5.2.3通信網(wǎng)分類

1．按照網(wǎng)絡(luò)提供的通信業(yè)務(wù)分類

單媒體網(wǎng)絡(luò)——單一類形信息傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)，如電話網(wǎng)。

多媒體網(wǎng)絡(luò)——集文字、圖形、圖像、聲音等于一體的通信網(wǎng)。

實時通信網(wǎng)絡(luò)——能夠?qū)崟r發(fā)送和接收信息的通信網(wǎng)絡(luò)，即對延遲要求較高的通信網(wǎng)絡(luò)，如電話網(wǎng)、工業(yè)控制網(wǎng)。

非實時通信網(wǎng)絡(luò)——對時延要求較小的通信網(wǎng)絡(luò)，如互聯(lián)網(wǎng)。

單向網(wǎng)絡(luò)——信息是單一流向的網(wǎng)絡(luò)，如廣播。

交互式網(wǎng)絡(luò)——信息是雙向傳遞的網(wǎng)絡(luò)，如電話網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)。

2．按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地域范圍分類

局域網(wǎng)——將小區(qū)域內(nèi)的各種通信設(shè)備互連在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。

城域網(wǎng)——在一個城市范圍內(nèi)所建立的計算機(jī)通信網(wǎng)，簡稱MAN。

廣域網(wǎng)——在一個廣泛地理范圍內(nèi)所建立的計算機(jī)通信網(wǎng)，簡稱WAN，其范圍可以超越城市和國家以至全球。

互聯(lián)網(wǎng)——網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間所串連成的龐大網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)以一組通用的協(xié)議相連，形成邏輯上的單一巨大國際網(wǎng)絡(luò)。

3．按網(wǎng)的傳輸介質(zhì)分類

有線網(wǎng)——如銅線、光纖。

無線網(wǎng)——如空中的電波和激光。

4．按網(wǎng)的結(jié)構(gòu)分類

垂直結(jié)構(gòu)——如業(yè)務(wù)網(wǎng)、支撐網(wǎng)、傳送網(wǎng)。

水平結(jié)構(gòu)——如用戶駐地網(wǎng)、接入網(wǎng)、核心網(wǎng)。

5．按運營方式分類

公眾網(wǎng)——向全社會開放的通信網(wǎng)，如電信、移動等。

專用網(wǎng)——機(jī)關(guān)、企業(yè)自建的僅供本部門內(nèi)部使用的通信網(wǎng)，如電力、交通等。

5.3通信網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

5.3.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念1.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)傳送是個很復(fù)雜的過調(diào)（如發(fā)送信號的數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)調(diào)與出錯處理、信號編碼與電平參數(shù)、傳輸速度匹配等）。

2.分層設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)體系通常采用層次化結(jié)構(gòu)，每一層都建立在其下層之上，每一層的目的是向其上一層提供一定的服務(wù)，并把服務(wù)的具體實現(xiàn)細(xì)節(jié)對上層屏蔽，如圖5-6所示。

圖5-6網(wǎng)絡(luò)體系層次化結(jié)構(gòu)示意圖

網(wǎng)絡(luò)采用層次化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：

①各層之間相互獨立，高層不必關(guān)心低層的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，只要知道低層所提供的服務(wù)，及經(jīng)本層向上層所提供的服務(wù)即可，能真正做到各司其職。

②某個層次實現(xiàn)細(xì)節(jié)的變化不會對其他層次產(chǎn)生影響。

③易于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

5.3.2OSI模型

1.開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI模型）

OSI協(xié)議將網(wǎng)絡(luò)通信過程劃分為七個相互獨立的功能組（層次），并為每個層次制定一個標(biāo)準(zhǔn)框架。上面三層（應(yīng)用層、表示層、會話層）與應(yīng)用問題有關(guān)，下面四層（傳

輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層）主要處理網(wǎng)絡(luò)控制和數(shù)據(jù)傳輸/接收問題，如圖5-7所示。

圖5-7OSI模型

開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型的特點：

①每層的對應(yīng)實體之間都通過各自的協(xié)議進(jìn)行通信。

②各個計算機(jī)系統(tǒng)都有相同的層次結(jié)構(gòu)。

③不同系統(tǒng)的相應(yīng)層次具有相同的功能。

④同一系統(tǒng)的各層次之間通過接口聯(lián)系。

⑤相鄰的兩層之間，下層為上層提供服務(wù)，上層使用下層提供的服務(wù)。

2.OSI參考模型各層的功能

1）物理層

物理層是OSI參考模型的最底層，也是最基礎(chǔ)的一層。它并不是指連接計算機(jī)的具體的物理設(shè)備或具體的傳輸媒體，它向下是物理設(shè)備之間的接口，直接與傳輸介質(zhì)相連接，使二進(jìn)制數(shù)據(jù)流通過該接口從一臺設(shè)備傳給相鄰的另一臺設(shè)備，向上為數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)。

物理層傳輸數(shù)據(jù)的基本單位是比特，也稱為位。

物理層的主要功能：為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路；傳輸數(shù)據(jù)；完成物理層的一些管理工作。

2）數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層是OSI模型的第二層，它把物理層的原始數(shù)據(jù)打包成幀，并負(fù)責(zé)幀在計算機(jī)之間無差錯的傳遞。

數(shù)據(jù)鏈路層的作用：在不太可靠的物理鏈路上，通過數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。

數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能：鏈路管理；幀同步；流量控制；差錯控制；透明傳輸；尋址。

數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的代表包括SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。

3）網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是通信子網(wǎng)的最高層，對上層用戶屏蔽了子網(wǎng)通信的細(xì)節(jié)，如子網(wǎng)類型、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、子網(wǎng)數(shù)目，向上層提供一致的服務(wù)、統(tǒng)一的地址。

網(wǎng)絡(luò)層的主要功能：路徑選擇；數(shù)據(jù)的傳輸與中繼；擁塞控制；網(wǎng)絡(luò)互連。

網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的代表包括IP、IPX、RIP、OSPF等。

4）傳輸層

傳輸層是用戶的資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)的界面和橋梁，下面三層屬于通信子網(wǎng)，面向數(shù)據(jù)通信，上面三層屬于資源子網(wǎng)，面向數(shù)據(jù)處理，傳輸層是OSI協(xié)議中最重要的一層。

5）會話層

會話層利用傳輸層提供的端到端的服務(wù)向表示層或會話層用戶提供會話服務(wù)。

主要功能：提供遠(yuǎn)程會話地址、會話建立后的管理和提供把報文分組重新組成報文的功能。

提供的服務(wù)：會話連接的建立與拆除、與會話管理有關(guān)的服務(wù)、隔離、出錯和恢復(fù)控制。

6）表示層

表示層處理的是OSI系統(tǒng)之間用戶信息的表示問題，它主要涉及被傳輸?shù)男畔⒌膬?nèi)容和表示形式等。

主要功能：語法轉(zhuǎn)換、傳送語法的選擇等。

提供的服務(wù)：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和格式轉(zhuǎn)換、語法的選擇、數(shù)據(jù)加密與解密和文本壓縮。

7）應(yīng)用層

應(yīng)用層是OSI/RM的最高層，它是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與最終用戶間的接口，它包含了系統(tǒng)管理員管理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)所涉及的所有的問題和基本功能。

OSI模型的通信原理如圖5-8所示。圖5-8OSI模型的通信原理

OSI環(huán)境中的數(shù)據(jù)傳輸過程如圖5-9所示。圖5-9OSI環(huán)境中的數(shù)據(jù)傳輸過程

5.3.3TCP/IP協(xié)議模型

模型是一種理論上的結(jié)構(gòu)模型，實際網(wǎng)絡(luò)中并沒有一個網(wǎng)絡(luò)采用這樣的體系結(jié)構(gòu)。在實際網(wǎng)絡(luò)中使用最多的體系結(jié)構(gòu)是TCP/IP結(jié)構(gòu)，使用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是TCP/IP協(xié)議。TCP/IP協(xié)議對大家來說并不陌生，在安裝操作系統(tǒng)時，系統(tǒng)會默認(rèn)安裝此協(xié)議，用戶可以在計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)屬性中查找到它。

