数据通信与计算机网络计算机通信网与广域网

第6章通信网与广域网

【本章内容简介】通信网利广域网是•种业域分可

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。

6」通信网概述

6.1■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•股由终端

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。

6.L2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

6.1.2公共交换电话网PSTN

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.L3光纤通信和SDH/PDH

1.光纤通信系统的基本组成

I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。

光发送机中继器光接收机

光

源

图6-2光纤通信系统的基本组成

6.L3光纤通信和SDH/PDH

2.光纤通信具有以下特点：

(■通信容量大；

(2)损耗极低；

(3)保密性能好；

(4)抗汗扰能力强;

(5)光纤尺寸小，重量轻，便于铺设和运输；

(6)材料来源丰富；

(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；

(1■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。

6.L3光纤通信和SDH/PDH

3.SDH/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"SDHo

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

6.1.4MSTP、MSAP与PTN

1.基，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。

：ATM处理单元：MSTP设音

SDH1睛i二二二二二二二

：••;6屈就彝元ai

图6-3MSTP的基本组成

6.1.4MSTP、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。

....................................................!MSAP设备

SDH镂口：

...........................’上行

下行

以太网模口PDH接口其它镂口

图6-4MSAP的基本组成

6.1.4MSTP、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•传送技

,PTN网络架构如图6-5所示，

客户业务层

虎通道（VC层）

虚通路（VP层）

虚段CVS,层

GFP

电暗女摘枝末

<OTN.SDH.PDH>物理域介

（802.3）

物理媒介

（OTM-n.SW-N）

图6-5PTN的网络分层结构

6.L5移动通信网与3G

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木组成如图6-

6所示.

与共古网生

••1

二

二

MSCMSC

>fd

^lf

^-

BS

图6-6移动通信网的三本组成

6.L5移动通信网与3G

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

日前公用移动通佶系统的网络结构一般为数字蜂窝网结构，蜂窝状

图6・7蜂窝状服务区示意图

6.L5移动通信网与3G

3.2G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，因此它具行抗干扰性好,

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.L5移动通信网与3G

4.3G数字移动通信系统

U3G"(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要确定了一个无线接口标准，分别

是CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA,其中，TD-SCDMA是由我国所

提出的标准，这在我国信发展史上是一个重要的里程碑。

6.L6卫星通信网

1.卫星通信网的基本组成

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所不。

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

图6-8卫星通信系统的基本用成

6.2广域网

6.24广域网的构成

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,

6-9所示。

LAH

图6-9广域网的基本拓朴结构

622广域网的特点

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的网际接口或作为该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。

■多采用转接信道的交换型传输制式

6.2.3广域网提供的服务

广域网的主要功能是实现远距离的数据传输,因此广域网一般用丁•丰

机之间或网络之间的互连，它实现了网络层及其以卜洛乂的功能，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，这两种报务的具体

■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。

Q）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

6.3分组交换广域网

6.3.1X.25分组交换网

1.X.25协议

X.25协议是CCITT提出的用于分组交换的I办议，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描述了且.&5的概念。

图6-11X.25分组交换网络

6.3.1X.25分组交换网

2.X.25协议的帧格式

X.25协议的帧格式如图6-12所示。

3.X.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

4.X.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。

外均殳受

电白闩0hi芳日交费M

iRma

图6-12X.25协议的帧格式

图6-13用户接入公用分组交换网的方式

6.3.2帧中继网FR

1.帧中继的概念

帧中继FR(FrameRelay)是分组交换的一种形式,其数据链路

层■具有有限的差错控制功能，如图6-14所示。

胃嚏的差将控制

(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

6.3.2帧中继网FR

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，即捽

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所小。

用户平面为柏1平面用户平面校到平面

Q933用户4息的Q933

缪苗。能

LAPFLAPF

LAPF^OLAPF感。

标左地址修庖帧校验序列拆左

T1/E1泣430/1.43171/ElStl.430/I.431

FAIFCSF

用户的网用的

图6-15帧中继的协议体系结构图6-16FR的帧结构图

6.3.2帧中继网FR

帧中继的特点

■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。

霜

(b)帧中继的分层协议功能

6.4综合业务数字网ISDN

6.41窄带ISDN

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甩信业务。N-

ISDN的基本连接结构如图6・19所示。

图6-19N-ISDN的基本连接结构

6.3.2宽带ISDN与ATM网络

1.B・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，并仍采川传统的

，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

1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

t的概念，■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

快可视业务。而B-ISDN能够承载的业务要宽广得多，除了一般的'活

；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

、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

2.B-ISDN

图6-22是发展初期的B-ISDN的网结构,在发展的初期阶段在「进•

实现话音、数据和图像等业务的综合。

效据绛境

电路交帙网幡电话

（64Kbps）

施据绛潴

萤

萤

赤

语

盛

强

口

口

异步传递穆武

（ATM）

图6-22发展初期的B-ISDN的网络结构

6.3.2宽带ISDN与ATM网络

图6・23是发展后期阶段的B-ISDN结构，后期B-ISDN中引入「

智能管理网，由智能网路控制中心管理的是三个基本网。

图6-23发展后期阶段的B-ISDN网络结构

6.3.2宽带ISDN与ATM网络

3.ATM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.

图6-24ATM网络结构

6.3.2宽带ISDN与ATM网络

I（2）ATM的信元格式

ATM信元及其标头的结构如图6-25所示，信无标头由5个字节的内

■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

♦适当的选路功能。

比特位比特位

87654321字节87654321字节

GFCVPI1信元标头1

（5字节）

VPIVCI2

5

VCI3

信元信息字段

VCIPTICLP4（48字节）

HEC553

（a）信元标头结构（b）信元结构

图6-25ATM信元结构

6.3.2宽带ISDN与ATM网络

(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，•条虚通路

接是具，相同端点的，组虚通道连接。虚信道与虚通道的关系如图2