现代通信网概述-定版.ppt

现代通信网络 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 第一章 现代通信网概述 主要内容 1 1通信系统的基本模型 1 2通信网的定义 1 3通信网的构成要素 1 4通信网的功能结构 1 6通信网的类型 1 7通信网的传输介质 7 1 5通信网的业务 Ch1现代通信网概述 1 10通信网的交换技术 1 11通信网的体系结构 1 12通信网的服务质量 自学 1 13通信网的发展史 自学 1 14通信网的发展趋势 自学 1 9通信网的复用技术 9 1 8通信网的拓扑结构 8 什么是通信 通信 Communication 是信息从一个地方通过传输信道传送到另一个地方的过程 是信息或其表示方式 表示媒体 的时 空转移 1 1通信系统基本模型 简单通信系统模型 信息传输通信系统 信源 发送机 信宿 接收机 信道 通信系统基本模型 点到点通信系统 信源 信息的发送端 产生各种信息的信息源 发送器 变换器 将信源发出的信息转换成适合在传输系统中传输的信号 如编码 调制 放大和加密等功能 信道 信号的传输媒介 交换与传输原始电信号或光信号的路径 接收器 反变换器 将从信道中收到的信号转换成信宿可接收的信息形式 完成发送器相反变换 信宿 信息的接收端 负责接收信息 通信系统基本模型 通信系统与通信网 通信网是通信系统的一种形式 通信系统可单独存在 通信网络是通信系统的扩充 通信网络不能离开通信系统而单独地存在 通信系统的系统 本书中通信系统特指使用光信号或电信号传递信息的通信系统 1 2通信网的定义 10 什么是通信网 能将各种语言 声音 图表 图像 文字 数据 视像等多媒体变换成电信号 在任意两地间 两人间 通信设备间 按照约定规则进行传输和交换建立的通信系统 为个人 企事业单位和社会提供各类通信服务的总和 称之为通信网络 通信网是在用户之间提供通信功能的网络 是信息化社会的基础设施 11 什么是通信网 通信网 是由多个终端节点 交换节点和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起的 按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的系统 信息 用户信息 如话音 数据 图像等控制信息 信令信息 路由信息等网络管理信息 TMN SNMP等 现代通信网 现在的通信网已实现了数字化 并引入了大量的计算机硬 软件技术 使通信网越来越综合化 智能化 把通信网推向一个新时代 现在经常谈到的通信网 电话网 数据网 计算机网 移动通信网等都属于现代通信网 也可简称通信网 现代通信网 硬件构成 通信网由终端节点 交换节点 业务节点和传输系统构成 主要完成通信网的接入 交换和传输 软件设施 包括信令 协议 控制 管理 计费等 主要完成通信网的控制 管理 运营和维护 实现通信网的智能化 现代通信网 1 3通信网的构成要素 通信网的构成要素 终端节点交换节点业务节点传输系统 通信网的构成要素 实例 电话机 传真机 计算机 视频终端和PBX等主要功能 用户信息的处理 主要包括用户信息的发送和接收 将用户信息转换成适合传输系统传输的信号以及相应的反变换 信令信息的处理 主要包括产生和识别连接建立 业务管理等所需的控制信息 终端节点 信息的产生者 同时也是通信网上信息的使用者 17 通信网的构成要素 实例 电话交换机 分组交换机 路由器 转发器等主要功能 用户业务的集中和接入功能 交换功能 完成任意入线到出线的数据交换 信令功能 呼叫控制和连接建立 监视 释放等 其它控制功能 路由信息的更新和维护 计费 话务统计 维护管理等 交换节点 集中 转发终端节点的用户信息 但它自己并不产生和使用这些信息 18 交换节点的基本功能结构 通信网的构成要素 实例 智能网中的业务控制节点 SCP 语音信箱系统 以及Internet上的各种信息服务器 主要功能 实现独立于交换节点的业务的执行和控制 实现对交换节点呼叫建立的控制 为用户提供智能化 个性化 有差异的服务 业务节点 通常由连接到通信网络边缘的计算机系统 数据库系统组成 通信网的构成要素 