1.TCP/IP體系結(jié)構(gòu)

TCP/IP是傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議的英文簡稱，是由許多協(xié)議組成的一套網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，其中的TCP和IP是兩個最重要的協(xié)議。其顯著特點是它是可路由的，使得用戶

可以將多個相同或相異LAN連成一個大型互連網(wǎng)絡(luò)，而且許多基于TCP/IP的應(yīng)用軟件（如FTP、Telnet）都是不依賴系統(tǒng)的，更重要的是，TCP/IP是Internet的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，所以實際上已成為網(wǎng)絡(luò)通信的通用語言。

TCP/IP協(xié)議將整個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為四個層次，分別是網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)互連層、傳輸層和應(yīng)用層，如圖5-10所示。圖5-10TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

1）網(wǎng)絡(luò)接口層

網(wǎng)絡(luò)接口層相當(dāng)于OSI的物理層（物理信號/編碼）+數(shù)據(jù)鏈路層（幀傳送）。

網(wǎng)絡(luò)接口層的主要功能：

①將網(wǎng)際層送來的IP數(shù)據(jù)報封裝為網(wǎng)絡(luò)幀，然后通過傳輸媒介發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。

②接收并校驗傳輸媒介送來的網(wǎng)絡(luò)幀，然后還原為IP數(shù)據(jù)報送到網(wǎng)際層。

2）網(wǎng)絡(luò)互連層

網(wǎng)絡(luò)互連層相當(dāng)于OSI的網(wǎng)絡(luò)層。該層提供了數(shù)據(jù)分組和重組功能，并在互相獨立的LAN上建立互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

該層運行的協(xié)議有：用于數(shù)據(jù)傳送的IP協(xié)議，用于互連網(wǎng)絡(luò)控制的ARP、RAPP、ICMP和IGMP協(xié)議，用于路由選擇的RIP、OSPF等路由協(xié)議

3）傳輸層

傳輸層主要負(fù)責(zé)端到端的對等實體之間的通信，它與OSI參考模型的傳輸層功能類似。它主要使用TCP協(xié)議和UDP來支持?jǐn)?shù)據(jù)的傳送。

UDP協(xié)議是一種不可靠的、無連接協(xié)議。它最大的優(yōu)點是協(xié)議簡單、效率較高、額外開銷小，缺點是不保證正確的傳輸，也不排除重復(fù)信息的發(fā)生。

4）應(yīng)用層

應(yīng)用層與OSI模型中的高三層任務(wù)相同，主要用于提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。互聯(lián)網(wǎng)上常用的應(yīng)用層協(xié)議主要有以下幾種：

①簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）：主要負(fù)責(zé)互聯(lián)網(wǎng)中電子郵件的傳遞。

②超文本傳輸協(xié)議（HTTP）：提供Web服務(wù)。

③遠(yuǎn)程登錄協(xié)議（Telnet）：實現(xiàn)對主機(jī)的遠(yuǎn)程登錄功能，常用的電子公告牌系統(tǒng)BBS使用的就是這個協(xié)議。

④文件傳輸協(xié)議（FTP）：用于交互式文件傳輸。

⑤域名解析（DNS）：實現(xiàn)邏輯地址到域名地址的轉(zhuǎn)換。

2.TCP/IP協(xié)議的特點

TCP/IP協(xié)議具有以下特點：

①開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，獨立于特定的計算機(jī)硬件和操作系統(tǒng)。

②統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，采用與硬件無關(guān)的軟件編址方法，使得網(wǎng)絡(luò)中的所有

設(shè)備具有唯一的地址。

③獨立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運行于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)中。

④標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務(wù)。

3.TCP/IP核心協(xié)議

TCP/IP是目前使用最為廣泛、適應(yīng)性最強的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它將網(wǎng)絡(luò)分為四個層次，各個層次完成各自的功能，每個層次中都有各自的協(xié)議發(fā)揮作用，所以TCP/IP并不是一個協(xié)議，而是一個協(xié)議的組合，即由一組小的、專業(yè)化協(xié)議構(gòu)成的，包括TCP、IP、UDP、ARP、ICMP以及其他的許多被稱為子協(xié)議的協(xié)議。TCP和IP協(xié)議是這個協(xié)議組合中最重要的核心協(xié)議。

1）網(wǎng)際協(xié)議IP

IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)互連層最重要的協(xié)議，負(fù)責(zé)在通信子網(wǎng)范圍內(nèi)實現(xiàn)跨越互連網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)間的相互通信。其功能是：

①提供無連接數(shù)據(jù)報服務(wù)。

②將傳輸層報文加上報頭(源和目的站的IP地址等)形成IP數(shù)據(jù)報，然后送往下層（必要時“分片”后下傳）。

③接收并校驗下層送來的IP數(shù)據(jù)報，去掉報頭后送往傳輸層。

2）傳輸控制協(xié)議TCP

TCP協(xié)議屬于TCP/IP協(xié)議群中的傳輸層，是一種面向連接的子協(xié)議，在該協(xié)議上準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，通信節(jié)點之間必須建立起一個連接，才能提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。TCP

協(xié)議位于IP協(xié)議的上層，通過提供校驗和、流控制及序列信息彌補IP協(xié)議可靠性上的缺陷。其主要功能是：

①提供面向連接的進(jìn)程通信。

②提供差錯檢測和恢復(fù)機(jī)制。

③流量控制機(jī)制。

注意：IP協(xié)議用于實現(xiàn)計算機(jī)級的通信（主機(jī)—主機(jī)的通信），即它只負(fù)責(zé)將信息送到目標(biāo)計算機(jī)處。而TCP協(xié)議的任務(wù)之一就是把信息進(jìn)一步傳送給適當(dāng)?shù)倪M(jìn)程，從而建立進(jìn)程對進(jìn)程的通信。或者說，網(wǎng)絡(luò)層使組成報文的每個數(shù)據(jù)包到達(dá)了正確的計算機(jī)，而傳輸層使整個報文到達(dá)了該計算機(jī)上正確的進(jìn)程，如圖5-11所示。

圖5-11TCP和IP協(xié)議的作用域

4．TCP/IP協(xié)議的工作過程

IP協(xié)議的工作是將原始數(shù)據(jù)從一地傳送到另一地，TCP協(xié)議的工作是管理這種流動并保證其數(shù)據(jù)的正確性。

TCP/IP的工作過程是一個“自上而下，自下而上”的過程，數(shù)據(jù)傳遞在發(fā)送側(cè)是按應(yīng)用層—傳輸層—網(wǎng)絡(luò)互連層—網(wǎng)絡(luò)接口層傳遞的，在接收側(cè)過程相反。對等層之間交換的信息報文統(tǒng)稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU。PDU由協(xié)議控制信息（協(xié)議頭）和數(shù)據(jù)（SDU）組成：

協(xié)議頭部中含有完成數(shù)據(jù)傳輸所需的控制信息，如地址、序號、長度、分段標(biāo)志、差錯控制信息……下層把上層的PDU作為本層的數(shù)據(jù)加以封裝，然后加入本層的協(xié)議頭部（和尾部），形成本層的PDU。因此，數(shù)據(jù)在源站自上而下遞交的過程實際上就是不斷封裝的過程。到達(dá)目的地后自下而上遞交的過程就是不斷拆封的過程，每一層只處理本層的協(xié)議頭部。TCP/IP協(xié)議的封裝過程如圖5-12所示。

