現(xiàn)代通信網(wǎng)概論課件

第1章緒論1.1通信網(wǎng)的基本概念1.2通信網(wǎng)的交換技術(shù)1.3通信網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)化組織1.4通信網(wǎng)的服務(wù)品質(zhì)1.5通信網(wǎng)的發(fā)展史思考題1.1通信網(wǎng)的基本概念1.1.1通信系統(tǒng)的基本模型

1．點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)通信網(wǎng)是通信系統(tǒng)的一種形式。本書(shū)中通信系統(tǒng)特指使用光信號(hào)或電信號(hào)傳遞資訊的通信系統(tǒng)。為了更好地理解通信網(wǎng)，我們從點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)開(kāi)始介紹?？朔r(shí)間、空間的障礙，有效而可靠地傳遞資訊是所有通信系統(tǒng)的基本任務(wù)。實(shí)際應(yīng)用中存在各種類型的通信系統(tǒng)，它們?cè)诰唧w的功能和結(jié)構(gòu)上各不相同，然而都可以抽象成如圖1.1所示的模型，其基本組成包括：信源、發(fā)送器、通道、接收器和信宿五部分。圖1.1簡(jiǎn)單通信系統(tǒng)模型(a)模型圖；(b)實(shí)例(1)信源：產(chǎn)生各種資訊的資訊源，它可以是人或機(jī)器(如電腦等)。

(2)發(fā)送器：負(fù)責(zé)將信源發(fā)出的資訊轉(zhuǎn)換成適合在傳輸系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘?hào)。對(duì)應(yīng)不同的信源和傳輸系統(tǒng)，發(fā)送器會(huì)有不同的組成和信號(hào)變換功能，一般包含編碼、調(diào)製、放大和加密等功能。

(3)通道：信號(hào)的傳輸媒介，負(fù)責(zé)在發(fā)送器和接收器之間傳輸信號(hào)。通常按傳輸媒介的種類可分為有線通道和無(wú)線通道；按傳輸信號(hào)的形式則可分為模擬通道和數(shù)字通道。

(4)接收器：負(fù)責(zé)將從傳輸系統(tǒng)中收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成信宿可以接收的資訊形式。它的作用與發(fā)送器正好相反。主要功能包括信號(hào)的解碼、解調(diào)、放大、均衡和解密等。

(5)信宿：負(fù)責(zé)接收資訊。

上述通信系統(tǒng)只是一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的通信模型，要實(shí)現(xiàn)多用戶間的通信，則需要一個(gè)合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將多個(gè)用戶有機(jī)地連接在一起，並定義標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，以使它們能協(xié)同工作，這樣就形成了一個(gè)通信網(wǎng)。通信網(wǎng)要解決的是任意兩個(gè)用戶間的通信問(wèn)題，由於用戶數(shù)目眾多、地理位置分散，並且需要將採(cǎi)用不同技術(shù)體制的各類網(wǎng)路互連在一起，因此通信網(wǎng)必然涉及到尋址、選路、控制、管理、介面標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)路成本、可擴(kuò)充性、服務(wù)品質(zhì)保證等一系列在點(diǎn)到點(diǎn)模型系統(tǒng)中原本不是問(wèn)題的問(wèn)題，這些因素增加了設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)際可用的網(wǎng)路的複雜度。

2．交換式網(wǎng)路要實(shí)現(xiàn)一個(gè)通信網(wǎng)，最簡(jiǎn)單直觀的方案就是在任意兩個(gè)用戶之間提供點(diǎn)到點(diǎn)的連接，從而構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，如圖1.2(a)所示。該方法中每一對(duì)用戶之間都需要獨(dú)佔(zhàn)一個(gè)永久的通信線路，通信線路使用的物理媒介可以是銅線、光纖或無(wú)線通道。然而該方法並不適用於構(gòu)建大型廣域通信網(wǎng)，其主要原因如下：

(1)用戶數(shù)目眾多時(shí)，構(gòu)建網(wǎng)狀網(wǎng)成本太高，任意一個(gè)用戶到其他N-1個(gè)用戶都要有一個(gè)直達(dá)線路，技術(shù)上也不可行。

(2)每一對(duì)用戶之間獨(dú)佔(zhàn)一個(gè)永久的通信線路，通道資源無(wú)法共用，會(huì)造成巨大的資源浪費(fèi)。(3)這樣的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)難以實(shí)施集中的控制和管理。為解決上述問(wèn)題，廣域通信網(wǎng)採(cǎi)用了交換技術(shù)，即在網(wǎng)路中引入交換節(jié)點(diǎn)，組建交換式網(wǎng)路，如圖1.2(b)所示。在交換式網(wǎng)路中，用戶終端都通過(guò)用戶線與交換節(jié)點(diǎn)相連，交換節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)中繼線相連，任何兩個(gè)用戶之間的通信都要通過(guò)交換節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)接交換。在網(wǎng)路中，交換節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)用戶的接入、業(yè)務(wù)量的集中、用戶通信連接的創(chuàng)建、通道資源的分配、用戶資訊的轉(zhuǎn)發(fā)，以及必要的網(wǎng)路管理與控制功能的實(shí)現(xiàn)。圖1.2點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)路與交換式網(wǎng)路“交換”概念背後的思想是：讓網(wǎng)路根據(jù)用戶實(shí)際的需求為其分配通信所需的網(wǎng)路資源，即用戶有通信需求時(shí)，網(wǎng)路為其分配資源，通信結(jié)束後，網(wǎng)路再回收分配給用戶的資源，讓其他用戶使用，從而達(dá)到網(wǎng)路資源共用，降低通信成本的目的。其中，網(wǎng)路負(fù)責(zé)管理和分配的最重要資源就是通信線路上的帶寬資源，而網(wǎng)路為此付出的代價(jià)是，需要一套複雜的控制機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)這種“按需分配”。因此從資源分配的角度來(lái)看，不同的網(wǎng)路技術(shù)之間的差異，主要體現(xiàn)在分配、管理網(wǎng)路資源策略上的差異，它們直接決定了網(wǎng)路中交換、傳輸、控制等具體技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式。一般來(lái)講，簡(jiǎn)單的控制策略，通常資源利用率不高，若要提高資源利用率，則需要以提高網(wǎng)路控制複雜度為代價(jià)。現(xiàn)有的各類交換技術(shù)，都根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)的需求，在資源利用率和控制複雜度之間做了某種程度的折衷。

在交換式網(wǎng)路中，用戶終端至交換節(jié)點(diǎn)可以使用有線接入方式，也可以採(cǎi)用無(wú)線接入方式；可以採(cǎi)用點(diǎn)到點(diǎn)的接入方式，也可以採(cǎi)用共用介質(zhì)的接入方式。傳統(tǒng)有線電話網(wǎng)中使用有線、點(diǎn)到點(diǎn)的接入方式，即每個(gè)用戶使用一條單獨(dú)的雙絞線接入交換節(jié)點(diǎn)。如果多個(gè)用戶採(cǎi)用共用介質(zhì)方式接入交換節(jié)點(diǎn)，則需解決多址接入的問(wèn)題。目前常用的多址接入方式有：頻分多址接入(FDMA)、時(shí)分多址接入(TDMA)、碼分多址接入(CDMA)、隨機(jī)多址接入等。例如CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)中，就採(cǎi)用了無(wú)線、共用介質(zhì)、碼分多址接入方式；在寬頻接入網(wǎng)中，也多採(cǎi)用了共用介質(zhì)方式接入。

另一方面，為了提高中繼線路的利用率，降低通信成本，現(xiàn)代通信網(wǎng)採(cǎi)用複用技術(shù)，即將一條物理線路的全部帶寬資源分成多個(gè)邏輯通道，讓多個(gè)用戶共用一條物理線路。實(shí)際上，在廣域通信網(wǎng)上，任意用戶間的通信，通常佔(zhàn)用的都是一個(gè)邏輯通道，極少有獨(dú)佔(zhàn)一條物理線路的情況。複用技術(shù)大致可分為靜態(tài)複用和動(dòng)態(tài)複用(又叫統(tǒng)計(jì)複用)兩大類。靜態(tài)複用技術(shù)包括頻分多路複用和同步時(shí)分複用兩類；動(dòng)態(tài)複用主要指動(dòng)態(tài)時(shí)分複用(統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用)技術(shù)。實(shí)際上，在多址接入時(shí)也涉及複用問(wèn)題，相關(guān)的內(nèi)容將在後續(xù)的章節(jié)中詳細(xì)介紹。

交換式網(wǎng)路主要有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)大量的用戶可以通過(guò)交換節(jié)點(diǎn)連到骨幹通信網(wǎng)上，由於大多數(shù)用戶並不是全天候需要通信服務(wù)，因此骨幹網(wǎng)上交換節(jié)點(diǎn)間可以用少量的中繼線路以共用的方式為大量用戶服務(wù)，這樣大大降低了骨幹網(wǎng)的建設(shè)成本。

(2)交換節(jié)點(diǎn)的引入也增加了網(wǎng)路擴(kuò)容的方便性，便於網(wǎng)路的控制與管理。實(shí)際中的大型交換網(wǎng)絡(luò)都是由多級(jí)複合型網(wǎng)路構(gòu)成的，為用戶建立的通信連接往往涉及多段線路、多個(gè)交換節(jié)點(diǎn)。1.1.2通信網(wǎng)的定義和構(gòu)成

1．定義什麼是通信網(wǎng)？對(duì)於這樣一個(gè)複雜的大系統(tǒng)，站在不同的角度，應(yīng)該有不同的觀點(diǎn)。從用戶的角度來(lái)看，通信網(wǎng)是一個(gè)資訊服務(wù)設(shè)施，甚至是一個(gè)娛樂(lè)服務(wù)設(shè)施，用戶可以使用它獲取資訊、發(fā)送資訊、娛樂(lè)等；而從工程師的角度來(lái)看，通信網(wǎng)則是由各種軟硬體設(shè)施按照一定的規(guī)則互連在一起，完成資訊傳遞任務(wù)的系統(tǒng)。工程師希望這個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該可測(cè)、可控，便於管理和擴(kuò)充。

這裏，我們?yōu)橥ㄐ啪W(wǎng)下一個(gè)通俗的定義：通信網(wǎng)是由一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)(包括終端節(jié)點(diǎn)、交換節(jié)點(diǎn))和連接這些節(jié)點(diǎn)的傳輸系統(tǒng)有機(jī)地組織在一起的，按約定的信令或協(xié)議完成任意用戶間資訊交換的通信體系。用戶使用它可以克服空間、時(shí)間等障礙來(lái)進(jìn)行有效的資訊交換。

在通信網(wǎng)上，資訊的交換可以在兩個(gè)用戶間進(jìn)行，在兩個(gè)電腦進(jìn)程間進(jìn)行，還可以在一個(gè)用戶和一個(gè)設(shè)備間進(jìn)行。交換的資訊包括用戶資訊(如話音、數(shù)據(jù)、圖像等)、控制資訊(如信令資訊、路由資訊等)和網(wǎng)路管理資訊三類。由於資訊在網(wǎng)上通常以電或光信號(hào)的形式進(jìn)行傳輸，因而現(xiàn)代通信網(wǎng)又稱電信網(wǎng)。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，網(wǎng)路不是目的，只是手段。網(wǎng)路只是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)的一種手段。與簡(jiǎn)單的點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)相比，它的基本任務(wù)並未改變，通信的有效性和可靠性仍然是網(wǎng)路設(shè)計(jì)時(shí)要解決的兩個(gè)基本問(wèn)題，只是由於用戶規(guī)模、業(yè)務(wù)量、服務(wù)區(qū)域的擴(kuò)大，因此使解決這兩個(gè)基本問(wèn)題的手段變得複雜了。例如，網(wǎng)路的體系結(jié)構(gòu)、管理、監(jiān)控、信令、路由、計(jì)費(fèi)、服務(wù)品質(zhì)保證等都是由此而派生出來(lái)的。

