1、第6章 电信传输网络,6.1 电话网 6.2 计算机网络 6.3 有线广播电视传输网,6.1 电话网,6.1.1 概述电话网目前主要有固定电话网、移动电话网和IP电话网，这里主要讲述固定电话网即公用电话交换网（PSTN：Public Switched Telephone Network）。电话网主要由长途传输介质和交换设备组成，长途传输介质主要采用光缆，也有采用铜缆中继线路以及微波通信系统，交换设备有长途电话交换机、国际自动电话交换设备以及市内自动电路交换设备等。,图6-1电话网的基本结构,6.1.2 网络结构,1. 层次结构图6-2 电话网的层次结构,电信管理网是一个有组织的网络结构，它采用
2、商定的具有标准协议和信息的接口进行管理信息交换，以取得各种类型的操作系统（OS)、操作系统与电信设备之间的互连。从理论与技术上讲，它是一组为目标而制定的一系列的技术标准和规范；从逻辑和实施方面考虑，TMN就是一个完整的、独立的管理网络，是各种不同应用的管理系统。按照TMN的标准接口互连而成的网络，这个网络在有限的点上与电信网接口，与电信网的关系是管与被管的关系，是管理网与被管理网的关系,目前同步网的结构基本有如下3种类型 （1）主从同步。以一个规定的主节点时钟为定时基准，控制其他节点时钟与主节点时钟同步（2）准同步。网内所有节点时钟均采用高精度时钟，互不控制 （3）混合同步，区内主从同步、区间
3、准同步,2. 拓扑结构,多个交换机之间，相互连通的方式多种多样。忽略交换机的空间位置，以及连接链路的空间走向和几何长度，电话网所表现出来的几何性质，即为拓扑结构 电话交换机,基本的网络拓扑结构，包括网状网、星型网、环型网和总线型网等，如图1-3所示。电话网所采用的拓扑结构，除了用户环路部分和用户住地部分外，以网型网、星型网及其复合型网为主。,3. 中国电话网的结构,（1）长途网及其结构演变中国的电话网最早分为五级，长途网分为四级，一级交换中心之间相互连接成网状网，其余各级交换中心以逐级汇接为主。 然而由于经济的发展，非纵向话务流量日趋增多，新技术、新业务层出不穷，这种多级网络结构存在的问题日益
4、明显,目前我国电话长途网已由四级向两级转变。省级（包括直辖市）交换中心构成长途两级网的高平面网(省际平面)，地（市）级交换中心构成长途网的低平面网(省内平面)，然后逐步向无级网和动态无级网过渡。长途两级网将国内长途交换中心分为两个等级，省级（包括直辖市）交换中心以DC1表示；地（市）级交换中心以DC2表示,图6-4 长途两级网的网路结构,今后，中国的电话网将近一步形成由一级长途网和本地网所组成的二级网络，实现长途无级网。这样，中国的电话网将由3个层面（长途电话网平面、本地电话网平面和用户接入网平面）组成,（2）本地网,本地网的类型类型有两种：一种是特大和大城市本地网,另一种是中等城市本地网 本
5、地网的交换中心及职能 它的职能是负责疏通本局用户的去话和来话话务,6.1.3国内、国际长途电话网,国内长途电话网是指全国各城市间用户进行长途通话的电话网，网中各城市都设一个或多个长途电话局，各长途局间由各级长途电路连接起来。国际长途电话网是指将世界各国的电话网相互连接起来进行国际通话的电话网,6.1.4 电话网技术,1.路由选择（1）路由分类 基干路由 具有上下级汇接关系的相邻等级交换中心之间以及长途网和本地网的最高等级交换中心之间的低呼损电路群组成 低呼损直达路由 直达路由是指由任意2个交换中心之间的电路群组成的，不经过其他交换中心转接的路由。低呼损直达路由由任意2个等级的交换中心之间的低呼