圖5-12TCP/IP協(xié)議的封裝過程

TCP/IP協(xié)議具體的傳遞過程如下：

①在發(fā)送方主機(jī)上，應(yīng)用層將數(shù)據(jù)流傳遞給傳輸層。

②傳輸層將接收到的數(shù)據(jù)流分解成以若干字節(jié)為一組的TCP段，并在每一段上增加一個帶序號的TCP報頭，傳遞給IP層。

③在IP層將TCP段作為數(shù)據(jù)部分，再增加一個含有發(fā)送方和接收方IP地址的包頭組成分組或包，同時還要明確接收方的物理地址及到達(dá)目的主機(jī)路徑，將此數(shù)據(jù)包和物理地址傳遞給數(shù)據(jù)鏈路層。

④數(shù)據(jù)鏈路層將IP分組作為數(shù)據(jù)部分并加上幀報頭組成一個“幀”，交由物理層接收主機(jī)或IP網(wǎng)間路由器。

⑤在目的主機(jī)處，數(shù)據(jù)鏈路層將幀去掉幀頭，將IP分組交給IP層。

⑥IP層檢查IP包頭，如果包頭中校驗和與計算出來的不一致，則丟棄此報文分組，如果檢驗和與計算出來的一致，則去掉IP報頭，將TCP段傳送到TCP層。

⑦TCP層檢查序號，確認(rèn)是否為正確的TCP段。

⑧TCP層計算TCP報頭和數(shù)據(jù)校驗和，如果計算出來的校驗和與報頭的校驗和不符合，則丟棄此TCP段，如果檢驗和正確，則去掉TCP包頭，并將真正的數(shù)據(jù)傳遞給應(yīng)用

層，同時發(fā)出“確認(rèn)收到”的信息。

⑨在接收方主機(jī)上的應(yīng)用層收到一個數(shù)據(jù)流正好與發(fā)送方所發(fā)送的數(shù)據(jù)流完全一樣。第六章通信網(wǎng)的應(yīng)用6.1典型的通信網(wǎng)組成6.2通信網(wǎng)案例

6.1典型的通信網(wǎng)組成

6.1.1各種通信網(wǎng)之間的關(guān)系為了清晰直觀地反映傳送網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)和支撐網(wǎng)的相互關(guān)系，給出了圖6-1所示的通信網(wǎng)典型組成結(jié)構(gòu)。圖中包含：①由三個節(jié)點構(gòu)成的環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳輸網(wǎng)，這三個節(jié)點分別代表三個不同的地方，采用SDH傳輸體制，其中一個節(jié)點為中心站。②由路由器構(gòu)成的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)。

③由程控交換機(jī)構(gòu)成的電話業(yè)務(wù)網(wǎng)。

④由無線基站構(gòu)成的移動業(yè)務(wù)網(wǎng)。

⑤網(wǎng)管服務(wù)器負(fù)責(zé)傳輸網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理。

⑥數(shù)據(jù)網(wǎng)管服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理。

⑦定時供給設(shè)備為網(wǎng)絡(luò)提供同步時鐘。

⑧此外還給出了一個采用無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）構(gòu)成的光纖接入網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星形。

由圖6-1只能看到傳輸網(wǎng)和接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（這是因為接入網(wǎng)是相對獨立的），并不能看出業(yè)務(wù)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)為例，其常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D6-2所示。

圖6-1典型通信網(wǎng)組成圖

圖6-2數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

6.1.2傳輸網(wǎng)

1.傳輸網(wǎng)的組網(wǎng)原則

1）清晰的網(wǎng)絡(luò)層次

網(wǎng)絡(luò)層次對于傳輸網(wǎng)的建設(shè)起著承上啟下的作用，好的網(wǎng)絡(luò)層次架構(gòu)，使得網(wǎng)絡(luò)的后續(xù)發(fā)展能夠平滑過渡，具備良好的可持續(xù)發(fā)展能力。

2）明了的拓?fù)涔?jié)點形態(tài)

對于網(wǎng)絡(luò)上的拓?fù)涔?jié)點可以隨意搭配，既保證節(jié)點上業(yè)務(wù)資源能夠充分利用，又不會存在節(jié)點上低階不足、容量偏小的問題。

3）明確的網(wǎng)絡(luò)層級關(guān)系

網(wǎng)絡(luò)層級關(guān)系在傳輸網(wǎng)管上與保護(hù)子網(wǎng)的層級關(guān)系需要在拓?fù)鋭澐謺r進(jìn)行綜合考慮，使保護(hù)子網(wǎng)的層級關(guān)系簡單清晰。

4）保留完整的保護(hù)子網(wǎng)形態(tài)

對于已經(jīng)確定了網(wǎng)絡(luò)層次、拓?fù)涔?jié)點、子網(wǎng)層級關(guān)系后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌饕Ｏ铝俗远x的拓?fù)涔?jié)點，在劃分時，盡量保留保護(hù)子網(wǎng)的完整形態(tài)。也就是說，此時保護(hù)子網(wǎng)的節(jié)

點作為獨立的拓?fù)涔?jié)點，這樣最后呈現(xiàn)的拓?fù)錉顟B(tài)與原來網(wǎng)絡(luò)形態(tài)基本保持一致，不會因為拓?fù)湫螒B(tài)改變而引起誤解。

5）保留網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臉I(yè)務(wù)形態(tài)

網(wǎng)絡(luò)分析的最終目標(biāo)都是對網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)流量進(jìn)行分析，在進(jìn)行拓?fù)鋭澐植僮骱螅喕闹皇蔷W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔旧恚粦?yīng)該對原來網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分布造成改變。也就是說，拓?fù)鋭澐植僮骱髽I(yè)務(wù)分布應(yīng)該和原來保持一致。這就要求在拓?fù)涔?jié)點選取和拓?fù)鋭澐值臅r候考慮清楚，對具有獨立業(yè)務(wù)形態(tài)分布的節(jié)點不能隨意進(jìn)行拓?fù)涫湛s。

2.傳輸網(wǎng)的分層

傳輸網(wǎng)為了網(wǎng)絡(luò)的清晰明了，管理維護(hù)方便，網(wǎng)絡(luò)拓展容易，業(yè)務(wù)接入簡便通常采用網(wǎng)絡(luò)層次架構(gòu)。最常見的為三層構(gòu)架，即核心層（骨干層）、匯聚層和接入層，如圖6-3

所示。

核心層由業(yè)務(wù)核心節(jié)點組成，主要解決各核心節(jié)點之間業(yè)務(wù)的傳送、跨區(qū)域的業(yè)務(wù)調(diào)度等問題。

匯聚層由業(yè)務(wù)量和轉(zhuǎn)接量較大的傳輸節(jié)點組成，實現(xiàn)業(yè)務(wù)從接入層到核心節(jié)點的匯聚，起承上啟下的作用，主要提供小顆粒業(yè)務(wù)的匯聚。

圖6-3傳輸網(wǎng)三層構(gòu)架

接入層包括所有本地欲接入的業(yè)務(wù)點。需提供豐富的業(yè)務(wù)接口，實現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的接入。接入層具有以下特點：接入層的節(jié)點數(shù)目多、分布廣、業(yè)務(wù)點增減和業(yè)務(wù)點電路需求變化頻繁；接入層發(fā)展隨機(jī)性大且完成時限短；同時需要接入的業(yè)務(wù)種類多、差異大，要求節(jié)點設(shè)備針對各種業(yè)務(wù)具有靈活配置的能力；接入層設(shè)備要具有高度靈活性和適應(yīng)能力。接入層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受具體業(yè)務(wù)點位置影響很大，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多以環(huán)網(wǎng)為主，線形、星形、樹形等其他結(jié)構(gòu)為輔。

6.1.3業(yè)務(wù)網(wǎng)

業(yè)務(wù)網(wǎng)是依照在傳輸網(wǎng)中承載的業(yè)務(wù)種類而形成的相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。

