第五章通信網5.1通信網的概念5.2通信網的組成結構5.3通信網的體系結構

5.1通信網的概念

5.1.1通信網的定義通信網的定義，可描述為由各種通信節點(端節點、交換節點、轉接點)及連接各節點的傳輸鏈路互相依存的有機結合體，以實現兩點及多個規定點間的通信體系。一個基本的通信網構成示意圖如圖5-1所示。

圖5-1通信網構成示意圖

終端設備具有以下的功能：

①它將用戶要發送的各種形式的信息轉變為適合于相關電信業務網傳送的信號，或將從網絡中接收到的信號轉變為用戶可以識別的信息，即將待傳送的信息和在傳輸鏈路上

傳送的信號進行相互轉換。在發送端，將信源產生的信息轉換成適合于在傳輸鏈路上傳送的信號；在接收端則進行相反的變換。

②將信號與傳輸鏈路相匹配，由信號處理設備完成。

③信令的產生和識別，即用來產生和識別網內所需要的信令，以完成一系列控制作用。

交換設備的主要功能有：

①用戶業務的集中和接入功能。通常由各類用戶接口和中繼接口組成。

②交換功能。通常由交換矩陣完成任意入線到出線的數據交換。

③信令功能。負責呼叫控制和連接的建立、監視、釋放等。

④其他控制功能。如路由信息的更新和維護、計費、話務統計、維護管理等。

傳輸鏈路是信息傳遞的通道，是連接網絡節點的媒介。通常傳輸系統的硬件組成應包括線路接口設備、傳輸媒介、交叉連接設備等。

傳輸系統一個主要的設計目標就是如何提高物理線路的使用效率，因此傳輸系統通常都采用多路復用技術，如頻分復用、時分復用、波分復用等。

另外，為保證交換節點能正確接收和識別傳輸系統的數據流，交換節點必須與傳輸系統協調一致，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。

5.1.2通信系統與通信網的關系

用通信系統來構架，通信網即為通信系統的集，或者說是各種通信系統的綜合，通信網是各種通信系統綜合應用的產物。通信網源于通信系統，又高于通信系統。但是不論網

的種類、功能、技術如何復雜，從物理上的硬件設施分析，通信系統是各種網不可缺少的物質基礎，這是一種自然發展規律，沒有線即不能成網。因此，通信網是通信系統發展的

必然結果。通信系統可以獨立地存在，然而一個通信網是通信系統的擴充，是多節點各通信系統的綜合，通信網不能離開系統而單獨存在。

通信網是各種通信系統的綜合，但應該明白組成通信網的各通信系可以是同一種類型的通信系統，如SDH通信系統構成的通信網；也可以是不同類型的通信系統，也就是說組成通信網的通信系統既有SDH也有ATM，或者還有微波通信、載波通信……

5.1.3現代通信系統與現代通信網

現代通信就是數字通信與計算機技術的結合。同樣在數字通信系統中融合了計算機硬、軟件技術，這樣的系統即為現代通信系統。

我們現在經常談到的通信網、電話網、數據網、計算機網、移動通信網等都屬于現代通信網，也可簡稱通信網。

5.1.4通信網的要求

通信網應具有以下方面的要求：

①轉接的任意性。網內任意兩個用戶可以互通信息，如果網中的某些用戶不能與其他用戶通信，則這些用戶不能稱為屬于這個網。

②通信的可靠性。絕對可靠的網絡是沒有的。所謂可靠，是概率意義上平均故障間隔時間，或平均運行率，或信噪比，或信息差錯率能達到要求。

③通信的時效性。通信系統必須在用戶可接受的時間范圍內完成信息傳遞。通信的時效性是由信息的時效性決定的。

④信息的透明性。透明性良好的網絡對用戶不作任何限制。所謂的透明，就是所有信息都可以在網內傳遞，不加任何限制，就像透明物體中能通過任何波長的可見光一樣。

⑤質量的一致性。質量指標對通信系統是非常重要的，質量不符合要求，會使通信失去意義。

⑥結構的靈活性（可擴充性、簡單性）。通信網總是在逐步擴大的。

⑦對新業務的適應性。通信網中業務的建設也是逐步擴大的。

⑧經濟上的合理性。如果網絡的造價十分高，維修費用非常大，最終導致成本極高，則再好的網絡也無法運轉，如“銥”星移動系統。

⑨在某些情況下，還會要求通信的安全性，即保證通信的內容不會被未授權者所獲取，或被人破秘而竊取。

5.1.5國際網絡標準化情況

1.國際標準化組織ISO

ISO由美國國家標準組織ANSI（AmericanNationalStandardsInstitute）及其他各國的國家標準組織的代表組成。

2.電氣和電子工程師協會IEEE

IEEE是目前全球最大的非營利性專業技術學會。該組織在國際計算機、電信、生物醫學、電力及消費性電子產品等學術領域中都是主要的權威。

3.美國國防部高級研究計劃局ARPA

ARPA（AdvancedResearchProjectsAgency）是美國國防部高級研究計劃管理局因軍事目的而建立的，開始時只連接了4臺主機，這便是只有四個網點的網絡之父。

4.國際電信聯盟ITU及國際電信聯盟標準化組織ITU-T的情況

ITU是國際電信領域的標準化組織，代表各國政府的國家通信主管部門，ITU標準是各國郵電部門必須實現的。ITU的主要目的是保證各國網絡的兼容性，以促進國際通信。

5.國際互聯網協會Internet

Internet是國際性、非營利的專業協會，對所有人開放。Internet協會及Internet體系結構委員會(IAB)主要在策略上制定有關協議，而在技術上則由Internet工程任務組(IETF)及

Internet研究任務組(IRTF)負責。Internet的標準規范重點在于協議的互操作性。

5.2通信網的組成結構

5.2.1通信網的模型結構現代通信網根據網絡功能從水平方向上可以劃分為三層，即用戶駐地網(CustomerPremisesNetwork，CPN)、接入網(AccessNetwork，AN)與核心網，如圖5-2所示。

圖5-2現代通信網水平結構圖

現代通信網根據網絡功能從垂直方向上也可劃分為三層，從下至上為傳送網、業務網和應用層，如圖5-3所示。圖5-3現代通信網垂直結構圖

1.傳送網

傳送網又稱通信基礎網，為了便于理解，我們可將通信基礎網看成是一個以光纖、微波接力、衛星傳輸為主的傳輸網絡。在這個傳輸網絡的基礎上，根據業務節點設備類型的

不同，可以構建不同類型的業務網。通信基礎網的帶寬正在不斷拓寬，因此它將逐步成為未來寬帶通信的傳輸平臺。

對通信基礎網的描述同樣可引入網絡分層概念，即通信基礎網可以分為三層：第一層為傳輸媒介，第二層為傳輸系統，第三層為傳送網節點設備。

1）傳輸媒介

信息的傳輸需要物理媒質，通常將這種物理媒質稱為傳輸媒介。

2）傳輸系統

傳輸系統包括傳輸設備和傳輸復用設備。

3）傳送網節點設備

在傳送網的節點上安裝不同類型的節點設備，則形成不同類型的業務網。

2.業務網

業務網也就是用戶信息網，它是現代通信網的主體，是向用戶提供諸如電話、電報、傳真、數據、圖像等各種電信業務的網絡。業務網可分為電話網、數據網、計算機網、綜

合業務數字網、蜂窩移動通信網、有線電視網、會議電視網以及智能網。

3.應用層

在現代通信系統中，網絡最終的目的是為用戶提供他們所需要的各類通信服務，滿足他們對不同業務服務質量的需求。

4.支撐網

支撐網是保證傳送網和業務網正常運行、增強網絡功能、保證通信網服務質量的專用網絡，完成監測、控制等功能，可分為信令網、同步網和管理網。

1）信令網

信令網是現代通信網絡的信令系統，包括電話網的用戶信令和局間隨路信令、7號信令系統、窄帶和寬帶用戶信令(網絡信令DSSl和DSS2、寬帶NNI信令、GSM和CDMA移動通信信令等。