6、损直达电路组成,高效直达路由 由任意2个等级的交换中心之间的高效直达电路组成 首选路由和迂回路由 当某一交换中心呼叫另一个交换中心时，对目标局的选择可以有多个路由。其中第1次选择的路由称为首选路由；当首选路由遇忙时，就迂回到第2条路由或者第3条路由，称为首选路由的迂回路由。,（2）路由选择概述,路由选择也称选路，是指一个交换中心呼叫另一个目标局的交换中心时在可能的路由中选择一个最优的。路由选择时，有固定路由选择计划和动态路由选择计划2种,（3）固定等级制选路规则,长途网路由选择 其路由选择规则如下：1）网中任一长途交换中心呼叫另一长途交换中心时所选路由局向最多为3个；2）路由选择顺序为先选直达
7、路由，再选迂回路由，最后选最终路由；3）在选择迂回路由时，先选择直接至受话区的迂回路由，后选择发话区的迂回路由。在发话区是从低级局往高级局的方向；,而在受话区是从高级局往低级局的方向；4）在经济合理的条件下，应使同一汇接区的主要话务在该汇接区疏通，路由选择过程中遇低呼损路由时，不再溢出至其他路由，路由选择即终止。本地网路由选择 本地网路由选择规则如下：1）先选直达路由，遇忙再选择迂回路由，最后选择基干路由。,在路由选择过程中，当遇到低呼损路由时，不允许再溢出到其他路由上，路由选择结束； 2）数字本地网中，原则上端到端的最大串接电路数不超过3段，即端到端呼叫最多经过2次汇接。当汇接局间不能各个相
8、连时，端到端的最大串接电路数可放宽到4段；3）1次接续最多可选择3个路由,（4）其他选路方法介绍,由于程控交换机的使用，网络结构将由静态分级汇接网向动态无级网发展。在分级汇接中，路由选择原则是先选直达路由，次选迂回路由，最后选择汇接路由。而在无级网络中，采用动态无级选路方式（DNHR, Dynamic NonHierarchical Routing），利用话务量忙时分布的不一致性，根据交换点位置及业务忙闲，可随时间选择不同路由（这部分任务由网络管理系统完成）。,2.电话网的编号计划,所谓编号计划指的是本地网、国内长途网、国际长途网、特种业务以及一些新业务等各种呼叫所规定的号码编排和规程 拨打国
9、际电话时，拨号顺序为：国际长途字冠国家号码国内长途区号本地号码（市话号码）,拨打国内电话时，拨号顺序为：国内长途字冠国内长途区号本地号码（市话号码）国际长途字冠：国际自动呼叫时，国内交换机识别为国际通话的数字，其形式由各国自由选择，CCITT没有具体建议。例如：中国：00；英国：010；比利时：91；日本：00X,国家号码：为13位的数字，例如中国为“86”； 国内长途区号：表示一个国家内的长途区号，为14位的数字。 本地号码：同一国内长途区号中识别用户的数字。 例如：比利时用户自动拨号重庆“62461234”用户时，拨号顺序如下： 91+86+23+62461234；,国内长途编号方案一般采
10、用固定号码系统，即各个城市的编号都是固定号码。固定号码编制又分为两种：一种是等位制，一种是不等位制。 等位制：每个城市或者地区长途区号位数都相等。 不等位制：每个城市或者地区长途区号位数不相等,6.1.5电话网的性能要求,电话通信是目前用户最基本的业务需求，对电话通信网的三项要求是：接续质量、传输质量和稳定质量。,6.1.6电话网的演进,1.PSTN与ADSL公用电话网（PSTN,Public Switched Telephone Network）是电信传输网络中的基础网，传输区域覆盖全国，利用电话网进行远程信息传输是投资少、见效快、实现大范围数字传输最便捷的方法,ADSL技术是运行在原有普通
11、电话线上的一种新的高速宽带技术，它在电信公司的线路出口和用户的电话线路入口各加入一台ADSL调制解调器，利用现有的一对电话铜线，为用户提供上下行非对称的传输速率,2.PSTN与VoIP,VoIP（Voice over Internet Protocol）是一种以IP电话为主，并推出相应的增值业务的技术 。VoIP最大的优势是能广泛地采用因特网和全球IP互连的环境，提供比传统业务更多、更好的服务,3.PSTN与智能网,智能网是通过分开以往集中在电话交换系统内完成的交换接续功能和业务控制功能而形成的一种新型网络服务。智能网提供的多种业务体现了其灵活、高效、稳定、省时、保密等诸多优点,（1）基于交换
