第3章數(shù)據(jù)通信網(wǎng)基礎(chǔ)

第3章 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)基礎(chǔ)（1）正文主要介紹數(shù)據(jù)通信網(wǎng)構(gòu)成、拓撲結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)互連，常用的分組交換網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)IR、DDN數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)、寬帶IP網(wǎng)、接入網(wǎng)等。（2）閱讀材料介紹音頻編碼技術(shù)、PSTN電信網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)電話VoIP、3G移動通信技術(shù)、新穎的IPv6協(xié)議、計算機局域網(wǎng)LAN、因特網(wǎng)Internet。

第3章 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)基礎(chǔ)

3.1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)概述1.關(guān)于通信網(wǎng)絡(luò)（1）通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成通信網(wǎng)是由一定數(shù)量的節(jié)點和連接節(jié)點的傳輸鏈路組成，以實現(xiàn)兩個或多個節(jié)點間信息傳輸?shù)耐ㄐ朋w系。根據(jù)承載業(yè)務(wù)不同，通信網(wǎng)絡(luò)由業(yè)務(wù)網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、支撐網(wǎng)和一些業(yè)務(wù)平臺組成。3.1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)概述①業(yè)務(wù)網(wǎng)。指依靠網(wǎng)絡(luò)自身可以向用戶提供通信業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。②傳輸網(wǎng)。是透明傳輸通信信號的網(wǎng)絡(luò)，以光纖傳輸網(wǎng)為主，無線、微波、衛(wèi)星等為輔。③業(yè)務(wù)平臺。為提供電信增值業(yè)務(wù)而在原業(yè)務(wù)網(wǎng)上設(shè)置的附加平臺。3.1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)概述通信網(wǎng)質(zhì)量涉及3個方面：接通的任意性與快速性；信號傳輸?shù)耐该餍耘c傳輸質(zhì)量的一致性；網(wǎng)絡(luò)的可靠性與經(jīng)濟合理性。3.1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)概述（2）通信網(wǎng)絡(luò)分類①按電信業(yè)務(wù)種類分電話網(wǎng)、電報網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、圖像通信網(wǎng)、CATV網(wǎng)等；②按服務(wù)區(qū)域范圍分本地電信網(wǎng)、長途電信網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、國際電信網(wǎng)等；③按傳輸介質(zhì)不同分架空明線網(wǎng)、電纜通信網(wǎng)、光纜通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)；④按交換方式分電路交換網(wǎng)、報文交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)、寬帶交換網(wǎng)等；3.1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)概述⑤按結(jié)構(gòu)形式分總線網(wǎng)、星形網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)等；⑥按信息信號形式分為模擬通信網(wǎng)、數(shù)字通信網(wǎng)、數(shù)字/模擬混合網(wǎng)等；⑦按信息傳輸方式分為同步傳輸模式和異步傳輸模式等。通信網(wǎng)發(fā)展趨勢：通信技術(shù)數(shù)字化，通信業(yè)務(wù)綜合化，網(wǎng)絡(luò)互通融合化，通信網(wǎng)絡(luò)寬帶化，網(wǎng)絡(luò)管理智能化和通信服務(wù)個人化。3.1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)概述2.數(shù)據(jù)通信網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是若干個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的歸并和互聯(lián)、是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的擴展，由分布在各地的數(shù)據(jù)終端設(shè)備、數(shù)據(jù)交換設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸鏈路等組成，能在通信協(xié)議支持下完成終端間的數(shù)據(jù)傳輸、交換，它集信息采集、傳輸、存儲及處理為一體。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)和計算機相結(jié)合組成計算機網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)上各點可以使用與之相連的計算機并和網(wǎng)中的任何其他用戶進行數(shù)字通信。