数据通信与计算机网络 邢彦辰 第6章通信网与广域网新

1、2021-5-241 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。 2021-5-242 6.1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、。 2通信网的分类 （1）按业务种类，可划分为电话网、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。 2021-5-243 6.1.2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

3、共交换电话网的基本组成 2021-5-244 2话音业务的特点 （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pstn 2021-5-245 6.1.3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 2021-5-246 6.1.3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

4、强； (5)光纤尺寸小，重量轻，便于铺设和运输； (6)材料来源丰富； (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。 2021-5-247 6.1.3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

5、 （4）采用字节复接技术 2021-5-248 6.1.4 mstp、msap与ptn 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 2021-5-249 6.1.4 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

6、示。 图6-4 msap的基本组成 2021-5-2410 6.1.4 mstp、msap与ptn 3分组传送网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 2021-5-2411 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 2021-5-2412 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

7、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 蜂窝状服务区示意图 2021-5-2413 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 2021-5-2414 43g数字移动通信系统 “3g”（3rd-

8、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 2021-5-2415 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

9、 (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 2021-5-2416 广域网的拓朴结构可看作是由大量点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 2021-5-2417 1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。

10、 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 2021-5-2418 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 2021-5-2419 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

11、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 2021-5-2420 2x.25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 2021-5-2421 1帧中继的概念 帧中继 fr

12、 (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图 图6-14 帧中继网络的差错控制功能 2021-5-2422 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 2021-5-2423 3帧中继的特点 x.25和帧中继的分层协议功能分别如图6-1

13、7(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 2021-5-2424 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isdn 6.4.1窄带isdn 图6-19 n-isdn的基本连接结构 2021-5-2425 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

14、 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 2021-5-2426 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

15、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 2021-5-2427 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。 6.3.2宽带isdn与atm网络 图6-23 发展后期阶段的b-isdn网络结构 2021-5-2428 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 2021-5-2429 （2）atm

16、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 2021-5-2430 （3）虚信道和虚通路 虚信道是两个或多个端点之间运送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 2021-5-2431 （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

17、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 2021-5-2432 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 2021-5-2433 1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 2021-5-2434 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 2021-5-2435 2021-5-243