傳輸網(wǎng)是各類業(yè)務(wù)網(wǎng)實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)幕A(chǔ)平臺。良好的傳輸網(wǎng)對于承載的業(yè)務(wù)具有透明性，因此在業(yè)務(wù)網(wǎng)的組織過程中，傳輸網(wǎng)就相當(dāng)于將業(yè)務(wù)節(jié)點連接起來的線。

1.電話網(wǎng)

電話網(wǎng)是進(jìn)行交互型話音通信的網(wǎng)絡(luò)。電話網(wǎng)包括本地電話網(wǎng)、長途電話網(wǎng)和國際電話網(wǎng)，是一種電信業(yè)務(wù)量最大，服務(wù)面最廣的專業(yè)網(wǎng)。它可以兼容其他許多種非話業(yè)務(wù)網(wǎng)，是電信網(wǎng)的基本形式和基礎(chǔ)。

1）電話網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)

電話網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)形式分為等級網(wǎng)和無級網(wǎng)兩種。

（1）等級制電話網(wǎng)

就各國范圍內(nèi)的電話網(wǎng)而言，很多國家采用等級結(jié)構(gòu)。在等級網(wǎng)中，它為每個交換中心分配一個等級，除了最高等級的交換中心以外，每個交換中心必須接到等級比它高的交

換中心。本地交換中心位于較低等級，而轉(zhuǎn)接交換中心和長途交換中心位于較高等級。低等級交換局與管轄它的高等級交換局相連，形成多級匯接輻射網(wǎng)，即星形網(wǎng)。而最高等級

的交換局間則直接相連，形成網(wǎng)狀網(wǎng)。所以等級結(jié)構(gòu)的電話網(wǎng)一般是復(fù)合網(wǎng)。

（2）無級長途網(wǎng)

無級網(wǎng)是指網(wǎng)中所有交換中心不分等級，完全平等，各長途交換機(jī)利用計算機(jī)控制可以在整個網(wǎng)絡(luò)中靈活選擇最經(jīng)濟(jì)、最空閑的通路，即在任何時候都可以充分利用網(wǎng)絡(luò)中的

空閑電路疏通業(yè)務(wù)。而且，在完成同樣的接續(xù)時，可選擇的路由及選擇的順序隨時間或網(wǎng)中負(fù)荷的變化而變動。可以看出，無級網(wǎng)的優(yōu)越性在于靈活性和自適應(yīng)性，大大地提高了

接通率。

2）我國電話網(wǎng)結(jié)構(gòu)

我國電話網(wǎng)由本地網(wǎng)和長途網(wǎng)兩部分組成。本地網(wǎng)指在同一長途編號區(qū)范圍內(nèi)，由若干個端局，或者由若干個端局和匯接局及局間中繼線、用戶線和話機(jī)終端等組成的電話網(wǎng)。長途電話網(wǎng)由各城市的長途交換中心、長話中繼站和局間長途電路組成，用來疏通各個不同本地網(wǎng)之間的長途話務(wù)。長途電話網(wǎng)中的節(jié)點是各長途交換局，各長途交換局之間的電路即為長途電路。

等級結(jié)構(gòu)如圖6-4所示。

圖6-4我國早期電話網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)

就全網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量而言，其問題主要表現(xiàn)為如下幾個方面：

①轉(zhuǎn)接段數(shù)多。

②可靠性差。

我國的電話網(wǎng)已由五級網(wǎng)向三級網(wǎng)過渡，其演變推動

力有以下兩個：

①隨著C1、C2間話務(wù)量的增加，C1、C2間直達(dá)電路增多，從而使C1局的轉(zhuǎn)接作用減弱，當(dāng)所有省會城市之間均有直達(dá)電路相連時，C1的轉(zhuǎn)接作用完全消失，因此，C1、C2局可以合并為一級。

②全國范圍的地區(qū)擴(kuò)大本地網(wǎng)已經(jīng)形成，即以C3為中心形成擴(kuò)大本地網(wǎng)，因此C4的長途作用也已消失。

三級網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖6-5所示。

圖6-5我國目前電話網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)

3）電話網(wǎng)實例

每級網(wǎng)在實際應(yīng)用中通常還會進(jìn)行分級（層）。如某省級的二級網(wǎng)分為兩個層面結(jié)構(gòu)，如圖6-6所示。

圖6-6省內(nèi)二級網(wǎng)結(jié)構(gòu)實例

同樣本地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)也采用兩級結(jié)構(gòu)，如圖6-7所示。圖6-7本地二級網(wǎng)結(jié)構(gòu)實例

2.數(shù)據(jù)網(wǎng)

數(shù)據(jù)網(wǎng)為各種類型數(shù)據(jù)的傳輸提供服務(wù)。不管是什么數(shù)據(jù)，只要大家都遵守同樣的傳輸協(xié)議，如TCP/IP協(xié)議；遵守同樣的接口規(guī)范，如IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，都可以通過數(shù)

據(jù)網(wǎng)進(jìn)行傳輸。例如圖6-8所示典型小型數(shù)據(jù)網(wǎng)的組成中，計算機(jī)終端上的網(wǎng)卡通過網(wǎng)線或無線網(wǎng)卡與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相連接，這樣就可以在電腦上通過運行瀏覽器軟件對Web服務(wù)器

進(jìn)行訪問，或運行電子郵件軟件進(jìn)行郵件的收發(fā)等。在該網(wǎng)絡(luò)中，我們實現(xiàn)了多種不同類型數(shù)據(jù)的傳輸。顯然這些不同類型的數(shù)據(jù)是基于應(yīng)用層面上的實現(xiàn)的。

圖6-8數(shù)據(jù)網(wǎng)的典型組成

1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的考慮

在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖中，通常采用邊表示一個網(wǎng)絡(luò)、子網(wǎng)或傳輸線路，而用點表示連接節(jié)點，即路由器、交換機(jī)、計算機(jī)終端等設(shè)備。這種圖只能說明網(wǎng)絡(luò)的幾何結(jié)構(gòu)，而不能

表明子網(wǎng)或互連設(shè)備的地理位置。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與用戶網(wǎng)絡(luò)規(guī)模有關(guān)，由此可將其分為平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、層次型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（1）平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

對于小型網(wǎng)絡(luò)，平面網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就可以滿足要求。所謂平面網(wǎng)絡(luò)，就是沒有層次化的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，互連的設(shè)備實質(zhì)上具有相同的工作，網(wǎng)絡(luò)不進(jìn)行分層，不進(jìn)行模塊劃分。因

而平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易于設(shè)計和實現(xiàn)，并且便于網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)。

小型企業(yè)網(wǎng)可能是幾個局域網(wǎng)互連的網(wǎng)絡(luò)，每個局域網(wǎng)與其他局域網(wǎng)的連接通過一個廣域網(wǎng)路由器實現(xiàn)，因而形成了點到點的鏈路，如圖6-9所示。

圖6-9平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

小型局域網(wǎng)采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖主要就是平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也就是將網(wǎng)絡(luò)的用戶終端（如計算機(jī))、服務(wù)器連接到一個或多個集線器、交換機(jī)上，拓?fù)涠酁樾切谓Y(jié)構(gòu)，如圖6-10所

示。

圖6-10局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（2）層次型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

使用層次型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：

①減輕了網(wǎng)絡(luò)中一些主設(shè)備CPU的負(fù)載。

②降低了網(wǎng)絡(luò)成本。

③簡化了每個設(shè)計元素，易于理解。

④容易變更層次結(jié)構(gòu)。

⑤層次化網(wǎng)絡(luò)中的各個設(shè)備都可以按照所處節(jié)點功能充分發(fā)揮自己的特性。

最為常見的層次型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是三層模型，即分為核心層、分布層（匯聚層）和訪問層（或接入層)，如圖6-11所示。圖6-11層次型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2）網(wǎng)絡(luò)冗余的考慮