传输系统的硬件组成 线路接口设备 传输媒介 交叉连接设备等 通常采用多路复用技术 以提高资源利用率 如频分复用FDM 时分复用TDM 波分复用WDM等 传输系统 将网络节点连接在一起 为信息的传输提供传输信道 1 4通信网的功能结构 通信网的功能结构 通信网四个主要网络功能信息处理 增强有效性 可靠性 安全性信息传送 是通信网的基本任务 传送信息分为三大类 用户信息 信令信息 管理信息 信令机制 通信网上控制信息交换的机制 网络管理 负责网络的运营 维护 资源管理 以保证网络在正常和故障情况下的服务质量 各类通信网在类型 方式 提供服务等方面各不相同 但在网络结构 基本功能 实现原理上相似 为实现通信网的以上功能 一个完整的现代通信网可分为相互依存的三部分 传送网 业务网 支撑网 通信网的功能结构 通信网的功能结构 业务网 构成业务网的主要技术要素 网络拓扑结构 交换节点技术 编号计划 信令技术 路由选择 业务类型 计费方式 服务性能保证机制等 业务网向用户提供各种通信业务 如基本话音 数据 多媒体 租用线 VPN等 主要业务网的类型 通信网的功能结构 业务网 独立于具体业务网 传送网主要技术要素有 传输介质 复用体制 传送网节点技术等传送网节点主要有分插复用设备 ADM 和交叉连接设备 DXC 两种类型 是传送网的核心要素 目前主要传送网 SDH SONET和光传送网 OTN 通信网的功能结构 传送网 传送网为交换节点 业务节点之间的互连分配电路 负责提供信息的透明传输通道 通信网的功能结构 支撑网 同步网 实现节点设备 传输设备之间的时钟同步 帧同步以及全网的网同步 主从同步 准同步 信令网 在网络节点之间传送业务相关或无关的控制信息流 NO 7信令网 管理网 监视业务网的运行情况 并相应地采取控制和管理手段 以保证通信的QoS SNMP TMN 支撑网负责提供业务网正常运行所必需的信令 同步 网络管理 业务管理 运营管理等功能 支撑网包含三部分 1 5通信网的类型 按业务类型分 通信网按业务类型 视 音 数据 分为 电话通信网 如PSTN 移动通信网等 是最早发展起来的 为语音业务的传送 转接而设置的网络 数据通信网 如X 25 Internet 帧中继网等 指按一定协议 或规程 完成由数字 字母 符号等表示的具有离散形式信息的传输与交换的一种通信方式 有线电视网 广播型和双向交互型 等 是通过有线线路在电视中心和用户终端之间传送图像 声音信息的闭路电视系统 按空间距离分 通信网按空间距离 可分为 广域网 WAN WideAreaNetwork 远程网 范围通常为几十到几千公里 Internet是广域网 是一种公共数据网络 城域网 MAN MetropolitanAreaNetwork 传输距离一般在50 100km之内 目前以光纤为媒体 提供45 150Mbps的高速率 是网络运营商在城市范围内组建的 提供各种信息服务的网络集合 局域网 LAN LocalAreaNetwork 传输距离一般在几公里以内 速率在10Mbps以上 按信号传输方式分 通信网按信号传输方式可分为模拟通信网 网中传输和交换的是模拟信号 数字通信网 网中传输和交换的是数字信号 模拟信号如何转换成数字信号 数字信号传输的优势 按运营方式分 通信网按运营方式可分为 公用通信网 电信公司建设的各种公用网都是为所有按章交费的用户提供服务 专用通信网 是某个部门为本单位的特殊工作的需要而建立的网络 局域网是专用网吗 反之呢 请查阅了解VPN 按传输媒介分 通信网按信号传输媒介可分为有线通信网 双绞线 同轴电缆和光缆等传输信号的通信网 无线通信网 使用无线电波在空间传输信号的通信网 移动通信网和卫星通信网 按军事地位及作用分 战略通信网 指为国家最高指挥当局 各军兵种和战区级指挥控制系统服务的 提供长途定点通信的固定通信系统 它是实施战略级指挥控制的手段 特点 覆盖广大地域以组成军事通信公用网 战术通信网 是为保障战役军团 战术兵团 部队 分队 指挥而组织的通信网络 如 野战综合通信系统是符合战役 战术 特点和作战要求的新型 多功能战术通信系统 生存性 机动性 保密性 抗干扰性 时效性 互通性好 1 6通信网的传输介质 发送方 接收方 