1
第十三章 通信网
13.1 通信网的类型
通信系统分类：
专线：两点之间有一条链路。
通信网：通信网由若干通信链路和交换设备组成。
链路：占用给定频带和物理空间的信号通路。这个物理空间可以是自由空间，也可以是一条用于传导电磁信号的媒体。
2
通信网按照拓扑结构分类：
(a) 网型 (b) 星型 (c) 环型
(e) 复合型
(d) 总线型
3
通信网按照功能分类：
电报网
电话网
电传 (Telex)网
电视网
综合业务数字网（ ISDN）
窄带综合业务数字网（ N-ISDN）
宽带综合业务数字网（ B-ISDN）
4
13.2 电话网
13.2.1电话网的结构
电话网：由交换设备、传输线路和电话机组成。
电话网分类：
专用交换电话网
公共交换电话网（ PSTN）：按覆盖范围区分为
本地电话网：在一个统一号码长度的编号区内，由电话机、用户线、用户端局（简称端局）、汇接局、局间中继线和长市中继线组成。
汇接局：汇聚各端局的连接，并与其他汇接局连接
局间中继线：连接各端局和汇接局
国内长途电话网：采用分级汇接制，它包含 4个等级的交换中心，即大区交换中心（ C1），为省交换中心
(C2)，地区交换中心 (C3)和县市交换中心（ C4）。
国际长途电话网
5
本地网国际长途网国内长途网电话机汇接局端局
C4
C3
C2
C1
国际局国际电路用户线 中继线
6
13.2.2电话网中的交换
空分交换：即电路交换
时分交换：采用时分复用 PCM体制。只需将分配给各用户的时隙位置搬移，即可达到交换的目的。
用户 2
用户 4
用户 6
用户 8
用户 1
用户 3
用户 5
用户 7
用户 9
7
13.2.3 电话网中的信令
用户信令：目前我国电话机送出的用户信令都是模拟信令
拨号脉冲：用直流脉冲的数目表示电话号码，平均每个阿拉伯数字需用 0.5 s时间，故速度较慢。
双音多频 (DTMF),从 8个不同频率单音中选取两个的组合表示 1位电话号码，每位数字仅需约 0.08 s的时间。
局间信令：一般为数字信令
随路信令：信令和用户语音在同一信道中传输。
共路信令：通过一个独立的信令网络传输 。
1209
Hz
1336
Hz
1477
Hz
1633
Hz
697 Hz 1 2 3 备用
770 Hz 4 5 6 备用
852 Hz 7 8 9 备用
941 Hz * 0 # 备用
8
信令的功能和运行端局 A 端局 B
应答复原启动拆线复原用户信令 用户信令局间信令呼叫复原拨号音拨号准备好启动送出电话号码应答振铃回铃音或忙音摘机监听挂机监听通话摘机挂机通话通话
ttt t
3 min
10 s
9
13.2.4 电话网的性能指标
话务量
流入话务量 A的定义：
式中,h － 每次呼叫平均持续时间（小时 / 次）；
－ 单位时间内平均呼叫次数 （ 次 /小时）。
流入话务量表示每小时中平均线路占用时间。
成功话务量 A0的定义：
式中,?0 － 单位时间（ 1小时）内呼叫成功次数；
呼损率
定义：损失的话务量 (A – A0)与流入话务量 A之比
成功话务量和呼损率之间的关系
)( E rlhA
)(00 E rlhA
00
A
AAB
)1(0 BAA
10
13.3 数据通信网
13.3.1 概述
按照覆盖范围分类：
局域网 LAN (Local Area Network)
城域网 MAN (Metropolitan Area Network)
广域网 WAN (Wide Area Network)
个（人区）域网 PAN(Personal Area Network)
无线个域网 WPAN(Wireless Personal Area Network)
按照传输方式分类：
有线数据通信网
无线数据通信网：
无线局域网 WLAN(Wireless LAN)或 RLAN(Radio LAN)
按照用途分类：
专用数据网
公共数据网：增值网、信息交换网
11
13.3.2 数据通信网中的交换
电路转接
信息转接：“存储 -转发”
报文交换 (Message-switching)
分组交换 (Packet-switching)
13.3.3 分组交换原理
分组交换时，首先将输入数据分成长度相同的分组，然后按照高级数据链路控制（ HDLC）规程，附加上地址和其他控制信息，组成一帧，再发送出去。
HDLC是一种由国际标准化组织（ ISO ）制定的国际标准。
12
HDLC的帧结构
标志字段 F：,01111110”
消息中，发现有 5个连,1”，则立即插入一个,0” 。
地址字段 A：
A共有 8 b：全,1”是广播地址、全,0”是无效地址。
地址字段长度的扩展。
标志 F 地址 A 控制 C 信息 I 标志 F帧校验序列 FCS
01111110 01111110