2．通信網(wǎng)的構(gòu)成要素實(shí)際的通信網(wǎng)是由軟體和硬體按特定方式構(gòu)成的一個(gè)通信系統(tǒng)，每一次通信都需要軟硬體設(shè)施的協(xié)調(diào)配合來(lái)完成。從硬體構(gòu)成來(lái)看：通信網(wǎng)由終端節(jié)點(diǎn)、交換節(jié)點(diǎn)、業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)和傳輸系統(tǒng)構(gòu)成，它們完成通信網(wǎng)的基本功能：接入、交換和傳輸。軟體設(shè)施則包括信令、協(xié)議、控制、管理、計(jì)費(fèi)等，它們主要完成通信網(wǎng)的控制、管理、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)的智能化。這裏我們重點(diǎn)介紹通信網(wǎng)的硬體構(gòu)成。1)終端節(jié)點(diǎn)最常見(jiàn)的終端節(jié)點(diǎn)有電話機(jī)、傳真機(jī)、電腦、視頻終端和PBX等，它們是通信網(wǎng)上資訊的產(chǎn)生者，同時(shí)也是通信網(wǎng)上資訊的使用者。其主要功能有：

(1)用戶資訊的處理：主要包括用戶資訊的發(fā)送和接收，將用戶資訊轉(zhuǎn)換成適合傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)男盘?hào)以及相應(yīng)的反變換。

(2)信令資訊的處理：主要包括產(chǎn)生和識(shí)別連接建立、業(yè)務(wù)管理等所需的控制資訊。2)交換節(jié)點(diǎn)交換節(jié)點(diǎn)是通信網(wǎng)的核心設(shè)備，最常見(jiàn)的有電話交換機(jī)、分組交換機(jī)、路由器、轉(zhuǎn)發(fā)器等。交換節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)集中、轉(zhuǎn)發(fā)終端節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的用戶資訊，但它自己並不產(chǎn)生和使用這些資訊。其主要功能有：

(1)用戶業(yè)務(wù)的集中和接入功能。通常由各類用戶介面和中繼介面組成。

(2)交換功能。通常由交換矩陣完成任意入線到出線的數(shù)據(jù)交換。

(3)信令功能。負(fù)責(zé)呼叫控制和連接的建立、監(jiān)視、釋放等。

(4)其他控制功能。路由資訊的更新和維護(hù)、計(jì)費(fèi)、話務(wù)統(tǒng)計(jì)、維護(hù)管理等。圖1.3交換節(jié)點(diǎn)的基本功能結(jié)構(gòu)3)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)最常見(jiàn)的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)有智能網(wǎng)中的業(yè)務(wù)控制節(jié)點(diǎn)(SCP)、智能外設(shè)、語(yǔ)音信箱系統(tǒng)，以及Internet上的各種資訊伺服器等。它們通常由連接到通信網(wǎng)絡(luò)邊緣的電腦系統(tǒng)、資料庫(kù)系統(tǒng)組成。其主要功能是：

(1)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立於交換節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)的執(zhí)行和控制。

(2)實(shí)現(xiàn)對(duì)交換節(jié)點(diǎn)呼叫建立的控制。

(3)為用戶提供智能化、個(gè)性化、有差異的服務(wù)。目前，基本電信業(yè)務(wù)的呼叫建立、執(zhí)行控制等由於歷史的原因仍然在交換節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)，但很多新的電信業(yè)務(wù)則將其轉(zhuǎn)移到業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)中了。4)傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)為資訊的傳輸提供傳輸通道，並將網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)連接在一起。通常傳輸系統(tǒng)的硬體組成應(yīng)包括：線路介面設(shè)備、傳輸媒介、交叉連接設(shè)備等。傳輸系統(tǒng)一個(gè)主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是如何提高物理線路的使用效率，因此通常傳輸系統(tǒng)都採(cǎi)用了多路複用技術(shù)，如頻分複用、時(shí)分複用、波分複用等。另外，為保證交換節(jié)點(diǎn)能正確接收和識(shí)別傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流，交換節(jié)點(diǎn)必須與傳輸系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，這包括保持幀同步和位同步、遵守相同的傳輸體制(如PDH、SDH等)等。

3．通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)在我們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕钪校?jīng)常接觸和使用各種類型的通信網(wǎng)。例如電話網(wǎng)、電腦網(wǎng)絡(luò)等。電話網(wǎng)是目前我們最熟悉和最普及的通信網(wǎng)，它主要用來(lái)傳送用戶的話音信息；電腦網(wǎng)絡(luò)則是辦公場(chǎng)所最為常見(jiàn)的一種網(wǎng)路，它主要用於資訊發(fā)佈、程式和數(shù)據(jù)的共用、設(shè)備共用等(如印表機(jī)、繪圖儀、掃描器等)。Internet是電腦的互聯(lián)網(wǎng)路，它將全球絕大多數(shù)的電腦網(wǎng)絡(luò)互連在一起，以實(shí)現(xiàn)更為廣泛的資訊資源共用，目前Internet已成為電子商務(wù)和娛樂(lè)的一個(gè)基礎(chǔ)支撐平臺(tái)。

上述網(wǎng)路雖然在傳送資訊的類型，傳送的方式，所提供服務(wù)的種類等方面各不相同，但是它們?cè)诰W(wǎng)路結(jié)構(gòu)、基本功能、實(shí)現(xiàn)原理上都是相似的，它們都實(shí)現(xiàn)了以下四個(gè)主要的網(wǎng)路功能：

(1)資訊傳送。它是通信網(wǎng)的基本任務(wù)，傳送的資訊主要分為三大類：用戶資訊、信令資訊、管理資訊。資訊傳輸主要由交換節(jié)點(diǎn)和傳輸系統(tǒng)完成。

(2)資訊處理。網(wǎng)路對(duì)資訊的處理方式對(duì)最終用戶是不可見(jiàn)的，主要目的是增強(qiáng)通信的有效性、可靠性和安全性，資訊最終的語(yǔ)義解釋一般由終端應(yīng)用來(lái)完成。(3)信令機(jī)制。它是通信網(wǎng)上任意兩個(gè)通信實(shí)體之間為實(shí)現(xiàn)某一通信任務(wù)，進(jìn)行控制資訊交換的機(jī)制，例如電話網(wǎng)上的No.7信令、Internet上的各種路由資訊協(xié)議、TCP連接建立協(xié)議等均屬此範(fàn)疇。

(4)網(wǎng)路管理。它負(fù)責(zé)網(wǎng)路的運(yùn)營(yíng)管理、維護(hù)管理、資源管理，以保證網(wǎng)路在正常和故障情況下的服務(wù)品質(zhì)。它是整個(gè)通信網(wǎng)中最具智能的部分。已形成的網(wǎng)路管理標(biāo)準(zhǔn)有：電信管理網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)TMN系列，電腦網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn)SNMP等。因此，從功能的角度看，一個(gè)完整的現(xiàn)代通信網(wǎng)可分為相互依存的三部分：業(yè)務(wù)網(wǎng)、傳送網(wǎng)、支撐網(wǎng)，如圖1.4所示。圖1.4現(xiàn)代通信網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)1)業(yè)務(wù)網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)負(fù)責(zé)向用戶提供各種通信業(yè)務(wù)，如基本話音、數(shù)據(jù)、多媒體、租用線、VPN等，採(cǎi)用不同交換技術(shù)的交換節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過(guò)傳送網(wǎng)互連在一起就形成了不同類型的業(yè)務(wù)網(wǎng)。構(gòu)成一個(gè)業(yè)務(wù)網(wǎng)的主要技術(shù)要素有以下幾方面內(nèi)容：網(wǎng)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、交換節(jié)點(diǎn)技術(shù)、編號(hào)計(jì)畫(huà)、信令技術(shù)、路由選擇、業(yè)務(wù)類型、計(jì)費(fèi)方式、服務(wù)性能保證機(jī)制等，其中交換節(jié)點(diǎn)設(shè)備是構(gòu)成業(yè)務(wù)網(wǎng)的核心要素。各種交換技術(shù)的異同將在下一節(jié)介紹。表1.1主要業(yè)務(wù)網(wǎng)的類型2)傳送網(wǎng)傳送網(wǎng)是隨著光傳輸技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入管理和交換智能後形成的。傳送網(wǎng)獨(dú)立於具體業(yè)務(wù)網(wǎng)，負(fù)責(zé)按需為交換節(jié)點(diǎn)/業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)之間的互連分配電路，在這些節(jié)點(diǎn)之間提供資訊的透明傳輸通道，它還包含相應(yīng)的管理功能，如電路調(diào)度、網(wǎng)路性能監(jiān)視、故障切換等。構(gòu)成傳送網(wǎng)的主要技術(shù)要素有：傳輸介質(zhì)、複用體制、傳送網(wǎng)節(jié)點(diǎn)技術(shù)等，其中傳送網(wǎng)節(jié)點(diǎn)主要有分插複用設(shè)備(ADM)和交叉連接設(shè)備(DXC)兩種類型，它們是構(gòu)成傳送網(wǎng)的核心要素。

傳送網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與業(yè)務(wù)網(wǎng)的交換節(jié)點(diǎn)相似之處在於：傳送網(wǎng)節(jié)點(diǎn)也具有交換功能。不同之處在於：業(yè)務(wù)網(wǎng)交換節(jié)點(diǎn)的基本交換單位本質(zhì)上是面向終端業(yè)務(wù)的，粒度很小，例如一個(gè)時(shí)隙、一個(gè)虛連接；而傳送網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的基本交換單位本質(zhì)上是面向一個(gè)中繼方向的，因此粒度很大，例如SDH中基本的交換單位是一個(gè)虛容器(最小是2Mb/s)，而在光傳送網(wǎng)中基本的交換單位則是一個(gè)波長(zhǎng)(目前骨幹網(wǎng)上至少是2.5Gb/s)。另一個(gè)不同之處在於：業(yè)務(wù)網(wǎng)交換節(jié)點(diǎn)的連接是在信令系統(tǒng)的控制下建立和釋放的，而光傳送網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間的連接則主要是通過(guò)管理層面來(lái)指配建立或釋放的，每一個(gè)連接需要長(zhǎng)期化維持和相對(duì)固定。目前主要的傳送網(wǎng)有SDH/SONET和光傳送網(wǎng)(OTN)兩種類型。3)支撐網(wǎng)支撐網(wǎng)負(fù)責(zé)提供業(yè)務(wù)網(wǎng)正常運(yùn)行所必需的信令、同步、網(wǎng)路管理、業(yè)務(wù)管理、運(yùn)營(yíng)管理等功能，以提供用戶滿意的服務(wù)品質(zhì)。支撐網(wǎng)包含三部分：

(1)同步網(wǎng)。它處?kù)稊?shù)字通信網(wǎng)的最底層，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)設(shè)備之間和節(jié)點(diǎn)設(shè)備與傳輸設(shè)備之間信號(hào)的時(shí)鐘同步、幀同步以及全網(wǎng)的網(wǎng)同步，保證地理位置分散的物理設(shè)備之間數(shù)字信號(hào)的正確接收和發(fā)送。

