现代通信网技术综述

课程目的
现代计算机与通信新技术讲座
北京邮电大学 计算机科学与技术学院
2006年9月
北京邮电大学 计算机科学与技术学院 通信技术中心 卞佳丽
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了解目前和未来计算机及通信领域中一些 主要新技术的基本原理,技术特点,发展 前景和应用范例. 拓展和弥补不同专业背景的学生有关计算 机及通信专业的技术知识.
课程内容(1)
现代通信网技术综述 主讲人:卞佳丽 时间:9月12日(1班),14日(2班) 网络管理的基本概念与技术发展趋势 主讲人:孟络明 时间:9月19日(1班),21日(2班) 网络安全及防火墙 主讲人:阙喜荣 时间:9月26日(1班),28日(2班) 嵌入式处理技术 主讲人:邝坚 时间:10月10日(1班),12日(2班) 多媒体通信技术 主讲人:马华东 时间:10月17日(1班),19日(2班) 北京邮电大学 计算机科学与技术学院 通信技术中心 卞佳丽
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课程内容(2)
电信网业务计量标准与问题 主讲人:魏更宇 时间: 10月24日(1班),26日(2班) 宽带接入技术 主讲人:卞佳丽 时间: 10月31日(1班),11月2日(2班) 宽带无线接入技术与无线Mesh网络 主讲人:卢美莲 时间: 11月7日(1班),9日(2班) Ad hoc and Sensor Networks 主讲人:罗红 时间: 11月14日(1班),16日(2班) 无线数据通信技术 主讲人:王文东 时间: 11月21日(1班),23日(2班) 北京邮电大学 计算机科学与技术学院 通信技术中心 卞佳丽
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课程内容(3)
智能化Web技术 主讲人:苏森 时间: 11月28日(1班),11月30日(2班) 网格技术 主讲人:徐六通 时间: 12月5日(1班),7日(2班) IMS与移动即时通信技术 主讲人:卞佳丽 时间: 12月12日(1班),14日(2班) Java2 platform技术 主讲人:卞佳丽 时间: 12月29日(1班),21日(2班) 机动
教学安排
授课: No.0~No.14周 复习考试:No.16~No.18 考试方法:开卷笔试
联系方式:E-mail: jlbian@
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内容 现代通信网技术综述
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通信网的基本概念和技术 业务网技术综述 传送网技术综述 支撑网技术综述
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主要内容
通信网的分层结构 通信网的体系结构 通信网的组网结构 现代通信网的技术发展
通信网的基本构成
交换设备
传输设备 终端设备
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通信网的分层结构
应用层
主要内容
通信网的分层结构 通信网的体系结构 通信网的组网结构 现代通信网的技术发展
业务网 业务网1 SN1 …… 业务网n SNn 传送网 接入网 骨干传送网
支 撑 网
CPE/CPN
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通信网中协议的功能
分段和重组 封装 连接控制 流量控制 差错控制 寻址 复用 附加的服务
OSI参考模型
协议 应用层 表示层 会话层 原语 传输层 网络层
数据链路层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
数据链路层
物理层 物理媒质
物理层
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层间数据单元的传送
(N+1) 层 (N+1)-PDU SAP N层
SAP:服务访问点 SDU:服务数据单元 PDU:协议数据单元 PCI:协议控制信息
层间通信原语
请求(Request) 指示(Indication) 响应(Response) 证实(Confirm)
服务用户 N层 request 服务提供者 N-1层 服务用户 N层 indication response confirm N-PDU
N-PCI
N-SDU
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OSI参考模型在电信网中的应用
分组交换数据网的X.25接口 N-ISDN的S/T口 No.7公共信道信令网 用户接入网的V5接口 电信管理网的Q3接口 SDH的ECC信道 ...
ATM协议参考模型
管理面 控制面 高层 ATM适配层 ATM层 物理层 用户面 高层 面 管 理 层 管 理
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TCP/IP协议分层模型
应用 TCP IP 网络接入 物理 源系统 应用 TCP IP 网络接入 物理 目的系统
IP宽带综合网的体系结构
应用模型 业务支持 用户需求 能力要求 系统模型 功能与结构 技术要求 规范支持 标准要求 技术模型 技术规范 技术支持
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主要内容
通信网的分层结构 通信网的体系结构 通信网的组网结构 现代通信网的技术发展
通信网的组网结构
网状型 网孔型 星型 复合型 环型 总线型 树型
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主要内容
通信网的分层结构 通信网的体系结构 通信网的组网结构 现代通信网的技术发展
通信网的技术发展
通信技术数字化 通信业务综合化 通信网络宽带化 通信服务个人化 网络管理智能化 网络互通融合化
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内容
通信网的概念和结构 业务网技术综述 传送网技术综述 支撑网技术综述
业务网的种类(1)
电信网
电话通信网 (PSTN) 综合业务数字网 (N-ISDN) 分组交换网 (X.25) 帧中继网 (FRN) 数字数据网 (DDN)
通信业务
模拟电话,中低速率 ( ≤ 56kbit/s ) 电话,传真,数据等综合业务 (64~2048kbit/s) 中低速数据(≤ 64kbit/s ) 中高速数据(64~2048kbit/s) 中高速数据(64~2048kbit/s)
主要特点
应用广泛 灵活方便 节省开支 应用广泛 可靠性高 传输速率高 灵活,价格低 应用广泛 传输速度高 价格高
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业务网的种类(2)
电信网
数字移动通信网 (GSM,CDMA) (GPRS) (3G) 智能网 (IN) 宽带综合业务数字网 (B-ISDN) 下一代网络 (NGN)
电信交换系统的基本结构
主要特点
应用广泛 移动通信
通信业务
电话,低速数据 (8~16kbit/s ) 电话,中速数据 <100kbit/s 多媒体 2Mbit/s
交 用 户 线 接口 网 络 接口 接口 换 接口 中 继 线
快速提供各种新业务 业务交换与业务控制相分离 业务生成独立于业务运行环境 多媒体 ≥155.52Mbit/s 多媒体,高速数据 (Gbit/s) 宽带综合业务 发展方向,高效灵活,综合, 开放,多业务
控制系统
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电信交换的基本技术
互连技术 交换网络的拓扑结构,选路策略,控制机理,多播方式,阻 塞特性,故障防卫 接口技术 模拟用户接口,数字用户接口,模拟中继接口,数字中继接 口 信令技术 用户信令,局间信令 控制技术 控制系统的结构方式,处理机间的通信方式,多处理机结构 北京邮电大学 计算机科学与技术学院 通信技术中心 卞佳丽
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通信网与交换技术
CTM 电 路 交 换 多 速 率 电 路 交 换 快 速 电 路 交 换 ATM 交 换 帧 中 继 分 组 交 换 报 文 交 换 PTM
IP交换
CTM-Circuit Transfer Mode PTM-Packet Transfer Mode ATM-Asynchronous Transfer Mode
光交换
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电路交换 (Circuit Switching)
交换节点A 建立 传送 释放 交换节点B 交换节点C
电路交换的特点
面向连接方式(物理连接) 同步时分复用(固定分配带宽) 无差错控制机制 对通信信息不作处理 流量控制基于呼叫损失制