3.1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)概述數(shù)據(jù)通信網(wǎng)作為由計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和通信鏈路等組成的系統(tǒng)，從邏輯功能上看，分為通信子網(wǎng)、資源子網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點等。3.1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)概述①通信子網(wǎng)。是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)核心，處于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)層，由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、通信設(shè)備、通信線路等組成。②資源子網(wǎng)。實現(xiàn)資源共享功能，涉及數(shù)據(jù)處理、提供網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。③網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)處理設(shè)備、數(shù)據(jù)通信控制設(shè)備和數(shù)據(jù)終端設(shè)備的統(tǒng)稱。3.1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)概述3.數(shù)據(jù)通信網(wǎng)分類①按通信子網(wǎng)使用方式不同，分公用數(shù)據(jù)網(wǎng)和專用數(shù)據(jù)網(wǎng)。前者范圍大，干線間傳輸速率高，以通信子網(wǎng)公用為特點；后者以通信子網(wǎng)專用為特點。②按網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域范圍不同，分局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。前者覆蓋范圍較小，傳輸速率高，誤碼率極低，組建方便、成本低廉，單獨敷設(shè)通信線路；后者覆蓋范圍很大、傳輸速率較低，多利用現(xiàn)有公用或?qū)Ｓ猛ㄐ啪€路作傳輸介質(zhì)。3.2通信網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)通信網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)是引用拓撲學(xué)中研究與大小、形狀無關(guān)的點、線特性的方法，把通信網(wǎng)絡(luò)單元定義為節(jié)點，兩節(jié)點間的線路定義為鏈路，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和鏈路的幾何位置就是網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。從拓撲結(jié)構(gòu)來看，通信網(wǎng)內(nèi)部的主機、終端、交換機均可稱節(jié)點。拓撲結(jié)構(gòu)選擇是通信網(wǎng)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)性能、功能、可靠性、經(jīng)濟性等。3.2.1總線拓撲結(jié)構(gòu)1.總線拓撲結(jié)構(gòu)概述用一條中央主電纜作為公共總線，將各節(jié)點連接起來的方式稱為總線形拓撲。所有節(jié)點通過相應(yīng)的硬件接口直接連到總線，任一節(jié)點發(fā)出的信息都可以沿總線向兩端傳輸，并能被總線中任一節(jié)點所接收。3.2.1總線拓撲結(jié)構(gòu)2.總線拓撲結(jié)構(gòu)特點（1）總線拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)點①結(jié)構(gòu)簡單靈活；②設(shè)備投入少，價格低；③布線要求簡單，擴充容易，配置、使用和維護方便；④任一節(jié)點失效或增刪不影響網(wǎng)絡(luò)工作；⑤共享能力強，適合于一點發(fā)送、多點接收的場合。3.2.1總線拓撲結(jié)構(gòu)（2）總線拓撲結(jié)構(gòu)缺點①信號隨距離的增加而衰減，傳輸距離有限；②總線帶寬是通信網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，節(jié)點數(shù)目較多時通信能力下降；③單個網(wǎng)段距離長度受限制，負載能力有限；④每次僅能一個端用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，其它端用戶必等待發(fā)送權(quán)；⑤所有節(jié)點共用一條總線，易發(fā)生沖突和碰撞，實時性較差。3.2.2環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)1.環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)概述環(huán)形結(jié)構(gòu)各節(jié)點通過通信線路連接成一條閉合的環(huán)形通信線路，是“點-點”結(jié)構(gòu)。