(2)信令網(wǎng)。對(duì)於採(cǎi)用公共通道信令體制的通信網(wǎng)，存在一個(gè)邏輯上獨(dú)立於業(yè)務(wù)網(wǎng)的信令網(wǎng)，它負(fù)責(zé)在網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)之間傳送業(yè)務(wù)相關(guān)或無(wú)關(guān)的控制資訊流。(3)管理網(wǎng)。管理網(wǎng)的主要目標(biāo)是通過(guò)即時(shí)和近即時(shí)來(lái)監(jiān)視業(yè)務(wù)網(wǎng)的運(yùn)行情況，並相應(yīng)地採(cǎi)取各種控制和管理手段，以達(dá)到在各種情況下充分利用網(wǎng)路資源，以保證通信的服務(wù)品質(zhì)。另外，從網(wǎng)路的物理位置分佈來(lái)劃分，通信網(wǎng)還可以分成用戶駐地網(wǎng)CPN、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)三部分，其中用戶駐地網(wǎng)是業(yè)務(wù)網(wǎng)在用戶端的自然延伸，接入網(wǎng)也可以看成傳送網(wǎng)在核心網(wǎng)之外的延伸，而核心網(wǎng)則包含業(yè)務(wù)、傳送、支撐等網(wǎng)路功能要素。1.1.3通信網(wǎng)的類型

1．按業(yè)務(wù)類型分按業(yè)務(wù)類型，可以將通信網(wǎng)分為電話通信網(wǎng)(如PSTN、移動(dòng)通信網(wǎng)等)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)(如X.25、Internet、幀中繼網(wǎng)等)、廣播電視網(wǎng)等。

2．按空間距離分按空間距離，可以將通信網(wǎng)分為廣域網(wǎng)(WAN：WideAreaNetwork)、城域網(wǎng)(MAN：MetropolitanAreaNetwork)和局域網(wǎng)(LAN：LocalAreaNetwork)。

3．按信號(hào)傳輸方式分按信號(hào)傳輸方式，可以將通信網(wǎng)分為模擬通信網(wǎng)和數(shù)字通信網(wǎng)。

4．按運(yùn)營(yíng)方式分按運(yùn)營(yíng)方式，可以將通信網(wǎng)分為公用通信網(wǎng)和專用通信網(wǎng)。需要注意的是，從管理和工程的角度看，網(wǎng)路之間本質(zhì)的區(qū)別在於所採(cǎi)用的實(shí)現(xiàn)技術(shù)的不同，其主要包括三方面：交換技術(shù)、控制技術(shù)以及業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方式。而決定採(cǎi)用何種技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)路的主要因素則有：用戶的業(yè)務(wù)流量特徵、用戶要求的服務(wù)性能、網(wǎng)路服務(wù)的物理範(fàn)圍、網(wǎng)路的規(guī)模、當(dāng)前可用的軟硬體技術(shù)的資訊處理能力等。1.1.4通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1.5通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1．網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)狀網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖1.5(a)所示。它是一種完全互連的網(wǎng)，網(wǎng)內(nèi)任意兩節(jié)點(diǎn)間均由直達(dá)線路連接，N個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)路需要N(N-1)/2條傳輸鏈路。其優(yōu)點(diǎn)是線路冗餘度大，網(wǎng)路可靠性高，任意兩點(diǎn)間可直接通信；缺點(diǎn)是線路利用率低，網(wǎng)路成本高，另外網(wǎng)路的擴(kuò)容也不方便，每增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)，就需增加N條線路。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)通常用於節(jié)點(diǎn)數(shù)目少，又有很高可靠性要求的場(chǎng)合。

2．星型網(wǎng)星型網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖1.5(b)所示。星型網(wǎng)又稱輻射網(wǎng)，該結(jié)構(gòu)與網(wǎng)狀網(wǎng)相比，增加了一個(gè)中心轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)都與轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)有線路相連。N個(gè)節(jié)點(diǎn)的星型網(wǎng)需要N-1條傳輸鏈路。其優(yōu)點(diǎn)是降低了傳輸鏈路的成本，提高了線路的利用率；缺點(diǎn)是網(wǎng)路的可靠性差，一旦中心轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障或轉(zhuǎn)接能力不足時(shí)，全網(wǎng)的通信都會(huì)受到影響。通常在傳輸鏈路費(fèi)用高於轉(zhuǎn)接設(shè)備，可靠性要求又不高的場(chǎng)合，可以採(cǎi)用星型結(jié)構(gòu)，以降低建網(wǎng)成本。

3．複合型網(wǎng)複合型網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖1.5(c)所示。它是由網(wǎng)狀網(wǎng)和星型網(wǎng)複合而成的。它以星型網(wǎng)為基礎(chǔ)，在業(yè)務(wù)量較大的轉(zhuǎn)接交換中心之間採(cǎi)用網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因而整個(gè)網(wǎng)路結(jié)構(gòu)比較經(jīng)濟(jì)，且穩(wěn)定性較好。由於複合型網(wǎng)路兼具了星型網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，因此目前在規(guī)模較大的局域網(wǎng)和電信骨幹網(wǎng)中廣泛採(cǎi)用分級(jí)的複合型網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，但應(yīng)注意在設(shè)計(jì)時(shí)要以轉(zhuǎn)接設(shè)備和傳輸鏈路的總費(fèi)用最小為原則。

4．匯流排型網(wǎng)匯流排型網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖1.5(d)所示。它屬於共用傳輸介質(zhì)型網(wǎng)路，匯流排型網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)都連至一個(gè)公共的匯流排上，任何時(shí)候只允許一個(gè)用戶佔(zhàn)用匯流排發(fā)送或接送數(shù)據(jù)。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是需要的傳輸鏈路少，節(jié)點(diǎn)間通信無(wú)需轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)，控制方式簡(jiǎn)單，增減節(jié)點(diǎn)也很方便；缺點(diǎn)是網(wǎng)路服務(wù)性能的穩(wěn)定性差，節(jié)點(diǎn)數(shù)目不宜過(guò)多，網(wǎng)路覆蓋範(fàn)圍也較小。匯流排結(jié)構(gòu)主要用於電腦局域網(wǎng)、電信接入網(wǎng)等網(wǎng)路中。

5．環(huán)型網(wǎng)環(huán)型網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖1.5(e)所示。該結(jié)構(gòu)中所有節(jié)點(diǎn)首尾相連，組成一個(gè)環(huán)。N個(gè)節(jié)點(diǎn)的環(huán)網(wǎng)需要N條傳輸鏈路。環(huán)網(wǎng)可以是單向環(huán)，也可以是雙向環(huán)。該網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，雙向自愈環(huán)結(jié)構(gòu)可以對(duì)網(wǎng)路進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)；缺點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)數(shù)較多時(shí)轉(zhuǎn)接時(shí)延無(wú)法控制，並且環(huán)型結(jié)構(gòu)不好擴(kuò)容，每加入一個(gè)節(jié)點(diǎn)都要破環(huán)。環(huán)型結(jié)構(gòu)目前主要用於電腦局域網(wǎng)、光纖接入網(wǎng)、城域網(wǎng)、光傳輸網(wǎng)等網(wǎng)路中。1.1.5通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)目前各種網(wǎng)路為用戶提供了大量的不同業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)的分類並無(wú)統(tǒng)一的方式，一般會(huì)受到實(shí)現(xiàn)技術(shù)和運(yùn)營(yíng)商經(jīng)營(yíng)策略的影響。業(yè)務(wù)應(yīng)根據(jù)所依賴的技術(shù)、業(yè)務(wù)提供的資訊類型、用戶的業(yè)務(wù)量特性、對(duì)網(wǎng)路資源的需求特徵等方面分類，如圖1.6所示。好的業(yè)務(wù)分類有助於運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行網(wǎng)路規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)管理(例如對(duì)商業(yè)用戶和個(gè)人用戶制定不同的價(jià)格策略和資源分配策略)。這裏我們借鑒傳統(tǒng)ITU-T建議的方式，根據(jù)資訊類型的不同將業(yè)務(wù)分為四類：話音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、圖像業(yè)務(wù)、視頻和多媒體業(yè)務(wù)。圖1.6通信業(yè)務(wù)的帶寬需求

1．電話業(yè)務(wù)目前通信網(wǎng)提供固定電話業(yè)務(wù)、移動(dòng)電話業(yè)務(wù)、VoIP、會(huì)議電話業(yè)務(wù)和電話語(yǔ)音資訊服務(wù)業(yè)務(wù)等。該類業(yè)務(wù)不需要複雜的終端設(shè)備，所需帶寬小於64kb/s，採(cǎi)用電路或分組方式承載。

2．?dāng)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要包括電報(bào)、電子郵件、數(shù)據(jù)檢索、Web流覽等。該類業(yè)務(wù)主要通過(guò)分組網(wǎng)路承載，所需帶寬小於64kb/s。高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)包括局域網(wǎng)互連、檔傳輸、面向事務(wù)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，所需帶寬均大於64kb/s,採(cǎi)用電路或分組方式承載。

3．圖像業(yè)務(wù)圖像業(yè)務(wù)主要包括傳真、CAD/CAM圖像傳送等。該類業(yè)務(wù)所需帶寬差別較大，G4類傳真需要2.4～64kb/s的帶寬，而CAD/CAM則需要64kb/s～34Mb/s的帶寬。

4．視頻和多媒體業(yè)務(wù)視頻和多媒體業(yè)務(wù)包括可視電話、視頻會(huì)議、視頻點(diǎn)播、普通電視、高清晰度電視等。該類業(yè)務(wù)所需的帶寬差別很大，例如，會(huì)議電視需要64k～2Mb/s，而高清晰度電視需要140Mb/s左右。目前通信網(wǎng)業(yè)務(wù)存在的主要問(wèn)題是：大多數(shù)業(yè)務(wù)都是基於舊的技術(shù)和現(xiàn)存的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此除了基本的話音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，大多數(shù)業(yè)務(wù)的服務(wù)性能都與用戶實(shí)際的要求存在不小的差距。

5．承載業(yè)務(wù)與終端業(yè)務(wù)目前，還有另外一種廣泛使用的業(yè)務(wù)分類方式，即按照網(wǎng)路提供業(yè)務(wù)的方式，將業(yè)務(wù)分為三類：承載業(yè)務(wù)、用戶終端業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)。

(1)承載業(yè)務(wù)：網(wǎng)路提供的單純的資訊傳送業(yè)務(wù)，具體地說(shuō)，是在用戶網(wǎng)路介面處提供的。網(wǎng)路用電路或分組交換方式將資訊從一個(gè)用戶網(wǎng)路介面透明地傳送到另一個(gè)用戶網(wǎng)路介面，而不對(duì)資訊做任何處理和解釋，它與終端類型無(wú)關(guān)。一個(gè)承載業(yè)務(wù)通常用承載方式(分組還是電路交換)、承載速率、承載能力(語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、多媒體)來(lái)定義。(2)用戶終端業(yè)務(wù)：所有各種面向用戶的業(yè)務(wù)，它在人與終端的介面上提供。它既反映了網(wǎng)路的資訊傳遞能力，又包含了終端設(shè)備的能力，終端業(yè)務(wù)包括電話、電報(bào)、傳真、數(shù)據(jù)、多媒體等。一般來(lái)講，用戶終端業(yè)務(wù)都是在承載業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上增加了高層功能而形成的。

