[信息与通信]现代通信网技术讲座全集.doc

第一讲 通信概述1信息与通信 人们通过听觉、视觉、嗅觉、触觉等感官，感知现实世界而获取信息，并通过通信来传递信息。过去的通信由于受技术与需求所限，仅限于话音。随着信息社会的到 来，人们对信息的需求将日益丰富与多样化，而现代通信的发展又为此提供了条件。现代通信意义上所指的信息已不再局限于电话、电报、传真等单一媒体信息，而 是将声音、图像、文字、数据等合为一体的多媒体信息。总之人的各种感官或通过仪器、仪表对现实世界的感觉，以及古往今来的各种书籍、档案、新闻、旧有记录 等都含有信息，信息通过通信来进行传递，换句话说是通信使人们的感官得到了延伸。 2通信的分类 按信息的特征不同以及对信息传递的需求不同，通信可以分为多种类型。 单媒体通信：如电话、传真等； 多媒体通信：如电视、可视电话、会议电视、远程教学等。 实时通信：如电话、电视等； 非实时通信：如电报、传真、数据通信等。 单向传输：如广播、电视等； 交互传输：如电话、点播电视（）等。 窄带通信：如电话、电报、低速数据等； 宽带通信：如点播电视、会议电视、远程教学、远程医疗、高速数据等。 3现代通信网的组成 传统通信系统由传输、交换、终端三大部分组成。其中传输与交换部分组成通信网络，传输部分为网络的链路（），交换部分为网络的节点（）。 随着通信技术的发展与用户需求日益多样化，现代通信网正处在变革与发展之中，网络类型及所提供的业务种类不断增加和更新，形成了复杂的通信网络体系。为了 更清晰地描述现代通信网络结构，在此引入了网络分层的概念，现代通信网可以分为3层： 第一层：通信基础网； 第二层：业务网； 第三层：应用层。 为了支持各层网络的有效运行和管理，还需要有支撑网（信令网、同步网、电信管理网）的介入，这些支撑网可以为通信网的某一层或多层服务。第二讲：通信基础网 通信基础网又可称为传送网。为简化描述，我们可将通信基础网简单看成是一个以光纤、微波接力，卫星传输为主的传输网络。在这个传输网络的基础上，根据业务 节点设备类型的不同，可以构建成不同类型的业务网。通信基础网的带宽正在不断拓宽，将逐步成为未来信息高速公路的传输平台。 对通信基础网的描述同样引入了网络分层概念，通信基础网也可以分为3层： 第一层：传输媒介； 第二层：传输系统； 第三层：传送网节点设备。 1传输媒介 信息需要在一定的物理媒质中传播，我们将这种物理媒质称为传输媒介。传输媒介目前主要有以下几种。 （1）电缆：双绞线电缆、同轴电缆等。 （2）地面微波接力通信：一般将波长为11的无线电波称为微波，微波按直线传播，若要进行远程通信，则需在高山、铁塔或高层建筑物顶上安装微波转发设备进行转发。 （3）通信卫星 卫星通信也工作在微波波段，与地面的微波接力通信类似，卫星通信则利用高空卫星进行接力通信。 ）高轨道通信卫星：运行在赤道上空约36000 的同步卫星。位于印度洋、大西洋、太平洋上空的3颗同步卫星，基本可覆盖全球。但因卫星的高度太高，故要求地面站发射机有强大的发射功率，接收机灵敏度要高，天线增益要高。 ）低轨道通信卫星：运行在5001500上空的非同步卫星，一般采用多颗小型卫星组成一个星网。若能做到在世界任何地方的上空都能看到其中一颗星，则通过星际通信可覆盖全球。低轨道通信卫星主要用于移动通信和全球定位系统（）。 （4）光纤 光纤是光导纤维的简称。光纤通信是以光波为载波以光纤为传输媒介的一种通信方式。光波的波长为微米级，紫外线、可见光、红外线均属光波范围。目前光纤通信 使用波长为近红外区内，即波长为0.81。80年代初的多模光纤通信应用850窗口；90年代初的系统应用1310窗口；1993年 开始的逐步转向1550窗口。光纤是一种光波导介质，具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的波导结构，它由直径大约为0.1的高纯度玻璃丝 构成。光纤具有如下特点： ）传输频带宽、通信容量大； ）损耗低：实用光纤均为2（石英）光纤，减小光纤损耗的主要办法是提高玻璃纤维的纯度，目前1550窗口商用光纤的衰耗为0.190.25； ）不受外界电磁波的干扰； ）线径细、重量轻、光纤材料资源丰富。 光纤的质地脆，机械强度低。在实际应用中需要将多根光纤外加护套组成光缆。 2传输系统 传输系统包括传输设备和传输复用设备。携带信息的基带信号一般不能直接加到传输媒介上进行传输，需要有传输设备将它们转换为适合在传输媒介上进行传输的信号，例如光、电等信号。