由于冗余設(shè)計會帶來成本費用增加，因而要根據(jù)用戶的需求考慮，應(yīng)該選擇冗余級別和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。一般采取的措施如下：

①備用設(shè)備。

②設(shè)備的關(guān)鍵部件冗余配置。

③備用線路。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的某條線路出現(xiàn)故障時，為了保持互連性和不斷網(wǎng)，備用線路的冗余設(shè)計是必需的。這種備用線路是主線路上的設(shè)備和鏈路的重復(fù)設(shè)置，如圖6-12所示。

圖6-12采用ISDN作為備用路徑

3）VPN和VLAN

（1）VPN

VPN（VirtualPrivateNetwork）即虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，簡單地說就是利用公眾網(wǎng)絡(luò)（電信、移動等）架設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)（公司、企業(yè)等）。利用VPN的解決方法就是在內(nèi)網(wǎng)中架設(shè)一臺VPN服務(wù)器，可以讓外地員工訪問到內(nèi)網(wǎng)資源。

VPN之所以被采用，是因為有些單位各部門分布在許多地方，甚至在國外，而單位的內(nèi)部數(shù)據(jù)網(wǎng)需要覆蓋這些部門但又不能自己建立長途通信。這樣采用VPN技術(shù)就可以很

好地解決這方面的問題。

VPN技術(shù)的應(yīng)用如圖6-13所示。

圖6-13VPN技術(shù)應(yīng)用實例

（2）VLAN

VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）即虛擬局域網(wǎng)絡(luò)，是一組邏輯上的設(shè)備和用戶，這些設(shè)備和用戶并不受物理位置的限制，可以根據(jù)其功能、部門或應(yīng)用等因素將它們組織起來，相互之間的通信就好像它們在同一個網(wǎng)段中一樣，由此得名虛擬局域網(wǎng)絡(luò)。

局域網(wǎng)（LAN）通常是一個單獨的廣播域，主要由Hub、網(wǎng)橋或交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接同一網(wǎng)段內(nèi)的所有節(jié)點形成。處于同一個局域網(wǎng)之內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間可以直接通信，而處

于不同局域網(wǎng)段的設(shè)備之間的通信則必須經(jīng)過路由器才能進(jìn)行。圖6-14所示即為使用路由器構(gòu)建的典型的局域網(wǎng)環(huán)境。

圖6-14典型的局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)

但這樣做存在兩個缺陷。

首先，隨著網(wǎng)絡(luò)中路由器數(shù)量的增多，網(wǎng)絡(luò)延時逐漸加長，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度下降。這主要是因為數(shù)據(jù)在從一個局域網(wǎng)傳遞到另一個局域網(wǎng)時，必須經(jīng)過路由器的路

由操作：路由器根據(jù)數(shù)據(jù)包中的相應(yīng)信息確定數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址，然后再選擇合適的路徑轉(zhuǎn)發(fā)出去。

其次，用戶被按照他們的物理連接自然地劃分到不同的用戶組（廣播域）中。這種分割方式并不是根據(jù)工作組中所有用戶的共同需要和帶寬的需求來進(jìn)行的，因此，盡管不同的工作組或部門對帶寬的需求有很大的差異，但它們卻被機(jī)械地劃分到同一個廣播域中爭用相同的帶寬。

利用VLAN技術(shù)就可以按照局域網(wǎng)交換機(jī)端口來定義VLAN成員。VLAN從邏輯上把局域網(wǎng)交換機(jī)的端口劃分開來，從而把終端系統(tǒng)劃分為不同的部分，各部分相對獨立，在功能上模擬了傳統(tǒng)的局域網(wǎng)，如圖6-15所示。

圖6-15VLAN的實現(xiàn)

采用VLAN技術(shù)的意義體現(xiàn)在：

①VLAN可以改善網(wǎng)絡(luò)的通信效率。

②VLAN可以避免廣播風(fēng)暴。

③VLAN大大增強了網(wǎng)絡(luò)及其信息的安全性。

④VLAN使網(wǎng)絡(luò)的組織更具靈活性。

6.1.4支撐網(wǎng)

1.信令網(wǎng)

在通信網(wǎng)中，除了傳遞業(yè)務(wù)信息外，還有相當(dāng)一部分信息在網(wǎng)上流動，這部分信息不是傳遞給用戶的聲音、圖像或文字等與具體業(yè)務(wù)有關(guān)的信號，而是在通信設(shè)備之間傳遞的

控制信號，如占用、釋放、設(shè)備忙閑狀態(tài)、被叫用戶號碼等，這些都屬于控制信號。信令就是通信設(shè)備（包括用戶終端、交換設(shè)備等）之間傳遞的除用戶信息以外的控制信號。信令

網(wǎng)就是傳輸這些控制信號的網(wǎng)絡(luò)。

1）信令

通常打電話的過程如圖6-16所示。可見信令是呼叫接續(xù)過程中所采用的一種“通信語言”，用于協(xié)調(diào)動作、控制呼叫。這種“通信語言”應(yīng)該是可相互理解的、相互約定的、以達(dá)到協(xié)調(diào)動作為目的的。

圖6-16打電話的過程

根據(jù)作用區(qū)間不同，信令可分為用戶信令和局間信令。用戶信令是用戶和交換機(jī)之間的信令，在用戶線上傳送，主要包括用戶向交換結(jié)點發(fā)送的監(jiān)視信令（狀態(tài)信令）和選路信令（地址信令），交換結(jié)點向用戶發(fā)送的鈴流和各種音信號（音信令）；局間信令是交換結(jié)點之間的信令，在局間中繼線上傳送，用來控制呼叫的建立和釋放，如圖6-17所示。

圖6-17信令的組成示意圖

隨路信令：接續(xù)所需的各種信令信息均通過該接續(xù)所占用的中繼電路來傳送的信令方式，如圖6-18所示。圖6-18隨路信令示意圖

共路信令：在交換局間的一條集中的數(shù)據(jù)鏈路為多條（幾百條或更多）話路傳送信令的方式，如圖6-19所示。共路信令目前采用的多為No.7信令系統(tǒng)，這種方式的優(yōu)點為：信號傳遞速度快，接續(xù)時間短，長途呼叫延時小于1秒；信息容量大，包括控制、網(wǎng)管、計費、維護(hù)、新業(yè)務(wù)信令；可靠性高，可主備轉(zhuǎn)換，有檢錯和糾錯功能；適應(yīng)性強，適合

ISDN的需要；投資少；具有統(tǒng)一信令系統(tǒng)。

圖6-19共路信令示意圖

2）No.7信令網(wǎng)

No.7信令網(wǎng)不僅可以在電話網(wǎng)、電路交換的數(shù)據(jù)網(wǎng)和ISDN網(wǎng)中傳送有關(guān)呼叫建立和釋放的信令，還可以為交換局和各種特種服務(wù)中心之間傳送數(shù)據(jù)信息，所以，No.7信令網(wǎng)是具有各種功能的業(yè)務(wù)支撐網(wǎng)。它的主要用途包括：

①電話網(wǎng)的局間信令。

②電路交換的數(shù)據(jù)網(wǎng)的局間信令。

③ISDN網(wǎng)的局間信令。

④智能網(wǎng)業(yè)務(wù)。

（1）No.7信令網(wǎng)的組成

No.7信令網(wǎng)由信令點（SP）、信令轉(zhuǎn)接點（STP）和連接它們的信令鏈路組成。

（2）No.7信令網(wǎng)的分類

按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的等級，信令網(wǎng)分為無級信令網(wǎng)和分級信令網(wǎng)。如圖6-20（a)所示。