8 b 8 b 16 b长度任意校验范围需插入,0”的范围
13
控制字段 C：
长度为 8 b，用于信令、应答和管理等。
按照其第 1比特或第 1和 2比特的取值不同，将 HDLC帧分为 3类：
信息帧 I
监督帧 S
无编号帧 U
比特 1 2 3 4 5 6 7 8
信息帧 I 0 N(S) P/F N(R)
监督帧 S 1 0 S P/F N(R)
无编号帧 U 1 1 M P/F M
14
监督帧第 3~4位的功能
信息字段 I：信息字段 I的长度可以任意规定，但是其中定义的每个字符的比特数必须是固定的。
帧校验序列 FCS：标志 F不在监督范围内循环码生成多项式为,x16 + x12 + x5 + 1
S 名称 功能
00 RR – 准备好接收 表示准备好接收下一帧 N(R)，并确认已收妥序号为 N(R) – 1和其前的各帧。
10 RNR – 未准备好接收表示未准备好接收下一帧，并确认已收妥序号为 N(R) - 1和其前的各帧。
01 REJ – 拒绝 表示从 N(R)起的所有帧的接收有差错，但确认已收妥序号为 N(R) - 1和其前的各帧。
11 SREJ – 选择性拒绝 只序号为 N(R)的帧接收有差错。
15
13.3.4开放系统互连参考模型开放系统
1 开放系统2
表示层应用层会话层传送层网络层数据链路层物理层应用进程
AP1 应用进程 AP2
表示层应用层会话层传送层网络层数据链路层物理层数据
7
6
5
4
3
2
1
7
6
5
4
3
2
1
物理传输媒体
DL N APST 数据 DL
APST 数据
N APST 数据
APS 数据数据A
数据AP
DL N APST 数据 DL
16
物理层：提供一个透明传输比特流的物理连接。
数据链路层：负责在两个相邻节点间的链路上，以帧为单位无差错地传输数据。
网络层：负责选择适当的路由和交换节点 。
运输层：负责在网络内的两个实体之间建立一条端到端的信道，传送数据的单位是报文。
对话层：负责网络登录和注销、身份鉴别和运作方式等，以建立一次“对话”的逻辑连接关系。
表示层：作必要的编码或语法变换，使不同类型的设备能够互相通信。
应用层：确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。
报头 －－ 为了实现各层的功能，各层需要在上一层送来的数据分组前加上报头。
17
13.3.5 因特网的体系结构
因特网的体系结构称为 TCP/IP。
TCP/IP包括,TCP协议,IP协议,UPD协议,ICMP协议等。
TCP/IP只分 4层。
TCP/IP和 OSI参考模型的关系示于下图中：
应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网际层网络接口层
OSI TCP/IP
18
13.4 综合业务数字网 (ISDN)
13.4.1 窄带综合业务数字网 (N-ISDN)
N-ISDN的信道类型,3种标准信道
B信道：传输速率为 64 kb/s，用于传输数字语音或数据等用户数字信息。
D信道：传输速率为 16或 64 kb/s，用于传输信令、遥控信息和（或）分组数据等。
H信道：用于传输用户信息，有 3种不同的传输速率，即
H0信道 － 传输速率为 384 kb/s，
H1信道：又分两种速率
H11信道 － 传输速率为 1 536 kb/s，
（主要用于北美、日本和韩国等）
H12信道 － 传输速率为 1 920 kb/s，
（主要用于欧洲和中国大陆）
19
N-ISDN的接口：分两种
第 1种接口：适用于家庭用户或小单位
TE1：第 1类 ISDN终端设备。
NT1：第 1种网络终端，在物理层以时分复用方式支持多个信道（即 2B+D）输入。
T,NT1和 TE1的接口参考点，最多接 8个 TE1。
U,NT1和 ISDN的接口参考点
NT1 LT
ISDN电话机
ISDN终端
ISDN传真
…
电信公司设备用户设备
T
电信局本地环路
ISDN
交换机
U
(a) 家庭或小单位终端的接口举例
TE1
TE1
TE1
20
第 2种接口：适用于大单位
TE2：第 2类终端设备 (非 ISDN终端设备）。
TA：终端适配器，它将用户数据变换成 ISDN的数据格式，并在需要时加入附加的信令。
R：非 ISDN终端和 TA的接口参考点。
NT2：第 2种网络终端，是有智能的,并且可能有集中和交换功能。
S,NT2的接口参考点，可以有多个。
(b) 大单位的终端接口举例
ISDN
用户交换机电信公司设备用户设备电信局本地环路
NT2 NT1 LT
UTS
ISDN电话机
ISDN终端非 ISDN终端
…
TAR
S
STE2
TE1
TE1
21
网络 -用户物理接口的标准结构
