【正文】 網(wǎng)絡(luò)之間本質(zhì)的區(qū)別在于所采用的實(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。 第 1章 緒 論 通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 圖 通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ( a ) ( b ) ( c )( d ) ( e )第 1章 緒 論 1．網(wǎng)狀網(wǎng) 網(wǎng)狀網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖 (a)所示。其優(yōu)點(diǎn)是線路冗余度大，網(wǎng)絡(luò)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)絡(luò)成本高，另外網(wǎng)絡(luò)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。 第 1章 緒 論 2．星型網(wǎng) 星型網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖 (b)所示。 N個(gè)節(jié)點(diǎn)的星型網(wǎng)需要 N1條傳輸鏈路。 通常在傳輸鏈路費(fèi)用高于轉(zhuǎn)接設(shè)備，可靠性要求又不高的場合，可以采用星型結(jié)構(gòu)，以降低建網(wǎng)成本。它是由網(wǎng)狀網(wǎng)和星型網(wǎng)復(fù)合而成的。 由于復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)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)和電信骨干網(wǎng)中廣泛采用分級(jí)的復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)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。它屬于共享傳輸介質(zhì)型網(wǎng)絡(luò)，總線型網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)都連至一個(gè)公共的總線上，任何時(shí)候只允許一個(gè)用戶占用總線發(fā)送或接送數(shù)據(jù)。 總線結(jié)構(gòu)主要用于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、電信接入網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)中。該結(jié)構(gòu)中所有節(jié)點(diǎn)首尾相連，組成一個(gè)環(huán)。環(huán)網(wǎng)可以是單向環(huán)，也可以是雙向環(huán)。 環(huán)型結(jié)構(gòu)目前主要用于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、光纖接入網(wǎng)、城域網(wǎng)、光傳輸網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)中。業(yè)務(wù)應(yīng)根據(jù)所依賴的技術(shù)、業(yè)務(wù)提供的信息類型、用戶的業(yè)務(wù)量特性、對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求特征等方面分類，如圖 。 這里我們借鑒傳統(tǒng) ITUT建議的方式，根據(jù)信息類型的不同將業(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)。該類業(yè)務(wù)不需要復(fù)雜的終端設(shè)備，所需帶寬小于 64 kb/s，采用電路或分組方式承載。該類業(yè)務(wù)主要通過分組網(wǎng)絡(luò)承載，所需帶寬小于 64 kb/s。 第 1章 緒 論 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。 第 1章 緒 論 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。 目前通信網(wǎng)業(yè)務(wù)存在的主要問題是：大多數(shù)業(yè)務(wù)都是基于舊的技術(shù)和現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實(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。 (1) 承載業(yè)務(wù)：網(wǎng)絡(luò)提供的單純的信息傳送業(yè)務(wù)，具體地說，是在用戶網(wǎng)絡(luò)接口處提供的。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(語音、數(shù)據(jù)、多媒體 )來定義。它既反映了網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞能力，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。 (3) 補(bǔ)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。常見的補(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。 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(shí)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。 第 1章 緒 論 在面向連接型的網(wǎng)絡(luò)中，兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)間典型的一次數(shù)據(jù)交換過程包含三個(gè)階段：連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放。三個(gè)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(diǎn)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(diǎn)應(yīng)被如何處理和轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)傳輸完畢后，網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)釋放連接。不管是否來自同一數(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，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(dá)目的地。 第 1章 緒 論 2．交換節(jié)點(diǎn)的功能結(jié)構(gòu) 交換式網(wǎng)絡(luò)總是以交換節(jié)點(diǎn)為核心來組建的。為便于敘述，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(diǎn)依靠它來進(jìn)行尋址選路。 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(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)入端口的信息應(yīng)該交換到哪一個(gè)出端口，交換節(jié)點(diǎn)同時(shí)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(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。 第 1章 緒 論 圖 交換節(jié)點(diǎn)中交換功能的實(shí)現(xiàn) (a) 面向連接型； (b) 無連接型 維護(hù)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(hù)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(diǎn)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。 相比較而言，面向連接型的交換節(jié)點(diǎn)設(shè)備要比無連接型的復(fù)雜。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(jìn)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。 