3.2.2環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)2.環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)特點（1）環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)點①由于兩節(jié)點間只有唯一的通路，信息在環(huán)網(wǎng)中沿固定方向流動，簡化了路徑控制；②有旁路時，某個節(jié)點發(fā)生故障可自動旁路，有效提高可靠性；③網(wǎng)絡(luò)確定時，傳輸時間固定，適用于對數(shù)據(jù)傳輸實時性要求較高的應(yīng)用場合；④重負荷場合，比總線式網(wǎng)絡(luò)傳輸速率高；⑤信息吞吐量大，節(jié)點達數(shù)百個；3.2.2環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)（2）環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)缺點①節(jié)點過多時傳輸效率低，響應(yīng)時間長；②靈活性差，由于環(huán)路封閉，故擴展不便；③可靠性差，單環(huán)時任何節(jié)點的故障都會導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓；④實現(xiàn)困難，建設(shè)、維護費用高。3.2.3星形拓撲結(jié)構(gòu)1.星形拓撲結(jié)構(gòu)概述星形拓撲以中央節(jié)點為中心，各節(jié)點與中心節(jié)點通過“點-點”方式連接。中央節(jié)點執(zhí)行集中式通信控制策略，接受各節(jié)點信息再轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)節(jié)點，具有中繼交換和數(shù)據(jù)處理功能。3.2.3星形拓撲結(jié)構(gòu)2.星形拓撲結(jié)構(gòu)特點（1）星形拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)點①網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，組建、安裝、使用、維護與管理都很方便；②傳輸速率高，每個節(jié)點獨占一條傳輸線路，消除了數(shù)據(jù)傳輸堵塞現(xiàn)象；③擴展性好，交換機或集線器可以在不影響通信網(wǎng)運行的情況下刪除、增加節(jié)點；④每個節(jié)點與中心節(jié)點使用單獨的連線，易于節(jié)點故障的處理。3.2.3星形拓撲結(jié)構(gòu)（2）星形拓撲結(jié)構(gòu)缺點①中心節(jié)點故障會導(dǎo)致整個通信網(wǎng)癱瘓；②負荷激增時，中心節(jié)點負荷過重；③通信線路都是專用線路，需較多傳輸介質(zhì)，線路利用率低；④使用集線器的通信網(wǎng)，重負荷時系統(tǒng)響應(yīng)和性能急劇下降，網(wǎng)絡(luò)共享能力較差。3.2.4其它拓撲結(jié)構(gòu)1.樹形拓撲結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)是星形結(jié)構(gòu)的擴展，采用分級結(jié)構(gòu)，具有一個節(jié)點和多級分支節(jié)點，特點是網(wǎng)絡(luò)成本低、結(jié)構(gòu)較簡單。3.2.4其它拓撲結(jié)構(gòu)2.網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)如果通信網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備有限，最簡單的方法是將它們都直接連在一起，這種方式形成的網(wǎng)絡(luò)稱全互連網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)）。3.3數(shù)據(jù)通信網(wǎng)協(xié)議

3.3.1通信協(xié)議概述1.通信協(xié)議通信協(xié)議指雙方對如何進行信息交換所一致同意的規(guī)則。通信網(wǎng)必須有一系列協(xié)議，每個協(xié)議規(guī)定需要完成的特定任務(wù)。通信協(xié)議有語法、語義和時序3個要素。①語法。語法指數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。②語義。語義指數(shù)據(jù)格式中各字段的含義。③時序。時序指數(shù)據(jù)傳輸或被接收機尋找的時間、信息的排序、速率匹配等。3.3.1通信協(xié)議概述2.分層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)（1）分層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)概述①基本思想。把協(xié)議體系分成多層，下層對上一層提供服務(wù)，每層本身的功能與下層提供的服務(wù)疊加到一起，使最高層能為用戶提供完整的服務(wù)，實現(xiàn)通信或分布應(yīng)用。層次結(jié)構(gòu)使每層實現(xiàn)一種相對獨立的功能，有利于交流、理解和標準化。3.3.1通信協(xié)議概述②劃分原則。每層功能應(yīng)是明確的，且相互獨立；層間接口必須清晰，跨越接口的信息量應(yīng)盡可能少；層數(shù)應(yīng)適中，層數(shù)太少會造成每層協(xié)議太復(fù)雜，層數(shù)太多則體系結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。3.3.1通信協(xié)議概述（2）分層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)特點①各層相互獨立。高層只需知道如何通過接口向下一層提出服務(wù)請求，即可使用下層提供的服務(wù)，并不需要了解下層執(zhí)行的細節(jié)。②結(jié)構(gòu)上獨立分割。由于各層獨立劃分，每層均可選擇最合適的實現(xiàn)技術(shù)。③靈活性好。如某一層發(fā)生了變化，只要接口條件不變，則其它各層均不受影響，有利于技術(shù)的進步和模型的修改。3.3.1通信協(xié)議概述④易于實現(xiàn)及維護。整個系統(tǒng)被分割為多個部分，系統(tǒng)易實現(xiàn)、管理和維護。⑤有益于標準化。每層都有明確的定義，十分利于標準化的實施。3.通信協(xié)議分類①面向應(yīng)用的協(xié)議。指為完成特定應(yīng)用而制定的協(xié)議。②系統(tǒng)到系統(tǒng)協(xié)議。支持端系統(tǒng)中特定應(yīng)用進程間數(shù)據(jù)交換，為應(yīng)用進程提供通信服務(wù)。3.3.1通信協(xié)議概述③“端-端”協(xié)議。完成“端-端”的可靠傳輸，建立、保持、維護“端-端”連接。