传输介质位于物理层以下 并直接由物理层控制 光 电缆或空气 传输介质 是数据传输中收发双方的物理通路 其特性对网络的通信速度和通信量都有很大影响 通信网的传输介质 有线传输介质 双绞线 同轴电缆 光缆无线传输介质 无线电 微波 红外线 激光 通信网的传输介质 有线传输媒体 同轴电缆50 同轴电缆75 同轴电缆双绞线屏蔽双绞线STP ShieldedTwistedPair 无屏蔽双绞线UTP UnshieldedTwistedPair 光缆多模单模 同轴电缆 CoaxialCable 同轴电缆由内导体铜质芯线 单股实心线或多股绞合线 绝缘线 网状编织的外导体屏蔽层及保护塑料外层所组成 基带同轴电缆 用于传输数字信号 阻抗50 一般用于局域网连接 同轴电缆 CoaxialCable 宽带同轴电缆 用于传输模拟信号 阻抗75 一般用于有线电视 CATV 信号的传输 BNCT型连接器 从主线路分支以连接计算机 HFC HybridFiber Coaxial 利用混合光纤同轴来进行双向宽带通信的CATV网络 是一种宽带接入技术 作为早期局域网主要连接介质已逐渐淘汰 特点 辐射小和抗干扰能力强 常用于电视工业 曾是LAN中应用的传输媒体 拓扑结构 总线形体积大 不能承受缠结 压力和严重弯曲 成本高 同轴电缆 CoaxialCable 双绞线 双绞线除用来作为用户环路传递电话信息外 还用来传递网络数据 双绞线分为屏蔽双绞线STP和非屏蔽双绞线UTP 将相互绝缘的铜导线并排放在一起 用规则的方法绞合起来就构成了双绞线 屏蔽双绞线STP 以铝箔屏蔽 减少干扰和串音 质量好但更笨重更昂贵 屏蔽双绞线STP 为提高双绞线的抗干扰能力 可在双绞线外面再加上用金属丝编织成的屏蔽层 即屏蔽双绞线 非屏蔽双绞线UTP 非屏蔽双绞线UTP 非屏蔽双绞线没有金属屏蔽层 根据双绞线线对间绞合度以及线对内两根导线绞合度不同 可分为UTP3和UTP5 HUB SWITCH 工作站 HUB SWITCH 工作站 双绞线典型应用 LAN 光线在光纤中的折射 光纤 Fiber 光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射 光纤的芯由玻璃构成的 传输光信号 应用在主干网络中 还有百兆 千兆快速以太网中 光纤 光纤传播的特点 信号衰减少 可以无中继远距离传输 带宽宽 传输速度高 传输能力强 电磁隔离 由于传输信息是光束而非电气信号 因此光纤传输的信号不受电磁的干扰 抗干扰能力强 无辐射 保密性好 重量轻 容量大 非常适合多媒体通信 缺点 光纤精确地连接需要较高的技术 单向传播 要实现双向则需要两根光纤 如果光纤断裂 很难检测和修复 若干年将会继续使用的媒体 光纤 单模光纤 Single modefiberSMF 激光二级管为光源产生激光 定向性强 以单一模式传输 距离100km 性能好 成本高 输入电信号 输出电信号 波长 1300 1550nm 波长 850 1300nm 多束光线以不同反射角传播 单束光线沿直线传播 光纤 多模光纤 MultimodefiberMMF 发光二极管为光源产生莹光 定向性差 以多模式传输 距离2km以内 性能稍差 价格低 21世纪 美国国防部列出十大国防技术中 光纤技术占据举足轻重地位 预示美国等西方国家对光纤技术军事应用的研究将全面展开并加速进行21世纪的军事通信和武器装备离开了光纤技术将无 现代化 或 先进 可言 在未来战争中将处于被动挨打的局面 光纤的军事应用1 战略和战术通信的远程系统2 基地间通信的局域网3 卫星地球站 雷达等设施间的链路 光纤的军事应用 无线传输媒体 短波 短波通信主要是靠电离层的反射 短波 频率为3 30MHz 波长为100m 10m的无线电波 地波 1 5 5MHz 短波通信实际使用范围为1 5 30MHz 短波通信多年来被广泛用于政府 军事 外交 气象 商业等部门 用以传送语音 文字 图象 数据等信息 尤其是军事部门 它始终是军事指挥的重要手段之一 无线传输媒体 短波 勿需中继站就可实现远距离通信机动性强 使用灵活对自然灾害和战争的抗毁性强 微波通信 微波在空间是直线传播 地球是个曲面 因此其传播距离受到限制 一般50km传播距离需约50m高微波塔 