(3)補(bǔ)充業(yè)務(wù)：又叫附加業(yè)務(wù)，是由網(wǎng)路提供的，在承載業(yè)務(wù)和用戶終端業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上附加的業(yè)務(wù)性能。補(bǔ)充業(yè)務(wù)不能單獨(dú)存在，它必須與基本業(yè)務(wù)一起提供。常見(jiàn)的補(bǔ)充業(yè)務(wù)有主叫號(hào)碼顯示、呼叫轉(zhuǎn)移、三方通話、閉合用戶群等。圖1.7承載業(yè)務(wù)和用戶終端業(yè)務(wù)未來(lái)通信網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)應(yīng)呈現(xiàn)以下特徵：(1)移動(dòng)性，包括終端移動(dòng)性、個(gè)人移動(dòng)性；(2)帶寬按需分配(3)多媒體性；(4)交互性。1.2通信網(wǎng)的交換技術(shù)1.2.1交換技術(shù)概述

1．面向連接和無(wú)連接根據(jù)網(wǎng)路傳遞用戶資訊時(shí)是否預(yù)先建立源端到目的端的連接，我們將網(wǎng)路使用的交換技術(shù)分為兩類：面向連接型和無(wú)連接型。使用相應(yīng)交換技術(shù)的網(wǎng)路也依次稱為面向連接型網(wǎng)路和無(wú)連接型網(wǎng)路。

在面向連接型的網(wǎng)路中，兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)間典型的一次數(shù)據(jù)交換過(guò)程包含三個(gè)階段：連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放。其中連接建立和連接釋放階段傳遞的是控制資訊，用戶資訊則在數(shù)據(jù)傳輸階段傳輸。三個(gè)階段中最複雜和最重要的階段是連接建立，該階段需要確定從源端到目的端的連接應(yīng)走的路由，並在沿途的交換節(jié)點(diǎn)中保存該連接的狀態(tài)資訊，這些連接狀態(tài)資訊說(shuō)明了屬於該連接的資訊在交換節(jié)點(diǎn)應(yīng)被如何處理和轉(zhuǎn)發(fā)。連接建立創(chuàng)建的連接可以是物理連接，也可以是一個(gè)邏輯連接，但這種區(qū)別用戶並不關(guān)心，它本身也不是影響服務(wù)品質(zhì)的主要因素。數(shù)據(jù)傳輸完畢後，網(wǎng)路負(fù)責(zé)釋放連接。

在無(wú)連接型的網(wǎng)路中，數(shù)據(jù)傳輸前，不需要在源端和目的端之間先建立通信連接，就可以直接通信。不管是否來(lái)自同一數(shù)據(jù)源，交換節(jié)點(diǎn)將分組看成互不依賴的基本單元，獨(dú)立地處理每一個(gè)分組，並為其尋找最佳轉(zhuǎn)發(fā)路由，因而來(lái)自同一數(shù)據(jù)源的不同分組可以通過(guò)不同的路徑到達(dá)目的地。兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，面向連接方式適用於大批量、可靠的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，但網(wǎng)路控制機(jī)制複雜；無(wú)連接方式控制機(jī)制簡(jiǎn)單，適用於突發(fā)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)量少的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。

2．交換節(jié)點(diǎn)的功能結(jié)構(gòu)交換式網(wǎng)路總是以交換節(jié)點(diǎn)為核心來(lái)組建的。一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)要完成任意入線的資訊到指定出線的交換功能，基本的前提是網(wǎng)路中的每一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)都必須擁有當(dāng)前網(wǎng)路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的資訊。為便於敘述，我們將交換節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)的到每一個(gè)目的地的路由資訊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為“路由表”，路由表可以簡(jiǎn)單地理解為一張網(wǎng)路地圖，交換節(jié)點(diǎn)依靠它來(lái)進(jìn)行尋址選路。無(wú)連接型網(wǎng)路和麵向連接型網(wǎng)路中交換節(jié)點(diǎn)的交換實(shí)現(xiàn)有較大差別，圖1.8描述了它們的功能結(jié)構(gòu)。

在面向連接型的網(wǎng)路中，連接建立階段傳遞的控制數(shù)據(jù)中包含目的地址和連接標(biāo)識(shí)，沿途交換節(jié)點(diǎn)以目的地址為關(guān)鍵字，查找路由表，就可以確定目的地，相應(yīng)入端口的資訊應(yīng)該交換到哪一個(gè)出端口，交換節(jié)點(diǎn)同時(shí)將該資訊保存到一張轉(zhuǎn)發(fā)表中，在用戶數(shù)據(jù)傳輸階段，用戶數(shù)據(jù)無(wú)需攜帶目的地址，只需攜帶一個(gè)短的連接標(biāo)識(shí)，交換節(jié)點(diǎn)根據(jù)連接標(biāo)識(shí)和轉(zhuǎn)發(fā)表就可實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)交換。實(shí)際上，轉(zhuǎn)發(fā)表記錄的是一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)當(dāng)前維持的所有的連接狀態(tài)資訊，這些資訊指明了一個(gè)連接上的用戶資訊在交換節(jié)點(diǎn)上應(yīng)該如何轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)交換實(shí)現(xiàn)技術(shù)的不同，該表的內(nèi)容和物理形式也不相同。圖1.8交換節(jié)點(diǎn)中交換功能的實(shí)現(xiàn)(a)面向連接型；(b)無(wú)連接型

在無(wú)連接型的網(wǎng)路中，由於無(wú)需建立連接，交換節(jié)點(diǎn)也就不需要呼叫處理功能和記錄連接狀態(tài)資訊的轉(zhuǎn)發(fā)表。但要求每一個(gè)分組都攜帶目的地址，交換節(jié)點(diǎn)只需要根據(jù)路由表就可以完成從入端口到出端口的交換。相比較而言，面向連接型的交換節(jié)點(diǎn)設(shè)備要比無(wú)連接型的複雜。1.2.2主要的交換技術(shù)目前在廣域通信網(wǎng)上使用的交換技術(shù)主要有電路交換、分組交換、幀中繼、ATM技術(shù)。其中電路交換和分組交換是通信網(wǎng)中最基本的交換技術(shù)，後來(lái)發(fā)展起來(lái)的幀中繼、ATM以及近來(lái)的各種IP交換技術(shù)和MPLS技術(shù)都是基於這兩種技術(shù)綜合或改進(jìn)的，本節(jié)將不介紹MPLS技術(shù)，相關(guān)的內(nèi)容在後續(xù)章節(jié)有詳細(xì)介紹。圖1.9描述了目前的各種交換技術(shù)。圖1.9通信網(wǎng)的主要交換技術(shù)

需要說(shuō)明的是，圖1.9省略了報(bào)文交換，它在1970年以前曾廣泛用於數(shù)據(jù)通信，然而很快就被性能更好、更靈活的分組交換技術(shù)所取代。而分組交換又形成了兩個(gè)分支：在傳統(tǒng)電信領(lǐng)域以X.25協(xié)議和分組交換機(jī)組網(wǎng)，採(cǎi)用面向連接的虛電路技術(shù)；在電腦領(lǐng)域則以TCP/IP協(xié)議和路由器組網(wǎng)，使用無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)技術(shù)，並最終形成了目前的Internet。我們也可以看到傳統(tǒng)電信網(wǎng)和電腦網(wǎng)最終將基於分組交換技術(shù)彙聚在一起?？偟膩?lái)說(shuō)，交換技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：通道利用率越來(lái)越高，支持可變速率和多媒體業(yè)務(wù)，並且有複雜的協(xié)議體系來(lái)保證服務(wù)品質(zhì)。

1．電路交換電路交換方式主要用於目前的電話通信網(wǎng)，它是一種面向連接的技術(shù)，一次通信過(guò)程分為連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放三個(gè)階段。在連接建立階段，網(wǎng)路要完成兩項(xiàng)工作：第一，確定本次通信從源端到目的地端，用戶業(yè)務(wù)資訊應(yīng)走的路由；第二，在該路由途經(jīng)的交換節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全程的資源預(yù)留，預(yù)留的資源包括交換節(jié)點(diǎn)中從入端口到出端口的內(nèi)部通道和交換節(jié)點(diǎn)間中繼線路上的帶寬資源，以這種方式建立一條端到端的專用通信連接，這個(gè)連接通常佔(zhàn)用固定的帶寬或時(shí)隙，有固定的傳輸速率。在整個(gè)通信期間，不管實(shí)際有無(wú)數(shù)據(jù)傳輸，沿途的交換節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)保持、監(jiān)視該連接，直到用戶明確地發(fā)出通信結(jié)束的信號(hào)，網(wǎng)路才釋放被佔(zhàn)用的資源，撤銷該連接。電路交換在連接建立時(shí)，預(yù)先分配固定帶寬資源的方式被稱為靜態(tài)複用方式。

電路交換的主要特點(diǎn)是：在連接建立階段，為用戶靜態(tài)地分配通信所需的全部網(wǎng)路資源；並且在通信期間，資源將始終保持為該連接專用；在數(shù)據(jù)傳輸階段，交換節(jié)點(diǎn)只是簡(jiǎn)單將用戶資訊在預(yù)先建立的連接上進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，節(jié)點(diǎn)處理時(shí)延可忽略不計(jì)，效率極高。電路交換很適合即時(shí)性要求高的通信業(yè)務(wù)，傳統(tǒng)電話通信網(wǎng)就採(cǎi)用這種方式，它很好地解決了即時(shí)話音通信問(wèn)題。它的主要缺點(diǎn)是通道資源的利用率低。

2．分組交換分組交換方式主要用於電腦間的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，它的出現(xiàn)晚於電路交換。採(cǎi)用分組交換而不是電路交換來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，主要基於以下原因。

(1)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有很強(qiáng)的突發(fā)性，採(cǎi)用電路交換方式，通道利用率太低。

(2)電路交換只支持固定速率的數(shù)據(jù)傳輸，要求收發(fā)嚴(yán)格同步，不適應(yīng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中終端間非同步、可變速率的通信要求。

(3)話音傳輸對(duì)時(shí)延敏感、對(duì)差錯(cuò)不敏感，而數(shù)據(jù)傳輸則恰好相反，用戶對(duì)一定的時(shí)延可以忍受，但關(guān)鍵數(shù)據(jù)細(xì)微的錯(cuò)誤都可能造成災(zāi)難性後果。(4)分組交換是針對(duì)數(shù)據(jù)通信而設(shè)計(jì)的，主要特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)以分組為單位進(jìn)行傳輸，分組長(zhǎng)度一般在1000～2000位元組左右；每個(gè)分組由用戶資訊部分和控制部分組成，控制部分包含差錯(cuò)控制資訊，可以用於對(duì)差錯(cuò)的檢測(cè)和校正；交換節(jié)點(diǎn)以“存儲(chǔ)－轉(zhuǎn)發(fā)”方式工作，可以方便地支持終端間非同步、可變速率的通信要求；為解決電路交換方式通道資源利用率低的缺點(diǎn)，分組交換引入了統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用技術(shù)。

根據(jù)網(wǎng)路處理分組方式的不同，分組交換分為兩種類型，即數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路。

1)數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)屬於無(wú)連接方式，主要的優(yōu)點(diǎn)是：協(xié)議簡(jiǎn)單，無(wú)需建立連接，無(wú)需為每次通信預(yù)留帶寬資源，電路交換中帶寬利用率低的問(wèn)題自然也就解決了。同時(shí)由於每一分組在網(wǎng)上都獨(dú)立尋路，因而抵抗網(wǎng)路故障的能力很強(qiáng)，特別適合於突發(fā)性強(qiáng)，數(shù)據(jù)量小的通信業(yè)務(wù)。實(shí)際上，數(shù)據(jù)報(bào)方式最先是在冷戰(zhàn)時(shí)期美國(guó)軍方的電腦通信網(wǎng)ARPANet上實(shí)現(xiàn)的，是現(xiàn)代Internet的前身。

