【文章內(nèi)容簡介】 。一般來講，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) 補充業(yè)務(wù)：又叫附加業(yè)務(wù)，是由網(wǎng)絡(luò)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。補充業(yè)務(wù)不能單獨存在，它必須與基本業(yè)務(wù)一起提供。常見的補充業(yè)務(wù)有主叫號碼顯示、呼叫轉(zhuǎn)移、三方通話、閉合用戶群等。 第 1章 緒 論 圖 承載業(yè)務(wù)和用戶終端業(yè)務(wù) 終端用 戶 網(wǎng) 絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)用 戶 網(wǎng) 絡(luò)接口承 載 業(yè) 務(wù)終端用 戶 終 端 業(yè) 務(wù)第 1章 緒 論 未來通信網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)應(yīng)呈現(xiàn)以下特征： (1) 移動性，包括終端移動性、個人移動性； (2) 帶寬按需分配 (3) 多媒體性； (4) 交互性。 第 1章 緒 論 通信網(wǎng)的交換技術(shù) 交換技術(shù)概述 1．面向連接和無連接 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳遞用戶信息時是否預(yù)先建立源端到目的端的連接，我們將網(wǎng)絡(luò)使用的交換技術(shù)分為兩類：面向連接型和無連接型。使用相應(yīng)交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)也依次稱為面向連接型網(wǎng)絡(luò)和無連接型網(wǎng)絡(luò)。 第 1章 緒 論 在面向連接型的網(wǎng)絡(luò)中，兩個通信節(jié)點間典型的一次數(shù)據(jù)交換過程包含三個階段：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信息，用戶信息則在數(shù)據(jù)傳輸階段傳輸。三個階段中最復(fù)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，并在沿途的交換節(jié)點中保存該連接的狀態(tài)信息，這些連接狀態(tài)信息說明了屬于該連接的信息在交換節(jié)點應(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，也可以是一個邏輯連接，但這種區(qū)別用戶并不關(guān)心，它本身也不是影響服務(wù)質(zhì)量的主要因素。數(shù)據(jù)傳輸完畢后，網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)釋放連接。 第 1章 緒 論 在無連接型的網(wǎng)絡(luò)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。不管是否來自同一數(shù)據(jù)源，交換節(jié)點將分組看成互不依賴的基本單元，獨立地處理每一個分組，并為其尋找最佳轉(zhuǎn)發(fā)路由，因而來自同一數(shù)據(jù)源的不同分組可以通過不同的路徑到達目的地。 兩種方式各有優(yōu)缺點，面向連接方式適用于大批量、可靠的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，但網(wǎng)絡(luò)控制機制復(fù)雜；無連接方式控制機制簡單，適用于突發(fā)性強、數(shù)據(jù)量少的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。 第 1章 緒 論 2．交換節(jié)點的功能結(jié)構(gòu) 交換式網(wǎng)絡(luò)總是以交換節(jié)點為核心來組建的。一個交換節(jié)點要完成任意入線的信息到指定出線的交換功能，基本的前提是網(wǎng)絡(luò)中的每一個交換節(jié)點都必須擁有當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的信息。為便于敘述，我們將交換節(jié)點中存儲的到每一個目的地的路由信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為“路由表”，路由表可以簡單地理解為一張網(wǎng)絡(luò)地圖，交換節(jié)點依靠它來進行尋址選路。 無連接型網(wǎng)絡(luò)和面向連接型網(wǎng)絡(luò)中交換節(jié)點的交換實現(xiàn)有較大差別，圖 。 第 1章 緒 論 在面向連接型的網(wǎng)絡(luò)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，沿途交換節(jié)點以目的地址為關(guān)鍵字，查找路由表，就可以確定目的地，相應(yīng)入端口的信息應(yīng)該交換到哪一個出端口，交換節(jié)點同時將該信息保存到一張轉(zhuǎn)發(fā)表中，在用戶數(shù)據(jù)傳輸階段，用戶數(shù)據(jù)無需攜帶目的地址，只需攜帶一個短的連接標(biāo)識，交換節(jié)點根據(jù)連接標(biāo)識和轉(zhuǎn)發(fā)表就可實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)交換。實際上，轉(zhuǎn)發(fā)表記錄的是一個交換節(jié)點當(dāng)前維持的所有的連接狀態(tài)信息，這些信息指明了一個連接上的用戶信息在交換節(jié)點上應(yīng)該如何轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)交換實現(xiàn)技術(shù)的不同，該表的內(nèi)容和物理形式也不相同。 