80km需约100m高微波塔 微波主要包括 地面微波通信卫星通信 无线传输媒体 微波 微波 使用波长为1 0 1m 频率为0 3 3GHz 的电磁波进行的通信 两个地面站之间传送距离 50 100km微波中继通信或称微波接力通信 无线传输媒体 微波 卫星通信示意图 无线传输媒体 微波 使用地球卫星作为转发器接收和转发信号 VerySmallApertureTerminal 地球同步卫星通信 常用卫星通信是利用36000公里高的人造地球同步卫星作为中继器的一种微波接力通信 相当于无人值守微波通信中继站 有3颗同步卫星能实现全球通信 无线传输媒体 微波 红外线被广泛用于短距离通信 如电视遥控等 也可被用于无线LAN 相对有方向性 便宜并且容易制造 不能穿透坚实的物体 因此不会跟其它房间发生串扰 无线传输媒体 红外 传输媒介的军事应用 美国战略C4ISR系统 自动化指挥系统指挥 控制 通信 计算机与情报 监视 侦察 神经脉络 通信系统包括由专用计算机控制的若干自动化交换中心以及若干固定或机动的野战通信枢纽 手段 电缆 光纤 短波 微波 卫星通信等 光纤的军事应用 美国战略C4ISR系统 自动化指挥系统高效的信息基础设施和一体化C4ISR的系统 使美军具备近实时发现 跟踪 定位和攻击地球表面任何目标的能力 提高国防管理的效益和效率 目前美军针对系统互通性能差的弱点 以 勇士C4I 计划为蓝本 近期内对各军种C4ISR系统进行系统集成通信系统 实现最大程度互通 远期目标是建立一个多级保密的全球无缝信息网 1 7通信网的拓扑结构 通信网的拓扑结构 采用图论中拓扑学观点研究通信网的拓扑结构 网络节点设备抽象为 点 传输介质抽象为 线 形成点和线组成的几何图形 拓扑结构是实现各种网络协议的基础 它对网络的性能 系统的可靠性与通信费用都有很大影响 通信网是由节点设备和链路构成的集合 网络中各节点相互连接的方法和形式称为网络拓扑结构 通信网的拓扑结构 通信网的拓扑结构 a 网状网 b 星型网 c 复合型网 d 总线型网 e 环状网 通信网的拓扑结构 总线型 所有结点通过硬件接口连接并共享一根传输总线 任何站发送的信号都沿着传输总线传播 并能被所有其它站接收 优点 结构简单 价格低廉 安装使用方便 缺点 故障诊断和隔离比较困难 优点 单点故障不影响全网 结构简单 增删节点及维护管理容易 故障隔离和检测容易 延迟时间较短 缺点 资源利用率低 网络性能过于依赖中心节点 通信网的拓扑结构 星型 以中央结点为中心 把若干外围结点连接起来的幅射式互连结构 亦称为辐射网 优点 网结构简单 而且有自愈功能 缺点 节点过多时 影响传输效率 环某处断开会导致整个系统的失效 节点的加入和撤出过程复杂 环型 将所有网络结点通过点到点通信线路连接成闭合环路 数据沿一个方向逐站传送 每个结点的地位和作用相同 且每个结点都能获得执行控制权 通信网的拓扑结构 网状 所有结点之间的连接是任意的 没有规律 优点 有较高可靠性 某一线路或节点有故障时 不会影响整个网络的工作 缺点 结构复杂 需要路由选择和流控制功能 网络控制软件复杂 硬件成本较高 不易管理和维护 通信网的拓扑结构 复合型 是将某两种单一拓扑结构混合起来 取两者的优点构成的拓扑结构 通信网的拓扑结构 星 总 式混合型拓扑 星 环 式混合型拓扑 1 8通信网的复用技术 频分复用 时分复用和统计时分复用 复用 Multiplexing 在同一传输媒质中同时传输多路信号的技术 用以提高通信线路利用率 FDM 频分复用 将传输信道总带宽划分成若干子频带 子信道 每个子信道传输一路信号 总频率宽度大于各子信道频率之和 在各子信道间设立隔离带 保证各路信号传输互不干扰 TDM 同步时分复用 将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片 时隙 分配给每一个信号源使用 每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输 统计时分多路复用 STDM 统计复用 是指用户终端不是固定地对应于公共信道的某一个时隙 是 动态地 按需分配公共信道中的时隙 使所有时隙都能饱满使用 提高线路利用率 