數(shù)據(jù)報(bào)的主要缺點(diǎn)是：由於沒(méi)有為通信建立相應(yīng)的連接，並預(yù)留所需的帶寬資源，因此分組在網(wǎng)路上傳輸時(shí)，需要攜帶全局有效的網(wǎng)路地址，在每一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)，都要經(jīng)歷一次存儲(chǔ)、選路、排隊(duì)等待線路空閒，再被轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程，因而傳輸時(shí)延大，並存在時(shí)延抖動(dòng)問(wèn)題。可見(jiàn)數(shù)據(jù)報(bào)不適用於大數(shù)據(jù)量、即時(shí)性要求高的業(yè)務(wù)。目前，通信網(wǎng)上該方式主要用於信令、控制管理資訊和短消息等(例如SS7、SNMP、SMS等)的傳遞，Internet的IP技術(shù)也屬於此類。2)虛電路虛電路是一種面向連接的分組交換方式，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是將數(shù)據(jù)報(bào)和電路交換這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，以達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)傳輸效果。採(cǎi)用虛電路技術(shù)，用戶之間在通信之前，需要在源端和目的地端先建立一條連接，分組交換中把它叫做虛電路，我們隨後解釋原因。虛電路一旦建立，所有的用戶分組都將在這一虛電路上傳送。建立連接是它與電路交換的相同之處，也是它與數(shù)據(jù)報(bào)的不同之處。

虛電路的一次通信過(guò)程也分為三個(gè)階段：虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路釋放。與電路交換不同之處在於：虛電路建立階段，網(wǎng)路完成的工作只是確定兩個(gè)終端之間用戶分組傳輸應(yīng)走的路由，並不進(jìn)行靜態(tài)的帶寬資源預(yù)留，沿途的交換節(jié)點(diǎn)只是將屬於該連接的分組應(yīng)如何進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的資訊填寫(xiě)到轉(zhuǎn)發(fā)表中。換句話說(shuō)，虛電路建立成功後，假如源端沒(méi)有分組傳輸，虛電路不佔(zhàn)用網(wǎng)路帶寬資源，因?yàn)殚_(kāi)始就沒(méi)有為虛電路預(yù)留帶寬；當(dāng)源端有分組要發(fā)送時(shí)，交換節(jié)點(diǎn)一般先對(duì)收到的分組進(jìn)行必要的協(xié)議處理，然後根據(jù)虛電路建立階段填好的轉(zhuǎn)發(fā)表將分組轉(zhuǎn)發(fā)至輸出端口排隊(duì)等待，一旦通道空閒，就將其發(fā)送出去，因而這樣一個(gè)連接被加上“虛擬”兩字。分組交換中，這種對(duì)物理線路帶寬資源的分配使用方式，稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用。相應(yīng)地，電路交換中對(duì)物理線路帶寬資源的分配使用方式叫靜態(tài)時(shí)分複用。3．幀中繼幀中繼技術(shù)主要用於局域網(wǎng)高速互連業(yè)務(wù)。以X.25為代表的分組交換技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)長(zhǎng)途數(shù)據(jù)傳輸還有很高的差錯(cuò)率，為保證可靠的服務(wù)品質(zhì)，分組協(xié)議採(cǎi)用了逐段的差錯(cuò)控制和流量控制，這使得分組交換網(wǎng)交換時(shí)延大，無(wú)法為用戶提供更高的速率。例如X.25網(wǎng)典型的用戶接入速率是64kb/s。

20世紀(jì)80年代後期，光纖和數(shù)字傳輸技術(shù)的廣泛使用，使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e(cuò)率大大降低。另一方面，微電子技術(shù)的進(jìn)步使得終端的計(jì)算能力每18個(gè)月提高一倍，而成本卻大大下降。為充分利用當(dāng)代網(wǎng)路高速度、低差錯(cuò)和終端計(jì)算成本低的特點(diǎn)，幀中繼技術(shù)被提出，其主要設(shè)計(jì)思想如下：(1)將原來(lái)由網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)承擔(dān)的非常耗時(shí)的逐段差錯(cuò)控制功能和流量控制功能刪除，網(wǎng)路只進(jìn)行差錯(cuò)的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)就簡(jiǎn)單地丟棄分組，糾錯(cuò)工作和流量控制由終端來(lái)完成，使網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)專注於高速的數(shù)據(jù)交換和傳輸，通過(guò)簡(jiǎn)化網(wǎng)路功能來(lái)提高網(wǎng)路的傳輸速度。

(2)保留X.25中統(tǒng)計(jì)複用和麵向連接的思想，但將虛電路的複用和交換從原來(lái)的第三層移至第二層來(lái)完成，通過(guò)減少協(xié)議的處理層數(shù)，來(lái)提高網(wǎng)路的傳輸速率。(3)呼叫控制分組和用戶資訊分組在各自獨(dú)立的虛電路上傳遞。經(jīng)過(guò)這樣的改進(jìn)，幀中繼的速率可以比傳統(tǒng)的分組網(wǎng)提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，典型接入速率可達(dá)2Mb/s。目前幀中繼主要用於LAN間的高速互連，VPN的組建，遠(yuǎn)程高品質(zhì)視頻、圖像資訊的傳遞，幀中繼曾被認(rèn)為是從窄帶到寬頻ISDN的首選過(guò)渡技術(shù)。

4．ATMATM(AsynchronousTransferMode)即非同步傳送模式，其主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是在一個(gè)網(wǎng)路平臺(tái)上用分組交換技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務(wù)的綜合傳送交換。傳統(tǒng)的分組交換和幀中繼技術(shù)均是面向單業(yè)務(wù)來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)的，完全照搬它們的體制難以實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)的目標(biāo)，這是因?yàn)椴煌愋偷臉I(yè)務(wù)在即時(shí)性要求、服務(wù)品質(zhì)、差錯(cuò)敏感度等諸多方面差異很大，甚至完全相反。對(duì)業(yè)務(wù)類型不加區(qū)分地採(cǎi)用統(tǒng)一的處理方式顯然是不行的。

為達(dá)到對(duì)綜合業(yè)務(wù)優(yōu)化的設(shè)計(jì)目標(biāo)，在技術(shù)上，ATM採(cǎi)用了以下設(shè)計(jì)策略。

(1)固定長(zhǎng)分組策略。ATM與傳統(tǒng)分組交換、幀中繼、IP等最顯著的區(qū)別就是採(cǎi)用了固定長(zhǎng)分組，並把固定長(zhǎng)分組稱為信元。採(cǎi)用固定長(zhǎng)分組後，節(jié)點(diǎn)緩衝區(qū)的管理策略簡(jiǎn)單了,定長(zhǎng)分組也便於用硬體實(shí)現(xiàn)高速信元交換。(2)繼承了傳統(tǒng)分組交換的統(tǒng)計(jì)複用和虛電路技術(shù)，但ATM又對(duì)傳統(tǒng)分組交換使用的純統(tǒng)計(jì)複用技術(shù)作了改進(jìn)。這是因?yàn)榉纸M交換和幀中繼主要承載非即時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而ATM網(wǎng)路對(duì)即時(shí)、非即時(shí)兩類業(yè)務(wù)均需承載，為保證即時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)品質(zhì)，ATM允許在建立一條新的虛連接時(shí)，同時(shí)向網(wǎng)路提交詳細(xì)的服務(wù)品質(zhì)要求說(shuō)明，這樣一個(gè)說(shuō)明實(shí)際是一個(gè)資源預(yù)留的請(qǐng)求，而ATM網(wǎng)路一旦接納該連接，只要用戶業(yè)務(wù)量遵守事先的約定，網(wǎng)路將提供有保證的服務(wù)品質(zhì)。(3)ATM也繼承了幀中繼中不在核心網(wǎng)中進(jìn)行逐段的流量控制和差錯(cuò)控制的思想，相應(yīng)的工作都放到網(wǎng)路邊緣的終端設(shè)備上來(lái)完成，網(wǎng)路只對(duì)信元中的控制字段進(jìn)行必要的差錯(cuò)處理。

(4)引入ATM適配層，即AAL層，與特定類型業(yè)務(wù)相關(guān)的功能，均在該層實(shí)現(xiàn)，以此來(lái)支持區(qū)分服務(wù)的能力，這對(duì)綜合業(yè)務(wù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，也是ATM與其他面向單業(yè)務(wù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的網(wǎng)路間的重要區(qū)別。表1.2主要廣域網(wǎng)交換技術(shù)的特點(diǎn)比較1.3通信網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)化組織1.3.1網(wǎng)路分層的概念

1．網(wǎng)路分層的原因目前，現(xiàn)代通信網(wǎng)均採(cǎi)用了分層的體系結(jié)構(gòu)，主要的原因有以下幾點(diǎn)：

(1)可以降低網(wǎng)路設(shè)計(jì)的複雜度。網(wǎng)路功能越來(lái)越複雜，在單一模組中實(shí)現(xiàn)全部功能過(guò)於複雜，也不可能。每一層在其下麵一層提供的功能之上構(gòu)建，則簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。(2)方便異構(gòu)網(wǎng)路設(shè)備間的互連互通。用戶可以根據(jù)自己的需要決定採(cǎi)用哪個(gè)層次的設(shè)備實(shí)現(xiàn)相應(yīng)層次的互連，例如終端用戶關(guān)心的往往是在應(yīng)用層的互連，網(wǎng)路服務(wù)商關(guān)心的則是在網(wǎng)路層的互連，它們使用的互連設(shè)施必然有所不同。

(3)增強(qiáng)了網(wǎng)路的可升級(jí)性。層次之間的獨(dú)立性和良好的介面設(shè)計(jì)，使得下層設(shè)施的更新升級(jí)不會(huì)對(duì)上層業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響，提高了整個(gè)網(wǎng)路的穩(wěn)定性和靈活性。(4)促進(jìn)了競(jìng)爭(zhēng)和設(shè)備製造商的分工。分層思想的精髓要開(kāi)放，任何製造商的產(chǎn)品只要遵循介面標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，就可以在網(wǎng)上運(yùn)行，這打破了以往專用設(shè)備的易於形成壟斷性的缺點(diǎn)。另外，製造商可以分工製造不同層次的設(shè)備，例如軟體提供商可以分工設(shè)計(jì)應(yīng)用層軟體和OS，硬體製造商也可以分工設(shè)計(jì)不同層次的設(shè)備，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作可以並行開(kāi)展。網(wǎng)路運(yùn)營(yíng)商則可以購(gòu)買來(lái)自不同廠商的設(shè)備，並最終將它們互連在一起。不同的網(wǎng)路中，層次的數(shù)目、每一層的命名和實(shí)現(xiàn)的功能各不相同，但其分層設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想?yún)s完全相同，即每一層的設(shè)計(jì)目的都是為其上一層提供某種服務(wù)，同時(shí)對(duì)上層遮罩其所提供的服務(wù)是如何實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。

2．協(xié)議在分層體系結(jié)構(gòu)中，協(xié)議是指位於一個(gè)系統(tǒng)上的第N層與另一個(gè)系統(tǒng)上的第N層通信時(shí)所使用的規(guī)則和約定的集合。一個(gè)通信協(xié)議主要包含以下內(nèi)容：