基本速率接口（ BRI）：适合小容量用户,2B + D
B,64 kb/s； D,16 kb/s
总速率,2B+D+开销 = 192 kb/s
基群速率接口（ PRI）：适合大容量用户,nB + D
B,64 kb/s； D,64 kb/s
欧洲和中国大陆等地,30B+D+开销 = 2048 kb/s
北美、日本和韩国等地,23B+D＋开销 = 1544 kb/s
H信道接口：例
(5H0 + D)组成 2048 kb/s的基群接口
4H0或 (3H0 + D)组成 1544 kb/s的基群接口
B信道和 H信道组成的混合接口
22
13.4.2 宽带综合业务数字网 (B-ISDN)
有关概念
信息传递方式（ ITM）,包括信息在电信网络中的复用、
传输和交换。
信元 (cell),它是长度固定的一个数据分组。
异步传递方式（ ATM）,在这种传递方式的时分复用信号中，一个用户的信息信元不一定是周期性地出现的。
同步传递方式（ STM）,在这种传递方式的时分复用信号中，将信元周期性地轮流提供给各个用户。
异步时分复用：它是指将每个时隙的信元，按照各个用户的瞬时实际需要，不固定地分配给各用户。
同步时分复用：它是支持 STM的时分复用技术。
ITU-T建议：在 B-ISDN中采用 ATM作为 B-ISDN中的信息传递方式。
23
B-ISDN的协议参考模型
模型分成 3个平面：用户平面、控制平面和管理平面
用户平面共分 4层：物理层,ATM层,ATM适配层和更高层 (higher layers)。
24
物理层：和 OSI参考模型中的第 1层功能基本相同。
ATM层：使信息在其中透明传输。其功能是负责连接和复用。
ATM适配层：其功能是提供各种业务、进行信元的装配和拆卸、解决传输抖动、进行流量控制和差错控制等。
更高层：用户层，其功能还有待研究。
25
ATM网络的结构：由用户网络和传输网络组成
用户网络：由终端设备 TE、网络终端 NT和传输链路组成
传输网络：由交换节点 SN和传输链路组成。
…
NT
TE
TE
…
NT
TE
TE
…
SN
SN
SN
SN
NNI
NNI
NNI
NNI
NNI
NNI
NNI
UNI
UNI
用户网络用户网络 传输网络
UNI
用户 -网络接口 网络节点接口
26
ATM层
功能
连接：提供端 -端传递能力。
虚路径 VP链路,连接和复用物理层的链路，用虚路径标识符 VPI 来识别。
虚信道 VC链路：在一段 VP连接中又有若干虚信道
VC,用虚信道标识符 VCI 来识别 。
VPI和 VCI的关系：
交换：和一般数字交换机的基本原理相同。
交叉连接：完成 VP交换，不需要进行信令处理，从而能实现极高速率的交换。
物理层连接
VPIy
VPIx
VCIa
VCIb
VCIb
VCIa
27
复用：复用的信息流由固定长度的信元组成。
信元的结构：
GFC －一般流量控制； CLP － 信元丢失优先等级 ;
PT － 有用负荷类型； HEC － 信元头差错控制。
信元头信 息 域
48 Byte5 Byte
4 b 34 b 4 b 4 b 4 b 8 b8 b 1
1 Byte 1 Byte 1 Byte 1 Byte 1 Byte
VCIGFC VPI VPI VCI VCI PT HEC
CL
P
VPI VCIVPI VCI VCI PT HEC4 b
34 b 4 b 4 b 4 b 8 b8 b 11 Byte 1 Byte 1 Byte 1 Byte 1 Byte
CL
P
UNI处信元头
NNI处信元头
28
ATM适配层（ AAL）
功能：
将更高层的协议数据单元 PDU映射到 ATM信元中的信息域，或反之；
处理传输差错、处理由于信元的信息域长度不够而产生的量化误差、处理信元丢失和信元错位，以及流量控制和定时控制等。
支持更高层的多种应用业务：
例,A类为比特率恒定的视频业务,B类为比特率可变的视频业务,C类为面向连接的数据传输,D类为无连接的数据传输。
A类 B类 C类 D类定时关系 有要求 无要求比特率 不变 可变连接模式 面向连接 无连接
29
13.5 移动通信网
13.5.1 概述
移动通信：
泛指在移动对象之间或固定对象和移动对象之间的通信。
通信对象可以在运动中通信。
移动通信种类：
按照通信类型分：移动电话、移动数据、移动多媒体通信、
无线寻呼 (paging)等。
按照工作方式分：单工、半双工、双工通信等。
按照组网方式分：专线（对讲）、广播网、集群网、自组织网、蜂窝网等。
蜂窝网：解决地面移动通信的主要方法
第一代蜂窝网：模拟调制体制
第二代蜂窝网：数字调制技术，于 1991年诞生。
第三代蜂窝网：我国将于 2005年投入运行。
30
13.5.2 蜂窝网的小区划分和频率规划
蜂窝网的目的：重复使用频率，解决频率资源不足问题 。