2）同步網

同步是通信網數字化的基礎，沒有良好的同步，數字信息的傳遞就會不可避免地出現誤碼、滑碼等現象，成為通信網難以定位的疑難病。根據業務和運載信息重要程度的不同，它們的影響程度也大不相同。

3）管理網

管理網是為保持通信網正常運行和服務，對通信網進行有效管理所建立的軟、硬件系統和組織體系的總稱。管理網主要包括網路管理系統、維護監控系統等。管理網的主要功

能是：根據各局間的業務流向、流量統計數據，有效地組織網路流量分配；根據網路狀態，經過分析判斷進行電路調度、組織迂回和流量控制等，以避免網路過負荷和阻塞的擴散；在出現故障時，根據告警信號和異常數據采取封閉、啟動、倒換和更換故障部件等，盡可能使通信及相關設備恢復和保持良好的運行狀態。

通信網垂直結構是目前應用中描述較廣泛的一種通信組成結構。這種結構與我們熟悉的通信方式的關系如圖5-4所示。

圖5-4各通信方式與垂直結構的關系

5.2.2通信網拓撲結構

所謂拓撲結構，是指通信網絡中的各節點設備（包括計算機及有關通信設備等）與通信鏈路相互連接而構成的不同物理幾何結構。網絡拓撲結構是決定通信網絡性質的關鍵因素之一。

根據各節點在網絡中的連接形式，通信網絡拓撲結構常分為總線形、環形、星形、樹形、網狀形(或網孔形)和復合形6種結構，如圖5-5所示。

圖5-5通信網絡拓撲結構

1．總線形（見圖5-5（a））

特點：它屬于共享傳輸介質形網絡，總線形網中的所有節點都連至一個公共的總線上，任何時候只允許一個用戶占用總線發送或接送數據。

優點：需要的傳輸鏈路少，節點間通信無需轉接節點，控制方式簡單，增減節點也很方便。

缺點：網絡服務性能的穩定性差，節點數目不宜過多，網絡覆蓋范圍也較小。

場合：總線結構主要用于計算機局域網、電信接入網等網絡中。

2．網狀形（見圖5-5（b））

特點：節點間沒有固定的連接形式，網中的每一節點至少有兩條或兩條以上鏈路與其他節點相連。如果網絡中的每一節點與其他節點都直接相連，那么就形成了全連接形的網

狀結構。如果有N個節點，則需要N(N－1)/2條傳輸鏈路。

優點：線路冗余度大，網絡可靠性高，任意兩點間可直接通信。

缺點：線路利用率低，網絡成本高，另外網絡的擴容也不方便，每增加一個節點，就需增加N條線路。

場合：網狀結構通常用于節點數目少，又有很高可靠性要求的場合。

3．復合形（見圖5-5（c））

特點：它是由網狀網和星形網復合而成的。它以星形網為基礎，在業務量較大的轉接交換中心之間采用網狀網結構，因而整個網絡結構比較經濟，且穩定性較好。

場合：由于復合形網絡兼具了星形網和網狀網的優點，因此目前在規模較大的局域網和電信骨干網中廣泛采用分級的復合形網絡結構，但應注意在設計時要以轉接設備和傳輸

鏈路的總費用最小為原則。

4．星形（見圖5-5（d））

特點：各節點設備通過通信線路與中心節點設備相連接，網絡中每一節點設備都是通過中心節點設備進行信息傳輸的，中心節點是該網絡中唯一的轉接節點。具有N個節點的星形網至少需要N－1條傳輸鏈路。

優點：降低了傳輸鏈路的成本，提高了線路的利用率。

缺點：網絡的可靠性差，一旦中心轉接節點發生故障或轉接能力不足，全網的通信就會受到影響。

場合：通常在傳輸鏈路費用高于轉接設備，可靠性要求又不高的場合，可以采用星形結構，以降低建網成本。

5．環形（見圖5-5（e））

特點：該結構中所有節點首尾相連，組成一個環,網絡中每一節點設備都通過公共的閉合鏈路環進行信息傳輸。N個節點的環網需要N條傳輸鏈路。環網可以是單向環，也可

以是雙向環。

優點：結構簡單，容易實現，雙向自愈環結構可以對網絡進行自動保護。

缺點：節點數較多時轉接時延無法控制，并且環形結構不好擴容，每加入一個節點都要重建。

場合：環形結構目前主要用于計算機局域網、光纖接入網、城域網、光傳輸網等網絡中。

6．樹形（見圖5-5（f））

特點：網絡中各節點設備采用分級結構，彼此連接，從而形成的一個倒樹狀結構（又被稱為分級的集中式網絡），網絡中每一節點都是通過它的根節點（或父節點）與它的本級的其他節點或上級節點進行信息傳輸的，與它下級節點的信息交換則是通過它的子節點實現的。