(1)語(yǔ)法：協(xié)議的數(shù)據(jù)格式；

(2)語(yǔ)義：包括協(xié)調(diào)和錯(cuò)誤處理的控制資訊；

(3)時(shí)序：包括同步和順序控制。

圖1.10描述了一個(gè)五層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)路。通常將位於不同系統(tǒng)上的對(duì)應(yīng)層實(shí)體稱為對(duì)等層(Peer),從採(cǎi)用分層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)路的觀點(diǎn)來(lái)看，物理上分離的兩個(gè)系統(tǒng)之間的通信只能在對(duì)等層之間進(jìn)行。對(duì)等層之間的通信使用相應(yīng)層協(xié)議，但實(shí)際上，一個(gè)系統(tǒng)上的第N層並沒(méi)有將數(shù)據(jù)直接傳到另一個(gè)系統(tǒng)上的第N層，而是將數(shù)據(jù)和控制資訊直接傳到它的下一層，此過(guò)程一直進(jìn)行到資訊被送到第一層，實(shí)際的通信發(fā)生在連接兩個(gè)對(duì)等的第一層之間的物理媒介上。圖1.10中對(duì)等層之間的邏輯通信用虛線描述，實(shí)際的物理通信用實(shí)線描述。圖1.10層、協(xié)議、介面

介面位於每一對(duì)相鄰層之間,它定義了層間原語(yǔ)操作和下層為上層提供的服務(wù)。網(wǎng)路設(shè)計(jì)者在決定一個(gè)網(wǎng)路應(yīng)分為幾層，每一層應(yīng)執(zhí)行哪些功能時(shí)，影響最終設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的考慮因素就是為相鄰層定義一個(gè)簡(jiǎn)單清晰的介面。要達(dá)到這一目標(biāo)，需滿足以下要求：

(1)為每一層定義的功能應(yīng)是明確而詳細(xì)的；

(2)層間的資訊交互應(yīng)最小化。

在通信網(wǎng)中，經(jīng)常需要用新版的協(xié)議去替換一個(gè)舊版的協(xié)議，同時(shí)又要向上層提供與舊版一樣的服務(wù)，簡(jiǎn)單清晰的介面可以方便地滿足這種升級(jí)的要求，使通信網(wǎng)可以不斷地自我完善，提高性能，以適應(yīng)不斷變化的用戶需求。網(wǎng)路體系結(jié)構(gòu)就是指其分層結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的協(xié)議構(gòu)成的一個(gè)集合。體系結(jié)構(gòu)的規(guī)範(fàn)說(shuō)明應(yīng)包含足夠的資訊，以指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員用軟硬體實(shí)現(xiàn)符合協(xié)議要求的每一層實(shí)體。要注意的是，實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)和介面的詳細(xì)規(guī)範(fàn)並不屬於網(wǎng)路體系結(jié)構(gòu)的一部分，因?yàn)樗鼈兺ǔｋ[藏在一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部，對(duì)外是不可見(jiàn)的。甚至在同一網(wǎng)路中所有系統(tǒng)的介面也不需要都一樣。在一個(gè)系統(tǒng)上，每一層對(duì)應(yīng)一個(gè)協(xié)議，這一組協(xié)議構(gòu)成一個(gè)協(xié)議鏈，形象地稱為協(xié)議棧。3．對(duì)等層間的通信圖1.11對(duì)等層間邏輯通信的資訊流

在源端，消息自上而下傳遞，並逐層打包。圖1.11中消息M由運(yùn)行在第五層的一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程產(chǎn)生，該應(yīng)用進(jìn)程將M交給第四層傳輸，第四層將H4字段加到M的前面以標(biāo)識(shí)該消息，然後將結(jié)果傳到第三層，H4字段包含相應(yīng)的控制資訊，例如消息序號(hào)，假如底層不能保證消息傳遞的有序性，目的地主機(jī)的第四層利用該字段的內(nèi)容，仍可按順序?qū)⑾鞯缴蠈印?/p>

在大多數(shù)網(wǎng)路中，第三層都實(shí)現(xiàn)網(wǎng)路層的功能，在該層協(xié)議對(duì)一個(gè)消息的最大尺寸都有限制，因此第三層必須將輸入的消息分割成更小的單元，每個(gè)單元稱為一個(gè)分組，並將第三層的控制資訊H3加到每一個(gè)分組上，圖中消息M被分割成M1和M2兩部分。然後第三層根據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)表決定通過(guò)哪一個(gè)輸出端口將分組傳到第二層。第二層除了為每一個(gè)分組加上控制資訊H2外，還為每個(gè)分組加上一個(gè)定界標(biāo)志T2,它表示一個(gè)分組的結(jié)束，也表示下一個(gè)分組的開(kāi)始，然後將分組交到第一層進(jìn)行物理傳輸。

在目的端，消息則逐層向上傳遞，每一層執(zhí)行相應(yīng)的協(xié)議處理並將消息逐層解包，即HN字段只在目的端的第N層被處理，然後被刪去，HN字段不會(huì)出現(xiàn)在目的端的第N+1層。

由於數(shù)據(jù)的傳輸是有方向性的，因此協(xié)議必須規(guī)定為從源端到目的端之間的一個(gè)連接的工作方式，按其方向性可分為三種：

(1)單工通信：數(shù)據(jù)只能單向傳輸。

(2)半雙工通信：數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但兩個(gè)方向不能同時(shí)進(jìn)行，只能交替?zhèn)鬏敗?/p>

(3)全雙工通信：數(shù)據(jù)可以同時(shí)雙向傳輸。另外協(xié)議也必須確定一個(gè)連接由幾個(gè)邏輯通道組成，以及這些邏輯通道的優(yōu)先順序，目前大多數(shù)網(wǎng)路都支持為一個(gè)連接分配至少兩個(gè)邏輯通道：一個(gè)用於用戶資訊的傳遞，另一個(gè)用於控制和管理資訊的傳遞。1.3.2分層結(jié)構(gòu)中的介面和服務(wù)

1．實(shí)體與服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(SAP)

所謂實(shí)體(Entity)，是指每一層中的主動(dòng)單元。第N層實(shí)體通常由兩部分組成：相鄰層間的介面和第N層通信協(xié)議。層間接口則由原語(yǔ)集合和相應(yīng)的參數(shù)集共同定義，它是第N層通信功能的執(zhí)行體。實(shí)體可以是一個(gè)軟體實(shí)體，也可以是一個(gè)硬體實(shí)體，位於不同系統(tǒng)的同一層中的實(shí)體叫做對(duì)等層實(shí)體。第N層實(shí)體負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)第N+1層要使用的服務(wù)，在這種模式中，第N層是服務(wù)提供者，而第N+1層則是服務(wù)的用戶。

服務(wù)只在服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(SAP)處有效，也就是說(shuō)，第N+1層必須通過(guò)第N層的SAP來(lái)使用第N層提供的服務(wù)。第N層可以有多個(gè)SAP，每個(gè)SAP必須有惟一的地址來(lái)標(biāo)識(shí)它。第N層提供的服務(wù)則由用戶或其他實(shí)體可以使用的一個(gè)原語(yǔ)(又稱操作)集合詳細(xì)描述。OSI定義了如下四種原語(yǔ)類型：

(1)請(qǐng)求原語(yǔ)(Request)；

(2)指示原語(yǔ)(Indication)；

(3)回應(yīng)原語(yǔ)(Response)；

(4)證實(shí)原語(yǔ)(Confirm)。

2．相鄰層間的介面關(guān)係相鄰層間為了進(jìn)行資訊交換，必須對(duì)它們之間的介面規(guī)則達(dá)成一致。如圖1.12所示，第N+1層實(shí)體通過(guò)SAP將IDU傳給第N層實(shí)體。一個(gè)IDU由SDU和一些控制資訊(ICI)組成，其中SDU是要通過(guò)網(wǎng)路傳到對(duì)等層的業(yè)務(wù)資訊，ICI主要包含協(xié)助下一層進(jìn)行相應(yīng)協(xié)議處理的控制資訊，它本身並不是業(yè)務(wù)資訊的一部分。為了傳輸SDU,第N層實(shí)體可能必須將SDU分成更小的段，每段增加一個(gè)控制字段Header，然後作為一個(gè)獨(dú)立的PDU發(fā)送，PDU中的Header字段幫助對(duì)等層實(shí)體執(zhí)行相應(yīng)的對(duì)等層協(xié)議，例如識(shí)別哪一個(gè)PDU包含的是控制資訊，哪一個(gè)包含的是業(yè)務(wù)資訊。圖1.12相鄰層間的介面關(guān)係

下層為其上層提供的服務(wù)可以分為以下兩種類型：

(1)面向連接的服務(wù)(Connection-oriented)：服務(wù)者首先建立連接，然後使用該連接傳輸服務(wù)資訊，服務(wù)使用完畢，釋放連接。該類服務(wù)要用到全部四類原語(yǔ)。

(2)無(wú)連接的服務(wù)(Connectionless)：使用服務(wù)前，無(wú)需先建立連接，但每個(gè)分組必須攜帶全局目的地地址，並且每個(gè)分組之間完全獨(dú)立地在網(wǎng)上進(jìn)行選路發(fā)送。該類服務(wù)只使用請(qǐng)求、指示兩類原語(yǔ)。1.3.3OSI和TCP/IP

目前，在通信領(lǐng)域影響最大的分層體系結(jié)構(gòu)有兩個(gè)，即TCP/IP協(xié)議族和OSI參考模型。它們已成為設(shè)計(jì)可互操作的通信標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。TCP/IP體系結(jié)構(gòu)以網(wǎng)路互連為基礎(chǔ)，提供了一個(gè)建立不同電腦網(wǎng)絡(luò)間通信的標(biāo)準(zhǔn)框架。目前幾乎所有的電腦設(shè)備和操作系統(tǒng)都支持該體系結(jié)構(gòu)，它已經(jīng)成為通信網(wǎng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。OSI則是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化了的體系結(jié)構(gòu)，常被用來(lái)描述通信功能，但實(shí)際中很少實(shí)施。它首先提出的分層結(jié)構(gòu)、介面和服務(wù)分離的思想，已成為網(wǎng)路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本指導(dǎo)原則，通信領(lǐng)域通常採(cǎi)用OSI的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)來(lái)描述系統(tǒng)的通信功能。

1．OSI參考模型

OSI(OpenSystemInterconnection開(kāi)放系統(tǒng)互連)參考模型是ISO在1977年提出的開(kāi)發(fā)網(wǎng)路互連協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)框架。這裏“開(kāi)放“的含義是指任何兩個(gè)遵守OSI標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)均可進(jìn)行互連。如圖1.13所示，OSI參考模型分為七層，其中一至三層一般稱為通信子網(wǎng)，它只負(fù)責(zé)在網(wǎng)上任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳送資訊，而不負(fù)責(zé)解釋資訊的具體語(yǔ)義。五至七層稱為資源子網(wǎng)，它們負(fù)責(zé)進(jìn)行資訊的處理，資訊的語(yǔ)義解釋等。第四層為運(yùn)輸層，它是下三層與上三層之間的隔離層，負(fù)責(zé)解決高層應(yīng)用需求與下三層通信子網(wǎng)提供的服務(wù)之間的不匹配問(wèn)題。例如通信子網(wǎng)不能提供可靠傳輸服務(wù)，而當(dāng)應(yīng)用層又有需要時(shí)，運(yùn)輸層必須負(fù)責(zé)提供該機(jī)制，反之如果通信子網(wǎng)功能強(qiáng)大，運(yùn)輸層作用則變?nèi)?。下麵是各層的具體功能。(1)應(yīng)用層：為用戶提供到OSI環(huán)境的接入和分佈式資訊服務(wù)。