进一步解决频率不足问题：
微蜂窝
扇区
fa
fa fa
fa
r
A B
C
微蜂窝扇区
31
频率划分方案：
4组频率：相邻同频基站的距离
7组频率：相邻同频基站的距离
d4
d7
(a) 4频组方案 (b) 7频组方案图中蜂窝内的数字表示频率组的编号
rrd 46.3324
rd 5.47?
32
13.5.3 蜂窝网的组成
基站
移动台
切换
硬切换
软切换
漫游移动交换中心电话交换中心
33
13.5.4 第二代蜂窝网的体制
我国采用的体制,GSM,CDMA
GSM体制
工作频段：
900MHz：共有 174个双向信道上行,880 ～ 915 MHz
下行,925 ～ 960 MHz
1800MHz：共有 374个双向信道上行,1710 ～ 1785MHz
下行,1805 ～ 1880 MHz
（ 1800 MHz的 GSM系统又称为 DCS1800系统）
采用 TDMA/FDM的多址接入方式
频分双工工作 (FDD)方式
GMSK调制 (BT = 0.3)
每个频分信道的比特率为 270.833 kb/s，可容纳 8个时分用户。
34
GSM的帧结构
1帧 8时隙
4.615 ms
1复帧 26帧
120 ms
1超帧 10 2 50
10 2 25
0 2 71
263 57 1 1 57 3 8.25
51复帧
6.12 s
结束比特
576.92?s
1时隙信息比特 信息比特
156.25比特信道特性测量比特标识符 标识符 结束比特保护时间
3.69?s
35
语音编码：规则脉冲激励长时预测（ RPE-LTP）方案；速率 13 kb/s。
抗干扰措施
对最重要的比特用卷积码编码，码率等于 1/2，约束长度为 5；
交织：以增强抗衰落能力；交织后速率为 22.8 kb/s；
跳频：速率为 217跳 /秒。
GSM体制的改进（第 2.5代）
通用分组无线业务（ GPRS）
HSCSD(High Speed Circuit Switched Data),可以将多个时隙同时给一个用户使用，以提高传输速率。
EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution)：采用
8PSK调制代替 GMSK调制，并可将 8个时隙合并给一个用户使用。
增加多种数据接口，例如 USB、红外 IrDA、兰牙等。
36
13.5.5 第三代蜂窝网
目标
全球化：能无缝隙地覆盖全球，并实现全球漫游。
个人化：大用户容量、高通信质量和极强保密性。
综合化：实现综合业务传输和多媒体通信。
传输速率要求
室内环境：不小于 2 Mb/s
低速运动：不小于 384 kb/s
高速运动：不小于 144 kb/s
卫星信道：不小于 9.6 kb/s
按需分配的可变速率
实现上、下行速率不对称传输
现有的 3种方案：
WCDMA：欧洲
CDMA2000：美国
TD-SCDMA：中国
37
13.5.6 卫星移动通信网
典型低轨道卫星移动通信网 －,铱”系统
铱”系统共用 66颗低轨道（轨道高度 780 km）卫星，分布在 6
个轨道平面上。
频段：
用户至卫星基站：
1.616 ～ 1.6265 GHz；
卫星基站间链路：
23.18 ～ 23.38 GHz。
调制,QPSK
FDMA/TDMA
蜂窝结构
38
13.5 小结
第十三章 通信网
13.1 通信网的类型
通信系统分类：
专线：两点之间有一条链路。
通信网：通信网由若干通信链路和交换设备组成。
链路：占用给定频带和物理空间的信号通路。这个物理空间可以是自由空间，也可以是一条用于传导电磁信号的媒体。
2
通信网按照拓扑结构分类：
(a) 网型 (b) 星型 (c) 环型
(e) 复合型
(d) 总线型
3
通信网按照功能分类：
电报网
电话网
电传 (Telex)网
电视网
综合业务数字网（ ISDN）
窄带综合业务数字网（ N-ISDN）
宽带综合业务数字网（ B-ISDN）
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13.2 电话网
13.2.1电话网的结构
电话网：由交换设备、传输线路和电话机组成。
电话网分类：
专用交换电话网
公共交换电话网（ PSTN）：按覆盖范围区分为
本地电话网：在一个统一号码长度的编号区内，由电话机、用户线、用户端局（简称端局）、汇接局、局间中继线和长市中继线组成。
汇接局：汇聚各端局的连接，并与其他汇接局连接
局间中继线：连接各端局和汇接局
国内长途电话网：采用分级汇接制，它包含 4个等级的交换中心，即大区交换中心（ C1），为省交换中心
(C2)，地区交换中心 (C3)和县市交换中心（ C4）。
国际长途电话网
5
本地网国际长途网国内长途网电话机汇接局端局