电路交换的基本过程 北京邮电大学 计算机科学与技术学院 通信技术中心 卞佳丽
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同步时分复用
属于逻辑信道B的原始信号周期性出现
TSn C 帧 TSi B TS0 TSn A C TSi B 帧 TS0 A
分组交换(PS:Packet Switching)
分组交换将用户要传送的信息分割为若干个分组 (packet),每个分组中有一个分组头,含有可供选 路的信息和其他控制信息. 分组交换的两种模式: 虚电路(VC:Virtual Circuit)方式 数据报(DG:Datagram)方式
STD(Synchronous Time Division): 通过时间位置来区别每一个逻辑信道
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虚电路
所谓虚电路方式,就是在用户数据传送前先要通过 发送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路;一旦虚电 路建立后,属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路 传送,最后通过呼叫清除分组来拆除虚电路. 它不同于电路交换中的物理连接,而是逻辑连接. 交换虚电路(SVC:Switched Virtual Circuit) 永久虚电路(PVC:Permanent Virtual Circuit)
数据报
数据报不需要预先建立逻辑连接,而是按照每 个分组头中的目的地址对各个分组独立进行选路.
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虚电路与数据报的比较
分组头 选路 分组顺序 故障敏感性 应用 虚电路 简单 (逻辑信道号) 基于虚连接表 不会失序 敏感 连续数据流 数据报 复杂 (详细的选路信息) 每个分组独立选路 选路复杂 失序现象 不敏感(可靠性高) 询问/响应
分组交换协议
分组交换基于X.25协议,该协议包含了3层,第一层物理 层,第二层数据链路层,第三层分组层,对应于OSI模型的下 三层. X.25分组层 LAPB 物理层 网络层 数据链路层 物理层 3 2 1
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分组通信协议
统计时分复用
分组头中有一个表明属于哪路逻辑信道的标识(LCN)
Y 分组
Y 分组 分组
Z
X 分组
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分组交换特点
面向连接方式(逻辑连接)和无连接方式 统计时分复用(动态分配带宽) 有差错控制机制 对通信信息作处理 流量控制基于呼叫延迟制
帧中继(Frame Relay)
分组交换 分组 OSI 1,2,3 (X.25协议) 用户面与控制面 不分离 帧交换 帧 OSI 1,2 帧中继 帧 OSI 1,2(核心)
用户面与控制面分离 用户面与控制面分离
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3 2 1
分组层 LAPB 物理层 数据链路层 物理层 LAPF 物理层 局域网 LAN
局域网 LAN
分组交换机
帧交换机
帧中继交换机
局域网 LAN 北京邮电大学 计算机科学与技术学院 通信技术中心 卞佳丽
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ISDN技术
ISDN的三个基本特性 ISDN结点-结点接口
ISDN的基本原理与特性
– 公共信道信令
No.7-ISUP 标准的用户 网络接口
(30B+D) PRI
– 端到端的数字连接 – 标准的用户网络接口 – 综合的业务
ISDN交换机
ISDN交换机
ISDN用户-网络接口
– 提供的接口类型:
BRI: 2B+D PRI: 30B+D 公共信道信令:DSS1 L1: U接口 或 E1接口 L2: LAPD (Q.921) L3: Q.931
ISDN网络提供的能力
–
– – – –
电路交换能力 分组交换能力 公共信道信令 无交换连接能力 综合的业务
NNI BRI (2B+D) (No.7 ISUP)
端到端的数字连接
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ISDN网络提供的能力
ISDN网络 ISDN交换机
分组交换能力
ISDN支持分组交换功能(1)
ISDN交换机
X.25 承载通道 X.25 X.25
电路交换能力 用户信息 无交换连接能力 用户-网络信令 公共信道信令能力 用户-网络信令 用户信息 B信道 S/T
PH
X.75
D信道
Packet Handler 分组处理功能模块
用户-用户信令
Q.931 信令通道
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ISDN交换机
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ISDN支持分组交换功能(2)
承载通道 空闲 X.25 X.25 B信道 S/T
PH
ATM交换-异步传送模式
固定长度的信元
采用很短的信元可以减少交换节点内部的缓冲器容量以 及排队时延和时延抖动 信元的长度固定,则有利于简化交换控制和缓冲器管理
Packet Handler 分组处理功能模块
X.75
信头简化 面向连接 异步时分交换
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D信道
ISDN交换机
X.25
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固定长度的信元
发送次序 8 发 送 次 序 7 6 5 4 3 2 1 比特 1 … 5 6
信头简化——UNI信元
比特 8 7 GFC VPI VCI VCI HEC PT 6 5 4 3 VPI VCI 2 1 1 2 3 CLP 4 5
信头(5字节)
……………….
信息段(48字节)
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信头简化——NNI信元
比特 8 7 6 5 VPI VPI VCI VCI HEC PT VCI 4 3 2 1 1 2 3 CLP 4 5
异步时分复用
有一个表明属于哪路逻辑信道的标(VPI/VCI)
Z
Y
Y
Z
Y
X 信元
ATD(Asynchronous Time Division): 通过标记来区分每一个逻辑信道
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IP交换
IP网络技术:
特点:技术简单,可扩展性好,灵活性高 存在问题:传输效率低,无法保证服务质量
IP 与ATM融合的两种模式(1)
重叠模式 o IP层运行在ATM层之上 o 2个地址空间(IP地址与ATM地址) o 2种选路协议(IP选路协议与ATM选路协议) o 需要地址解析功能 CIP,LANE,MPOA是重叠模式
ATM网络技术:
特点:可满足多业务需求,传输效率高,保证服务质 量,有流量控制 存在问题:技术复杂,可扩展性不好
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叠加模型——CIP
IP 与ATM融合的两种模式(2)
集成模式 o 单一的IP地址空间 o 单一的IP选路协议 o 需要控制协议(将3层的选路信息映射到2层直 通交换机制) Ipsilon的IP交换,Tag交换,MPLS是集成模式
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什么是MPLS
MPLS是利用标记进行数据转发的.当分组进入网络 时,要为其分配固定长度的短的标记并将标记与分组封装 在一起,在整个转发过程中,交换节点仅根据标记进行转 发. MPLS具有"多协议"特性,对上兼容IPv4,IPv6等多 种主流网络层协议,将各种传输技术统一在一个平台之 上;对下支持ATM,FR,PPP等链路层多种协议,从而 使得多种网络的互连互通成为可能.
集成模型——MPLS
LER
LER IP LABEL
LSR
LABEL
LSR
LER
IP LSR
LABEL
LER
LSR
LER IP
LER LER
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Slide 60北京邮电大学计算机科学与技术学院通信技术中心卞佳丽电交换
光电
光电光电电光光电
电光光信号
光信号
光交换
光信号
光信号
光交换
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内容
通信网的概念和结构 业务网技术综述 传送网技术综述 支撑网技术综述
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9传送网：骨干传送网+接入网9传送网的功能：
在不同地点的各点之间完成转移信息的传递。