④其它網(wǎng)內(nèi)協(xié)議。包括流控協(xié)議、尋址和路由控制等。⑤“點-點”協(xié)議。實現(xiàn)直接相連的節(jié)點間數(shù)據(jù)傳輸。⑥網(wǎng)絡(luò)接入?yún)f(xié)議。如介質(zhì)訪問控制等。⑦網(wǎng)間互聯(lián)協(xié)議。從網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的延伸，不同網(wǎng)絡(luò)用戶的尋址，到異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間協(xié)議轉(zhuǎn)換。3.3.2OSI參考模型1.OSI參考模型概述1981年，ISO開始致力于制定一套普遍適用的規(guī)范集合，使得全球范圍的計算機平臺可進行開放式通信。3.3.2OSI參考模型2.OSI的目的建立OSI目的就在于“標準化”，即任何一層只要符合OSI標準的產(chǎn)品均可被符合該標準的其它產(chǎn)品取代。OSI目的主要有3點：①為研究制定OSI各層標準規(guī)定了范圍，并為所有有關(guān)標準的一致性提供共同的參考；②為實現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展和用戶要求的擴展，提供充分的靈活性；③提供概念和功能的抽象模型，便于在此基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地獨立工作。3.3.2OSI參考模型3.OSI通信過程發(fā)送進程發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)發(fā)送方各層從上到下傳輸?shù)轿锢砻襟w，傳輸?shù)浇邮辗?，再?jīng)各層從下到上傳輸?shù)侥康牡?。①發(fā)送方從上到下逐層傳輸過程中每層都要加上適當?shù)目刂菩畔ⅰ＂诮邮辗秸孟喾?，要逐層剝?nèi)グl(fā)送方相應(yīng)層加上去的控制信息。3.3.2OSI參考模型OSI通信過程如下圖所示。3.3.2OSI參考模型用戶A與用戶B通信聯(lián)系時各層操作的簡單含義如下表。3.3.3TCP/IP協(xié)議1.TCP/IP概述TCP/IP是協(xié)議系列，將各種計算機和數(shù)據(jù)通信設(shè)備組成通信網(wǎng)。基本思路是建立統(tǒng)一的、協(xié)作的、提供通用服務(wù)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。主要特點：①適用于多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；②提供堅實、可靠的網(wǎng)絡(luò)連通性；③與操作系統(tǒng)緊密結(jié)合；④支持無連接服務(wù)，也支持面向連接服務(wù)。3.3.3TCP/IP協(xié)議2.TCP/IP協(xié)議內(nèi)容及功能TCP/IP分網(wǎng)絡(luò)接口和硬件層、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層、傳輸層、應(yīng)用層等。

3.3.3TCP/IP協(xié)議TCP/IP主要完成以下功能：①TCP協(xié)議先把數(shù)據(jù)分成若干數(shù)據(jù)報，并給各數(shù)據(jù)報加一個TCP信封（報頭），表明該數(shù)據(jù)報的編號，以便接收端進行數(shù)據(jù)還原。②IP協(xié)議把每個TCP信封再套上一個IP信封（IP地址），表明接收主機的地址。3.3.3TCP/IP協(xié)議3.TCP/IP協(xié)議模型TCP/IP采用4層體系結(jié)構(gòu)，分別為接口層、網(wǎng)際層、傳輸層和應(yīng)用層。上層協(xié)議需低層提供服務(wù)，任一應(yīng)用模塊有通信需求時，只要按照標準接口使用低層模塊提供的服務(wù)即可。3.3.3TCP/IP協(xié)議4.OSI與TCP/IP比較①分層結(jié)構(gòu)。OSI與TCP/IP均采用分層結(jié)構(gòu)：OSI參考模型有7層；TCP/IP協(xié)議只有4層。②標準的特色。OSI最早由ISO和CCITT制定，有濃厚的通信背景；TCP/IP是應(yīng)實際需求產(chǎn)生的，適合計算機實現(xiàn)和使用。③連接服務(wù)。功能基本相似，但尋址方式有較大區(qū)別。3.3.3TCP/IP協(xié)議④傳輸服務(wù)。都對不同的業(yè)務(wù)采取不同的傳輸策略。⑤應(yīng)用范圍。OSI體系較復(fù)雜，設(shè)計先于實現(xiàn)，應(yīng)用范圍有限；TCP/IP協(xié)議應(yīng)用廣泛，已成為事實上的國際標準和工業(yè)標準。3.4常用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)

3.4.1幀中繼網(wǎng)IR1.幀中繼概述幀中繼常稱為快速分組交換，由ITU-T定義。它消除了X.25加在端用戶系統(tǒng)和分組交換網(wǎng)絡(luò)上的許多開銷。3.4.1幀中繼網(wǎng)IR幀中繼主要特點：①中速到高速的數(shù)據(jù)接口；②標準速率T1速率；③可用于專用和公共網(wǎng)；④僅傳輸數(shù)據(jù)；⑤使用可變長度分組。3.4.1幀中繼網(wǎng)IR典型的幀中繼網(wǎng)絡(luò)由用戶端設(shè)備（CPE）和幀中繼交換機等組成。3.4.2分組交換網(wǎng)1.分組交換網(wǎng)構(gòu)成分組交換網(wǎng)通常采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由分組交換機（NS）、網(wǎng)絡(luò)管理中心（NCC）、網(wǎng)絡(luò)集線器（NC）、分組型終端（PT）、非分組型終端（NPT）、分組裝拆設(shè)備（PAD）等組成。3.4.2分組交換網(wǎng)2.分組交換網(wǎng)的協(xié)議分組交換網(wǎng)協(xié)議可分為接口協(xié)議和網(wǎng)內(nèi)協(xié)議。①接口協(xié)議。