C4
C3
C2
C1
国际局国际电路用户线 中继线
6
13.2.2电话网中的交换
空分交换：即电路交换
时分交换：采用时分复用 PCM体制。只需将分配给各用户的时隙位置搬移，即可达到交换的目的。
用户 2
用户 4
用户 6
用户 8
用户 1
用户 3
用户 5
用户 7
用户 9
7
13.2.3 电话网中的信令
用户信令：目前我国电话机送出的用户信令都是模拟信令
拨号脉冲：用直流脉冲的数目表示电话号码，平均每个阿拉伯数字需用 0.5 s时间，故速度较慢。
双音多频 (DTMF),从 8个不同频率单音中选取两个的组合表示 1位电话号码，每位数字仅需约 0.08 s的时间。
局间信令：一般为数字信令
随路信令：信令和用户语音在同一信道中传输。
共路信令：通过一个独立的信令网络传输 。
1209
Hz
1336
Hz
1477
Hz
1633
Hz
697 Hz 1 2 3 备用
770 Hz 4 5 6 备用
852 Hz 7 8 9 备用
941 Hz * 0 # 备用
8
信令的功能和运行端局 A 端局 B
应答复原启动拆线复原用户信令 用户信令局间信令呼叫复原拨号音拨号准备好启动送出电话号码应答振铃回铃音或忙音摘机监听挂机监听通话摘机挂机通话通话
ttt t
3 min
10 s
9
13.2.4 电话网的性能指标
话务量
流入话务量 A的定义：
式中,h － 每次呼叫平均持续时间（小时 / 次）；
－ 单位时间内平均呼叫次数 （ 次 /小时）。
流入话务量表示每小时中平均线路占用时间。
成功话务量 A0的定义：
式中,?0 － 单位时间（ 1小时）内呼叫成功次数；
呼损率
定义：损失的话务量 (A – A0)与流入话务量 A之比
成功话务量和呼损率之间的关系
)( E rlhA
)(00 E rlhA
00
A
AAB
)1(0 BAA
10
13.3 数据通信网
13.3.1 概述
按照覆盖范围分类：
局域网 LAN (Local Area Network)
城域网 MAN (Metropolitan Area Network)
广域网 WAN (Wide Area Network)
个（人区）域网 PAN(Personal Area Network)
无线个域网 WPAN(Wireless Personal Area Network)
按照传输方式分类：
有线数据通信网
无线数据通信网：
无线局域网 WLAN(Wireless LAN)或 RLAN(Radio LAN)
按照用途分类：
专用数据网
公共数据网：增值网、信息交换网
11
13.3.2 数据通信网中的交换
电路转接
信息转接：“存储 -转发”
报文交换 (Message-switching)
分组交换 (Packet-switching)
13.3.3 分组交换原理
分组交换时，首先将输入数据分成长度相同的分组，然后按照高级数据链路控制（ HDLC）规程，附加上地址和其他控制信息，组成一帧，再发送出去。
HDLC是一种由国际标准化组织（ ISO ）制定的国际标准。
12
HDLC的帧结构
标志字段 F：,01111110”
消息中，发现有 5个连,1”，则立即插入一个,0” 。
地址字段 A：
A共有 8 b：全,1”是广播地址、全,0”是无效地址。
地址字段长度的扩展。
标志 F 地址 A 控制 C 信息 I 标志 F帧校验序列 FCS
01111110 01111110
8 b 8 b 16 b长度任意校验范围需插入,0”的范围
13
控制字段 C：
长度为 8 b，用于信令、应答和管理等。
按照其第 1比特或第 1和 2比特的取值不同，将 HDLC帧分为 3类：
信息帧 I
监督帧 S
无编号帧 U
比特 1 2 3 4 5 6 7 8
信息帧 I 0 N(S) P/F N(R)
监督帧 S 1 0 S P/F N(R)
无编号帧 U 1 1 M P/F M
14
监督帧第 3~4位的功能
信息字段 I：信息字段 I的长度可以任意规定，但是其中定义的每个字符的比特数必须是固定的。
帧校验序列 FCS：标志 F不在监督范围内循环码生成多项式为,x16 + x12 + x5 + 1
S 名称 功能
00 RR – 准备好接收 表示准备好接收下一帧 N(R)，并确认已收妥序号为 N(R) – 1和其前的各帧。
10 RNR – 未准备好接收表示未准备好接收下一帧，并确认已收妥序号为 N(R) - 1和其前的各帧。
01 REJ – 拒绝 表示从 N(R)起的所有帧的接收有差错，但确认已收妥序号为 N(R) - 1和其前的各帧。
11 SREJ – 选择性拒绝 只序号为 N(R)的帧接收有差错。