(2)表示層：將應(yīng)用進(jìn)程與不同的數(shù)據(jù)表示方法獨(dú)立開(kāi)來(lái)。

(3)會(huì)話層：為應(yīng)用間的通信提供控制結(jié)構(gòu)，包括建立、管理、終止應(yīng)用之間的會(huì)話。

(4)運(yùn)輸層：為兩個(gè)端點(diǎn)之間提供可靠的、透明的數(shù)據(jù)傳輸，以及端到端的差錯(cuò)恢復(fù)和流量控制能力。

(5)網(wǎng)路層：使高層與連接建立所使用的數(shù)據(jù)傳輸和交換技術(shù)獨(dú)立開(kāi)來(lái)，並負(fù)責(zé)建立、保持、終止一個(gè)連接。(6)資料鏈路層：發(fā)送帶有必需的同步、差錯(cuò)控制和流量控制資訊的數(shù)據(jù)塊(幀)，保證物理鏈路上數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

(7)物理層：負(fù)責(zé)物理介質(zhì)上無(wú)結(jié)構(gòu)的比特流傳輸，定義接入物理介質(zhì)的機(jī)械的、電氣的、功能的特性。

OSI的目標(biāo)是用這一模型取代各種不同的互連通信協(xié)議，不過(guò)以O(shè)SI為背景雖已經(jīng)開(kāi)發(fā)了很多協(xié)議，但七層模型實(shí)際上並未被接受。相反，TCP/IP卻成為通信網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其中一個(gè)原因是OSI過(guò)於複雜，它用七層實(shí)現(xiàn)的功能，TCP/IP用很少的層就實(shí)現(xiàn)了。另外一個(gè)原因是，當(dāng)市場(chǎng)迫切需要異構(gòu)網(wǎng)路的互連技術(shù)時(shí)，只有TCP/IP是經(jīng)過(guò)了實(shí)際網(wǎng)路檢驗(yàn)的成熟技術(shù)。圖1.13OSI與TCP/IP協(xié)議分層結(jié)構(gòu)表1.3目前的電信網(wǎng)中每一層要實(shí)現(xiàn)的主要功能

要注意的是表1.3並不是一個(gè)電信層次與OSI之間精確的對(duì)應(yīng)。實(shí)際中的交換系統(tǒng)，一般要實(shí)現(xiàn)多層協(xié)議功能。Internet中的路由器通常實(shí)現(xiàn)一至三層或一至四層的功能，IP分組交換則在第三層實(shí)現(xiàn)；電話網(wǎng)中的交換機(jī)通常要實(shí)現(xiàn)一至三層的功能，但話音交換則在第一層實(shí)現(xiàn)；在局域網(wǎng)中的交換機(jī)通常要實(shí)現(xiàn)一、二層的功能，交換則在第二層實(shí)現(xiàn)。因此實(shí)際中的節(jié)點(diǎn)設(shè)備一般都實(shí)現(xiàn)了多層協(xié)議。

2．TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)

TCP/IP是美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)畫(huà)署(DARPA)資助的ARPANet實(shí)驗(yàn)專案的研究成果之一，開(kāi)始於20世紀(jì)60年代的ARPANet專案主要目的就是要研究不同電腦之間的互連性，但專案開(kāi)始進(jìn)展得並不順利。直到1974年，V.Cerf與R.Kahn聯(lián)手重寫(xiě)了TCP/IP協(xié)議，並最終成為了Internet的基礎(chǔ)。

TCP/IP與OSI模型不同，並沒(méi)有什麼組織為T(mén)CP/IP協(xié)議族定義一個(gè)正式的分層模型，然而根據(jù)分層體系結(jié)構(gòu)的概念，TCP/IP可以被很自然地組織成相關(guān)聯(lián)的五個(gè)獨(dú)立層次，如圖1.13所示。下麵是各層的具體功能。(1)應(yīng)用層：包含支持不同的用戶應(yīng)用的應(yīng)用邏輯。每一種不同的應(yīng)用層需要一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的獨(dú)立模組來(lái)支持。

(2)運(yùn)輸層：為應(yīng)用層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。對(duì)每一個(gè)應(yīng)用，運(yùn)輸層保證所有的數(shù)據(jù)都能到達(dá)目的地應(yīng)用，並且保證數(shù)據(jù)按照其發(fā)送時(shí)的順序到達(dá)。

(3)IP：該層執(zhí)行在不同網(wǎng)路之間IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)和路由的選擇。其中使用IP協(xié)議執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)，使用RIP、OSPF、BGP等協(xié)議來(lái)發(fā)現(xiàn)和維護(hù)路由，人們習(xí)慣上將該層簡(jiǎn)稱為IP層。(4)網(wǎng)路接入層：它負(fù)責(zé)一個(gè)端系統(tǒng)和它所在的網(wǎng)路之間的數(shù)據(jù)交換。

(5)物理層：定義數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與物理介質(zhì)或它所連接的網(wǎng)路之間的物理介面?？梢哉f(shuō)，Internet今天的成功主要?dú)w功於TCP/IP協(xié)議的簡(jiǎn)單性和開(kāi)放性。從技術(shù)上看，TCP/IP的主要貢獻(xiàn)在於：明確了異構(gòu)網(wǎng)路之間應(yīng)基於網(wǎng)路層實(shí)現(xiàn)互連的思想。實(shí)踐中可以看到，一個(gè)獨(dú)立於任何物理網(wǎng)路的邏輯網(wǎng)路層的存在，使得上層應(yīng)用與物理網(wǎng)路分離開(kāi)來(lái)，網(wǎng)路層在解決互連問(wèn)題時(shí)無(wú)需考慮應(yīng)用問(wèn)題，而應(yīng)用層也無(wú)須考慮與電腦相連的具體物理網(wǎng)路是什麼，從而使得網(wǎng)路的互連和擴(kuò)展變得容易了。1.3.4主要標(biāo)準(zhǔn)化組織隨著通信網(wǎng)的規(guī)模越來(lái)越大，以及移動(dòng)通信、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展，使得國(guó)際間的通信越來(lái)越普及，這需要相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)對(duì)全球網(wǎng)路的設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)和規(guī)劃，以保證不同運(yùn)營(yíng)商、不同國(guó)家間網(wǎng)路業(yè)務(wù)可以互連互通。目前與通信領(lǐng)域相關(guān)的主要的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)有ITU、ISO、IAB等。1．ITUITU(InternationalTelecommunicationUnion國(guó)際電信聯(lián)盟)成立於1932年，1947年成為聯(lián)合國(guó)的一個(gè)專門(mén)機(jī)構(gòu)，是由各國(guó)政府的電信管理機(jī)構(gòu)組成的，目前會(huì)員國(guó)約有170多個(gè)，總部設(shè)在日內(nèi)瓦。原則上，ITU只負(fù)責(zé)為國(guó)際間的通信制定標(biāo)準(zhǔn)、提出建議。但實(shí)際上相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通常都適用於國(guó)內(nèi)網(wǎng)。為適應(yīng)現(xiàn)代電信網(wǎng)的發(fā)展，1993年ITU機(jī)構(gòu)進(jìn)行了重組，目前常設(shè)機(jī)構(gòu)有：

(1)ITU-T：電信標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)，其前身是國(guó)際電報(bào)電話諮詢委員會(huì)(CCITT)，負(fù)責(zé)研究通信技術(shù)準(zhǔn)則、業(yè)務(wù)、資費(fèi)、網(wǎng)路體系結(jié)構(gòu)等，併發(fā)表相應(yīng)的建議書(shū)。(2)ITU-R：無(wú)線電通信部門(mén)，研究無(wú)線通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)等，同時(shí)也負(fù)責(zé)登記、公佈、調(diào)整會(huì)員國(guó)使用的無(wú)線頻率，併發(fā)表相應(yīng)的建議書(shū)。

(3)ITU-D：電信發(fā)展部門(mén)，負(fù)責(zé)組織和協(xié)調(diào)技術(shù)合作及援助活動(dòng)，以促進(jìn)電信技術(shù)在全球的發(fā)展。在上述三個(gè)部門(mén)中，ITU-T主要負(fù)責(zé)電信標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定，是最為活躍的部門(mén)。其具體的標(biāo)準(zhǔn)化工作由ITU-T相應(yīng)的研究組SG(studygroup)來(lái)完成。ITU-T主要由13個(gè)研究組組成，每組有自己特定的研究領(lǐng)域，4年為一個(gè)研究週期。

為適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展和電信市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，目前，ITU-T的標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程已大大加快，從以前的平均4～10年形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，縮短到9～12個(gè)月。ITU-T制定並被廣泛使用的著名標(biāo)準(zhǔn)有：局間公共通道信令標(biāo)準(zhǔn)SS7，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)ISDN，電信管理網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)TMN，光傳輸體制標(biāo)準(zhǔn)SDH、多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)H.323系列等。

2．ISOISO(InternationalOrganizationforStandardization國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)，是一個(gè)專門(mén)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，正式成立於1947年。它的總部設(shè)在瑞士日內(nèi)瓦，是聯(lián)合國(guó)的甲級(jí)諮詢組織，並和100多個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化組織及國(guó)際組織就標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題進(jìn)行合作，它是國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)的姐妹組織。

ISO的宗旨是“促進(jìn)國(guó)際間的相互合作和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一”，其目的是為了促進(jìn)國(guó)際間的商品交換和公共事業(yè)，在知識(shí)、科學(xué)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中發(fā)展相互合作，促進(jìn)世界範(fàn)圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化及有關(guān)活動(dòng)的發(fā)展。ISO的標(biāo)準(zhǔn)化工作包括了除電氣和電子工程以外的所有領(lǐng)域。ISO的組織機(jī)構(gòu)包括全體大會(huì)、主要官員、成員團(tuán)體、通信成員、捐助成員、政策發(fā)展委員會(huì)、理事會(huì)、ISO中央秘書(shū)處、特別諮詢組、技術(shù)管理局、標(biāo)樣委員會(huì)、技術(shù)諮詢組、技術(shù)委員會(huì)等。ISO技術(shù)工作是高度分散的，分別由2700多個(gè)技術(shù)委員會(huì)(TC)、分技術(shù)委員會(huì)(SC)和工作組(WG)承擔(dān)，其中與資訊相關(guān)的技術(shù)委員會(huì)是JTC1(JointTechnicalCommittee1)。在這些委員會(huì)中，世界範(fàn)圍內(nèi)的工業(yè)界代表、研究機(jī)構(gòu)、政府權(quán)威、消費(fèi)團(tuán)體和國(guó)際組織都作為對(duì)等合作者共同討論全球的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。管理一個(gè)技術(shù)委員會(huì)的主要責(zé)任由一個(gè)ISO成員團(tuán)體(諸如AFNOR、ANSI、BSI、CSBTS、DIN、SIS等)擔(dān)任，該成員團(tuán)體負(fù)責(zé)日常秘書(shū)工作。與ISO有聯(lián)繫的國(guó)際組織、政府或非政府組織都可參與工作。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)由技術(shù)委員會(huì)(TC)和分技術(shù)委員會(huì)(SC)經(jīng)過(guò)以下六個(gè)階段形成：申請(qǐng)階段、預(yù)備階段、委員會(huì)階段、審查階段、批準(zhǔn)階段、發(fā)佈階段。若在開(kāi)始階段得到的檔比較成熟，則可省略其中的一些階段。

ISO制定的資訊通信領(lǐng)域最著名的標(biāo)準(zhǔn)/建議有開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM、高級(jí)資料鏈路層控制協(xié)議HDLC等。

3．IABIAB(InternetArchitectureBoard)即Internet結(jié)構(gòu)委員會(huì)，主要任務(wù)是負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、規(guī)劃和管理Internet，其工作重點(diǎn)是TCP/IP協(xié)議族及其擴(kuò)充。它的前身是1979年由美國(guó)DARAP建立的ICCB(InternetControlandConfigurationBoard)。