传输设备主要有微波收发信机、卫星地面站收发信机和光端机等。 为了在一定传输媒介中传输多路信息，需要有传输复用设备将多路信息进行复用与反复用。在本节中主要讲述传输复用设备。 2.1传输复用设备的分类 传输复用设备目前可分为三大类。（1）频分复用设备：多路信息调制在不同载频上进行复用。例如有线电视、无线电广播、光纤的波分复用、频分多址的制式模拟移动通信系统等。 （2）时分复用设备：多路信息占用不同时隙进行复用。例如脉冲编码调制复用（）设备、同步数字序列（）设备、时分多址的制式数字移动通信系统等。 （3）码分复用设备：多路信息调制在不同的码型上进行复用。例如码分多址（）数字移动通信系统等。 2.2准同步数字序列（） 设备一般指基于时分复用的脉冲编码调制复用（）设备。一次群设备将30个话路时分复用为1个一次群，4个一次群复用为二次群，依次类推 组成更高次群。因来自不同准同步时钟源的低次群速率上有差别，故低次群合成高次群时，需插入附加比特，以使各低次群速率一致。各次群速率、容量如表 1所示。 2.3同步数字序列（） 与不同，全网采用统一时钟，故低次群复用成高次群时，无需插入附加比特。具有速率高、容量大，可从高次群中直接提取低次群信号，便于组网等优点。目前正在替代成为基础网中最广泛采用的传输复用设备。 2.3.1各次群速率 各次群速率如表2所示。 2.3.2复用设备 （1）终端复用设备（）：具有复用、解复用功能。可将2、140的支路信号映射进入帧，亦可将低次群 帧复用进入高次群，反之亦然。例如：4 设备可对2、140、155支路进行复用与解复用，如图1所示。（2）分插复用设备（）：分插复用设备大量用于光纤自愈环中，具有上下支路和低次群支路的功能，用于传输信号的分支，转接与落 地。具有复用、解复用功能与数字交叉连接（）功能。例如：4 设备可从过路的4信号中上下2、140、155支路信号，如图2所示。 3 通信基础网的网络节点设备 通信基础网的网络节点设备主要为配线架和数字交叉连接设备()，其主要任务是实现基础网传输电路的电路调度、故障切换和分离业务，故可以看成基础网的组成部分。但如用在非拨号连接的业务网中（如网和专线网）亦可看成为业务节点设备。 3.1配线架 3.1.1配线架的作用 一般情况下通信设备接口之间，通信设备接口与传输线路之间不直接相连，而是通过配线架相连，配线架的应用如图3所示。 使用配线架的主要作用是： (1)介于传输设备接口与传输线路间的配线架主要用于对传输线路的配线，以及在线路出现故障、发生数据拥塞或传输设备出现故障的情况下，调整线路，重新接线。 (2)介于传输设备接口之间的配线架主要用于传输电路的转接、分支的配线与调线。 (3)介于传输设备与业务节点设备接口间的配线架，主要用于落地后的传输电路对不同业务节点设备或支撑网节点设备的配线与调线，使得不同业务网、支撑网可以共用一个通信基础网。 (4)便于断开通信设备之间或通信设备与传输线路之间的连接，以便分别对通信设备接口或传输线路进行电气参数的测量。 (5) 便于在传输线路中加入线路的过压、过流保护设备。 3.1.2配线架的分类 (1) 主配线架（）：从电话交换机的用户接口至用户话机之间的传输线称为用户线（线或线）。在用户线的交换机侧（局内）装有主配线架，用于人工调线、测量和对用户电路的一次过压、过流保护。 (2)数字配线架（）：相对主配线架而言，数字配线架为高频配线架。通信设备的中继电接口一般通过数字配线架来连接其他通信设备的中继电接口或电缆 传输线路。数字配线架由一些特制的同轴电缆插头、插座组成，工作速率一般为2、34、140、155、622 。可以在数字配线架上进行调配线，以完成电信号的落地、转接和分支，以及断开连接而插入仪表，对传输指标与信令等项目进行测试。 (3) 光配线架（）：数字传输设备之间的传输媒介以光纤为主。同样在传输设备光口与光纤之间需接入光配线架，以进行光纤的调配线与测量。 3.2数字交叉连接设备（） 数字交叉连接设备（）可以看成是计算机软件（网管软件）控制的数字配线架。与人工配线架不同处在于具有复用、解复用功能。 （1） 的分类：按最高进出线速率和最低交叉速率来进行分类与命名。一般表示为：最高进出线速率最低交叉速率。为简单起见通常将的速率 用简单的数字来代表。0代表64；1代表2；3代表34；4代表155；5代表622。 例如：10设备的进出线速率为2、最低交叉速率为64，即可对2数据流中的各64 时隙（通路）进行调配线。