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13.3.4开放系统互连参考模型开放系统
1 开放系统2
表示层应用层会话层传送层网络层数据链路层物理层应用进程
AP1 应用进程 AP2
表示层应用层会话层传送层网络层数据链路层物理层数据
7
6
5
4
3
2
1
7
6
5
4
3
2
1
物理传输媒体
DL N APST 数据 DL
APST 数据
N APST 数据
APS 数据数据A
数据AP
DL N APST 数据 DL
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物理层：提供一个透明传输比特流的物理连接。
数据链路层：负责在两个相邻节点间的链路上，以帧为单位无差错地传输数据。
网络层：负责选择适当的路由和交换节点 。
运输层：负责在网络内的两个实体之间建立一条端到端的信道，传送数据的单位是报文。
对话层：负责网络登录和注销、身份鉴别和运作方式等，以建立一次“对话”的逻辑连接关系。
表示层：作必要的编码或语法变换，使不同类型的设备能够互相通信。
应用层：确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。
报头 －－ 为了实现各层的功能，各层需要在上一层送来的数据分组前加上报头。
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13.3.5 因特网的体系结构
因特网的体系结构称为 TCP/IP。
TCP/IP包括,TCP协议,IP协议,UPD协议,ICMP协议等。
TCP/IP只分 4层。
TCP/IP和 OSI参考模型的关系示于下图中：
应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网际层网络接口层
OSI TCP/IP
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13.4 综合业务数字网 (ISDN)
13.4.1 窄带综合业务数字网 (N-ISDN)
N-ISDN的信道类型,3种标准信道
B信道：传输速率为 64 kb/s，用于传输数字语音或数据等用户数字信息。
D信道：传输速率为 16或 64 kb/s，用于传输信令、遥控信息和（或）分组数据等。
H信道：用于传输用户信息，有 3种不同的传输速率，即
H0信道 － 传输速率为 384 kb/s，
H1信道：又分两种速率
H11信道 － 传输速率为 1 536 kb/s，
（主要用于北美、日本和韩国等）
H12信道 － 传输速率为 1 920 kb/s，
（主要用于欧洲和中国大陆）
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N-ISDN的接口：分两种
第 1种接口：适用于家庭用户或小单位
TE1：第 1类 ISDN终端设备。
NT1：第 1种网络终端，在物理层以时分复用方式支持多个信道（即 2B+D）输入。
T,NT1和 TE1的接口参考点，最多接 8个 TE1。
U,NT1和 ISDN的接口参考点
NT1 LT
ISDN电话机
ISDN终端
ISDN传真
…
电信公司设备用户设备
T
电信局本地环路
ISDN
交换机
U
(a) 家庭或小单位终端的接口举例
TE1
TE1
TE1
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第 2种接口：适用于大单位
TE2：第 2类终端设备 (非 ISDN终端设备）。
TA：终端适配器，它将用户数据变换成 ISDN的数据格式，并在需要时加入附加的信令。
R：非 ISDN终端和 TA的接口参考点。
NT2：第 2种网络终端，是有智能的,并且可能有集中和交换功能。
S,NT2的接口参考点，可以有多个。
(b) 大单位的终端接口举例
ISDN
用户交换机电信公司设备用户设备电信局本地环路
NT2 NT1 LT
UTS
ISDN电话机
ISDN终端非 ISDN终端
…
TAR
S
STE2
TE1
TE1
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网络 -用户物理接口的标准结构
基本速率接口（ BRI）：适合小容量用户,2B + D
B,64 kb/s； D,16 kb/s
总速率,2B+D+开销 = 192 kb/s
基群速率接口（ PRI）：适合大容量用户,nB + D
B,64 kb/s； D,64 kb/s
欧洲和中国大陆等地,30B+D+开销 = 2048 kb/s
北美、日本和韩国等地,23B+D＋开销 = 1544 kb/s
H信道接口：例
(5H0 + D)组成 2048 kb/s的基群接口