指DTE和交換網(wǎng)之間的通信規(guī)程，相當于電信網(wǎng)中的UNI協(xié)議；②網(wǎng)內(nèi)協(xié)議。指各節(jié)點機之間的通信規(guī)程，即NNI協(xié)議。3.4.2分組交換網(wǎng)3.分組交換網(wǎng)工作原理分組交換網(wǎng)工作原理如下圖所示。兩個用戶間存在多個路由的情況下，一份報文的多個分組可各在不同的路由傳輸。3.4.2分組交換網(wǎng)4.分組交換網(wǎng)特點分組方式進行數(shù)據(jù)的暫存、交換，經(jīng)交換機處理后，很容易實現(xiàn)不同速率、不同規(guī)程的終端間通信。主要特點。①線路利用率高。②不同種類的終端可相互通信。③信息傳輸可靠性高。④分組多路通信。⑤計費與傳輸距離無關(guān)。⑥分組交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。3.4.2分組交換網(wǎng)5.網(wǎng)絡(luò)路由理論（1）路由選擇概述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點收到分組后，要確定向下一節(jié)點傳送的路徑，即路由選擇。路由選擇應(yīng)考慮：①正確性。路由選擇本身必須保證是正確的。②簡單性。路由計算要簡單，縮短節(jié)點時間。③堅定性。能自適應(yīng)改變路由，確保網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化時能正常工作。④最佳性。綜合考慮諸多因素的基礎(chǔ)上，做出較合理的選擇。3.4.2分組交換網(wǎng)（2）靜態(tài)路由選擇靜態(tài)路由選擇策略不用測量也不需利用網(wǎng)絡(luò)信息，而是按照某種固定的規(guī)則選擇路由，主要有泛射路由選擇、固定路由選擇和隨機路由選擇3種。（3）動態(tài)路由選擇動態(tài)路由選擇指根據(jù)各節(jié)點網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，按照某種規(guī)則選擇路由，這種策略能較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)流量、拓撲結(jié)構(gòu)的變化，有利于改善網(wǎng)絡(luò)的性能，但算法復(fù)雜、增加網(wǎng)絡(luò)負擔(dān)。3.4.2分組交換網(wǎng)6.流量控制理論（1）流量控制概述分組交換中的流量控制有3方面作用：①防止因過載導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量下降和傳送時延的增加；②避免死鎖；③公平分配網(wǎng)絡(luò)資源。3.4.2分組交換網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)吞吐量與網(wǎng)絡(luò)負荷的變化關(guān)系如下圖。3.4.2分組交換網(wǎng)（2）流量控制基本思想從源端主機到目的端主機通信量的控制可以在不同級別、不同協(xié)議層分別實現(xiàn)，使發(fā)送的通信量不超過接收的能力，且獲得較高的運行效率。流量分級控制如下圖所示。3.4.3數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)1.DDN概述DDN把數(shù)字通信技術(shù)、光纖通信技術(shù)、數(shù)字交叉連接技術(shù)和計算機技術(shù)有機結(jié)合起來，實現(xiàn)用戶終端的接入，還能滿足用戶網(wǎng)絡(luò)的互連，擴大了信息交換、應(yīng)用范圍。（1）DDN特點①傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬利用率高等。②向用戶提供的是半永久性數(shù)字連接，延時較短，避免了分組網(wǎng)中傳輸延時大且不固定的缺點。3.4.3數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)③采用交叉連接裝置，可根據(jù)用戶需要，在約定的時間內(nèi)接通所需帶寬的線路，信道容量的分配具有極大的靈活性。④提供了高速度、高質(zhì)量的通信環(huán)境。⑤支持任何規(guī)程、不受約束的全透明網(wǎng)，可支持網(wǎng)絡(luò)層及其以上的任何協(xié)議。3.4.3數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（2）DDN業(yè)務(wù)功能①專用電路業(yè)務(wù)。DDN提供中、高速度，高質(zhì)量“點-點”和點到多點的數(shù)字專用電路。②VPN業(yè)務(wù)。把網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點和數(shù)字通道中部分資源劃給某一集團用戶，用戶可以在劃定的資源范圍內(nèi)進行網(wǎng)絡(luò)管理。③幀中繼業(yè)務(wù)。用于業(yè)務(wù)量大的主機之間互連、局域網(wǎng)互連等。④壓縮話音/傳真業(yè)務(wù)。用于話機和PBX或PBX之間互連。3.4.3數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)2.DDN構(gòu)成DDN按位置和作用分本地傳輸系統(tǒng)、復(fù)用/交叉連接系統(tǒng)、局間傳輸（中繼）系統(tǒng)、網(wǎng)同步系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等。主要設(shè)備有數(shù)字傳輸電路和相應(yīng)的數(shù)字交叉復(fù)用設(shè)備。3.4.3數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（1）本地傳輸系統(tǒng)由用戶設(shè)備、用戶線和用戶接入單元（NAU）組成，其中用戶線和NAU稱為用戶環(huán)路。①用戶設(shè)備。發(fā)出的信號是用戶原始信號，其共同特點是適合于在用戶設(shè)備中處理。②用戶線。即一般的市話用戶電纜或光纜。③NAU。