STDM 异步TDM 时分复用应用 同步时分复用系统 分两类 1 准同步系列PDH 用于公共电话网PSTN 2 同步系列SDH 用于光纤通信等骨干网络 统计时分复用系统 分两类 1 虚电路方式 如X 25 帧中继 ATM 2 数据报方式 如TCP IP 波分复用WDM WavelengthDivisionMultiplexing 指在一根光纤上能同时传送多个波长不同的光载波的复用技术 整个波长频带被划分为若干个波长范围 光信道 每个用户占用一个波长范围进行传输 1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm7 01550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm 20Gb s 复用器 分用器 EDFA 120km 光调制器 光解调器 波分复用WDM 通常有3种复用方式 复用两路光载波信号 1310nm和1550nm波长 稀疏波分复用CWDM 1200 1700nm的宽窗口 4波或8波 最多16波 密集波分复用DWDM 8 160个波长 间隔一般 1 6nm 例如 100根速率为2 5Gb s的光纤 采用16倍的DWDM 单根光纤可传输的数据流量高达40Gbit s 码分复用CDM CodeDivisionMultiplexing 常用术语 码分多址CDMA CodeDivisionMultipleAccess CDM是靠不同编码来区分各路原始信号的一种复用方式 彼此不会造成干扰 信号有很强的抗干扰能力 其频谱类似于白噪声 不易被敌人发现 频率和时间资源均共享 信道效率高 系统容量大 CDMA多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量 高质量 综合业务 软切换等 码片序列 chipsequence 每一个比特时间划分为m个短间隔 称为码片 chip 每个站被指派一个唯一的mbit码片序列 如发送比特1 则发送自己的mbit码片序列 如发送比特0 则发送该码片序列二进制反码 例如 S站的8bit码片序列是00011011 发送比特1时 就发送序列00011011 发送比特0时 就发送序列11100100 S站的码片序列 1 1 1 1 1 1 1 1 CDMA的重要特点 令向量S表示站S的码片向量 T表示其它任何站的码片向量 两个不同站的码片序列正交 就是向量S和T的规格化内积 innerproduct 都是0 一个码片向量与本码片向量的规格化内积是1 每个站分配的码片序列不仅必须各不相同 并且还必须互相正交 orthogonal CDMA的工作原理 1 1 0 t m个码片 数据码元比特 发送端 接收端 1 9通信网的交换技术 交换的引入 无交换的点对点通信系统 交换的引入 无交换的多点间通信 多终端且任意对之间通信 最简单方法是全互联通信系统 存在问题 N2问题连线数随终端数的平方增加 共需N N 1 2个连线 每个终端需N 1个线路接口 共需N N 1 个线路接口 增加第N 1个终端时 需增设N条线路 交换的引入 无交换的多点间通信 多终端且任意对之间通信 最简单方法是全互联通信系统 存在问题 信道资源无法共享 长途线路费用大 造成资源浪费巨大 难以实施集中的控制和管理 交换式网络 广域通信网通过交换节点组建交换式网络 用户终端通过用户线与交换节点相连 交换节点之间通过中继线相连 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 交换 网络根据用户实际需求动态分配通信资源 交换式网络 用户有通信需求时 网络为其分配资源 通信结束后 网络回收资源并分配给其它用户使用 从而达到网络资源共享 降低通信成本的目的 a 点到点方式的网状网 b 交换节点 交换机 构成的交换式网络 交换技术 面向连接型 通信包含三个阶段 连接建立 数据传输和连接释放 无连接型 不需要在源端和目的端之间先建立连接 就可以直接通信 根据网络传递用户信息时是否预先建立源端到目的端连接 将网络使用的交换技术分为两类 交换节点中交换功能的实现 a 面向连接型 b 无连接型 主要的交换技术 电路交换 