9传送网的分层结构：
3个子层：电路层、通道层、传输媒质层
9传送网的实现技术：
有线传输：铜线、光纤 无线传输：微波、卫星9PDH 与SDH
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通道层电路层传输媒质层
传送网的分层结构
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内容
通信网的概念和结构 业务网技术综述 传送网技术综述 支撑网技术综述
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No.7信令网
数字同步网
电信管理网
现代通信网中的3个支撑网
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No.7信令网
9信令的基本概念9No.7信令网的功能9No.7信令的协议栈9No.7信令网的结构
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交换机A 交换机B
中继线
HKOF 拨号音拨号
占用信令回铃音
选择信令
振铃
应答信令
HKOF
忙音HKON
后向挂机信令HKON
前向拆线信令拆线证实信令
通话
什么是信令
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交换网络处理机
信令终端
交换网络
处理机
信令终端
信令链路数据链路
话路群
…
交换网络
处理机
信令终端
交换网络处理机
信令终端
信令
话路群
…
信令随路信令方式
公共信道方式
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No.7信令网的功能
No.7信令网不仅可以在电话网、电路交换的数据网、N-ISDN 、B-ISDN 和智能网中传送有关呼叫建立和释放的信令，还可以为交换局和各种特种服务中心之间传送数据信息，它能为多种业务网提供服务。