第 1章 緒 論 圖 交換節(jié)點中交換功能的實現(xiàn) (a) 面向連接型； (b) 無連接型 維護管理管理信息路由表路由信息交換路由協(xié)議UNI信令NNI信令信令信息轉(zhuǎn)發(fā)控制 轉(zhuǎn)發(fā)表呼叫處理交換模塊用戶信息( a )維護管理路由表路由信息交換轉(zhuǎn)發(fā)控制交換模塊( b )用戶信息信令信息管理信息路由協(xié)議用戶信息用戶信息第 1章 緒 論 在無連接型的網(wǎng)絡(luò)中，由于無需建立連接，交換節(jié)點也就不需要呼叫處理功能和記錄連接狀態(tài)信息的轉(zhuǎn)發(fā)表。但要求每一個分組都攜帶目的地址，交換節(jié)點只需要根據(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)點設(shè)備要比無連接型的復(fù)雜。 第 1章 緒 論 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)，后來發(fā)展起來的幀中繼、 ATM以及近來的各種 IP交換技術(shù)和 MPLS技術(shù)都是基于這兩種技術(shù)綜合或改進的，本節(jié)將不介紹 MPLS技術(shù)，相關(guān)的內(nèi)容在后續(xù)章節(jié)有詳細(xì)介紹。圖 。 第 1章 緒 論 圖 通信網(wǎng)的主要交換技術(shù) 電 路 交 換廣 域 網(wǎng)多 速 率 電 路 交 換(N I SD N )分 組 交 換 ( 虛 電 路 )( X . 2 5 分 組 交 換 的 使 用 )幀 中 繼分 組 交 換 ( 數(shù) 據(jù) 報 )( 路 由 器 的 使 用 )各種 I Po v e r A T MA T M 交換M P L S 交換第 二 層 交 換( 網(wǎng) 橋 的 使 用 )第 二 層 交 換( 局 域 網(wǎng) 交 換 機 的 使 用 )第 三 層 或 多 層 交 換( 路 由 器 的 使 用 )？局 域 網(wǎng)第 1章 緒 論 需要說明的是，圖 ，它在 1970年以前曾廣泛用于數(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分支：在傳統(tǒng)電信領(lǐng)域以 ，采用面向連接的虛電路技術(shù)；在計算機領(lǐng)域則以 TCP/IP協(xié)議和路由器組網(wǎng)，使用無連接的數(shù)據(jù)報技術(shù)，并最終形成了目前的 Inter。我們也可以看到傳統(tǒng)電信網(wǎng)和計算機網(wǎng)最終將基于分組交換技術(shù)匯聚在一起。總的來說，交換技術(shù)的發(fā)展趨勢是：信道利用率越來越高，支持可變速率和多媒體業(yè)務(wù)，并且有復(fù)雜的協(xié)議體系來保證服務(wù)質(zhì)量。 第 1章 緒 論 1．電路交換 電路交換方式主要用于目前的電話通信網(wǎng)，它是一種面向連接的技術(shù)，一次通信過程分為連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放三個階段。 在連接建立階段，網(wǎng)絡(luò)要完成兩項工作：第一，確定本次通信從源端到目的地端，用戶業(yè)務(wù)信息應(yīng)走的路由；第二，在該路由途經(jīng)的交換節(jié)點進行全程的資源預(yù)留，預(yù)留的資源包括交換節(jié)點中從入端口到出端口的內(nèi)部通道和交換節(jié)點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，這個連接通常占用固定的帶寬或時隙，有固定的傳輸速率。在整個通信期間，不管實際有無數(shù)據(jù)傳輸，沿途的交換節(jié)點負(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，網(wǎng)絡(luò)才釋放被占用的資源，撤銷該連接。電路交換在連接建立時，預(yù)先分配固定帶寬資源的方式被稱為靜態(tài)復(fù)用方式。 第 1章 緒 論 電路交換的主要特點是：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)絡(luò)資源；并且在通信期間，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)點只是簡單將用戶信息在預(yù)先建立的連接上進行轉(zhuǎn)發(fā)，節(jié)點處理時延可忽略不計，效率極高。電路交換很適合實時性要求高的通信業(yè)務(wù)，傳統(tǒng)電話通信網(wǎng)就采用這種方式，它很好地解決了實時話音通信問題。它的主要缺點是信道資源的利用率低。 第 1章 緒 論 2．分組交換 分組交換方式主要用于計算機間的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，它的出現(xiàn)晚于電路交換。采用分組交換而不是電路交換來實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，主要基于以下原因。 (1) 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有很強的突發(fā)性，采用電路交換方式，信道利用率太低。 (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)中終端間異步、可變速率的通信要求。 (3) 話音傳輸對時延敏感、對差錯不敏感，而數(shù)據(jù)傳輸則恰好相反，用戶對一定的時延可以忍受，但關(guān)鍵數(shù)據(jù)細(xì)微的錯誤都可能造成災(zāi)難性后果。 第 1章 緒 論 (4) 分組交換是針對數(shù)據(jù)通信而設(shè)計的，主要特點是：數(shù)據(jù)以分組為單位進行傳輸，分組長度一般在 1000～ 2022字節(jié)左右；每個分組由用戶信息部分和控制部分組成，控制部分包含差錯控制信息，可以用于對差錯的檢測和校正；交換節(jié)點以“存儲－轉(zhuǎn)發(fā)”方式工作，可以方便地支持終端間異步、可變速率的通信要求；為解決電路交換方式信道資源利用率低的缺點，分組交換引入了統(tǒng)計時分復(fù)用技術(shù)。 