41设备的进出线速率为155，最低交叉速率为2 ，即可对155 帧中的2支路进行调配线，这两种设备的框图如图4所示。 （2）的主要用途 与人工配线架相比较，具有调线灵活、速度快等优点。在通信网管的控制下，对下述用途更具优势。 ) 为临时性重要事件调度电路，例如大型运动会、订货会等临时增加路由与电路。 ) 根据业务量的忙闲调度电路，例如对某一路由的拥塞进行分流；对由时差引起的业务量不均匀进行调线。 ) 光纤切断或某一网元故障后，迅速寻找替代路由，提供网络新配置。 可以说传送网的网管系统是通过设备对局部或全部传输电路进行调度与控制的。 4用户接入网 不同类型的业务节点可以使用一个公共的用户接入网将各种不同类型的业务接至用户，因此可以认为用户接入网是通信基础网的一个组成部分。用户接入网是业务节 点到用户驻地网之间的接入网络，是通信网的最后1。与通信基础网相似，接入网亦具有3层网络结构：第一层为传输媒介；第二层为传输系统；第三层为接入 系统。 用户接入网的传输媒介主要为光纤、电缆（双绞线、同轴电缆）和微波三大类。传输系统主要采用、（异步转移模式）、（全光接入网）、 、无线和等系统。接入系统包括与业务节点设备接口的局端设备以及与用户终端接口的远端设备。接入系统主要完成各类业务的复 用与分配。 现代通信网要求用户接入网不仅要完成电话业务的接入，而且要完成宽带综合业务的接入，即要求用户接入网在局端能与多个业务节点相接续；远端能与相应各类用户终端相接续。 现有大量的铜缆用户线是未来宽带综合业务网的瓶颈。目前有源窄带光纤接入网的综合成本已与用户铜缆相当。光纤到路边（）、光纤到小区（） 和光纤到大楼（）正在逐步替代原有的铜缆用户线。然而要实现真正的宽带用户接入，最理想的办法是采用技术实现光纤到户（），但目前 因成本过高而难以推广。 最近电信部门对一些新建小区采用5类双绞线到户的办法来实现宽带综合业务接入，对一些已建小区则在现有的用户铜缆上加装、（上行 8、下行64，距离45 ）、等设备来实现宽带综合业务接入。广电部门则将现有单向光纤、同轴混合接入网（），改造为双向，再采用电缆调制解调器 （ ）作为宽带综合业务接入（下行40 、上行10 ）。 窄带无线接入目前有无线市话系统（即系统），例如、等。一般采用微蜂窝技术，局端以5或接口与市话局相连。 宽带无线接入目前有本地多点分配接入系统（），该系统工作在10以上，接入速率最高可达155，号称“无线光纤”技术。2.3.3的优点 与相比较，具有如下优点： （1）无世界统一的光接口，而具有世界统一的光接口，不同制造商生产的设备可以在光接口上互联。 （2）低次群在合成高次群过程中需插入附加比特，无法从高次群中直接提取低次群信号，而可从高次群中直接提取低次群信号。 （3）帧中安排了丰富的用于网络运行、管理、维护（）的比特，便于组网与网管。 （4）向下兼容，通路中可以直接上下信号。 2.4光纤的波分复用（） 光纤传输速率在过去10年中提高了100倍左右，预计未来10年中仍将再提高100倍左右。单波长光通信系统速率已达40，再提高比较困难。目前充分挖掘光纤带宽潜力的最好办法是采用波分复用（）技术。 本质上是光域上的频分复用（）技术，因为在光域上一般用波长代替频率，故光的频分复用一般称为波分复用。在发送端采用合波器将不同波长 的光载波合并起来送入一根光纤进行传输；在接收端再由分波器将不同波长的光载波分开，这样在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。 理论上，技术可利用的单模光纤带宽达可到200，即25带宽。即使按照波长间隔为0.8计算，一根光纤上可开通200多个波长的 系统，故技术的出现，有可能充分利用光纤的带宽资源。光纤波分复用技术的出现，为通信基础网带宽的迅速展宽创造了条件。第三讲： 业务节点设备 在通信基础网的节点上安装不同类型的节点设备，则形成不同类型的业务网。故在讨论业务网之前，有必要先讨论一下业务节点设备，业务节点设备主要包括各种交 换机（电路交换、25、以太网、帧中继、等交换机）、路由器和数字交叉连接设备（）。既可作为通信基础网的节点设备，也可作为 和各种非拨号专网的业务节点设备。因在第二讲中已有阐述，故本讲不再赘述。 1交换设备 1.1电路交换 交换的概念始于电路交换。传统电话网由传输电路与交换机组成，处于网络节点的电话交换机用来完成对传输链路的选路与连接。一次长途通话往往要经过发端局、 转接局（汇接局）和收端局。