4H0或 (3H0 + D)组成 1544 kb/s的基群接口
B信道和 H信道组成的混合接口
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13.4.2 宽带综合业务数字网 (B-ISDN)
有关概念
信息传递方式（ ITM）,包括信息在电信网络中的复用、
传输和交换。
信元 (cell),它是长度固定的一个数据分组。
异步传递方式（ ATM）,在这种传递方式的时分复用信号中，一个用户的信息信元不一定是周期性地出现的。
同步传递方式（ STM）,在这种传递方式的时分复用信号中，将信元周期性地轮流提供给各个用户。
异步时分复用：它是指将每个时隙的信元，按照各个用户的瞬时实际需要，不固定地分配给各用户。
同步时分复用：它是支持 STM的时分复用技术。
ITU-T建议：在 B-ISDN中采用 ATM作为 B-ISDN中的信息传递方式。
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B-ISDN的协议参考模型
模型分成 3个平面：用户平面、控制平面和管理平面
用户平面共分 4层：物理层,ATM层,ATM适配层和更高层 (higher layers)。
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物理层：和 OSI参考模型中的第 1层功能基本相同。
ATM层：使信息在其中透明传输。其功能是负责连接和复用。
ATM适配层：其功能是提供各种业务、进行信元的装配和拆卸、解决传输抖动、进行流量控制和差错控制等。
更高层：用户层，其功能还有待研究。
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ATM网络的结构：由用户网络和传输网络组成
用户网络：由终端设备 TE、网络终端 NT和传输链路组成
传输网络：由交换节点 SN和传输链路组成。
…
NT
TE
TE
…
NT
TE
TE
…
SN
SN
SN
SN
NNI
NNI
NNI
NNI
NNI
NNI
NNI
UNI
UNI
用户网络用户网络 传输网络
UNI
用户 -网络接口 网络节点接口
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ATM层
功能
连接：提供端 -端传递能力。
虚路径 VP链路,连接和复用物理层的链路，用虚路径标识符 VPI 来识别。
虚信道 VC链路：在一段 VP连接中又有若干虚信道
VC,用虚信道标识符 VCI 来识别 。
VPI和 VCI的关系：
交换：和一般数字交换机的基本原理相同。
交叉连接：完成 VP交换，不需要进行信令处理，从而能实现极高速率的交换。
物理层连接
VPIy
VPIx
VCIa
VCIb
VCIb
VCIa
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复用：复用的信息流由固定长度的信元组成。
信元的结构：
GFC －一般流量控制； CLP － 信元丢失优先等级 ;
PT － 有用负荷类型； HEC － 信元头差错控制。
信元头信 息 域
48 Byte5 Byte
4 b 34 b 4 b 4 b 4 b 8 b8 b 1
1 Byte 1 Byte 1 Byte 1 Byte 1 Byte
VCIGFC VPI VPI VCI VCI PT HEC
CL
P
VPI VCIVPI VCI VCI PT HEC4 b
34 b 4 b 4 b 4 b 8 b8 b 11 Byte 1 Byte 1 Byte 1 Byte 1 Byte
CL
P
UNI处信元头
NNI处信元头
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ATM适配层（ AAL）
功能：
将更高层的协议数据单元 PDU映射到 ATM信元中的信息域，或反之；
处理传输差错、处理由于信元的信息域长度不够而产生的量化误差、处理信元丢失和信元错位，以及流量控制和定时控制等。
支持更高层的多种应用业务：
例,A类为比特率恒定的视频业务,B类为比特率可变的视频业务,C类为面向连接的数据传输,D类为无连接的数据传输。
A类 B类 C类 D类定时关系 有要求 无要求比特率 不变 可变连接模式 面向连接 无连接
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13.5 移动通信网
13.5.1 概述
移动通信：
泛指在移动对象之间或固定对象和移动对象之间的通信。
通信对象可以在运动中通信。
移动通信种类：
按照通信类型分：移动电话、移动数据、移动多媒体通信、