作用是把用戶端送入的原始信號轉(zhuǎn)換成適合在用戶線上傳輸?shù)男盘栃问健?.4.3數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（2）復(fù)用/數(shù)字交叉連接系統(tǒng)DDN涉及的復(fù)用包括子速率復(fù)用、超速率復(fù)用、PCM幀復(fù)用及某些專用幀復(fù)用等。3.4.3數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)①子速率復(fù)用。DDN中，傳輸速率＜64kbps時，稱為子速率；各子速率復(fù)用到64kbps的信道上稱為子速率復(fù)用。②超速率復(fù)用。超速率復(fù)用是DDN另一種常用的復(fù)用方式，能把N個64kbps合并在一起（N=1～31），擴大了節(jié)點的業(yè)務(wù)使用范圍，如各種速率的會議電視等。3.4.3數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（3）局間傳輸系統(tǒng)局間傳輸系統(tǒng)是各節(jié)點間的數(shù)字信道組成的網(wǎng)絡(luò)，多采用網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)。如一條數(shù)字信道出行故障，自動啟用另一條數(shù)字信道，保障通信的正常進行。（4）網(wǎng)同步系統(tǒng)網(wǎng)同步系統(tǒng)任務(wù)是提供全網(wǎng)設(shè)備工作的同步時鐘，確保DDN全網(wǎng)設(shè)備的同步工作，分主從同步、相互同步和準同步3種方式。DDN數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)中，多采用主從同步方式。3.4.3數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)3.三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)DDN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)按網(wǎng)絡(luò)的組建、運營、管理、維護的責(zé)任地理區(qū)域，分一級干線網(wǎng)、二級干線網(wǎng)和本地網(wǎng)三級。3.4.3數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)①一級干線網(wǎng)。由設(shè)置在各省、自治區(qū)和直轄市的節(jié)點組成，提供省間的長途DDN業(yè)務(wù)。②二級干線網(wǎng)。由設(shè)置在省內(nèi)的節(jié)點組成，提供省內(nèi)長途和出/入省的DDN業(yè)務(wù)。③本地網(wǎng)。指城市范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供本地和長途DDN業(yè)務(wù)。3.4.3數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)4.網(wǎng)絡(luò)管理和控制DDN網(wǎng)絡(luò)管理和控制主要體現(xiàn)為以下方面。①網(wǎng)絡(luò)控制中心的設(shè)置。②網(wǎng)管控制終端（NMT）。③節(jié)點管理維護終端。④網(wǎng)管控制功能。3.4.4寬帶IP網(wǎng)1.寬帶IP概述（1）IP基本概念I(lǐng)P是為了滿足計算機網(wǎng)絡(luò)互連通信的協(xié)議，能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層無縫互連，使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和低層的硬件技術(shù)能獨立并行發(fā)展。IP協(xié)議為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的IP地址，用戶進行通信時，根據(jù)地址解析協(xié)議，將IP地址映射為相應(yīng)的物理地址并建立通信。3.4.4寬帶IP網(wǎng)（2）IP主要特點①容易實現(xiàn)異種網(wǎng)絡(luò)的互連；②采用無連接的技術(shù)，特別適合E-Mail、信息檢索等非實時的短報文通信；③具有統(tǒng)一的尋址體系，網(wǎng)絡(luò)擴展性強；④采用獨立服務(wù)的模塊化結(jié)構(gòu)，支持不同應(yīng)用，易于增加新業(yè)務(wù)。但IP延遲大，傳輸效率較低，不能保證服務(wù)質(zhì)量，對實時數(shù)據(jù)、語音、圖像傳輸不理想。3.4.4寬帶IP網(wǎng)（2）寬帶IP實現(xiàn)方案采用IP與ATM、SDH、WDM相結(jié)合，并引入ATM交換設(shè)備，降低網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，解決傳統(tǒng)路由器骨干網(wǎng)的擁塞，顯著改善網(wǎng)絡(luò)性能，保證服務(wù)質(zhì)量（QoS），才能有效解決傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)存在的問題，真正實現(xiàn)IP網(wǎng)的高速化和寬帶業(yè)務(wù)應(yīng)用。目前，寬帶IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)方案有3種：基于ATM的IP傳輸（IPOverATM）、基于SDH的IP傳輸（IPOverSDH）和基于WDM的IP傳輸（IPOverWDM）。3.4.4寬帶IP網(wǎng)2.基于ATM的IP傳輸（1）基于ATM的IP傳輸概述①基本思想。將ATM網(wǎng)絡(luò)當作局域網(wǎng)處理，在ATM上直接支持網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，使用地址解析機制將網(wǎng)絡(luò)層地址直接映射成ATM地址，網(wǎng)絡(luò)層信息包即可通過ATM網(wǎng)絡(luò)傳輸。②基本原理。將IP數(shù)據(jù)包在ATM層封裝為ATM信元，數(shù)據(jù)以ATM信元的形式在信道中傳輸。