12、机的智能网,SSCP的智能网是将业务交换及控制功能合二为一的智能网 （2）基于网络的智能网 基于网络的智能网是将交换、数据库管理和业务管理分开在不同的实体上，提供全网范围的智能网业务，可进行集中网络管理，处理能力、容量、功能等方面与SSCP相比都相应增强了,4. PSTN与NGN,基于软交换的下一代网络（NGN）克服了智能网的固有缺陷，通过将业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载分离来实现相对独立的业务体系，使得上层业务与底层的异构网络无关，从而为实现业务提供了更为广阔的空间。 NGN从功能上可以分为接入层、传输层、控制层和应用业务层。,6.2 计算机网络,6.2.1概述 所谓计算机网络就是把地理
13、上分散的若干独立的计算机系统，通过传输线路和通信设备相互连接起来，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的计算机系统的集合,简而言之，计算机网络就是互连起来、独立运行的计算机的集合，其主要特点可以概括如下 （1）各计算机是独立自主的，其运行不依赖于其他计算机 （2）计算机之间的连接是利用物理通信技术硬件实现的，连接链路可以是多样的，包括有线链路（双绞线、电缆、光纤等）和无线链路（微波、卫星等）。,（3）计算机之间能够进行信息交换。信息交换具有双重性质，物理信息交换（体现在连接链路上为比特流的传输）和逻辑信息交换（不同计算机之间高层软件系统之间的信息交换） （4）采用分组通信的方式。,一、计算机
14、网络的组成 从逻辑功能上看，一个计算机通信网络是由资源子网和通信子网两部分构成,图6-5计算机网络的结构示意图,资源子网资源子网代表着网络的数据处理资源和数据存储资源，由主计算机系统、终端、磁盘存储器、I/O设备、各种软件资源和信息资源等组成。 2. 通信子网通信子网是由负责数据通信处理的通信控制处理机（CCP, Communication Control Processor）和传输链路组成的独立的数据通信系统,二、计算机网络的功能,1. 资源共享（1）硬件共享（2）软件共享（3）数据共享 2. 易于进行分布处理 3. 进行数据信息的集中管理 4. 提供方便快捷的通信手段,5. 提高系统的可靠
15、性和可用性三、计算机网络的分类1. 根据网络的规模及覆盖范围分类可分为局域网（LAN)、城域网（MAN）和广域网（WAN）三大类2. 根据网络通信信道的类型分类把计算机网络的传输信道划分为点到点信道和广播信道2种类型,四、计算机网络的拓扑结构,网络中各台计算机连接的形式和方法称为网络的拓扑结构。其主要有总线型、星型、环型、树型和网状拓扑结构。对于点到点信道的基本拓扑结构类型有星型、环型、树型和网状结构。对于广播信道的基本拓扑结构类型有总线型、环型和树型结构。,6.2.2计算机网络体系结构,一网络体系结构的基本概念 1.层次（Layer）用划分层次的方式把一个复杂的通信过程分解成若干简单的通信过
16、程，每个简单过程看作是一个层次。2.实体（Entity）每一层中的活动元素通常称为实体。实体可以是软件实体（如一个进程），也可以是硬件实体,3.协议（Protocol）协议是一种通信规定，是两个通信实体在相同层次上都需要遵循的规则和约定（即协议属于两个对等实体间的关系） （1）语义：规定需要发出何种控制信息，完成何种动作和做出何种应答。 （2）语法：规定用户数据和控制信息的结构与格式。 （3）时序：规定事件实现顺序的详细说明,4.接口（Interface）接口是同一节点内相邻层次间交换信息的连接点，规定了相邻层次实体间交换信息的规则。 5.服务（Service）每一层的通信协议都是在下一层通信