指交换系统为通信双方寻找并建立一条全程物理通路 以供双方传输信号 信息 直至信息交换结束 目前在广域通信网上使用的交换技术主要有 分组交换 指输入链路按时间顺序来安排所需要的输出链路 又称为时隙交换 1 10通信网体系结构 通信网络的体系结构 定义和描述一组用于计算机及其通信设施之间互联的标准和规范的集合 只要遵循这组规范的计算机和设备可以方便进行通信 通信网络的体系结构 architecture 是网络的各层及其协议的集合 通信网络体系结构的两种国际标准 OSI RM ISO是协调世界范围内的标准化工作 制定国际标准的组织 1977年ISO发布著名的ISO IEC7498标准 即开放系统互连基本参考模型 法律上的国际标准OSI并没有得到市场的认可 TCP IP 美国国防部高级研究计划署 DARPA 资助的ARPANet实验项目的研究成果 非国际标准TCP IP现在获得了最广泛的应用 TCP IP常被称为事实上的国际标准 网络分层体系结构的相关概念 实体 entity 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程 语法 数据格式 协议元素与数据的组合格式 即报文格式 协议 位于一个系统上的第N层与另一个系统上的第N层通信时所使用的规则和约定的集合 在HDLC协议中 标志Flag 7EH 表示报文的开始和结束 语义 各种格式数据含义 对协议中各协议元素的含义的解释 时序 通信过程约定 通信过程中 通信双方操作的执行顺序和规则 网络分层体系结构的相关概念 网络分层体系结构的相关概念 服务 在协议控制下 两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务 要实现本层协议 还需要使用下层所提供的服务 网络分层体系结构的相关概念 服务访问点SAP ServiceAccessPoint 指相邻两层实体间通过接口调用服务或提供服务的联系点 服务使用者和提供者通过服务访问点直接联系 同一系统中相邻两层实体交互的地方 SAP与地址的区别 SAP是下层实体区分上层实体的 标识 地址是对等实体之间的区分 网络分层体系结构的相关概念 97 协议是 水平的 即协议是控制对等实体间通信的规则 服务是 垂直的 即服务是由下层向上层通过层间接口提供的 本层服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议 即下层协议对上层服务用户透明 网络分层体系结构的相关概念 TCP IP网络体系结构 网络接入层可为任意底层网络并没有实际规范IP层主机至主机间数据包传输唯一协议 IP基于底层网络提供的服务IPoverxxx运输层不同主机中进程间消息传输两个主要协议 TCP UDP应用层包含范围广泛的应用协议实例 HTTP FTP Telnet OSI与TCP IP体系结构的比较 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 主机1 AP2 AP1 主机2 应用程序数据 10100110100101比特流110101110101 注意观察加入或剥去首部 尾部 的层次 应用程序数据 例 主机1向主机2发送数据 封装 现代通信系统采用数据封装通信 中间各层在上一层消息的前面增加自己的前缀 即报头 也可能会在报文尾部再追加报尾 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 主机1 AP2 AP1 主机2 10100110100101比特流110101110101 计算机2的物理层收到比特流后交给数据链路层 例 主机1向主机2发送数据 解包 接收报文的对等程序将报文发送给较高的程序之前 将发送方添加的信息删除 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 主机1 AP2 AP1 主机2 数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层 H2 T2 例 主机1向主机2发送数据 H3 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 