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(bào) )( 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(jī) 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。我們也可以看到傳統(tǒng)電信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)最終將基于分組交換技術(shù)匯聚在一起。 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(gè)階段。在整個(gè)通信期間，不管實(shí)際有無數(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)絡(luò)才釋放被占用的資源，撤銷該連接。 第 1章 緒 論 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)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(diǎn)只是簡單將用戶信息在預(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。它的主要缺點(diǎn)是信道資源的利用率低。采用分組交換而不是電路交換來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，主要基于以下原因。 (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。 第 1章 緒 論 (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，分組長度一般在 1000～ 2022字節(jié)左右；每個(gè)分組由用戶信息部分和控制部分組成，控制部分包含差錯(cuò)控制信息，可以用于對(duì)差錯(cuò)的檢測和校正；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(diǎn)，分組交換引入了統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用技術(shù)。 1) 數(shù)據(jù)報(bào) 數(shù)據(jù)報(bào)屬于無連接方式，主要的優(yōu)點(diǎn)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。實(shí)際上，數(shù)據(jù)報(bào)方式最先是在冷戰(zhàn)時(shí)期美國軍方的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) ARPANet上實(shí)現(xiàn)的，是現(xiàn)代 Inter的前身?？梢姅?shù)據(jù)報(bào)不適用于大數(shù)據(jù)量、實(shí)時(shí)性要求高的業(yè)務(wù)。 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(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，以達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)傳輸效果。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。 第 1章 緒 論 虛電路的一次通信過程也分為三個(gè)階段：虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路釋放。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?yàn)殚_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(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(duì)等待，一旦信道空閑，就將其發(fā)送出去，因而這樣一個(gè)連接被加上“虛擬”兩字。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)分復(fù)用。以 分組交換技術(shù)出現(xiàn)在 20世紀(jì) 70年代，當(dāng)時(shí)長途數(shù)據(jù)傳輸還有很高的差錯(cuò)率，為保證可靠的服務(wù)質(zhì)量，分組協(xié)議采用了逐段的差錯(cuò)控制和流量控制，這使得分組交換網(wǎng)交換時(shí)延大，無法為用戶提供更高的速率。 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(cuò)率大大降低。為充分利用當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)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： 第 1章 緒 論 (1) 將原來由網(wǎng)絡(luò)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)絡(luò)只進(jìn)行差錯(cuò)的檢測，發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)就簡單地丟棄分組，糾錯(cuò)工作和流量控制由終端來完成，使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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。 第 1章 緒 論 (3) 呼叫控制分組和用戶信息分組在各自獨(dú)立的虛電路上傳遞。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)為是從窄帶到寬帶 ISDN的首選過渡技術(shù)。 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)在實(shí)時(shí)性要求、服務(wù)質(zhì)量、差錯(cuò)敏感度等諸多方面差異很大，甚至完全相反。 第 1章 緒 論 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采用了以下設(shè)計(jì)策略。 ATM與傳統(tǒng)分組交換、幀中繼、 IP等最顯著的區(qū)別就是采用了固定長分組，并把固定長分組稱為信元。 第 1章 緒 論 (2) 繼承了傳統(tǒng)分組交換的統(tǒng)計(jì)復(fù)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)復(fù)用技術(shù)作了改進(jìn)。 第 1章 緒 論 (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)絡(luò)邊緣的終端設(shè)備上來完成，網(wǎng)絡(luò)只對(duì)信元中的控制字段進(jìn)行必要的差錯(cuò)處理。 第 1章 緒 論 表 主要廣域網(wǎng)交換技術(shù)的特點(diǎn)比較 分組交換 電路交換 數(shù)據(jù)報(bào) 虛電路 幀中繼 A T M 連接方式 面向連接 無連接 面向連接 面向連接 面向連接 比特率 固定 可變 可變 可變 可變 差錯(cuò)控制 不具備 具備 具備 只檢錯(cuò)，不糾錯(cuò) 只對(duì)控制信息差錯(cuò)控制 信道資源使用方式 靜態(tài)復(fù)用，利用率低 統(tǒng)計(jì)復(fù)用，利用率高 統(tǒng)計(jì)復(fù)用，利用率高 統(tǒng)計(jì)復(fù)用，利用率高 統(tǒng)計(jì)復(fù)用，利用率高 流量控制 無 較好 好 無 好 實(shí)時(shí)性 很好 差 較好 好 好 終端間的同步關(guān)系 要求同步 異步 異步 異步 異步 最佳應(yīng)用 實(shí)時(shí)話音業(yè)務(wù) 小批量，不 可靠的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 大批量、可靠的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 局域網(wǎng)互連 綜合業(yè)務(wù) 第 1章 緒 論 通信網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)化組織 網(wǎng)絡(luò)分層的概念 1．網(wǎng)絡(luò)分層的原因 目前，現(xiàn)代通信網(wǎng)均采用了分層的體系結(jié)構(gòu)，主要的原因有以下幾點(diǎn)： (1) 可以降低網(wǎng)