分級信令網(wǎng)是指含有信令轉(zhuǎn)接點的信令網(wǎng)。如圖6-20(b)、(c)所示。

圖6-20信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

3）我國信令網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

（1）信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)考慮因素

信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)涉及以下幾個因素：

①信令網(wǎng)所要容納的SP數(shù)量；

②STP可以連接的最大信令鏈路數(shù)及負(fù)荷能力；

③信令網(wǎng)冗余度；

④允許信令轉(zhuǎn)接次數(shù)。

（2）我國No.7信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)

基于以上因素，我國No.7信令網(wǎng)采用三級結(jié)構(gòu)。第一級為高級信令轉(zhuǎn)接點（HSTP），是信令網(wǎng)的最高級；第二級為低級信令轉(zhuǎn)接點（LSTP）；第三級為信令點（SP）。

第一級HSTP間的連接方式可以采用網(wǎng)狀連接或A、B平面連接。我國采用后一種，使用A、B平面連接已具有足夠的可靠性，且比較經(jīng)濟(jì)，其結(jié)構(gòu)如圖6-21所示。

圖6-21我國No.7信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

（3）信令網(wǎng)與電話網(wǎng)的對應(yīng)關(guān)系

我國電話業(yè)務(wù)網(wǎng)為三級結(jié)構(gòu)，與No.7信令網(wǎng)是相對應(yīng)的。HSTP設(shè)置在DC1(省)級交換中心的所在地，匯接DC1間的信令。LSTP設(shè)置在DC2(市)級交換中心所在地，匯接DC2和端局信令。信令網(wǎng)與電話網(wǎng)的對應(yīng)關(guān)系如圖6-22所示。

圖6-22信令網(wǎng)與電話網(wǎng)的對應(yīng)關(guān)系

2.同步網(wǎng)

1）數(shù)字同步網(wǎng)的基本概念

數(shù)字同步網(wǎng)是現(xiàn)代通信網(wǎng)的一個必不可少的重要組成部分，能準(zhǔn)確地將同步信息從基準(zhǔn)時鐘源向同步網(wǎng)各同步節(jié)點傳遞，從而調(diào)節(jié)網(wǎng)中的時鐘以建立并保持同步，滿足通信網(wǎng)

對于業(yè)務(wù)信息的傳輸和交換性能要求，是保證網(wǎng)絡(luò)定時性能的關(guān)鍵。隨著各種數(shù)字業(yè)務(wù)和通信方式的發(fā)展，對整個數(shù)字網(wǎng)的時鐘性能的要求越來越高。因此，就有必要在同步節(jié)點

或通信設(shè)備較多的情況下，在通信網(wǎng)的重要樞紐上，單獨設(shè)置時鐘系統(tǒng)，承上啟下，溝通整個同步網(wǎng)，對所在的通信樓的設(shè)備提供滿意的同步基準(zhǔn)信號。這種設(shè)備稱為“通信樓綜合定時供給系統(tǒng)”，英文簡稱BITS（BuildingIntegratedTimingSupply）。

2）數(shù)字同步網(wǎng)的同步方式

（1）準(zhǔn)同步方式

準(zhǔn)同步方式是在數(shù)字通信網(wǎng)的各節(jié)點處都使用高精度時鐘，其精度限制在規(guī)定范圍內(nèi)，從而使兩個節(jié)點之間的滑碼率低到可以接受的程度。這種同步方式最容易實現(xiàn)，但它

的缺點是網(wǎng)中較小的交換節(jié)點機(jī)或需要定時的其他節(jié)點處都需要安裝高精度的時鐘源，費用較高。

（2）主從同步方式

這種方式基于電信網(wǎng)的等級制結(jié)構(gòu)，即各個節(jié)點的工作時鐘來自上級節(jié)點，各下級節(jié)點從接收到的數(shù)字信號中提取時鐘，本地時鐘由接收到的外時鐘通過鎖相環(huán)鎖定。主從同步的優(yōu)點是經(jīng)濟(jì)、簡單，但它的缺點是可靠性差，當(dāng)一個交換機(jī)發(fā)生故障時，受其控制的下級交換機(jī)都將失去工作時鐘。國內(nèi)通信網(wǎng)通常采用主從同步方式。

3）我國數(shù)字同步網(wǎng)

我國的數(shù)字同步網(wǎng)采用三級節(jié)點時鐘結(jié)構(gòu)和主從同步的方式。全網(wǎng)分為31個同步區(qū)，各同步區(qū)域的基準(zhǔn)源（LocalPrimaryReference，LPR）接收國家時鐘基準(zhǔn)源（Primary

ReferenceClocks，PRC）的時鐘信息，而同步區(qū)內(nèi)的各級時鐘則同步于LPR，最終也同步于主用PRC，如圖6-23所示。

圖6-23我國數(shù)字同步網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)

3.管理網(wǎng)

1）電信管理網(wǎng)的基本概念

簡單地說，TMN是收集、處理、傳送和存儲有關(guān)電信網(wǎng)維護(hù)、操作和管理信息的一種綜合的手段，為電信主管部門管理電信網(wǎng)起著支撐作用，即協(xié)助電信主管部門管好電信

網(wǎng)。TMN是一個有組織的網(wǎng)絡(luò)，可以提供一系列管理功能，并能使各種類型的操作系統(tǒng)之間通過標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)，還能使操作系統(tǒng)與電信網(wǎng)各部分之間也通過標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)。

ITU-T在M.3010建議中提出了TMN框架，如圖6-24所示。

圖6-24TMN框架

在TMN的體系結(jié)構(gòu)中，有兩個主要的組成部分：

①可管理（又稱智能化）的電信設(shè)備和業(yè)務(wù)，稱作網(wǎng)絡(luò)單元（NetworkElement，NE）。

②管理系統(tǒng)。它通過內(nèi)部的管理者（Manager）實體與NE通信，完成各種管理功能。

2）電信管理網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)

TMN功能可以在不同的物理配置中實現(xiàn)，圖6-25表示普遍化的TMN物理結(jié)構(gòu)。

圖6-25簡化的TMN物理結(jié)構(gòu)圖

3）電信管理網(wǎng)的基本功能

TMN在多廠家環(huán)境下為電信網(wǎng)及其業(yè)務(wù)提供了一個管理功能和運行、管理和維護(hù)（OAM）的通信的主體。

TMN的功能可以分成兩大類：一類是基本功能（BF)，另一類是增強功能（EF）。BF作為構(gòu)成部件去實現(xiàn)EF，例如業(yè)務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)、客戶控制/再配置、帶寬管理等。TMN的基本功能又可進(jìn)一步分成三種類型，即管理功能、通信功能和規(guī)劃功能。

（1）管理功能

TMN的管理功能包括：性能管理、故障管理、配置管理、賬務(wù)管理、安全管理。

性能管理性能管理提供評價和報告電信設(shè)備的運行狀況及網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)單元有效性的各種功能。

故障管理故障管理是用于監(jiān)測、隔離和糾正電信網(wǎng)及其環(huán)境下異常運行的一組功能。

賬務(wù)管理賬務(wù)管理功能是對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的使用情況進(jìn)行量化，并進(jìn)而確定應(yīng)收費用的過程，

安全管理安全管理為電信網(wǎng)的電信環(huán)境和電信資源的管理與使用提供保護(hù)功能，使之不受未經(jīng)授權(quán)的人和/或單位的控制，也不為其提供無償服務(wù)。另一方面，安全管理還

為管理網(wǎng)本身，如管理信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（MIB）提供保護(hù)，使之免遭侵犯和損害。

（2）通信功能和規(guī)劃功能

通信功能包括OS/OS間的通信、OS/NE間的通信、NE/NE間的通信、OS/WS間的通信和NE/WS間的通信等。規(guī)劃功能包括網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、物理資源（如設(shè)施、設(shè)備等）規(guī)劃和勞動力規(guī)劃等。

6.1.5接入網(wǎng)