交换机的作用是在通话前根据信令将一段段的传输链路连接起来，从而形成主叫到被叫的物理电路（一对实线、时隙或频段），通话结 束时拆除这条物理电路。我们将这种交换方式称为电路交换方式。电路交换的优点是延时小、实时性好；缺点是通信期间主、被叫间的物理电路被该次呼叫独占，电 路利用率低。 1.2报文（数据报）交换 数据报（报文）交换采用存储转发方式。网络节点设备先将途经的数据报完全接收并储存，然后根据数据报所附的目的地址，选择一条合适的传输链路将该数据报 发送出去。报文交换不像电路交换，无需预先为通信双方建立一条专用的电路，因此就不存在建立和拆除电路的过程。由于数据报的传送采用接力方式，任何时刻数 据报只占用节点间的一条链路，因而提高了传输效率，但这也造成了报文交换的延时非常大，故主要用在电报交换中。 分组交换和数据报交换一样，也采用存储转发方式，但不像数据报交换是以整个数据报为单位进行传输，而是将用户要发送的数据报分割为定长的一个个数据分组 （包），并附上目的地址（或标记），按顺序送分组交换网发送，分组交换可以采用两种不同方式来处理这些分组。 （1） 报文传输分组交换 报文传输分组交换与报文交换相似，只是将每一分组都当成一个小报文来独立处理，故报文传输分组交换中每个分组均带有目的地址。网络节点设备对每个分组都要 根据网络拓扑和链路负荷情况进行路由选择，因链路负荷是动态的，故一个数据报所包含的各分组，可能通过不同途径到达目的地，分组到达终端的顺序也有可能被 打乱，这时要求目的节点或终端负责将分组重新排序、组装为报文。 （2） 虚（逻辑）电路传输分组交换 虚电路传输分组交换要求在发送某一群分组前，建立一条双方终端间的虚电路。一旦虚电路建立后，属同一数据报的所有分组均沿这条虚电路传输，通信结束后拆除 该虚电路。通过拨号建立的虚电路称为交换型虚电路（）；固定连接的虚电路则称为永久型虚电路（）。 虚电路传输分组交换类似电路交换，通过电路交换将一段段物理链路连接起来形成一条收发终端间专用的物理电路。而虚电路传输分组交换则通过节点交换机将一段 段虚链路连接起来形成一条收发终端间的虚电路。虚电路的“虚”字意味着只有传送分组时才占用物理电路，不传时则让给别的用户使用。这样在一条物理电路上用 统计复用方式可同时建立若干条虚电路，提高了线路的利用率。 电路交换与虚电路交换十分相似，都需要在通信前建立一条端到端的物理电路或虚电路，结束通信后拆除这条电路，这种交换方式称为面向连接的交换方式。面向连接的交换方式往往需要在相关连的一群分组头上附加一个标记，节点设备根据该标记进行交换接续。 在报文交换与报文传输分组交换中，交换途经的每个节点需要根据数据报或分组的目的地址重新寻找最佳路由，通信双方在端对端之间并不存在物理或逻辑上的连 接。因此也常将报文交换和报文传输分组交换称为面向非连接的交换方式。为了与面向连接的节点交换设备相区别，一般将仅有选路与转发功能面向非连接的节点设 备称为路由器。 1.3常用分组交换技术 1.3.125低速分组交换技术 25分组交换包括转接节点在内均采用存储转发方式。各节点包括终端在内均具有查错、重发等功能。其优点是适用于误码率较高的通路；缺点是附加开销 大、延时大。当前最高速率为64。 1.3.2帧中继（）技术 帧中继技术属高速分组交换技术，又称简化的25技术。帧中继采用不等长帧，节点设备对出错信息不进行纠错和重发，使得处理每帧的时间大大缩短，其延时 低于25分组交换。由于帧中继节点不提供错帧通知、恢复及重传等服务，故开展帧中继业务需有以下两个条件： （1）传输链路需要有较好的传输质量，一般适用于光纤传输； （2）须采用智能终端以完成纠错、重发、流量控制等工作。 帧中继主要用于骨干网、局域网互连及局域网与广域网的互连。帧中继链路速率一般可达34，最高可达100。 1.3.3异步转移模式（） 随着通信技术的发展，传输、复用、交换三者的关系越来越密切，以致逐渐不可分割，近年来有人用“转移模式”一词统一来描述这3个部分。 现有数据网中所用的25、帧中继技术信道利用率高，但延时太大不适合实时通信；而现有的电路交换延时小，适合实时通信，但信道利用率低。综合了两者的优点，克服了两者的缺点，适合传送话音、图像、数据等多媒体信息。具有如下特点。 （1） 采用时隙按需分配、统计复用的高速分组交换技术。 （2） 为减少时延，采用53个字节的固定分组长度，称为信元。信头为5个字节，有效信息字段为48个字节。 （3） 在交换机中按信头标记选择路由。为减少选路时延，一般采用硬件选路和大规模平行交换技术。 主要用于宽带多媒体通信，如点播电视、会议电视、远程教学等，目前主要用于骨干网（ ）。 2路由器 2.1路由器的功能 利用协议，将各种不同类型的计算机子网（如以太网、25网、网等）连成一个大网。协议位于模型第三层， 其作用为将二层各种不同协议的数据帧转换成统一的包，这样各种计算机子网的差异对上层协议而言便不复存在。在中每台主机所产生的分组 均为统一的包，尽管底层各计算机子网所遵循的协议不同，网络内的地址仅为子网地址，但对用户而言可以把看成一个单一巨大的网 络，地址为全网唯一的地址。 尽管中第二层计算机子网采用面向连接的虚电路交换方式，子网中的节点设备为数据交换机，但第三层的包面向非连接，故连接各计算机子网 的节点设备称为路由器。可以说，在中利用路由器将各计算机子网连成一个大网，路由器是的中枢。路由器的主要功能为： （1） 不同计算机子网间选择路径、传递数据：计算机子网间的路由器，从一个端口接收到包，根据目的地址和路由表，进行路径选择，以决定输出端口并进行转发。 （2）异构计算机子网之间进行协议转换：遵循不同协议的计算机子网不能直接互连互通，需要有路由器进行低层协议的转换。 2.2路由器的构成 路由器可以看成是一台专用计算机，在该计算机上插有多块网络接口卡，不同网卡对应着不同的计算机子网接口。路由器通过背板总线将、存储器及网络接口 卡互相连接。存储器用来存放路由表并作为数据缓冲区。进入网络接口卡端口的每一个协议数据帧，均要经过处理后再转发至输出端口。路由器要求有支持不 同协议的网络接口，并采用模块化方式配置接口，用户可按需配置网络接口。 2.3路由器的工作原理 路由器的工作原理可参见图1。 在图1中假设网络1、网络2、网络3为异构计算机子网，各自有不同的底层通信协议，它们之间不能直接互连互通。其工作原理为：假如主机需要将某一报文发 给主机，那么，主机先将该报文进行分割，并封装为一组一组的包，在这些包中均含有主机的地址，再将包用网络1的本地通信协议进行封 装，其子网内目的地址（地址）为路由器1；当路由器1收到该协议数据帧后，剥去其封装，抽取其中包而获得目的地址。然后路由器1根据目的 地址查询路由表，确定需将包转发至路由器2；为了使该包通过网络2送到路由器2，路由器需要用网络2的本地通信协议封装该包，然后根据路 由器2的地址将该协议数据帧送至路由器2。路由器2对收到的协议数据帧进行前述类似的处理后，最后将该报送目的主机。 从路由器实现网络互连的工作过程可以看到：是在千差万别的计算机子网上覆盖一层层。层屏蔽了底层的细节，使成为一个覆盖全球的大网。第四讲：业务网 1电话网 1.1概述 如果需要在两部话机之间进行通话，只需用一对线将两部话机直接相连即可。如果有成千上万部话机需要互相通话，就需要将每一部话机通过用户线（、线或 、线）连到电话交换机上。交换机根据用户信号（摘机、挂机、拨号等）自动进行话路的接通与拆除。一个城市只装一台交换机称为单局制，大城市需建立多个 电话机分局，分局间使用局间中继线互连。与用户线不同，中继线是由各用户共用的。分局数量太多时，就需要建立汇接局，汇接局与所属分局以星型连接，汇接局 间是全互连的，分局间通话需经汇接局转接。为了使不同城市用户能互相通话，城市内还需建立长话局，长话局与市话分局（或市话汇接局）间以长市中继线相连。 不同城市的长话局、长话汇接局间以长途中继线相连。 1.2本地网 我国早期的电话网由长话网、市话网、农话网组成。在农话实现自动化以及在行政上实行市管县后，农话网、市话网合并为本地网。本地网中统一号码长度，并采用 同一个长途区号。为方便讲解，本讲座中只介绍市话网，读者可将本地网理解为一个包括所属县的大市话网。图1为一个包括两个电话分局、电话号码长为5位的市 话网。 市话网（包括所连接的用户）一般由下列部分组成。 （1） 普通电话用户：电话机、传真机等。 （2） 公用电话用户：公用电话用户要求市话局能提供在被叫应答时用户、线反极的功能。 （3） 用户交换机：不少单位装有用户交换机（俗称总机），用户交换机所连接话机称为分机，分机间通话不经市话局。一般情况下用户交换机通过中继线接市话交换机的 用户电路，这时去话全自动，来话经话务台或电脑话务员转接。用户交换机的中继线有一引示号（即总机电话号码），公网电话用户拨该号后，市话交换机可自动寻 找用户交换机的群内空闲入中继。 （4） 特种业务电话：为电信业务和社会服务而装设的特殊被叫电话，例如：114、112、110、119、120等。特种业务电话具有一些普通用户电话所没有的 功能，如呼入自动排队、被叫控制挂机、显示主叫号码等。特种业务电话通过特种业务中继器连到市话交换机的选组级上。 （5） 分局、汇接局、支局：市话分局为市内电话网的主要组成部分。分局太多时为减少市话中继线而设立汇接局，带有汇接功能的电话分局称为中心局。市话分局下设电 话支局，支局占用分局的号码资源，支局由母局（即分局）的交换机远端模块或采用光纤接入网设备构成。 （6） 长话局：用于完成端接各市话分局的长途电话业务。 （7） 移动局：移动通信网内的关口移动交换中心（）与各市话分局、长话局相连接，以完成移动通信网与固定电话网的接续。 随着本地网中大规模地铺设光缆以及光纤接入网的大量采用，目前的本地网具有少局所、大容量的特点。在本地网中的分局之间要做到全互连已不是难事，故本地网 在网络优化过程中汇接局逐步减少，并逐步向动态无级网过渡。 1.3长话网 长途电话通信网的任务是完成国内、国际任何两个用户之间的长距离通话。 1.3.1传统四级长话网结构 我国传统的长话网结构采用四级辐射式网络，如图2所示。 图2中的1、2、3、4长话局定义如下。 1：一级交换中心（即大区中心），分别设在北京、上海、广州、南京、西安、沈阳、武汉、成都八大城市。1局通过骨干路由全互连，汇接所辖各省长话和端接所在城市的长话业务。 2：二级交换中心（即省中心），设在省会城市，通过骨干路由与所归属1局相连。汇接省内长话，端接所在省会的长话业务。 3：三级交换中心（即地区中心），设在地、市一级城市，通过骨干路由与所归属的2局相连。汇接地、市区域内长话，端接所在城市长话业务。 4：四级交换中心（即县中心），设在县城，通过骨干路由与所归属的3局相连，端接县城及各乡镇长话业务。 图2中实线为骨干路由，虚线为直达路由，各级长途交换机路由选择顺序为先直达路由，后迂回路由，最后选骨干路由。 1.3.2二级长话网 为了适应通信事业的飞速发展，近几年来，我国的市话网、农话网合并为3本地网，取消了原设在县城的4局。在全国建成八纵八横光缆传输网络后，各省会城 市的2局基本做到了全互连，为取消1局创造了条件。随着1、4局的撤消，我国基本形成了长话二级网结构。 二级长话网与四级长话网相比较减少了网络层次，提高了电路可靠性，加快了接续速度，使网络组织变得简单、清晰，网管更加方便。二级长话网的形成为向无级网过渡创造了条件。 二级长话网将全国长话交换中心分为如图3的两个平面：1平面和2平面。长话交换中心演变为两个等级1和2。 1：省级交换中心，相当于原2交换中心。设在省会（直辖市）城市，汇接省内长话，端接省会城市本地网长话。在1平面上各1局通过骨干路由全互连。 2：本地网交换中心，相当于原3交换中心。设在地（市）本地网的中心城市，端接所在本地网长话业务。在2平面上，省内各2局间可以是全互连，也可不是，各2局通过骨干路由与省城的1局相连，同时根据话务量的需求可建设跨省的直达路由。 1局主要负责所在省的省际长话业务以及所在本地网长话终端业务，也可能作为其他省1局间的迂回路由，疏通少量非本汇接区的长途转话业务，省会城市 一般设两个1局。2局主要负责所在本地网的长话终端业务，也可作为省内2局之间的迂回路由，疏通少量长途转话业务。 随着光纤传输网的不断扩容，减少网络层次，优化网络结构的工作还需继续深入。目前有专家提出取消2（3）局，建立全省范围的1（2）大本地电 话网方案，亦有专家提出取消1（2）局，全国的2（3）本地网全互连方案。这两个方案的目标都是要将全国电话网改造成长途一级、本地网一级的 两级网。2数据网 2.1概述 随着计算机技术的发展和对联网的迫切需求，通过在电话网中传送低速数据的通信方式，已满足不了日益增长的数据通信的要求。电信部门早在1988 年就建设了独立于公共电话网的公共数据网。公共数据网根据数据通信的突发性和允许一定时延的特点，采用了存储转发分组（包）交换技术。随着计算机联网用户 的增长，数据网带宽不断拓宽，网络节点设备几经更新，在这个发展过程中不可避免出现新老网络交替，多种数据网并存的复杂局面。在这种情况下，一种能将遍布 世界各地各种类型数据网联成一个大网的协议应运而生，从而使采用协议的国际互联网（或网）一跃而成为全世界 最大的信息网络。 在各种实时信息进入的今天，已不仅是一个纯计算机互联网络，未来所承载的多媒体业务量有可能超过计算机 通信业务量，故本讲座中将广义地称为网。