優點：具有良好的擴充性和可靠性，利于分布式控制。

缺點：通信路徑選擇算法的好壞將直接影響通信的性能。

場合：樹形網結構目前主要用于計算機廣域網、用戶接入網。

5.2.3通信網分類

1．按照網絡提供的通信業務分類

單媒體網絡——單一類形信息傳輸的通信網，如電話網。

多媒體網絡——集文字、圖形、圖像、聲音等于一體的通信網。

實時通信網絡——能夠實時發送和接收信息的通信網絡，即對延遲要求較高的通信網絡，如電話網、工業控制網。

非實時通信網絡——對時延要求較小的通信網絡，如互聯網。

單向網絡——信息是單一流向的網絡，如廣播。

交互式網絡——信息是雙向傳遞的網絡，如電話網、互聯網。

2．按網絡覆蓋的地域范圍分類

局域網——將小區域內的各種通信設備互連在一起的通信網絡。

城域網——在一個城市范圍內所建立的計算機通信網，簡稱MAN。

廣域網——在一個廣泛地理范圍內所建立的計算機通信網，簡稱WAN，其范圍可以超越城市和國家以至全球。

互聯網——網絡與網絡之間所串連成的龐大網絡，這些網絡以一組通用的協議相連，形成邏輯上的單一巨大國際網絡。

3．按網的傳輸介質分類

有線網——如銅線、光纖。

無線網——如空中的電波和激光。

4．按網的結構分類

垂直結構——如業務網、支撐網、傳送網。

水平結構——如用戶駐地網、接入網、核心網。

5．按運營方式分類

公眾網——向全社會開放的通信網，如電信、移動等。

專用網——機關、企業自建的僅供本部門內部使用的通信網，如電力、交通等。

5.3通信網的體系結構

5.3.1網絡體系結構的概念1.網絡協議網絡傳送是個很復雜的過調（如發送信號的數據格式、通信協調與出錯處理、信號編碼與電平參數、傳輸速度匹配等）。

2.分層設計

網絡體系通常采用層次化結構，每一層都建立在其下層之上，每一層的目的是向其上一層提供一定的服務，并把服務的具體實現細節對上層屏蔽，如圖5-6所示。

圖5-6網絡體系層次化結構示意圖

網絡采用層次化結構的優點：

①各層之間相互獨立，高層不必關心低層的實現細節，只要知道低層所提供的服務，及經本層向上層所提供的服務即可，能真正做到各司其職。

②某個層次實現細節的變化不會對其他層次產生影響。

③易于實現標準化。

5.3.2OSI模型

1.開放系統互聯參考模型（OSI模型）

OSI協議將網絡通信過程劃分為七個相互獨立的功能組（層次），并為每個層次制定一個標準框架。上面三層（應用層、表示層、會話層）與應用問題有關，下面四層（傳

輸層、網絡層、數據鏈路層、物理層）主要處理網絡控制和數據傳輸/接收問題，如圖5-7所示。

圖5-7OSI模型

開放系統互聯參考模型的特點：

①每層的對應實體之間都通過各自的協議進行通信。

②各個計算機系統都有相同的層次結構。

③不同系統的相應層次具有相同的功能。

④同一系統的各層次之間通過接口聯系。

⑤相鄰的兩層之間，下層為上層提供服務，上層使用下層提供的服務。

2.OSI參考模型各層的功能

1）物理層

物理層是OSI參考模型的最底層，也是最基礎的一層。它并不是指連接計算機的具體的物理設備或具體的傳輸媒體，它向下是物理設備之間的接口，直接與傳輸介質相連接，使二進制數據流通過該接口從一臺設備傳給相鄰的另一臺設備，向上為數據鏈路層提供數據流傳輸服務。

物理層傳輸數據的基本單位是比特，也稱為位。

物理層的主要功能：為數據端設備提供傳送數據的通路；傳輸數據；完成物理層的一些管理工作。

2）數據鏈路層

數據鏈路層是OSI模型的第二層，它把物理層的原始數據打包成幀，并負責幀在計算機之間無差錯的傳遞。

數據鏈路層的作用：在不太可靠的物理鏈路上，通過數據鏈路層協議實現可靠的數據傳輸。

數據鏈路層的主要功能：鏈路管理；幀同步；流量控制；差錯控制；透明傳輸；尋址。

數據鏈路層協議的代表包括SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。

3）網絡層

網絡層是通信子網的最高層，對上層用戶屏蔽了子網通信的細節，如子網類型、拓撲結構、子網數目，向上層提供一致的服務、統一的地址。

網絡層的主要功能：路徑選擇；數據的傳輸與中繼；擁塞控制；網絡互連。

網絡層協議的代表包括IP、IPX、RIP、OSPF等。

4）傳輸層

傳輸層是用戶的資源子網與通信子網的界面和橋梁，下面三層屬于通信子網，面向數據通信，上面三層屬于資源子網，面向數據處理，傳輸層是OSI協議中最重要的一層。

5）會話層

會話層利用傳輸層提供的端到端的服務向表示層或會話層用戶提供會話服務。

主要功能：提供遠程會話地址、會話建立后的管理和提供把報文分組重新組成報文的功能。

提供的服務：會話連接的建立與拆除、與會話管理有關的服務、隔離、出錯和恢復控制。

6）表示層

表示層處理的是OSI系統之間用戶信息的表示問題，它主要涉及被傳輸的信息的內容和表示形式等。

主要功能：語法轉換、傳送語法的選擇等。

提供的服務：數據轉換和格式轉換、語法的選擇、數據加密與解密和文本壓縮。

7）應用層

應用層是OSI/RM的最高層，它是計算機網絡與最終用戶間的接口，它包含了系統管理員管理網絡服務所涉及的所有的問題和基本功能。

OSI模型的通信原理如圖5-8所示。圖5-8OSI模型的通信原理

OSI環境中的數據傳輸過程如圖5-9所示。圖5-9OSI環境中的數據傳輸過程

5.3.3TCP/IP協議模型

模型是一種理論上的結構模型，實際網絡中并沒有一個網絡采用這樣的體系結構。在實際網絡中使用最多的體系結構是TCP/IP結構，使用最廣泛的網絡協議是TCP/IP協議。TCP/IP協議對大家來說并不陌生，在安裝操作系統時，系統會默認安裝此協議，用戶可以在計算機的網絡屬性中查找到它。

1.TCP/IP體系結構

TCP/IP是傳輸控制協議/網際協議的英文簡稱，是由許多協議組成的一套網絡通信標準協議，其中的TCP和IP是兩個最重要的協議。其顯著特點是它是可路由的，使得用戶

可以將多個相同或相異LAN連成一個大型互連網絡，而且許多基于TCP/IP的應用軟件（如FTP、Telnet）都是不依賴系統的，更重要的是，TCP/IP是Internet的標準協議，所以實際上已成為網絡通信的通用語言。

TCP/IP協議將整個網絡協議分為四個層次，分別是網絡接口層、網絡互連層、傳輸層和應用層，如圖5-10所示。圖5-10TCP/IP協議的體系結構

1）網絡接口層

網絡接口層相當于OSI的物理層（物理信號/編碼）+數據鏈路層（幀傳送）。

網絡接口層的主要功能：

①將網際層送來的IP數據報封裝為網絡幀，然后通過傳輸媒介發送到網絡上。

②接收并校驗傳輸媒介送來的網絡幀，然后還原為IP數據報送到網際層。

2）網絡互連層

網絡互連層相當于OSI的網絡層。該層提供了數據分組和重組功能，并在互相獨立的LAN上建立互聯網絡。

該層運行的協議有：用于數據傳送的IP協議，用于互連網絡控制的ARP、RAPP、ICMP和IGMP協議，用于路由選擇的RIP、OSPF等路由協議

3）傳輸層

傳輸層主要負責端到端的對等實體之間的通信，它與OSI參考模型的傳輸層功能類似。它主要使用TCP協議和UDP來支持數據的傳送。

UDP協議是一種不可靠的、無連接協議。它最大的優點是協議簡單、效率較高、額外開銷小，缺點是不保證正確的傳輸，也不排除重復信息的發生。

4）應用層

應用層與OSI模型中的高三層任務相同，主要用于提供網絡服務。互聯網上常用的應用層協議主要有以下幾種：

①簡單郵件傳輸協議（SMTP）：主要負責互聯網中電子郵件的傳遞。

②超文本傳輸協議（HTTP）：提供Web服務。

③遠程登錄協議（Telnet）：實現對主機的遠程登錄功能，常用的電子公告牌系統BBS使用的就是這個協議。

④文件傳輸協議（FTP）：用于交互式文件傳輸。

⑤域名解析（DNS）：實現邏輯地址到域名地址的轉換。

2.TCP/IP協議的特點

TCP/IP協議具有以下特點：

①開放的協議標準，獨立于特定的計算機硬件和操作系統。

②統一的網絡地址分配方案，采用與硬件無關的軟件編址方法，使得網絡中的所有

設備具有唯一的地址。

③獨立于特定的網絡硬件，可以運行于局域網、廣域網中。

④標準化的高層協議，可以提供多種可靠的用戶服務。

3.TCP/IP核心協議

TCP/IP是目前使用最為廣泛、適應性最強的一種網絡協議，它將網絡分為四個層次，各個層次完成各自的功能，每個層次中都有各自的協議發揮作用，所以TCP/IP并不是一個協議，而是一個協議的組合，即由一組小的、專業化協議構成的，包括TCP、IP、UDP、ARP、ICMP以及其他的許多被稱為子協議的協議。TCP和IP協議是這個協議組合中最重要的核心協議。