1.接入網(wǎng)概述

1）接入網(wǎng)的定義

1995年7月，ITU-TG.902對接入網(wǎng)作出如下定義：接入網(wǎng)（AN）是由業(yè)務(wù)節(jié)點接口（SNI）與相關(guān)用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間的一系列傳送實體組成，為電信業(yè)務(wù)提供所需傳送承載能力的實施系統(tǒng)，可經(jīng)由管理接口（Q3）配置和管理。

通俗意義上講，接入網(wǎng)就是介于業(yè)務(wù)節(jié)點接口（SNI）和用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間的網(wǎng)絡(luò)，它包含線路設(shè)施和傳輸設(shè)施，如圖6-26所示。

圖6-26接入網(wǎng)的定義

2）接入網(wǎng)的定界

ITU-TG.902定義的接入網(wǎng)有三類接口，即UNI、SNI和Q3管理接口。由此三個接口對接入網(wǎng)進(jìn)行了定界。原則上，接入網(wǎng)對其所支持的UNI和SNI的類型和數(shù)目并不限制。接入網(wǎng)不解釋信令。管理方面經(jīng)Q3接口與電信管理網(wǎng)相連。

（1）用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）

接入網(wǎng)的用戶側(cè)經(jīng)由UNI與用戶相連，不同的UNI支持不同的業(yè)務(wù)，UNI主要包括PSTN模擬電話接口（Z接口）、ISDN基本速率接口（BRI）、ISDN基群速率接口（PRI）和各種專線接口。

（2）業(yè)務(wù)節(jié)點接口（SNI）

接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)經(jīng)由SNI與業(yè)務(wù)節(jié)點相連，SNI同樣有模擬接口（Z接口）和數(shù)字接口（V接口）。Z接口對應(yīng)于UNI的模擬2線音頻接口，可提供普通電話業(yè)務(wù)。隨著接入網(wǎng)的數(shù)字化和業(yè)務(wù)的綜合化，Z接口逐漸被V接口取代。

（3）Q3管理接口

Q3管理接口是操作系統(tǒng)（OS）和網(wǎng)絡(luò)單元（NE）之間的接口，該接口支持信息傳送、管理和控制功能。在接入網(wǎng)中，Q3接口是TMN與接入網(wǎng)設(shè)備各個部分相連的標(biāo)準(zhǔn)接口。通過Q3管理接口來實施TMN對接入網(wǎng)的管理和協(xié)調(diào)，從而提供用戶所需的接入類型和承載能力。

3）接入網(wǎng)的分類

接入網(wǎng)的分類根據(jù)條件的不同有多種，常見的分類是依據(jù)所采用傳輸媒介不同進(jìn)行分類，可分為有線接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)兩大類，如圖6-27所示。

圖6-27接入網(wǎng)的分類

（1）銅線接入

銅線接入主要指的是利用電話線作為傳送實體的接入方式。

電信最早面向個人的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)就是PSTN（公共交換電話網(wǎng)絡(luò)）撥號接入方式。它是利用普通電話Modem（調(diào)制解調(diào)器）在PSTN的普通電話線上進(jìn)行數(shù)據(jù)信號傳送的技術(shù)。

ADSL、HDSL、VDSL統(tǒng)稱xDSL接入技術(shù)。

ADSL寬帶接入網(wǎng)示意圖如圖6-28所示。圖6-28ADSL寬帶接入網(wǎng)示意圖

（2）光纖接入

光纖接入是目前應(yīng)用最廣泛的接入方式。光纖接入網(wǎng)采用光纖作為傳輸介質(zhì)，利用光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)提供用戶側(cè)接口。由于光纖上傳送的是光信號，因而需要在交換局側(cè)利用

光線路終端(OLT)進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換，在用戶側(cè)要利用ONU進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換。光纖接入網(wǎng)示意圖如圖6-29所示。

圖6-29光纖接入網(wǎng)示意圖

（3）無線接入

無線接入技術(shù)RIT（RadioInterfaceTechnologies）是指通過無線介質(zhì)將用戶終端與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接起來，以實現(xiàn)用戶與網(wǎng)絡(luò)間的信息傳遞的技術(shù)。

典型的無線接入系統(tǒng)主要由四部分組成：用戶臺（SS）、基站（BS）、基站控制器（BSC）以及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（NMS），如圖6-30所示。

圖6-30無線接入網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)

4）接入網(wǎng)的特點

接入網(wǎng)與核心網(wǎng)相比有非常明顯的區(qū)別，具有以下特點：

①接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化大、網(wǎng)徑大小不一。

②接入網(wǎng)支持各種不同的業(yè)務(wù)。

③接入網(wǎng)技術(shù)可選擇性大、組網(wǎng)靈活。

④接入網(wǎng)成本與用戶有關(guān)，與業(yè)務(wù)量基本無關(guān)。

2.常用接入網(wǎng)

1）無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）

無源光網(wǎng)絡(luò)是FTTC（光纖到路邊）、FTTR（光纖到遠(yuǎn)端）、FTTB（光纖到大樓）、FTTO（光纖到辦公室）、FTTH（光纖到家庭）主要采用的技術(shù)。它不但用于公眾通信網(wǎng)的接入，也被專用通信網(wǎng)普遍采用。

（1）PON的概念

PON（PassiveOpticalNetwork）無源光網(wǎng)絡(luò)是一種一點到多點（P2MP）結(jié)構(gòu)的光纖接入技術(shù)。PON由業(yè)務(wù)節(jié)點側(cè)的OLT（光線路終端）、用戶側(cè)的ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）以及ODN（光分配網(wǎng)絡(luò)）組成，如圖6-31所示。

圖6-31無源光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用示意圖

PON具有以下的技術(shù)優(yōu)勢：

①無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，在接入網(wǎng)中去掉了有源設(shè)備，從而避免了電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設(shè)備的故障率，提高了系統(tǒng)可靠性，同時節(jié)省了維護(hù)成本。

②PON的業(yè)務(wù)透明性較好，帶寬較寬，可適用于任何制式和速率的信號，包括模擬廣播電視業(yè)務(wù)。

③由于其局端設(shè)備和光纖（從饋線段一直到引入線）由用戶共享，因而光纖線路長度和收發(fā)設(shè)備數(shù)量較少，成本較其他點對點通信方式要低，土建成本也可明顯降低，特別是隨著光纖向用戶日益推進(jìn)，其綜合優(yōu)勢越來越明顯。

PON主要存在以下劣勢：

①一次性投入成本較高。

②樹形分支拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用戶的保護(hù)功能成本較高。

（2）PON的分類、標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用

PON技術(shù)始于20世紀(jì)80年代初，目前市場上的PON產(chǎn)品按照其采用的技術(shù)，主要分為APON/BPON（基于ATM的PON/寬帶PON）、EPON（以太網(wǎng)PON）和GPON（APON的升級版本），標(biāo)準(zhǔn)如表6-1所示。

各種PON的功能和應(yīng)用如表6-2所示。PON技術(shù)在全球的應(yīng)用分布情況如圖6-32所示。圖中可見，歐美主要推廣采用的是GPON技術(shù)，我國主要推廣采用的是EPON技術(shù)。

圖6-32全球GPON、EPON應(yīng)用分布情況

（3）EPON

EPON系統(tǒng)通常由OLT、ODN、ONU和網(wǎng)管系統(tǒng)組成，如圖6-33所示。其中：

①OLT光線路終端是EPON系統(tǒng)的局端設(shè)備，提供與城域網(wǎng)（IP、SDH、MSTP、MPLS等）的連接，用于實現(xiàn)用戶業(yè)務(wù)的接入、管理和用戶側(cè)業(yè)務(wù)員的匯聚等功能。