主要用途：
9电话网的局间信令
9
电路交换的数据网的局间信令9ISDN 网的局间信令9智能网业务
9B-ISDN 网的局间信令9。

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No.7信令的协议栈
MTP3TC 用户TC
SCCP
ISUP
TUP
1
23
4~6
MTP2MTP1
TCAP
ISP 7
NSP （网络业务部
分）
ISP ：中间业务部分
INAP 、OMAP 、MAP
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TC 用户
TC
SCCP B-SCCP
ISUP TUP
MTP2MTP1
TCAP
ISP
MTP3/增强的MTP3
SAAL
ATM
物理层
B-ISUP
支持B-ISDN 的No.7信令协议栈
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信令点（SP ）
信令转接点（STP ）
信令链路
No.7信令网的组成：
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HSTP
HSTP HSTP
A
HSTP
HSTP HSTP
B
LSTP LSTP
LSTP LSTP
SP
SP SP
大城市本地信令网
No.7信令网
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数字同步网
9同步的概念9同步的方式9同步网的组网方式
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同步：是指信号之间频率相同，相位上
保持某种严格的特定关系。

网同步：是指通过适当的措施使全网中
的数字交换系统和数字传输系统工作在相同的时钟频率。

同步的概念
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同步的方式
主从同步方式：
–直接主从同步方式–等级主从同步方式
优点：稳定性好、网络建设费用低、组网灵活
互同步方式：
适于网状结构、时钟设备便宜、稳定性差
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一级基准钟
二级从钟
三级从钟
从钟
从钟
从钟
从钟
从钟从钟基准钟
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同步网的组网方式
时钟源：
–基准时钟源：铯原子钟、铷原子钟、GPS –受控时钟源
同步网的组网方式：
我国数字同步网采用等级主从同步方式。

其结构为多基准钟、分区等级主从同步网络。

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基准时钟
二级三级
四级二级
三级三级三级四级四级
四级
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电信管理网
9电信管理网是提供一个有组织的网络结构，以取
得各种类型的操作系统之间、操作系统与电信设备之间互连，它是一个综合的、智能的、标准化的电信管理系统。

9网管中心、网络单元、数据通信网
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No.7信令网
数字同步网
PSTN
PSPDN
PDH
SDH
TMN
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操作系统
操作系统
操作系统
数据通信网
传输系统交换节点交换节点
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习题
1、通信网的分层结构是怎样的？
2、举例说明OSI 参考模型在通信网中的应用？
3、业务网都有哪些？适于提供什么样的业务？
4、哪些网络属于支撑网？各完成什么功能？
5、通信网中的交换技术主要有哪些？技术特点是什么？
谢谢！。