1）網際協議IP

IP協議是網絡互連層最重要的協議，負責在通信子網范圍內實現跨越互連網絡的主機間的相互通信。其功能是：

①提供無連接數據報服務。

②將傳輸層報文加上報頭(源和目的站的IP地址等)形成IP數據報，然后送往下層（必要時“分片”后下傳）。

③接收并校驗下層送來的IP數據報，去掉報頭后送往傳輸層。

2）傳輸控制協議TCP

TCP協議屬于TCP/IP協議群中的傳輸層，是一種面向連接的子協議，在該協議上準備發送數據時，通信節點之間必須建立起一個連接，才能提供可靠的數據傳輸服務。TCP

協議位于IP協議的上層，通過提供校驗和、流控制及序列信息彌補IP協議可靠性上的缺陷。其主要功能是：

①提供面向連接的進程通信。

②提供差錯檢測和恢復機制。

③流量控制機制。

注意：IP協議用于實現計算機級的通信（主機—主機的通信），即它只負責將信息送到目標計算機處。而TCP協議的任務之一就是把信息進一步傳送給適當的進程，從而建立進程對進程的通信。或者說，網絡層使組成報文的每個數據包到達了正確的計算機，而傳輸層使整個報文到達了該計算機上正確的進程，如圖5-11所示。

圖5-11TCP和IP協議的作用域

4．TCP/IP協議的工作過程

IP協議的工作是將原始數據從一地傳送到另一地，TCP協議的工作是管理這種流動并保證其數據的正確性。

TCP/IP的工作過程是一個“自上而下，自下而上”的過程，數據傳遞在發送側是按應用層—傳輸層—網絡互連層—網絡接口層傳遞的，在接收側過程相反。對等層之間交換的信息報文統稱為協議數據單元PDU。PDU由協議控制信息（協議頭）和數據（SDU）組成：

協議頭部中含有完成數據傳輸所需的控制信息，如地址、序號、長度、分段標志、差錯控制信息……下層把上層的PDU作為本層的數據加以封裝，然后加入本層的協議頭部（和尾部），形成本層的PDU。因此，數據在源站自上而下遞交的過程實際上就是不斷封裝的過程。到達目的地后自下而上遞交的過程就是不斷拆封的過程，每一層只處理本層的協議頭部。TCP/IP協議的封裝過程如圖5-12所示。

圖5-12TCP/IP協議的封裝過程

TCP/IP協議具體的傳遞過程如下：

①在發送方主機上，應用層將數據流傳遞給傳輸層。

②傳輸層將接收到的數據流分解成以若干字節為一組的TCP段，并在每一段上增加一個帶序號的TCP報頭，傳遞給IP層。

③在IP層將TCP段作為數據部分，再增加一個含有發送方和接收方IP地址的包頭組成分組或包，同時還要明確接收方的物理地址及到達目的主機路徑，將此數據包和物理地址傳遞給數據鏈路層。

④數據鏈路層將IP分組作為數據部分并加上幀報頭組成一個“幀”，交由物理層接收主機或IP網間路由器。

⑤在目的主機處，數據鏈路層將幀去掉幀頭，將IP分組交給IP層。

⑥IP層檢查IP包頭，如果包頭中校驗和與計算出來的不一致，則丟棄此報文分組，如果檢驗和與計算出來的一致，則去掉IP報頭，將TCP段傳送到TCP層。

⑦TCP層檢查序號，確認是否為正確的TCP段。

⑧TCP層計算TCP報頭和數據校驗和，如果計算出來的校驗和與報頭的校驗和不符合，則丟棄此TCP段，如果檢驗和正確，則去掉TCP包頭，并將真正的數據傳遞給應用

層，同時發出“確認收到”的信息。

⑨在接收方主機上的應用層收到一個數據流正好與發送方所發送的數據流完全一樣。第六章通信網的應用6.1典型的通信網組成6.2通信網案例

6.1典型的通信網組成

6.1.1各種通信網之間的關系為了清晰直觀地反映傳送網、業務網和支撐網的相互關系，給出了圖6-1所示的通信網典型組成結構。圖中包含：①由三個節點構成的環狀拓撲結構傳輸網，這三個節點分別代表三個不同的地方，采用SDH傳輸體制，其中一個節點為中心站。②由路由器構成的數據業務網。

③由程控交換機構成的電話業務網。

④由無線基站構成的移動業務網。

⑤網管服務器負責傳輸網的網絡管理。

⑥數據網管服務器負責數據網的網絡管理。

⑦定時供給設備為網絡提供同步時鐘。

⑧此外還給出了一個采用無源光網絡（PON）構成的光纖接入網，網絡拓撲結構為星形。

由圖6-1只能看到傳輸網和接入網的拓撲結構（這是因為接入網是相對獨立的），并不能看出業務網的拓撲結構。

以數據業務網為例，其常見的網絡拓撲如圖6-2所示。

圖6-1典型通信網組成圖

圖6-2數據業務網拓撲結構

6.1.2傳輸網

1.傳輸網的組網原則

1）清晰的網絡層次

網絡層次對于傳輸網的建設起著承上啟下的作用，好的網絡層次架構，使得網絡的后續發展能夠平滑過渡，具備良好的可持續發展能力。

2）明了的拓撲節點形態

對于網絡上的拓撲節點可以隨意搭配，既保證節點上業務資源能夠充分利用，又不會存在節點上低階不足、容量偏小的問題。

3）明確的網絡層級關系

網絡層級關系在傳輸網管上與保護子網的層級關系需要在拓撲劃分時進行綜合考慮，使保護子網的層級關系簡單清晰。

4）保留完整的保護子網形態

對于已經確定了網絡層次、拓撲節點、子網層級關系后的網絡拓撲，主要剩下了自定義的拓撲節點，在劃分時，盡量保留保護子網的完整形態。也就是說，此時保護子網的節

點作為獨立的拓撲節點，這樣最后呈現的拓撲狀態與原來網絡形態基本保持一致，不會因為拓撲形態改變而引起誤解。

5）保留網絡拓撲的業務形態

網絡分析的最終目標都是對網絡承載業務流量進行分析，在進行拓撲劃分操作后，簡化的只是網絡拓撲本身，不應該對原來網絡業務分布造成改變。也就是說，拓撲劃分操作后業務分布應該和原來保持一致。這就要求在拓撲節點選取和拓撲劃分的時候考慮清楚，對具有獨立業務形態分布的節點不能隨意進行拓撲收縮。

2.傳輸網的分層

傳輸網為了網絡的清晰明了，管理維護方便，網絡拓展容易，業務接入簡便通常采用網絡層次架構。最常見的為三層構架，即核心層（骨干層）、匯聚層和接入層，如圖6-3

所示。

核心層由業務核心節點組成，主要解決各核心節點之間業務的傳送、跨區域的業務調度等問題。

匯聚層由業務量和轉接量較大的傳輸節點組成，實現業務從接入層到核心節點的匯聚，起承上啟下的作用，主要提供小顆粒業務的匯聚。

圖6-3傳輸網三層構架

接入層包括所有本地欲接入的業務點。需提供豐富的業務接口，實現多種業務的接入。接入層具有以下特點：接入層的節點數目多、分布廣、業務點增減和業務點電路需求變化頻繁；接入層發展隨機性大且完成時限短；同時需要接入的業務種類多、差異大，要求節點設備針對各種業務具有靈活配置的能力；接入層設備要具有高度靈活性和適應能力。接入層的網絡結構受具體業務點位置影響很大，拓撲結構多以環網為主，線形、星形、樹形等其他結構為輔。