主机1 AP2 AP1 主机2 网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层 例 主机1向主机2发送数据 H4 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 主机1 AP2 AP1 主机2 运输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层 例 主机1向主机2发送数据 应用程序数据 H5 应用程序数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 主机1 AP2 AP1 主机2 应用层剥去应用层PDU首部后把应用程序数据交给应用进程 例 主机1向主机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 主机1 AP2 AP1 主机2 我收到了AP1发来的应用程序数据 例 主机1向主机2发送数据 沙漏计时器形状的TCP IP协议族 HTTP SMTP DNS RTP TCP UDP IP 网际层 网络接口层 运输层 应用层 网络接口1 网络接口2 网络接口3 EverythingoverIPIP可为各式各样的应用程序提供服务 IPoverEverythingIP可应用到各式各样的网络上 TCP IP沙漏模型 1 11通信网的服务质量 自学 服务质量总体要求 可访问性 即网络保证合法用户随时能够快速 有保证地接入到网络以获得信息服务 并在规定的时延内传递信息的能力 透明性 即网络保证用户业务信息准确 无差错传送的能力 它反映了网络保证用户信息具有可靠传输质量的能力 对通信网的服务质量一般通过可访问性 透明性和可靠性这三个方面来衡量 可靠性 指整个通信网连续 不间断地稳定运行的能力 指标主要有以下几种 失效率 系统在单位时间内发生故障的概率 平均故障间隔时间 MTBF 相邻两个故障发生的间隔时间的平均值 平均修复时间 MTTR 修复一个故障的平均处理时间 系统不可利用度 U 在规定的时间和条件内 系统丧失规定功能的概率 服务质量总体要求 例 电话网的服务质量 接续质量 反映电话网接续用户通话的速度和难易程度 通常用呼损和接续时延来度量 传输质量 反映电话网传输话音信号的准确程度 通常用响度 清晰度 逼真度等指标衡量 稳定性质量 反映电话网的可靠性 主要指标与一般通信网的可靠性指标相同 如平均故障间隔时间 平均修复时间 系统不可利用度等 电话通信网服务质量可从以下三个方面定义 服务可用性 用户与网络服务连接的可靠性 传输时延 发送和收到一个分组的时间间隔 时延变化 又称抖动 Jitter 同路径传输的业务流所有分组传输时延的变化 吞吐量 指在网络中分组的传输速率 可以用平均速率或峰值速率来表示 分组丢失率 分组在通过网络传输时允许的最大丢失率 分组差错率 指单位时间内的差错分组与传输的总分组数目的比率 例 数据网的服务质量 数据通信网服务质量的主要参数指标 数据传输中的差错和丢失 网络拥塞 交换节点和物理线路故障 通信网传输中的问题 任何网络都不可能保证100 可靠 在运行时 时常面对以下三类问题 服务性能保障机制 差错控制 差错控制机制 负责将源端和目的端之间传送的数据所发生的丢失和损坏恢复过来 通常包括差错检测和差错纠正两部分 通常在数据通信网中采用检错重发进行差错控制 目前网络采用的服务性能保障机制主要有四类 拥塞 到达通信网中的数据量过多 使得网络来不及处理以致网络性能下降的现象 严重时甚至会导致网络通信业务陷入停顿 即死锁 拥塞控制机制 拥塞的发现 丢包率 平均队列长度 重传数 时延 抖动拥塞控制 开环 漏桶 令牌桶 闭环 抑制分组 服务性能保障机制 拥塞控制 流量控制机制 数据发方与收方速度之间存在差异 在数据传送与接收过程中可能出现收方来不及接收的情况 此时需对发方进行控制 以免数据丢失 抑制发送端发送数据的数量和调节数据发送速率 以便使接收端来得及接收 服务性能保障机制 流量控制 路由 routing 网络在用户间建立一条端到端话音 分组通路 路由选择机制 