无线寻呼 (paging)等。
按照工作方式分：单工、半双工、双工通信等。
按照组网方式分：专线（对讲）、广播网、集群网、自组织网、蜂窝网等。
蜂窝网：解决地面移动通信的主要方法
第一代蜂窝网：模拟调制体制
第二代蜂窝网：数字调制技术，于 1991年诞生。
第三代蜂窝网：我国将于 2005年投入运行。
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13.5.2 蜂窝网的小区划分和频率规划
蜂窝网的目的：重复使用频率，解决频率资源不足问题 。
进一步解决频率不足问题：
微蜂窝
扇区
fa
fa fa
fa
r
A B
C
微蜂窝扇区
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频率划分方案：
4组频率：相邻同频基站的距离
7组频率：相邻同频基站的距离
d4
d7
(a) 4频组方案 (b) 7频组方案图中蜂窝内的数字表示频率组的编号
rrd 46.3324
rd 5.47?
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13.5.3 蜂窝网的组成
基站
移动台
切换
硬切换
软切换
漫游移动交换中心电话交换中心
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13.5.4 第二代蜂窝网的体制
我国采用的体制,GSM,CDMA
GSM体制
工作频段：
900MHz：共有 174个双向信道上行,880 ～ 915 MHz
下行,925 ～ 960 MHz
1800MHz：共有 374个双向信道上行,1710 ～ 1785MHz
下行,1805 ～ 1880 MHz
（ 1800 MHz的 GSM系统又称为 DCS1800系统）
采用 TDMA/FDM的多址接入方式
频分双工工作 (FDD)方式
GMSK调制 (BT = 0.3)
每个频分信道的比特率为 270.833 kb/s，可容纳 8个时分用户。
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GSM的帧结构
1帧 8时隙
4.615 ms
1复帧 26帧
120 ms
1超帧 10 2 50
10 2 25
0 2 71
263 57 1 1 57 3 8.25
51复帧
6.12 s
结束比特
576.92?s
1时隙信息比特 信息比特
156.25比特信道特性测量比特标识符 标识符 结束比特保护时间
3.69?s
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语音编码：规则脉冲激励长时预测（ RPE-LTP）方案；速率 13 kb/s。
抗干扰措施
对最重要的比特用卷积码编码，码率等于 1/2，约束长度为 5；
交织：以增强抗衰落能力；交织后速率为 22.8 kb/s；
跳频：速率为 217跳 /秒。
GSM体制的改进（第 2.5代）
通用分组无线业务（ GPRS）
HSCSD(High Speed Circuit Switched Data),可以将多个时隙同时给一个用户使用，以提高传输速率。
EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution)：采用
8PSK调制代替 GMSK调制，并可将 8个时隙合并给一个用户使用。
增加多种数据接口，例如 USB、红外 IrDA、兰牙等。
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13.5.5 第三代蜂窝网
目标
全球化：能无缝隙地覆盖全球，并实现全球漫游。
个人化：大用户容量、高通信质量和极强保密性。
综合化：实现综合业务传输和多媒体通信。
传输速率要求
室内环境：不小于 2 Mb/s
低速运动：不小于 384 kb/s
高速运动：不小于 144 kb/s
卫星信道：不小于 9.6 kb/s
按需分配的可变速率
实现上、下行速率不对称传输
现有的 3种方案：
WCDMA：欧洲
CDMA2000：美国
TD-SCDMA：中国
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13.5.6 卫星移动通信网
典型低轨道卫星移动通信网 －,铱”系统
铱”系统共用 66颗低轨道（轨道高度 780 km）卫星，分布在 6
个轨道平面上。
频段：
用户至卫星基站：
1.616 ～ 1.6265 GHz；
卫星基站间链路：
23.18 ～ 23.38 GHz。
调制,QPSK
FDMA/TDMA
蜂窝结构
38
13.5 小结