6.1.3業務網

業務網是依照在傳輸網中承載的業務種類而形成的相應網絡。

傳輸網是各類業務網實現遠距離傳輸的基礎平臺。良好的傳輸網對于承載的業務具有透明性，因此在業務網的組織過程中，傳輸網就相當于將業務節點連接起來的線。

1.電話網

電話網是進行交互型話音通信的網絡。電話網包括本地電話網、長途電話網和國際電話網，是一種電信業務量最大，服務面最廣的專業網。它可以兼容其他許多種非話業務網，是電信網的基本形式和基礎。

1）電話網等級結構

電話網的基本結構形式分為等級網和無級網兩種。

（1）等級制電話網

就各國范圍內的電話網而言，很多國家采用等級結構。在等級網中，它為每個交換中心分配一個等級，除了最高等級的交換中心以外，每個交換中心必須接到等級比它高的交

換中心。本地交換中心位于較低等級，而轉接交換中心和長途交換中心位于較高等級。低等級交換局與管轄它的高等級交換局相連，形成多級匯接輻射網，即星形網。而最高等級

的交換局間則直接相連，形成網狀網。所以等級結構的電話網一般是復合網。

（2）無級長途網

無級網是指網中所有交換中心不分等級，完全平等，各長途交換機利用計算機控制可以在整個網絡中靈活選擇最經濟、最空閑的通路，即在任何時候都可以充分利用網絡中的

空閑電路疏通業務。而且，在完成同樣的接續時，可選擇的路由及選擇的順序隨時間或網中負荷的變化而變動。可以看出，無級網的優越性在于靈活性和自適應性，大大地提高了

接通率。

2）我國電話網結構

我國電話網由本地網和長途網兩部分組成。本地網指在同一長途編號區范圍內，由若干個端局，或者由若干個端局和匯接局及局間中繼線、用戶線和話機終端等組成的電話網。長途電話網由各城市的長途交換中心、長話中繼站和局間長途電路組成，用來疏通各個不同本地網之間的長途話務。長途電話網中的節點是各長途交換局，各長途交換局之間的電路即為長途電路。

等級結構如圖6-4所示。

圖6-4我國早期電話網等級結構

就全網的服務質量而言，其問題主要表現為如下幾個方面：

①轉接段數多。

②可靠性差。

我國的電話網已由五級網向三級網過渡，其演變推動

力有以下兩個：

①隨著C1、C2間話務量的增加，C1、C2間直達電路增多，從而使C1局的轉接作用減弱，當所有省會城市之間均有直達電路相連時，C1的轉接作用完全消失，因此，C1、C2局可以合并為一級。

②全國范圍的地區擴大本地網已經形成，即以C3為中心形成擴大本地網，因此C4的長途作用也已消失。

三級網網絡結構如圖6-5所示。

圖6-5我國目前電話網等級結構

3）電話網實例

每級網在實際應用中通常還會進行分級（層）。如某省級的二級網分為兩個層面結構，如圖6-6所示。

圖6-6省內二級網結構實例

同樣本地網網絡也采用兩級結構，如圖6-7所示。圖6-7本地二級網結構實例

2.數據網

數據網為各種類型數據的傳輸提供服務。不管是什么數據，只要大家都遵守同樣的傳輸協議，如TCP/IP協議；遵守同樣的接口規范，如IEEE802.3以太網標準，都可以通過數

據網進行傳輸。例如圖6-8所示典型小型數據網的組成中，計算機終端上的網卡通過網線或無線網卡與網絡交換機相連接，這樣就可以在電腦上通過運行瀏覽器軟件對Web服務器

進行訪問，或運行電子郵件軟件進行郵件的收發等。在該網絡中，我們實現了多種不同類型數據的傳輸。顯然這些不同類型的數據是基于應用層面上的實現的。

圖6-8數據網的典型組成

1）網絡拓撲結構的考慮

在網絡拓撲結構圖中，通常采用邊表示一個網絡、子網或傳輸線路，而用點表示連接節點，即路由器、交換機、計算機終端等設備。這種圖只能說明網絡的幾何結構，而不能

表明子網或互連設備的地理位置。網絡拓撲結構與用戶網絡規模有關，由此可將其分為平面拓撲結構、層次型網絡拓撲結構。

（1）平面拓撲結構

對于小型網絡，平面網絡拓撲結構就可以滿足要求。所謂平面網絡，就是沒有層次化的結構網絡，互連的設備實質上具有相同的工作，網絡不進行分層，不進行模塊劃分。因

而平面拓撲結構易于設計和實現，并且便于網絡管理和網絡維護。

小型企業網可能是幾個局域網互連的網絡，每個局域網與其他局域網的連接通過一個廣域網路由器實現，因而形成了點到點的鏈路，如圖6-9所示。

圖6-9平面拓撲結構

小型局域網采用的拓撲結構圖主要就是平面拓撲結構，也就是將網絡的用戶終端（如計算機)、服務器連接到一個或多個集線器、交換機上，拓撲多為星形結構，如圖6-10所

示。

圖6-10局域網拓撲結構

（2）層次型網絡拓撲結構

使用層次型網絡拓撲結構具有以下優點：

①減輕了網絡中一些主設備CPU的負載。

②降低了網絡成本。

③簡化了每個設計元素，易于理解。

④容易變更層次結構。

⑤層次化網絡中的各個設備都可以按照所處節點功能充分發揮自己的特性。

最為常見的層次型網絡拓撲結構就是三層模型，即分為核心層、分布層（匯聚層）和訪問層（或接入層)，如圖6-11所示。圖6-11層次型網絡拓撲結構

2）網絡冗余的考慮

由于冗余設計會帶來成本費用增加，因而要根據用戶的需求考慮，應該選擇冗余級別和拓撲結構。一般采取的措施如下：

①備用設備。

②設備的關鍵部件冗余配置。

③備用線路。當網絡的某條線路出現故障時，為了保持互連性和不斷網，備用線路的冗余設計是必需的。這種備用線路是主線路上的設備和鏈路的重復設置，如圖6-12所示。

圖6-12采用ISDN作為備用路徑

3）VPN和VLAN

（1）VPN

VPN（VirtualPrivateNetwork）即虛擬專用網絡，簡單地說就是利用公眾網絡（電信、移動等）架設專用網絡（公司、企業等）。利用VPN的解決方法就是在內網中架設一臺VPN服務器，可以讓外地員工訪問到內網資源。

VPN之所以被采用，是因為有些單位各部門分布在許多地方，甚至在國外，而單位的內部數據網需要覆蓋這些部門但又不能自己建立長途通信。這樣采用VPN技術就可以很

好地解決這方面的問題。

VPN技術的應用如圖6-13所示。

圖6-13VPN技術應用實例

（2）VLAN

VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）即虛擬局域網絡，是一組邏輯上的設備和用戶，這些設備和用戶并不受物理位置的限制，可以根據其功能、部門或應用等因素將它們組織起來，相互之間的通信就好像它們在同一個網段中一樣，由此得名虛擬局域網絡。