②ONU光網(wǎng)絡(luò)單元是EPON系統(tǒng)的用戶端設(shè)備，用于提供與EPON網(wǎng)絡(luò)的連接，并向用戶提供多種業(yè)務(wù)接口，如以太網(wǎng)（FE、GE）、POTS、xDSL、EI和射頻（RF）接口等。

ONU根據(jù)應(yīng)用場合的不同，可分為SFU、MDU、HGU、SBU、MTU等類型。

③ODN光分路器用于實現(xiàn)局端到用戶端的光纖分配和連接，屬于無源器件。

圖6-33EPON系統(tǒng)的組成

OLT至ONU的下行數(shù)據(jù)流采用廣播方式，其傳輸過程如圖6-34所示。圖6-34EPON下行數(shù)據(jù)流

ONU至OLT的上行數(shù)據(jù)流采用時分多址接入技術(shù)（TDMA），其傳輸過程如圖6-35所示。圖6-35EPON上行數(shù)據(jù)流

Wi-Fi（WirelessFidelity）是最大的WLAN工業(yè)組織Wi-Fi聯(lián)盟（Wi-FiAlliance）的商標(biāo)，該組織致力于對WLAN設(shè)備進(jìn)行兼容性認(rèn)證測試。通過認(rèn)證的產(chǎn)品，可以使用Wi-Fi的LOGO。通常，Wi-Fi作為WLAN的同義詞使用，盡管并非所有WLAN設(shè)備都進(jìn)行Wi-Fi認(rèn)證。

（1）WLAN技術(shù)發(fā)展過程

（2）IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)

在WLAN的使用中，通常接觸的802.11標(biāo)準(zhǔn)有：802.11a、802.11b、802.11g和只有標(biāo)準(zhǔn)草案的802.11n。這幾種標(biāo)準(zhǔn)的功能如表6-3所示，頻率及信道劃分如表6-4所示。

為了避免臨近設(shè)備干擾，將整個頻率劃分成不同范圍，802.11b和802.11g的2.4～2.4835GHz工作頻率帶寬為83.5MHz，劃分為14個子信道，每個子信道帶寬為22MHz。子信道分配如圖6-36(a)所示。在多個信道同時工作的情況下，為保證信道之間不相互干擾，要求兩個信道的中心頻率間隔不能低于25MHz。因此從圖6-36（a）可以看出，802.11b、802.11g標(biāo)準(zhǔn)最多可以提供3個不重疊的信道同時工作。

802.11a的工作頻率帶寬共為300MHz，其中從5.15～5.35GHz頻率帶寬為200MHz，5.725～5.825GHz頻率帶寬為100MHz，共劃分為12個獨立子信道，每個子信道帶寬為20MHz。子信道分配如圖6-36（b）所示。

圖6-36802.11a/b/g的信道頻率配置圖

（3）WLAN的特點

WLAN的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾方面：

①靈活性和移動性。

②安裝便捷。

③易于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)整。

④故障定位容易。

⑤易于擴(kuò)展。

無線局域網(wǎng)在能夠給網(wǎng)絡(luò)用戶帶來便捷和實用的同時，也存在著一些缺陷。無線局域網(wǎng)的不足之處體現(xiàn)在以下幾個方面：

①性能易受影響。

②速率不及有線。

③安全性較差。

（4）WLAN的系統(tǒng)組成

一個典型的WLAN系統(tǒng)由無線網(wǎng)絡(luò)終端（STA）、無線接入點（AP）、接入控制器（AC）組成，如圖6-37所示。圖6-37WLAN的系統(tǒng)組成

無線網(wǎng)絡(luò)終端（STAtion，簡稱STA）能夠通過無線鏈路接入AP的用戶設(shè)備，如手機(jī)、筆記本等。

無線接入點（AccessPoint，簡稱AP）是WLAN業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的小型無線接入設(shè)備，完成802.11a/b/g標(biāo)準(zhǔn)的無線接入。AP也是一種網(wǎng)絡(luò)橋接器，是連接有線網(wǎng)絡(luò)與無線局域網(wǎng)絡(luò)

的橋梁，任何WLAN終端設(shè)備均可通過相應(yīng)的AP接入外部的網(wǎng)絡(luò)資源。

接入控制器（AccessController，簡稱AC）作為控制接入點設(shè)備的控制器，完成對接入點設(shè)備的管理和配置，實現(xiàn)負(fù)載均衡、動態(tài)信道分配等功能。同時，AC作為接入終端的安全控制節(jié)點，完成相應(yīng)的認(rèn)證和計費輔助功能。

（5）802.11網(wǎng)絡(luò)的基本元素

基于802.11無線網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：

①BSS（BasicServiceSet）網(wǎng)絡(luò)。BSS是WLAN網(wǎng)絡(luò)的基本單位，包括一個基站（AP）和若干個終端（STA），每個BSS都有一個ID，稱為BSSID。在一個BSS內(nèi)通信必須通過AP來完成。如果一個STA移出BSS的覆蓋范圍，它將不能再與BSS的其他成員通信。對于不同的BSS之間的站點不能直接通信，必須通過分布系統(tǒng)互連并轉(zhuǎn)發(fā)。BSS的結(jié)構(gòu)如圖6-38所示。

圖6-38BSS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

②ESS（ExtendedServiceSet）網(wǎng)絡(luò)。ESS由多個BSS組成，即多個BSS的AP通過分布系統(tǒng)DS(DistributionSystem)相連構(gòu)成一個ESS。所有AP共享同一個標(biāo)示符ESSID（與BSSID統(tǒng)稱為SSID）。分布式系統(tǒng)（DS)在802.11標(biāo)準(zhǔn)中并沒有定義，但是目前大都是指以太網(wǎng)。同一個ESS內(nèi)的終端能在不同BSS之間進(jìn)行漫游，不同ESSID的無線網(wǎng)絡(luò)形成邏輯子網(wǎng)。ESS的結(jié)構(gòu)如圖6-39所示。

圖6-39ESS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

③IBSS（IndependentBasicServiceSet）網(wǎng)絡(luò)。IBSS是指由若干Wi-Fi站點之間對等、臨時的組網(wǎng)，俗稱adhoc網(wǎng)絡(luò)。站點之間地位平等，兩兩進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識BSSID自動

選擇某個站點的MAC地址作為ID。IBSS的結(jié)構(gòu)如圖6-40所示。圖6-40IBSS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

6.2通信網(wǎng)案例

6.2.1聯(lián)通通信網(wǎng)聯(lián)通為我國通信三大營運商之一，其通信網(wǎng)覆蓋全國，為公眾提供移動、固話、數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等服務(wù)。

1.聯(lián)通通信網(wǎng)的構(gòu)成與承載業(yè)務(wù)

聯(lián)通傳輸網(wǎng)絡(luò)按照專業(yè)劃分，主要包括移動語音、固定語音（含交換、智能、信令網(wǎng)）、IP（含數(shù)據(jù)網(wǎng)）及傳輸（含同步網(wǎng)）四大部分。每個專業(yè)包括省際、省內(nèi)和本地網(wǎng)三個層面。移動網(wǎng)及固定語音網(wǎng)將共用網(wǎng)間關(guān)口局及國際局。

傳輸網(wǎng)所承載的業(yè)務(wù)主要包括長途語音業(yè)務(wù)、ATM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、寬帶業(yè)務(wù)以及移動核心網(wǎng)業(yè)務(wù)，各類業(yè)務(wù)的特點如表6-5所示。聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)的總體概況如圖6-41所示。

圖6-41聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)的總體概況

2.聯(lián)通傳輸網(wǎng)的構(gòu)架

聯(lián)通傳輸網(wǎng)采用分層構(gòu)架，包括省際骨干傳輸網(wǎng)、省內(nèi)骨干傳輸網(wǎng)和本地傳輸網(wǎng)，如圖6-42所示。省際和省內(nèi)骨干傳輸網(wǎng)均采用雙平面網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)。