应该说离开网去了解现代数据网只能得到一些零星的概念，只有通过对网的剖析，才能看 到现代数据网的整体。下面引入分层的概念来剖析网。 从纵的观点看网可分为4层： 第一层：通信基础网； 第二层：数据网（2数据网）； 第三层：网（3数据网）； 第四层：应用层。 2.2通信基础网（传送网） 通信基础网属模型第一层物理层范畴。现代数据网与现代电话网共用一个通信基础网，详见本讲座第二讲（见2001年第1期）。 2.3数据网（2数据网） 在网中其低层的数据网可视为2数据网，虽然低层计算机子网的通信协议也可能有组网、寻址、路由等三层功能，但对网中所传输的包而言，其第三层功能全部由协议来完成。 （1）公用25分组网（） 我国早在1988年就开通了公用25分组交换网。该网由一个网管中心（）、3个节点交换机（）和8个远程集中器（）组成。在之 间、与之间采用速率为9.6的中继电路互连，使用25规程。随着计算机联网业务的发展，1995年建成了包括32个节点机的新 分组交换骨干网，后几经扩容。25分组网曾作为早期网的基础网络。 25分组网适用于通信线路误码率高的情况下接入低速（64以下）数据。目前主要向对数据通信可靠性要求高的商业、银行、股票等行业提供低速联网业务和虚拟低速专网业务。 （2）公用数字数据网（） 利用传送网中的1分支传输线路和节点10设备，可组成一个网。该网提供642的数据业务。 公用网属电路交换网，提供固定和半固定的中、低速数据通道。公用网的主要应用为提供专线（包括的接入专线、局域网互联专线等）、专网，也可作为25网、帧中继网、电信支撑网等的基础网络。 （3） 帧中继（）网 光缆大规模的敷设，极大地提高了传输电路的质量，原有低速、低效、高延时的25分组交换技术逐步让位于帧中继技术，帧中继亦称为简化的25技术。与25分组技术相比较，帧中继取消了各转接点的纠错、重发等环节，提高了速率，降低了电路的时延。 和网相似，帧中继一般采用固定和半固定连接方式。由于帧中继具有动态带宽分配功能，所以比固定带宽的更适合突发性的数据业务。目前帧中继网主要用作租用虚电路（包括局域网互联、高速接入等）、虚拟专网和作为骨干网的基础网络。 （4） 网和 原是为宽带综合业务网（）而设计的。该技术采用定长53的信元作为传输、复用、交换的基本数据单元，具有流量控制、保证服务质量（）、支持多种业务等特点，可作为的基础网络。 建立在网络平台上，如图4所示，其骨干节点采用骨干交换机，接入节点采用接入交换机。接入交换机通过适配层提 供、电路仿真13、25等业务接口，可提供高速接入、局域网互联、话音、高清晰度电视、点播电视、会议 电视、远程教学等多种宽带业务应用。3窄带综合业务数字网（） 建立综合业务数字网（）的目的是将现有的各种通信网综合成一个网，即将所有业务综合到一个数字网中进行传输、交换与处理。引入后用户只需使用一对双绞线，就可将多种业务终端接入网内，并按统一的规程进行通信，故又称“一线通”。 原对的定义包括以下几点： （1） 是以综合数字电话网（）为基础发展而成的通信网； （2） 提供端到端的数字连接； （3） 支持话音及非话音等多种通信业务； （4） 用户通过有限的一组标准多功能用户网络接口来接入这些业务。 是在综合数字电话网（）基础上发展起来的。在电话中广泛采用程控数字交换机、数字传输电路和7信令后，除用户电路外的整个电话网应该 说是一个传输与交换64话音信号的全数字网。因转换器装在用户线接口与交换机的用户电路之间，故只有在用户线上传送模拟音频信号。 根据所有模拟信号数字化后均可在数字网中进行传输与交换的基本原理，综合业务网必须是一个端到端的传送数字信号的全数字网络。因为在中端到端传送的 是3003 400的模拟话音信号，故难以进行业务综合。然而在中通话双方用户电路转换器的数字侧之间，传送的却是64数字话音信号，若 将模拟用户线改造为数字用户线，则可将改造为全数字网，我们将改造后形成的全数字网称为综合数字业务网（），如图7所示。 的基本概念自70年代初提出后，在1988年投入商用，但其发展进程却十分缓慢，直到最近几年才进入一个高速增长时期，其主要原因如下。 （1） 近年来，业务迅猛发展，人们普遍感到利用模拟电话线加上网方式，不但速度低且通话与上网两者之间在时间上存在矛盾。 （2） 当前图像和话音压缩技术取得了突破性的进展，可做到利用64 或264 通道传送一定质量的话音和彩色活动画面（多媒体业务）。 