局域網（LAN）通常是一個單獨的廣播域，主要由Hub、網橋或交換機等網絡設備連接同一網段內的所有節點形成。處于同一個局域網之內的網絡節點之間可以直接通信，而處

于不同局域網段的設備之間的通信則必須經過路由器才能進行。圖6-14所示即為使用路由器構建的典型的局域網環境。

圖6-14典型的局域網結構

但這樣做存在兩個缺陷。

首先，隨著網絡中路由器數量的增多，網絡延時逐漸加長，從而導致網絡數據傳輸速度下降。這主要是因為數據在從一個局域網傳遞到另一個局域網時，必須經過路由器的路

由操作：路由器根據數據包中的相應信息確定數據包的目標地址，然后再選擇合適的路徑轉發出去。

其次，用戶被按照他們的物理連接自然地劃分到不同的用戶組（廣播域）中。這種分割方式并不是根據工作組中所有用戶的共同需要和帶寬的需求來進行的，因此，盡管不同的工作組或部門對帶寬的需求有很大的差異，但它們卻被機械地劃分到同一個廣播域中爭用相同的帶寬。

利用VLAN技術就可以按照局域網交換機端口來定義VLAN成員。VLAN從邏輯上把局域網交換機的端口劃分開來，從而把終端系統劃分為不同的部分，各部分相對獨立，在功能上模擬了傳統的局域網，如圖6-15所示。

圖6-15VLAN的實現

采用VLAN技術的意義體現在：

①VLAN可以改善網絡的通信效率。

②VLAN可以避免廣播風暴。

③VLAN大大增強了網絡及其信息的安全性。

④VLAN使網絡的組織更具靈活性。

6.1.4支撐網

1.信令網

在通信網中，除了傳遞業務信息外，還有相當一部分信息在網上流動，這部分信息不是傳遞給用戶的聲音、圖像或文字等與具體業務有關的信號，而是在通信設備之間傳遞的

控制信號，如占用、釋放、設備忙閑狀態、被叫用戶號碼等，這些都屬于控制信號。信令就是通信設備（包括用戶終端、交換設備等）之間傳遞的除用戶信息以外的控制信號。信令

網就是傳輸這些控制信號的網絡。

1）信令

通常打電話的過程如圖6-16所示。可見信令是呼叫接續過程中所采用的一種“通信語言”，用于協調動作、控制呼叫。這種“通信語言”應該是可相互理解的、相互約定的、以達到協調動作為目的的。

圖6-16打電話的過程

根據作用區間不同，信令可分為用戶信令和局間信令。用戶信令是用戶和交換機之間的信令，在用戶線上傳送，主要包括用戶向交換結點發送的監視信令（狀態信令）和選路信令（地址信令），交換結點向用戶發送的鈴流和各種音信號（音信令）；局間信令是交換結點之間的信令，在局間中繼線上傳送，用來控制呼叫的建立和釋放，如圖6-17所示。

圖6-17信令的組成示意圖

隨路信令：接續所需的各種信令信息均通過該接續所占用的中繼電路來傳送的信令方式，如圖6-18所示。圖6-18隨路信令示意圖

共路信令：在交換局間的一條集中的數據鏈路為多條（幾百條或更多）話路傳送信令的方式，如圖6-19所示。共路信令目前采用的多為No.7信令系統，這種方式的優點為：信號傳遞速度快，接續時間短，長途呼叫延時小于1秒；信息容量大，包括控制、網管、計費、維護、新業務信令；可靠性高，可主備轉換，有檢錯和糾錯功能；適應性強，適合

ISDN的需要；投資少；具有統一信令系統。

圖6-19共路信令示意圖

2）No.7信令網

No.7信令網不僅可以在電話網、電路交換的數據網和ISDN網中傳送有關呼叫建立和釋放的信令，還可以為交換局和各種特種服務中心之間傳送數據信息，所以，No.7信令網是具有各種功能的業務支撐網。它的主要用途包括：

①電話網的局間信令。

②電路交換的數據網的局間信令。

③ISDN網的局間信令。

④智能網業務。

（1）No.7信令網的組成

No.7信令網由信令點（SP）、信令轉接點（STP）和連接它們的信令鏈路組成。

（2）No.7信令網的分類

按網絡結構的等級，信令網分為無級信令網和分級信令網。如圖6-20（a)所示。

分級信令網是指含有信令轉接點的信令網。如圖6-20(b)、(c)所示。

圖6-20信令網結構示意圖

3）我國信令網的網絡結構

（1）信令網結構考慮因素

信令網結構涉及以下幾個因素：

①信令網所要容納的SP數量；

②STP可以連接的最大信令鏈路數及負荷能力；

③信令網冗余度；

④允許信令轉接次數。

（2）我國No.7信令網結構

基于以上因素，我國No.7信令網采用三級結構。第一級為高級信令轉接點（HSTP），是信令網的最高級；第二級為低級信令轉接點（LSTP）；第三級為信令點（SP）。

第一級HSTP間的連接方式可以采用網狀連接或A、B平面連接。我國采用后一種，使用A、B平面連接已具有足夠的可靠性，且比較經濟，其結構如圖6-21所示。

圖6-21我國No.7信令網結構圖

（3）信令網與電話網的對應關系

我國電話業務網為三級結構，與No.7信令網是相對應的。HSTP設置在DC1(省)級交換中心的所在地，匯接DC1間的信令。LSTP設置在DC2(市)級交換中心所在地，匯接DC2和端局信令。信令網與電話網的對應關系如圖6-22所示。

圖6-22信令網與電話網的對應關系

2.同步網

1）數字同步網的基本概念

數字同步網是現代通信網的一個必不可少的重要組成部分，能準確地將同步信息從基準時鐘源向同步網各同步節點傳遞，從而調節網中的時鐘以建立并保持同步，滿足通信網

對于業務信息的傳輸和交換性能要求，是保證網絡定時性能的關鍵。隨著各種數字業務和通信方式的發展，對整個數字網的時鐘性能的要求越來越高。因此，就有必要在同步節點

或通信設備較多的情況下，在通信網的重要樞紐上，單獨設置時鐘系統，承上啟下，溝通整個同步網，對所在的通信樓的設備提供滿意的同步基準信號。這種設備稱為“通信樓綜合定時供給系統”，英文簡稱BITS（BuildingIntegratedTimingSupply）。

2）數字同步網的同步方式

（1）準同步方式

準同步方式是在數字通信網的各節點處都使用高精度時鐘，其精度限制在規定范圍內，從而使兩個節點之間的滑碼率低到可以接受的程度。這種同步方式最容易實現，但它

的缺點是網中較小的交換節點機或需要定時的其他節點處都需要安裝高精度的時鐘源，費用較高。

（2）主從同步方式

這種方式基于電信網的等級制結構，即各個節點的工作時鐘來自上級節點，各下級節點從接收到的數字信號中提取時鐘，本地時鐘由接收到的外時鐘通過鎖相環鎖定。主從同步的優點是經濟、簡單，但它的缺點是可靠性差，當一個交換機發生故障時，受其控制的下級交換機都將失去工作時鐘。國內通信網通常采用主從同步方式。

3）我國數字同步網

我國的數字同步網采用三級節點時鐘結構和主從同步的方式。全網分為31個同步區，各同步區域的基準源（LocalPrimaryReference，LPR）接收國家時鐘基準源（Primary