17、协议提供的服务基础上进行工作的，因而，服务是下层通过接口向上层提供的支持,6.数据单元（Data Unit）在层次环境中，对等实体按协议进行通信，相邻实体按服务进行通信，这些通信都是以数据单元的形式进行的。,图6-7相邻层次数据单元的关系,二.开放系统互连参考模型,1.OSI模型的结构,图6-8 OSI参考模型的结构,2.OSI模型各层功能,（1）物理层（Physical Layer）物理层是设备之间的物理接口，规定了标准的机械、电气、功能和规程特性，以便在数据链路层实体之间建立、保持和拆除物理连接（2）数据链路层（Data Link Layer）数据链路层是OSI参考模型的第二层，其主要任务
18、是通过一定数据单元格式及误码控制方法来保证信息以帧为单位在链路上可靠传送,（3）网络层（Network Layer）网络层是OSI参考模型的第三层，它为两传输层实体之间提供建立、保持和拆除网络连接的手段，提供透明的数据传输 （4）传输层（Transport Layer）传输层的基本功能是从会话层接收数据，并且在必要的时候把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误,（5）会话层（Session Layer）会话层的主要功能是建立和保持两个表示层实体进程之间对话的连接，并管理它们之间的数据交换、保证按顺序发送它们数据的要求，并给出确切回答，直到其中会话一方释放为止 （6）表
19、示层（Presentation Layer） 表示层关注所传输信息的语法和意义，它把来自应用层与计算机有关的数据格式处理成与计算机无关的格式。,（7）应用层（Application Layer）,应用层是OSI参考模型的最高层，直接为用户服务。应用层包含大量人们普遍需要的协议，并且具有文件传输功能。其任务是显示接收到的信息，把用户的新数据发送到低层。,3. OSI模型的数据传输过程,图6-9 OSI模型的数据传输过程,当两个终端需要进行信息传输时，发端经应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层，将信息转换为适合物理介质（如双绞线、光纤等）传输的信号，通过物理介质的传输到达接收端的物理层，
20、再经数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层，恢复成接收端可懂的信息，完成信息传输。,6.2.3 TCP/IP体系结构,一、TCP/IP网络协议的组成,图6-10 TCP/IP层次结构及各层的主要协议内容,1.应用层,应用层管理用户访问网络的应用程序及应用程序与传输层协议的配合。在这层中有许多著名的协议，如下： （1）简单邮件协议 （2）域名系统协议 （3）文件传输协议 （4）远程登录协议,（5）简单网络管理协议 （6）超文本传输协议2.传输层传输层可以对信息流有调节作用，以提供可靠传输，确保数据无误地传输，且不打乱顺序。这一层可使用2种不同的协议：一种是面向连接的传输控制协议（TCP）；另一
21、种是无连接的用户数据报协议（UDP）。,3.网络层,网络层是使用IP协议实现的,与网际协议IP配合使用的还有以下3个协议:控制报文协议地址解析协议逆地址解析协议,4.物理链路层,物理链路层代表TCP/IP的物理基础，可以支持几乎任何一种数据链路技术：以太网、令牌环、ATM、光纤分布数据接口（FDDI) ,帧中继等总之，通过TCP/IP实现的网际互连隐藏了网络的细节（包括底层网络技术、拓扑结构等），提供通用的一致性的网络服务。,二、IP地址,1.IP地址的概念为了保证连接在Internet上的每台主机在通信时能互相识别，Internet上的每台主机都必须用一个惟一的地址来标识，它就是IP地址。