由于早期的利用64数字话音通道建立端到端的数字连接，无法提供诸如有线电视（）、点播电视（）、远程医疗等宽带多媒 体业务，故又被称为窄带（）。原提出的建立在平台上的宽带综合业务数字网（），因受到宽带网建设的 强大冲击，而未能得到预期的发展，故本节中只介绍。3.2用户网络接口 (1)的信道 信道：容量为64，用以传送业务信息流。 信道：容量为16或64，用以传送用户信令，需要时亦可传送少量的分组信息。 信道：已被定义的信道有0（384）、11（1 536）和12（1 920）。 (2)的用户网络接口 基本速率接口（）包括2个信道和1个信道，通常称为2接口。一般情况下2个信道分别用于通话与上网（或传送压缩图像），信道用于传送用户信令。 基群速率接口（）包括30个信道和1个信道，通常称为30接口。该接口一般用于接续用户交换机、或宽带业务终端。也可以是信道的适当组合。 (3)用户网络接口的配置 原采用用户功能群和群间参考点来描述用户网络接口的配置，如图8所示。 用户功能群为一组接入网络所需的功能部件，其中为终端设备； 为网络终端和为数字用户线。功能群之间的连接点、为的接入参考点（或接口）。 网络终端（）：完成终端设备与用户线之间的连接，并使多个用户共享一对用户线。为了明确地分离以上两个功能，原又将分为1和2。 1负责与用户线的物理连接，实现线路传输、维护、性能监控以及定时、馈电、接口等功能。 2具有交换与集线功能，物理上可以是用户交换机、集线器或局域网（用户可以不安装2）。 终端设备（）：允许两类终端接入网络。1为符合用户网络接口标准的设备，如数字话机、4类传真机等；2为不符合用户网络接口标准的终端设备，如系列或系列的数据终端、模拟话机等。 终端适配器（）：的功能是将非终端适配为标准终端。 3.4交换机 交换机是的业务节点设备。交换机是在现有程控数字交换机基础上开发的，新开发的主要内容如下。 （1） 数字用户电路（）：提供2接口，包括线路终端（）和交换机终端（）两个功能块。其中完成用户线传输、线路编码、回波抵消、 定时、同步、供电等功能；负责数字用户的接入控制，其中信道的用户信令需经过转换送至交换机处理部分，信道处理同一般程控数字交换机。 （2） 信令设备（）：信令设备包括用户线信令与中继线信令。由信道传送的用户线信令称为一号数字用户信令（1），它比一般模拟用户线信号内容丰富得 多。交换机中继线的7信令包括用户部分（）和信令连接控制部分（）。 （3） 交换网络（）：交换机只是提供64的电路连接，根据业务要求，交换网络还需提供64的选路与连接。 （4） 分组处理（）：分组处理器提供25分组交换处理功能，使用户的分组终端能互相通信并可与公用分组网互通，但并不要求所有交换机都有该项功能。 3.5组网方案 亦由用户网、本地网和长途网组成。建设网一般有两种组网方案。（1）叠加网方案：在业务需求较集中的地区先新建一个带有中继信令的长途交换局和几个端局，然后逐步扩大其范围形成一个叠加在电话网上的，叠加网与原电话网之间开设直达中继电路。 （2）混合网方案：的最大优势在于一是能够利用现有用户铜线资源，在用户不改变用户号码的前提下使用业务；二是可由原程控数字电话交换机 软、硬件升级后向用户提供业务，升级后的交换机可向用户提供原有的业务和新增的业务，当然本地网中的长途交换机亦需作相应的升级 改造。混合网方案就是在现有交换机中进行升级改造后组成的网络。 3.6用户终端举例 （1） 2数字话机：2数字话机经由1接口接入。话机的2个信道分别提供电话和数据业务。因信道容量大，故数字话机比普通话机可提供 更丰富的补充业务和显示功能。一般会将功能加入数字话机中，使机可通过数字话机的23224接口拨号接入。 （2） 终端配适器卡：配适器具有接口、电话接口、一个或多个23224接口，分别连接1、普通电话机、一台或多台机。配适器亦可与1处在同一物理实体中。 配适卡直接插入机的扩展槽中，通过机总线与机通信，该卡具有接口与电话接口分别连接1和普通电话机。 （3） 路由器：可以通过路由器连接的或接口，以拨号或半固定方式接入。路由器除完成三层的选路、转发功能外，还需完成以太网与间二层协议的转换。 （4） 视频会议系统包括以下几种： 点对点多媒体桌面视频会议：利用的接口，可组织点对点的桌面视频会议。会议成员在进行面对面交谈的同时，双方还可共享一个应用程序或同时 使用一块电子白板。召开点对点的桌面视频会议需要在机基础上配置适配卡、视频卡、摄像机、头戴式送受话器与相应的视频会议软件（如