③兩種模型。實現(xiàn)ATM與IP相結(jié)合的解決方案分為重疊模型和集成模型。3.4.4寬帶IP網(wǎng)（2）基于ATM的多協(xié)議傳輸（MPOA）為克服基于ATM的IP數(shù)據(jù)傳輸局限性，ATM論壇制定了MPOA標準。它以ATM網(wǎng)絡(luò)支持傳統(tǒng)局域網(wǎng)，提供高性能、低延時、能承載多種高層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連，進一步利用ATM提供的各種服務(wù)性能。MPOA支持多種協(xié)議、多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及虛擬局域網(wǎng)。還吸收了ATM論壇和IETF的許多協(xié)議，采用了IETF的“下一站解析協(xié)議”與ATM論壇的局域網(wǎng)仿真協(xié)議。3.4.4寬帶IP網(wǎng)3.基于SDH的IP傳輸（1）基于SDH的IP傳輸原理以SDH網(wǎng)絡(luò)作為IP數(shù)據(jù)網(wǎng)的物理傳輸網(wǎng)絡(luò)，保留了IP面向非連接特性。它使用鏈路協(xié)議及PPP協(xié)議對IP數(shù)據(jù)包進行封裝，把IP數(shù)據(jù)包根據(jù)RFCl662規(guī)范簡單地插入到PPP幀的信息段。然后由SDH通道層的業(yè)務(wù)適配器把封裝的IP數(shù)據(jù)包映射到SDH的同步凈荷封裝，經(jīng)過SDH傳輸層和段層，加上相應(yīng)的開銷，把凈荷裝入SDH幀，通過光纖傳輸。3.4.4寬帶IP網(wǎng)（2）基于SDH的IP傳輸特點①封裝效率高、對IP路由的支持能力強、具有很高的IP傳輸效率；②符合因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的特點，如有利于實施多路廣播方式；③能利用SDH技術(shù)本身的環(huán)路，故可利用“自愈合”能力達到鏈路糾錯；④能防止設(shè)備和鏈路故障造成的網(wǎng)絡(luò)停頓，提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性；⑤簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了擴展性。3.4.4寬帶IP網(wǎng)4.基于WDM的IP傳輸（1）基于WDM的IP傳輸概述由高性能DWDM設(shè)備，G比特、T比特路由交換機組成的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，利用波分復(fù)用技術(shù)，將IP數(shù)據(jù)包放在光路上傳輸，省去了中間的ATM層和SDH層，底層采用的是DWDM技術(shù)的物理傳送網(wǎng)絡(luò)。IP/WDM是真正意義上的鏈路層數(shù)據(jù)網(wǎng)。將原來的TDMA信道改為WDMA信道，并通過G比特、T比特路由器實現(xiàn)選路和數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。3.4.4寬帶IP網(wǎng)（2）基于WDM的IP傳輸特點①充分利用光纖帶寬資源，顯著提高帶寬和傳輸速率；②對傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式及調(diào)制方式透明，可以傳送不同碼率的以太網(wǎng)格式業(yè)務(wù)；③不僅與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)兼容，還支持未來的寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)升級，具有可推廣性、高度生存性等特點；④成本較傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)低1～2個數(shù)量級。3.4.4寬帶IP網(wǎng)5.3種寬帶IP實現(xiàn)方案比較3種方案的性能參數(shù)比較如下表所示。3.4.5接入網(wǎng)1.接入網(wǎng)概述（1）接入網(wǎng)定義接入即為本地交換機與用戶間的連接部分，包括用戶線傳輸系統(tǒng)、復(fù)用設(shè)備、交叉連接設(shè)備或用戶/網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。接入網(wǎng)目標是建立一種標準化的接口方式，以可監(jiān)控接入網(wǎng)絡(luò)，使用戶獲得話音、數(shù)據(jù)多媒體等綜合業(yè)務(wù)。支持本地交換業(yè)務(wù)、租用線業(yè)務(wù)、廣播視頻和音頻業(yè)務(wù)、按需提供的數(shù)字視頻和音頻業(yè)務(wù)等。3.4.5接入網(wǎng)（2）接入網(wǎng)界定與接口接入網(wǎng)由業(yè)務(wù)節(jié)點接口（SNI）和用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）組成，為傳送電信業(yè)務(wù)提供所需承載能力的系統(tǒng)，經(jīng)Q接口進行配置和管理。3.4.5接入網(wǎng)接入網(wǎng)主要有3種接口，即用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）、業(yè)務(wù)節(jié)點接口（SNI）和維護管理接口（Q3）。①用戶網(wǎng)絡(luò)接口。能支持目前網(wǎng)絡(luò)所能夠提供的各種接入類型和業(yè)務(wù)。②業(yè)務(wù)節(jié)點接口。接入網(wǎng)和業(yè)務(wù)節(jié)點間接口，分支持單一接入的SNI和綜合接入的SNI。③維護管理接口。接入網(wǎng)作為電信網(wǎng)絡(luò)一部分，通過Q3接口納入TMN管理范圍。3.4.5接入網(wǎng)（3）接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)①總線形結(jié)構(gòu)。以光纖作為公共總線、各用戶終端通過耦合器與總線直接連接。