IAB最初主要受美國(guó)政府機(jī)構(gòu)的財(cái)政支持，為適應(yīng)Internet的發(fā)展，1992年，一個(gè)完全中立的專業(yè)機(jī)構(gòu)ISOC(InternetSociety，Internet協(xié)會(huì))成立,它由公司、政府代表、相關(guān)研究機(jī)構(gòu)組成，其主要目標(biāo)是推動(dòng)Internet在全球的發(fā)展，為Internet標(biāo)準(zhǔn)工作提供財(cái)政支持、管理協(xié)調(diào)，舉辦研討會(huì)以推廣Internet的新應(yīng)用和促進(jìn)各種Internet團(tuán)體、企業(yè)和用戶之間的合作。ISOC成立後，IAB的工作轉(zhuǎn)入到ISOC的管理下進(jìn)行。IAB由IETF和IESG兩個(gè)機(jī)構(gòu)組成。

(1)IETF(InternetEngineeringTaskForce)：負(fù)責(zé)制定Internet相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在IETF有12個(gè)工作組，每個(gè)組都有自己的管理人。IETF主席和各組管理人組成IESG(InternetEngineeringSteeringGroup)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各IETF工作組的工作，目前主要的IP標(biāo)準(zhǔn)均由IETF主導(dǎo)制定。(2)IRTF(InternetResearchTaskForce):負(fù)責(zé)Internet相關(guān)的長(zhǎng)期研究任務(wù)。IRTF與IETF一樣也有一個(gè)小組，叫IRSG，是制定研究的優(yōu)先順序別和協(xié)調(diào)研究活動(dòng)的。每個(gè)IRSG成員主持一個(gè)Internet志願(yuàn)研究工作組，類似於IETF工作組，IRTF是一個(gè)規(guī)模較小的、不太活躍的工作組，其研究領(lǐng)域沒(méi)有進(jìn)一步劃分。

IAB保留對(duì)IETF和IRTF等兩個(gè)機(jī)構(gòu)建議的所有事務(wù)的最終裁決權(quán)，並負(fù)責(zé)向ISOC委員會(huì)彙報(bào)工作。Internet及TCP/IP相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建議均以RFC(RequestforComments)形式在網(wǎng)上公開(kāi)發(fā)佈，協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程遵循1996年定義的RFC2026，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的週期約為10個(gè)月左右。IETF制定的標(biāo)準(zhǔn)有用於Internet的網(wǎng)際通信協(xié)議TCP/IP協(xié)議族，以及目前正在制定的下一代IP骨幹網(wǎng)通信協(xié)議MPLS。目前，由於IP已成為未來(lái)網(wǎng)路事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，世界上的其他標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)如ITU-T也在向IP靠近，參與制定一些IP標(biāo)準(zhǔn)，促使IP成為下一代通信網(wǎng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。但主要的工作仍由IETF主導(dǎo)。1.4通信網(wǎng)的服務(wù)品質(zhì)1.4.1服務(wù)品質(zhì)總體要求對(duì)通信網(wǎng)的服務(wù)品質(zhì)一般通過(guò)可訪問(wèn)性、透明性和可靠性這三個(gè)方面來(lái)衡量。

1．可訪問(wèn)性可訪問(wèn)性是對(duì)通信網(wǎng)的基本要求之一，即網(wǎng)路保證合法用戶隨時(shí)能夠快速、有保證地接入到網(wǎng)路以獲得資訊服務(wù)，並在規(guī)定的時(shí)延內(nèi)傳遞資訊的能力。它反映了網(wǎng)路保證有效通信的能力。影響可訪問(wèn)性的主要因素有：網(wǎng)路的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)路的可用資源數(shù)目以及網(wǎng)路設(shè)備的可靠性等。實(shí)際中常用接通率、接續(xù)時(shí)延等指標(biāo)來(lái)評(píng)定。

2．透明性這也是對(duì)通信網(wǎng)的基本要求之一，即網(wǎng)路保證用戶業(yè)務(wù)資訊準(zhǔn)確、無(wú)差錯(cuò)傳送的能力。它反映了網(wǎng)路保證用戶資訊具有可靠傳輸品質(zhì)的能力，不能保證資訊透明傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)是沒(méi)有實(shí)際意義的。實(shí)際中常用用戶滿意度和信號(hào)的傳輸品質(zhì)來(lái)評(píng)定。

3．可靠性可靠性是指整個(gè)通信網(wǎng)連續(xù)、不間斷地穩(wěn)定運(yùn)行的能力，它通常由組成通信網(wǎng)的各系統(tǒng)、設(shè)備、部件等的可靠性來(lái)確定。一個(gè)可靠性差的網(wǎng)路會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)故障，導(dǎo)致正常通信中斷,但實(shí)現(xiàn)一個(gè)絕對(duì)可靠的網(wǎng)路實(shí)際上也不可能，網(wǎng)路可靠性設(shè)計(jì)不是追求絕對(duì)可靠，而是在經(jīng)濟(jì)性、合理性的前提下，滿足業(yè)務(wù)服務(wù)品質(zhì)要求即可?？煽啃灾笜?biāo)主要有以下幾種：

(1)失效率：系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率，一般用λ表示。(2)平均故障間隔時(shí)間(MTBF)：相鄰兩個(gè)故障發(fā)生的間隔時(shí)間的平均值，MTBF=1/λ。

(3)平均修復(fù)時(shí)間(MTTR)：修復(fù)一個(gè)故障的平均處理時(shí)間，μ表示修復(fù)率，MTTR=1/μ。

(4)系統(tǒng)不可利用度(U)：在規(guī)定的時(shí)間和條件內(nèi)，系統(tǒng)喪失規(guī)定功能的概率，通常我們假設(shè)系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，μ和λ都接近於常數(shù)，則U=λ/(λ+μ)=1.4.2電話網(wǎng)的服務(wù)品質(zhì)電話通信網(wǎng)從持續(xù)品質(zhì)、傳輸品質(zhì)和穩(wěn)定性品質(zhì)等三個(gè)方面定義了服務(wù)品質(zhì)的要求。

1．接續(xù)品質(zhì)它反映的是電話網(wǎng)接續(xù)用戶通話的速度和難易程度，通常用接續(xù)損失(呼叫損失率，簡(jiǎn)稱呼損)和接續(xù)時(shí)延來(lái)度量。

2．傳輸品質(zhì)它反映的是電話網(wǎng)傳輸話音信號(hào)的準(zhǔn)確程度，通常用響度、清晰度、逼真度這三個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。實(shí)際中對(duì)上述三個(gè)指標(biāo)一般由用戶主觀來(lái)評(píng)定。

3．穩(wěn)定性品質(zhì)它反映電話網(wǎng)的可靠性，主要指標(biāo)與上述一般通信網(wǎng)的可靠性指標(biāo)相同，如平均故障間隔時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間、系統(tǒng)不可利用度等。1.4.3數(shù)據(jù)網(wǎng)的服務(wù)品質(zhì)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)多採(cǎi)用分組交換技術(shù)，由於用戶業(yè)務(wù)往往沒(méi)有獨(dú)佔(zhàn)的通道帶寬，在整個(gè)通信期間，服務(wù)品質(zhì)會(huì)隨著網(wǎng)路環(huán)境的變化而變化，因此一個(gè)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)服務(wù)品質(zhì)的表徵會(huì)用更多的參數(shù)指標(biāo)，簡(jiǎn)單介紹如下。

1．服務(wù)可用性(ServiceAvailability)

服務(wù)可用性指用戶與網(wǎng)路之間服務(wù)連接的可靠性。

2．傳輸時(shí)延(DelayorLatency)

傳輸時(shí)延指在兩個(gè)參考點(diǎn)之間，發(fā)送和收到一個(gè)分組的時(shí)間間隔。

3．時(shí)延變化(DelayVariation)

時(shí)延變化又稱抖動(dòng)(Jitter)，指沿相同路徑傳輸?shù)耐粋€(gè)業(yè)務(wù)流中的所有分組傳輸時(shí)延的變化。

4．吞吐量(Throughput)

吞吐量指在網(wǎng)路中分組的傳輸速率，可以用平均速率或峰值速率來(lái)表示。

5．分組丟失率(PacketLossRate)

分組丟失率指分組在通過(guò)網(wǎng)路傳輸時(shí)允許的最大丟失率，通常分組丟失都是由於網(wǎng)路擁塞造成的。

6．分組差錯(cuò)率分組差錯(cuò)率指單位時(shí)間內(nèi)的差錯(cuò)分組與傳輸?shù)目偡纸M數(shù)目的比率。1.4.4網(wǎng)路的服務(wù)性能保障機(jī)制任何網(wǎng)路都不可能保證100%的可靠，在運(yùn)行時(shí)，它們時(shí)常要面對(duì)以下三類問(wèn)題：

(1)數(shù)據(jù)傳輸中的差錯(cuò)和丟失；

(2)網(wǎng)路擁塞；

(3)交換節(jié)點(diǎn)和物理線路故障。要保證穩(wěn)定的服務(wù)性能，網(wǎng)路必須提供相應(yīng)的機(jī)制來(lái)解決上述問(wèn)題，這對(duì)網(wǎng)路的可靠運(yùn)行至關(guān)重要。目前網(wǎng)路採(cǎi)用的服務(wù)性能保障機(jī)制主要有四類，這裏我們將對(duì)它們做簡(jiǎn)單的介紹。

1．差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制機(jī)制負(fù)責(zé)將源端和目的地端之間傳送的數(shù)據(jù)所發(fā)生的丟失和損壞恢復(fù)過(guò)來(lái)。通?？刂茩C(jī)制包括差錯(cuò)檢測(cè)和差錯(cuò)校正兩部分。對(duì)電話網(wǎng)，由於即時(shí)話音業(yè)務(wù)對(duì)差錯(cuò)不敏感，對(duì)時(shí)延很敏感，偶爾產(chǎn)生的差錯(cuò)對(duì)用戶之間通話品質(zhì)的影響可以忽略不計(jì)，因此網(wǎng)路對(duì)話路上的用戶資訊不提供差錯(cuò)控制機(jī)制。

對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)，情況則正好相反，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延不敏感，對(duì)差錯(cuò)卻很敏感。因此必須提供相應(yīng)的差錯(cuò)控制機(jī)制。在目前的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)上，主要採(cǎi)用基於幀校驗(yàn)序列FCS(FrameCheckSequence)的差錯(cuò)檢測(cè)和發(fā)端重發(fā)糾錯(cuò)機(jī)制實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制。在分層網(wǎng)路體系中，差錯(cuò)控制是一種可以在多個(gè)協(xié)議級(jí)別上實(shí)現(xiàn)的功能。例如在X.25網(wǎng)路中，既有資料鏈路層的差錯(cuò)控制，又有分組層的差錯(cuò)控制。目前，隨著傳輸系統(tǒng)的數(shù)位化、光纖化，現(xiàn)代的大多數(shù)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)路均將用戶資訊的差錯(cuò)控制由網(wǎng)路移至終端來(lái)做，在網(wǎng)路中只對(duì)分組頭中的控制資訊做必要的差錯(cuò)檢測(cè)。

2．擁塞控制通常擁塞發(fā)生在通過(guò)網(wǎng)路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量開(kāi)始接近網(wǎng)路的數(shù)據(jù)處理能力時(shí)。擁塞控制的目標(biāo)是將網(wǎng)路中的數(shù)據(jù)量控制在一