ReferenceClocks，PRC）的時鐘信息，而同步區內的各級時鐘則同步于LPR，最終也同步于主用PRC，如圖6-23所示。

圖6-23我國數字同步網組成結構

3.管理網

1）電信管理網的基本概念

簡單地說，TMN是收集、處理、傳送和存儲有關電信網維護、操作和管理信息的一種綜合的手段，為電信主管部門管理電信網起著支撐作用，即協助電信主管部門管好電信

網。TMN是一個有組織的網絡，可以提供一系列管理功能，并能使各種類型的操作系統之間通過標準接口進行通信聯絡，還能使操作系統與電信網各部分之間也通過標準接口進行通信聯絡。

ITU-T在M.3010建議中提出了TMN框架，如圖6-24所示。

圖6-24TMN框架

在TMN的體系結構中，有兩個主要的組成部分：

①可管理（又稱智能化）的電信設備和業務，稱作網絡單元（NetworkElement，NE）。

②管理系統。它通過內部的管理者（Manager）實體與NE通信，完成各種管理功能。

2）電信管理網的物理結構

TMN功能可以在不同的物理配置中實現，圖6-25表示普遍化的TMN物理結構。

圖6-25簡化的TMN物理結構圖

3）電信管理網的基本功能

TMN在多廠家環境下為電信網及其業務提供了一個管理功能和運行、管理和維護（OAM）的通信的主體。

TMN的功能可以分成兩大類：一類是基本功能（BF)，另一類是增強功能（EF）。BF作為構成部件去實現EF，例如業務管理、網絡恢復、客戶控制/再配置、帶寬管理等。TMN的基本功能又可進一步分成三種類型，即管理功能、通信功能和規劃功能。

（1）管理功能

TMN的管理功能包括：性能管理、故障管理、配置管理、賬務管理、安全管理。

性能管理性能管理提供評價和報告電信設備的運行狀況及網絡或網絡單元有效性的各種功能。

故障管理故障管理是用于監測、隔離和糾正電信網及其環境下異常運行的一組功能。

賬務管理賬務管理功能是對網絡服務的使用情況進行量化，并進而確定應收費用的過程，

安全管理安全管理為電信網的電信環境和電信資源的管理與使用提供保護功能，使之不受未經授權的人和/或單位的控制，也不為其提供無償服務。另一方面，安全管理還

為管理網本身，如管理信息數據庫系統（MIB）提供保護，使之免遭侵犯和損害。

（2）通信功能和規劃功能

通信功能包括OS/OS間的通信、OS/NE間的通信、NE/NE間的通信、OS/WS間的通信和NE/WS間的通信等。規劃功能包括網絡規劃、物理資源（如設施、設備等）規劃和勞動力規劃等。

6.1.5接入網

1.接入網概述

1）接入網的定義

1995年7月，ITU-TG.902對接入網作出如下定義：接入網（AN）是由業務節點接口（SNI）與相關用戶網絡接口（UNI）之間的一系列傳送實體組成，為電信業務提供所需傳送承載能力的實施系統，可經由管理接口（Q3）配置和管理。

通俗意義上講，接入網就是介于業務節點接口（SNI）和用戶網絡接口（UNI）之間的網絡，它包含線路設施和傳輸設施，如圖6-26所示。

圖6-26接入網的定義

2）接入網的定界

ITU-TG.902定義的接入網有三類接口，即UNI、SNI和Q3管理接口。由此三個接口對接入網進行了定界。原則上，接入網對其所支持的UNI和SNI的類型和數目并不限制。接入網不解釋信令。管理方面經Q3接口與電信管理網相連。

（1）用戶網絡接口（UNI）

接入網的用戶側經由UNI與用戶相連，不同的UNI支持不同的業務，UNI主要包括PSTN模擬電話接口（Z接口）、ISDN基本速率接口（BRI）、ISDN基群速率接口（PRI）和各種專線接口。

（2）業務節點接口（SNI）

接入網的網絡側經由SNI與業務節點相連，SNI同樣有模擬接口（Z接口）和數字接口（V接口）。Z接口對應于UNI的模擬2線音頻接口，可提供普通電話業務。隨著接入網的數字化和業務的綜合化，Z接口逐漸被V接口取代。

（3）Q3管理接口

Q3管理接口是操作系統（OS）和網絡單元（NE）之間的接口，該接口支持信息傳送、管理和控制功能。在接入網中，Q3接口是TMN與接入網設備各個部分相連的標準接口。通過Q3管理接口來實施TMN對接入網的管理和協調，從而提供用戶所需的接入類型和承載能力。

3）接入網的分類

接入網的分類根據條件的不同有多種，常見的分類是依據所采用傳輸媒介不同進行分類，可分為有線接入網和無線接入網兩大類，如圖6-27所示。

圖6-27接入網的分類

（1）銅線接入

銅線接入主要指的是利用電話線作為傳送實體的接入方式。

電信最早面向個人的互聯網數據業務就是PSTN（公共交換電話網絡）撥號接入方式。它是利用普通電話Modem（調制解調器）在PSTN的普通電話線上進行數據信號傳送的技術。

ADSL、HDSL、VDSL統稱xDSL接入技術。

ADSL寬帶接入網示意圖如圖6-28所示。圖6-28ADSL寬帶接入網示意圖

（2）光纖接入

光纖接入是目前應用最廣泛的接入方式。光纖接入網采用光纖作為傳輸介質，利用光網絡單元(ONU)提供用戶側接口。由于光纖上傳送的是光信號，因而需要在交換局側利用

光線路終端(OLT)進行電/光轉換，在用戶側要利用ONU進行光/電轉換。光纖接入網示意圖如圖6-29所示。

圖6-29光纖接入網示意圖

（3）無線接入

無線接入技術RIT（RadioInterfaceTechnologies）是指通過無線介質將用戶終端與網絡節點連接起來，以實現用戶與網絡間的信息傳遞的技術。

典型的無線接入系統主要由四部分組成：用戶臺（SS）、基站（BS）、基站控制器（BSC）以及網絡管理系統（NMS），如圖6-30所示。

圖6-30無線接入網組成結構

4）接入網的特點

接入網與核心網相比有非常明顯的區別，具有以下特點：

①接入網結構變化大、網徑大小不一。

②接入網支持各種不同的業務。

③接入網技術可選擇性大、組網靈活。

④接入網成本與用戶有關，與業務量基本無關。

2.常用接入網

1）無源光網絡（PON）

無源光網絡是FTTC（光纖到路邊）、FTTR（光纖到遠端）、FTTB（光纖到大樓）、FTTO（光纖到辦公室）、FTTH（光纖到家庭）主要采用的技術。它不但用于公眾通信網的接入，也被專用通信網普遍采用。

（1）PON的概念

PON（PassiveOpticalNetwork）無源光網絡是一種一點到多點（P2MP）結構的光纖接入技術。PON由業務節點側的OLT（光線路終端）、用戶側的ONU（光網絡單元）以及ODN（光分配網絡）組成，如圖6-31所示。

圖6-31無源光網絡應用示意圖

PON具有以下的技術優勢：

①無源光網絡（PON）是一種純介質網絡，在接入網中去掉了有源設備，從而避免了電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設備的故障率，提高了系統可靠性，同時節省了維護成本。