第 1章 緒 論 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)處理分組方式的不同，分組交換分為兩種類型，即數(shù)據(jù)報和虛電路。 1) 數(shù)據(jù)報 數(shù)據(jù)報屬于無連接方式，主要的優(yōu)點是：協(xié)議簡單，無需建立連接，無需為每次通信預(yù)留帶寬資源，電路交換中帶寬利用率低的問題自然也就解決了。同時由于每一分組在網(wǎng)上都獨立尋路，因而抵抗網(wǎng)絡(luò)故障的能力很強，特別適合于突發(fā)性強，數(shù)據(jù)量小的通信業(yè)務(wù)。實際上，數(shù)據(jù)報方式最先是在冷戰(zhàn)時期美國軍方的計算機通信網(wǎng) ARPANet上實現(xiàn)的，是現(xiàn)代 Inter的前身。 第 1章 緒 論 數(shù)據(jù)報的主要缺點是：由于沒有為通信建立相應(yīng)的連接，并預(yù)留所需的帶寬資源，因此分組在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時，需要攜帶全局有效的網(wǎng)絡(luò)地址，在每一個交換節(jié)點，都要經(jīng)歷一次存儲、選路、排隊等待線路空閑，再被轉(zhuǎn)發(fā)的過程，因而傳輸時延大，并存在時延抖動問題。可見數(shù)據(jù)報不適用于大數(shù)據(jù)量、實時性要求高的業(yè)務(wù)。目前，通信網(wǎng)上該方式主要用于信令、控制管理信息和短消息等 (例如 SS SNMP、 SMS等 )的傳遞， Inter的 IP技術(shù)也屬于此類。 第 1章 緒 論 2) 虛電路 虛電路是一種面向連接的分組交換方式，其設(shè)計目標(biāo)是將數(shù)據(jù)報和電路交換這兩種技術(shù)的優(yōu)點結(jié)合起來，以達到最佳的數(shù)據(jù)傳輸效果。 采用虛電路技術(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，我們隨后解釋原因。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)報的不同之處。 第 1章 緒 論 虛電路的一次通信過程也分為三個階段：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于：虛電路建立階段，網(wǎng)絡(luò)完成的工作只是確定兩個終端之間用戶分組傳輸應(yīng)走的路由，并不進行靜態(tài)的帶寬資源預(yù)留，沿途的交換節(jié)點只是將屬于該連接的分組應(yīng)如何進行轉(zhuǎn)發(fā)的信息填寫到轉(zhuǎn)發(fā)表中。換句話說，虛電路建立成功后，假如源端沒有分組傳輸，虛電路不占用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，因為開始就沒有為虛電路預(yù)留帶寬；當(dāng)源端有分組要發(fā)送時，交換節(jié)點一般先對收到的分組進行必要的協(xié)議處理，然后根據(jù)虛電路建立階段填好的轉(zhuǎn)發(fā)表將分組轉(zhuǎn)發(fā)至輸出端口排隊等待，一旦信道空閑，就將其發(fā)送出去，因而這樣一個連接被加上“虛擬”兩字。分組交換中，這種對物理線路帶寬資源的分配使用方式，稱為統(tǒng)計時分復(fù)用。相應(yīng)地，電路交換中對物理線路帶寬資源的分配使用方式叫靜態(tài)時分復(fù)用。 第 1章 緒 論 3．幀中繼 幀中繼技術(shù)主要用于局域網(wǎng)高速互連業(yè)務(wù)。以 分組交換技術(shù)出現(xiàn)在 20世紀(jì) 70年代，當(dāng)時長途數(shù)據(jù)傳輸還有很高的差錯率，為保證可靠的服務(wù)質(zhì)量，分組協(xié)議采用了逐段的差錯控制和流量控制，這使得分組交換網(wǎng)交換時延大，無法為用戶提供更高的速率。例如 64 kb/s。 20世紀(jì) 80年代后期，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率大大降低。另一方面，微電子技術(shù)的進步使得終端的計算能力每 18個月提高一倍，而成本卻大大下降。為充分利用當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)高速度、低差錯和終端計算成本低的特點，幀中繼技術(shù)被提出，其主要設(shè)計思想如下： 第 1章 緒 論 (1) 將原來由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點承擔(dān)的非常耗時的逐段差錯控制功能和流量控制功能刪除，網(wǎng)絡(luò)只進行差錯的檢測，發(fā)現(xiàn)差錯就簡單地丟棄分組，糾錯工作和流量控制由終端來完成，使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點專注于高速的數(shù)據(jù)交換和傳輸，通過簡化網(wǎng)絡(luò)功能來提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度。 (2) 保留 ，但將虛電路的復(fù)用和交換從原來的第三層移至第二層來完成，通過減少協(xié)議的處理層數(shù)，來提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率。 第 1章 緒 論 (3) 呼叫控制分組和用戶信息分組在各自獨立的虛電路上傳遞。 經(jīng)過這樣的改進，幀中繼的速率可以比傳統(tǒng)的分組網(wǎng)提高一個數(shù)量級，典型接入速率可達 2 Mb/s。目前幀中繼主要用于LAN間的高速互連， VPN的組建，遠(yuǎn)程高品質(zhì)視頻、圖像信息的傳遞，幀中繼曾被認(rèn)