22、2.IP地址的格式如某人要给清华大学出版社寄信，他首先要知道该出版社所在的国家中国；,其次他要知道其所在的省份城市北京；然后还要知道其通信地址北京市海淀区双清路学研大厦A座708室。那么完整的地址描述是：中国北京市海淀区双清路学研大厦A座708室清华大学出版社x x x收。这个地址在全世界是惟一的同样，IP地址也采用分层结构，惟一地标识出连入Internet的任意一台计算机的地址。,图6-11 IP地址分层,3.IP地址的分类,Internet管理委员会按照网络可能存在的规模将网络分为A、B、C、D、E五个大类其中A、B、C是3种主要的类型地址，而D类和E类现在还没有广泛应用。D类是一种专门供
23、给多目的传送用的多目广播地址，而E类是实验性 （Experimental）地址。在TCP/IP协议中， IP地址以二进制数字形式表示的,图6-12 IP地址的分类,对于A类IP地址，其网络地址空间长度为7位，主机地址空间长度为24位。A类地址的范围是：1.0.0.0126.255.255.255对于B类IP地址，其网络空间长度为14位，主机地址空间长度为16位。B类地址的范围是：128.0.0.0191.255.255.255,对于C类IP地址，其地址范围是：192.0.0.0223.255.255.255D类IP地址不标识网络号码，它的范围是：224.0.0.0239.255.255.255
24、 而E类IP地址的范围是：240.0.0.0255.255.255.255为了确保IP地址在Internet上是惟一的、有效的，IP地址统一由美国国防数据网络信息中心（DDN NIC）分配,4.子网的划分,（1）子网和子网掩码IP地址的分类划分暴露出如下一些问题：地址分配不够灵活：A类、B类、C类网络的规模不能平滑过渡；地址空间消耗速度快：因为分类地址中网络的总数量有限，随着网络的扩展，IP地址将很快被分配完。,（2）确定子网掩码数,确定哪些组地址归用户使用根据现在所需的子网数以及将来可能扩充到的子网数，用宿主机的一些位来定义子网掩码把对应网络和子网标识的各个位都置为1，即前3个字节都置为1，
25、第4个字节置为11110000用点分十进制书写为：255.255.255.240,（3）IP掩码的标注,无子网的标注法对无子网的IP地址，可写成主机号为0的掩码。如IP地址210.73.140.5，掩码为255.255.255.0，也可以省略掩码，只写IP地址有子网的标注法如果属于同一网络区间，这两个地址间的信息交换就不通过路由器。如果不属同一网络区间，也就是子网号不同，两个地址的信息交换就要通过路由器进行。,6.3有线广播电视传输网,6.3.1有线广播电视网系统结构传统的有线电视（CATV）网由前端设备、传输系统和信号分配三部分组成传输系统是一个干线网，目前我国绝大部分有线电视系统采用混合光
26、纤同轴电缆网（HFC）,图6-13 典型HFC网络,图6-14 HFC系统原理图,6.3.2频谱安排,图6-15 HFC网频率安排,6.3.3. 交互式电视网,图6-16 交互式电视网结构图,小结,本章主要介绍公众电话网、计算机网络和有线广播电视传输网的基本知识。公用电话交换网一般由本地电话网和长途电话网组成。 计算机网络就是把地理上分散的若干独立的计算机系统，通过传输线路和通信设备相互连接起来，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的计算机系统的集合,一个计算机通信网络是由资源子网和通信子网两部分构成。网络体系结构是计算机网络技术中的一个重要概念。它采用分层描述的方法，将整个网络的通信功能，每层各自完成一定的任务，而且功能相对独立。相邻两层由接口连接，以便实现功能的过渡。TCP/IP体系结构是真正的开放系统互联体系结构。传统的有线电视（CATV）网由前端设备、传输系统和信号分配三部分组成,