②PON的業務透明性較好，帶寬較寬，可適用于任何制式和速率的信號，包括模擬廣播電視業務。

③由于其局端設備和光纖（從饋線段一直到引入線）由用戶共享，因而光纖線路長度和收發設備數量較少，成本較其他點對點通信方式要低，土建成本也可明顯降低，特別是隨著光纖向用戶日益推進，其綜合優勢越來越明顯。

PON主要存在以下劣勢：

①一次性投入成本較高。

②樹形分支拓撲結構使用戶的保護功能成本較高。

（2）PON的分類、標準及應用

PON技術始于20世紀80年代初，目前市場上的PON產品按照其采用的技術，主要分為APON/BPON（基于ATM的PON/寬帶PON）、EPON（以太網PON）和GPON（APON的升級版本），標準如表6-1所示。

各種PON的功能和應用如表6-2所示。PON技術在全球的應用分布情況如圖6-32所示。圖中可見，歐美主要推廣采用的是GPON技術，我國主要推廣采用的是EPON技術。

圖6-32全球GPON、EPON應用分布情況

（3）EPON

EPON系統通常由OLT、ODN、ONU和網管系統組成，如圖6-33所示。其中：

①OLT光線路終端是EPON系統的局端設備，提供與城域網（IP、SDH、MSTP、MPLS等）的連接，用于實現用戶業務的接入、管理和用戶側業務員的匯聚等功能。

②ONU光網絡單元是EPON系統的用戶端設備，用于提供與EPON網絡的連接，并向用戶提供多種業務接口，如以太網（FE、GE）、POTS、xDSL、EI和射頻（RF）接口等。

ONU根據應用場合的不同，可分為SFU、MDU、HGU、SBU、MTU等類型。

③ODN光分路器用于實現局端到用戶端的光纖分配和連接，屬于無源器件。

圖6-33EPON系統的組成

OLT至ONU的下行數據流采用廣播方式，其傳輸過程如圖6-34所示。圖6-34EPON下行數據流

ONU至OLT的上行數據流采用時分多址接入技術（TDMA），其傳輸過程如圖6-35所示。圖6-35EPON上行數據流

Wi-Fi（WirelessFidelity）是最大的WLAN工業組織Wi-Fi聯盟（Wi-FiAlliance）的商標，該組織致力于對WLAN設備進行兼容性認證測試。通過認證的產品，可以使用Wi-Fi的LOGO。通常，Wi-Fi作為WLAN的同義詞使用，盡管并非所有WLAN設備都進行Wi-Fi認證。

（1）WLAN技術發展過程

（2）IEEE802.11標準

在WLAN的使用中，通常接觸的802.11標準有：802.11a、802.11b、802.11g和只有標準草案的802.11n。這幾種標準的功能如表6-3所示，頻率及信道劃分如表6-4所示。

為了避免臨近設備干擾，將整個頻率劃分成不同范圍，802.11b和802.11g的2.4～2.4835GHz工作頻率帶寬為83.5MHz，劃分為14個子信道，每個子信道帶寬為22MHz。子信道分配如圖6-36(a)所示。在多個信道同時工作的情況下，為保證信道之間不相互干擾，要求兩個信道的中心頻率間隔不能低于25MHz。因此從圖6-36（a）可以看出，802.11b、802.11g標準最多可以提供3個不重疊的信道同時工作。

802.11a的工作頻率帶寬共為300MHz，其中從5.15～5.35GHz頻率帶寬為200MHz，5.725～5.825GHz頻率帶寬為100MHz，共劃分為12個獨立子信道，每個子信道帶寬為20MHz。子信道分配如圖6-36（b）所示。

圖6-36802.11a/b/g的信道頻率配置圖

（3）WLAN的特點

WLAN的優點主要體現在以下幾方面：

①靈活性和移動性。

②安裝便捷。

③易于進行網絡規劃和調整。

④故障定位容易。

⑤易于擴展。

無線局域網在能夠給網絡用戶帶來便捷和實用的同時，也存在著一些缺陷。無線局域網的不足之處體現在以下幾個方面：

①性能易受影響。

②速率不及有線。

③安全性較差。

（4）WLAN的系統組成

一個典型的WLAN系統由無線網絡終端（STA）、無線接入點（AP）、接入控制器（AC）組成，如圖6-37所示。圖6-37WLAN的系統組成

無線網絡終端（STAtion，簡稱STA）能夠通過無線鏈路接入AP的用戶設備，如手機、筆記本等。

無線接入點（AccessPoint，簡稱AP）是WLAN業務網絡的小型無線接入設備，完成802.11a/b/g標準的無線接入。AP也是一種網絡橋接器，是連接有線網絡與無線局域網絡

的橋梁，任何WLAN終端設備均可通過相應的AP接入外部的網絡資源。

接入控制器（AccessController，簡稱AC）作為控制接入點設備的控制器，完成對接入點設備的管理和配置，實現負載均衡、動態信道分配等功能。同時，AC作為接入終端的安全控制節點，完成相應的認證和計費輔助功能。

（5）802.11網絡的基本元素

基于802.11無線網絡的基本結構主要有以下幾種：

①BSS（BasicServiceSet）網絡。BSS是WLAN網絡的基本單位，包括一個基站（AP）和若干個終端（STA），每個BSS都有一個ID，稱為BSSID。在一個BSS內通信必須通過AP來完成。如果一個STA移出BSS的覆蓋范圍，它將不能再與BSS的其他成員通信。對于不同的BSS之間的站點不能直接通信，必須通過分布系統互連并轉發。BSS的結構如圖6-38所示。

圖6-38BSS網絡結構

②ESS（ExtendedServiceSet）網絡。ESS由多個BSS組成，即多個BSS的AP通過分布系統DS(DistributionSystem)相連構成一個ESS。所有AP共享同一個標示符ESSID（與BSSID統稱為SSID）。分布式系統（DS)在802.11標準中并沒有定義，但是目前大都是指以太網。同一個ESS內的終端能在不同BSS之間進行漫游，不同ESSID的無線網絡形成邏輯子網。ESS的結構如圖6-39所示。

圖6-39ESS網絡結構

③IBSS（IndependentBasicServiceSet）網絡。IBSS是指由若干Wi-Fi站點之間對等、臨時的組網，俗稱adhoc網絡。站點之間地位平等，兩兩進行通信。網絡標識BSSID自動

選擇某個站點的MAC地址作為ID。IBSS的結構如圖6-40所示。圖6-40IBSS網絡結構

6.2通信網案例

6.2.1聯通通信網聯通為我國通信三大營運商之一，其通信網覆蓋全國，為公眾提供移動、固話、數據、互聯網等服務。

1.聯通通信網的構成與承載業務

聯通傳輸網絡按照專業劃分，主要包括移動語音、固定語音（含交換、智能、信令網）、IP（含數據網）及傳輸（含同步網）四大部分。每個專業包括省際、省內和本地網三個層面。移動網及固定語音網將共用網間關口局及國際局。

傳輸網所承載的業務主要包括長途語音業務、ATM數據業務、寬帶業務以及移動核心網業務，各類業務的特點如表6-5所示。聯通網絡的總體概況如圖6-41所示。

圖6-41聯通網絡的總體概況

2.聯通傳輸網的構架

聯通傳輸網采用分層構架，包括省際骨干傳輸網、省內骨干傳輸網和本地傳輸網，如圖6-42所示。省際和省內骨干傳輸網均采用雙平面網狀網結構。