灵活的路由选择技术可以帮助网络绕开发生故障或拥塞节点 以提供更可靠的服务质量 电话通信网中 通常采用静态固定等级制路由技术 发展趋势动态的无级选路 分组数据网络中 一般都支持动态自适应路由选择技术 服务性能保障机制 路由选择 1 12通信网的发展史 自学 通信网的发展史 利用电磁波通信的历史可大致划分为 1837年电报的发明和应用开始的通信初级阶段 1876年电话的发明和应用开始的近代通信阶段 二十世纪80年代以后光纤通信应用 综合业务数字网崛起的现代通信阶段 莫尔斯人工电报机 亚历山大 格雷厄姆 贝尔 贝尔发明的第一部电话 萨缪尔 莫尔斯 第一阶段 1880 1970 网络主要特征 模拟化 单业务 电话网 单技术 业务实现 网络只提供单一电话业务 交换技术 针对话音业务的电路交换技术 信令技术 网络采用模拟的随路信令系统 传输技术 终端设备 交换设备和传输设备基本是模拟设备 传输系统采用FDM技术 骨干通信网由模拟向数字转变 多业务多技术并存 数字传输技术 基于PCM技术的数字传输设备逐步取代模拟传输设备 数字交换技术 数字交换设备取代模拟交换设备 极大提高了交换速度和可靠性 公共信道信令技术 公共信道信令系统取代随路信令系统 实现话路和控制分离 业务实现方式 在数字交换设备中 业务逻辑采用软件方式来实现 多种数据通信业务与传统电话业务并存 第一阶段 1970 1994 当前阶段 1995年到目前 计算机技术 计算机成本下降 通信复杂性放到终端 骨干网的功能可由此而简化 光传输技术 光纤传输取代铜线 骨干网络带宽增加 TCP IP和Internet 发展下一代基于IP的宽带综合业务网 实现 EverythingoverIP 骨干通信网的全数字化 骨干传输网的光纤化 传送网独立于业务 现代电信网网络现状 当前电信网的概貌 交换技术发展 人工交换自动交换模拟交换步进制纵横制数字交换程控数字交换 报文交换分组交换X 25DDNFR 快速分组交换ATM交换IP交换MPLS标记交换光交换 电路交换 数据交换 宽带交换 当前电信网的概貌 1 14现代通信网的发展趋势 自学 网络业务的综合化 或数字化 网络的发展方向是宽带综合业务数字网 综合业务即通信网由单一业务网 电话网 分组数据网 发展为能同时提供多种业务 话音 数据 图像等 特别是多媒体业务网络 数字化是综合化的前提 通信网的数字化就是在通信网各部分 核心网和接入网 及各环节 传输 交换 接入 终端等 全面采用数字技术 现代通信网的发展趋势 网络信道的光纤化 20世纪80年代中期以来 通信网光纤化是包括中国在内的世界各国通信网发展的主要趋势之一 密集波分复用 DWDM 技术使网络传输带宽大大增加 一根光纤传输容量可达200 2000Gb s 是铜线的十万至百万倍 光纤巨大带宽 小重量 低成本和易维护 核心网的光纤传输已成为现实 接入网中 从光纤到路边 FTTC 光纤到大楼 FTTB 最终实现光纤到家 FTTH 现代通信网的发展趋势 网络容量的宽带化 随着信息技术发展 用户对宽带新业务需求迅速增加 通信网络容量宽带化 如高分辨率电视 音乐 VOIP IPTV 3G 3D网络游戏可视电话 电视会议 视频图像 语音 电子邮件 信息检索 远程教育和商务等 现代通信网的发展趋势 网络接入的无线化 宽带无线接入向用户提供移动接入业务 满足人们对通信业务的个性化需求 现代通信网的发展趋势 网络传输的分组化 未来的全IP网络中以多媒体和数据业务为主 IP业务大量涌现是承载网分组化的驱动力 现代通信网的发展趋势 网络通信的个人化 实现个人通信 即任何人在任何时间都能与任何地方的另一个人进行通信 132 下一代网络NGN NextGenerationNetwork 业务驱动型网络 通过业务和呼叫完全分离 呼叫控制和承载完全分离 从而实现相对独立的业务体系 使业务独立于网络 开放式综合业务架构 NGN是集话音 数据 传真和视频业务于一体的全新的网络 NGN是分组交换网络 下一代网络NGN 133 概念 广义与狭义NGN 下一代网络泛指一个不同于现有网络 大量采用当前业界公认的新技术 可以提供语音 数据及多媒体业务 能够实现各网络终端用户之间的业务互通及共享的融合网络 下一代交换控制网 软