②環(huán)形結(jié)構(gòu)。所有節(jié)點共用一條光纖鏈路，光纖鏈路首尾相連自成封閉回路。③星形結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)實際上是“點-點”方式，各用戶終端通過位于中央節(jié)點具有控制和交換功能的星形耦合器進行信息交換。④樹形結(jié)構(gòu)。適用于廣播業(yè)務(wù)。3.4.5接入網(wǎng)（4）接入網(wǎng)協(xié)議參考模型接入網(wǎng)協(xié)議參考模型如下圖所示，分為接入承載處理功能層（AF）、電路層（CL）、通道層（TP）和傳輸媒介層（TM）。3.4.5接入網(wǎng)各層對應(yīng)的內(nèi)容如下：①接入承載處理層。用戶承載體、用戶信令、控制、管理。②電路層。電路模式、分組模式、幀中繼模式、ATM模式。③通道層。PDH、SDH、ATM及其它。④傳輸媒介層。雙絞線、同軸電纜、光纖接入、混合接入、無線接入等。3.4.5接入網(wǎng)（5）接入網(wǎng)重要特征①接入網(wǎng)對于所接入的業(yè)務(wù)提供承載能力，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的透明傳送。②接入網(wǎng)對用戶信令是透明的，信令和業(yè)務(wù)處理的功能在業(yè)務(wù)節(jié)點。③接入網(wǎng)的引入不應(yīng)限制現(xiàn)有的各種接入類型和業(yè)務(wù)，應(yīng)通過有限的標準化接口與業(yè)務(wù)節(jié)點相連。④有獨立于業(yè)務(wù)節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。3.4.5接入網(wǎng)2.接入網(wǎng)功能劃分接入網(wǎng)基本功能有用戶接口功能（UPF）、核心功能（CF）、傳送功能（TF）、業(yè)務(wù)端口功能（SPF）、系統(tǒng)管理功能（SMF）。3.4.5接入網(wǎng)3.銅線接入技術(shù)（1）xDSL系列技術(shù)DSL技術(shù)是貝爾研究所于1989年為VOD業(yè)務(wù)開發(fā)的利用雙絞線傳輸高速數(shù)據(jù)的技術(shù)。常見DSL技術(shù)有不對稱數(shù)字用戶線（ADSL）、高比特率數(shù)字用戶線（HDSL）、甚高速數(shù)字用戶線（VDSL）、單線路數(shù)字用戶線（SDSL）、速率自適應(yīng)數(shù)字用戶線（RADSL）等，統(tǒng)稱xDSL。3.4.5接入網(wǎng)常見的DSL技術(shù)如下表。3.4.5接入網(wǎng)（2）ADSL接入技術(shù)①ADSL概述。ADSL是充分利用現(xiàn)有電話網(wǎng)絡(luò)的雙絞線資源，實現(xiàn)高速、寬帶的數(shù)據(jù)接入的一種技術(shù)。ADSL是DSL的一種非對稱版本，采用FDMA技術(shù)和DMT調(diào)制技術(shù)，在保證不影響正常電話使用的前提下，利用原有的電話雙絞線傳輸高速數(shù)據(jù)。3.4.5接入網(wǎng)②ADSL實現(xiàn)方案。ADSL作用類似于窄帶的撥號Modem，擔(dān)負數(shù)據(jù)傳送功能。ADSL接入方案如下圖所示。3.4.5接入網(wǎng)③ADSL調(diào)制技術(shù)。目前，ADSL采用的調(diào)制技術(shù)有正交幅度調(diào)制（QAM）、無載波幅度/相位調(diào)制（CAP）和離散多音頻調(diào)制（DMT）。ADSL頻帶分布如下圖所示。其中，4kHz以下傳輸PSTN業(yè)務(wù)，20～138kHz傳輸上行信號，138kHz～1.1MHz傳輸下行信號。3.4.5接入網(wǎng)④ADSL技術(shù)主要優(yōu)點如下?！裉岣吡穗p絞線的利用率。ADSL技術(shù)的引入，可同時接聽、撥打電話并高速傳輸數(shù)據(jù)?！窠ㄔO(shè)周期短，組網(wǎng)方便，建網(wǎng)成本低?！裣螺d速度快。傳輸速率根據(jù)線路情況自動調(diào)整，以“盡力而為”方式傳輸。3.4.5接入網(wǎng)4.光纖接入技術(shù)隨著光纖成本的降低，特別是固有的寬帶優(yōu)勢，接入網(wǎng)光纖化逐步成為解決用戶端瓶頸問題最佳方案。與傳統(tǒng)用戶網(wǎng)相比，光纖網(wǎng)絡(luò)有很多優(yōu)點，兩者特點如下表。3.4.5接入網(wǎng)5.無線接入技術(shù)無線接入技術(shù)指接入網(wǎng)全部或部分采用微波、衛(wèi)星、無線蜂窩等無線介質(zhì)，向用戶提供固定和移動接入服務(wù)的技術(shù)，具有系統(tǒng)容量大、話音質(zhì)量好、覆蓋范圍廣、系統(tǒng)規(guī)劃簡單、擴容方便、可加密碼等特點。常用寬帶無線接入技術(shù)有多路微波分配系統(tǒng)（MMDS）、本地多路分配業(yè)務(wù)（LMDS）、數(shù)字直播衛(wèi)星（DBS）和不可見光纖無線系統(tǒng)。3.4.5接入網(wǎng)（1）MMDS接入技術(shù)MMDS工作于2.5～2.7MHz頻段，帶寬約200MHz。MMDS優(yōu)點是器件成熟、設(shè)備成本低。數(shù)字MMDS系統(tǒng)不僅傳送多套電視節(jié)目，還能傳送高速數(shù)據(jù)。（2）LMDS接入技術(shù)工作于24GHz～38GHz頻段，帶寬約1.3GHz。完整的LMDS系統(tǒng)由本地光纖骨干網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)運營中心、基站系統(tǒng)、用戶端設(shè)備4部分組成。3.4.5接入網(wǎng)LMDS主要優(yōu)點：①LMDS的帶寬可與光纖相比擬，實現(xiàn)無線“光纖”到樓，可用頻帶至少1GHz。②光纖傳輸速率高達Gbps，LMDS傳輸速率可達155Mbps，位列第二。③LMDS可支持所有主要的話音和數(shù)據(jù)傳輸標準，如ATM、TCP/IP、MPEG-2等。④LMDS工作在毫米波波段，以28GHz獲得的許可較多，該頻段具有較寬松的頻譜范圍，最有潛力提供多種業(yè)務(wù)。3.4.5接入網(wǎng)LMDS主要缺點：①傳輸距離很短（5～6km），需采用多個