第2章 现代电信网

电信网是构成多个用户相互通信的多个电信系统互连的通信体系，是人类实现远距离通信的重要基础设施，利用电缆、无线、光纤或者其他电磁系统，传送、发射和接收标识、文字、图像、声音或其他信号。在本章，主要对电信网的基本概念、传输网的基本原理、各种电信业务网的电信业务、用户接入网网络结构以及电信支撑网的功能进行系统介绍。

2.1 考点精讲

从历年的考试情况和考试大纲的要求来看，本章主要要求考生了解电信网的构成和类型；熟悉电信网的结构和组成；掌握电信网的通信质量要求及组网方案；以及各种网络的特点及应用。

2.1.1 信号的概念

根据数据在时间、幅度、取值上是否连续，我们可以将数据分为两种信号：模拟信号和数字信号。

1.模拟信号

什么是模拟信号？

比如在电话通信中，电话线上传送的电信号是模拟用户声音大小的变化而变化的。这个变化的电信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的，这种信号称为模拟信号。

模拟信号的优点就是直观、容易实现，但有两个明显的缺点，即保密性差和抗干扰能力差。

电信号在沿线路的传输过程中会受到外界和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使通信质量下降。线路越长，噪声的积累也就越多。

2.数字信号

什么是数字信号？

比如在电报通信中，其电报信号是用“点”和“划”组成的电码（叫做莫尔斯电码）来代表文字和数字。如果用有电流代表“1”、无电流代表“0”，那么“点”就是1、0，“划”就是1、1、1、0。莫尔斯电码是用一点一划代表A，用一划三点代表B，所以A就是101110，B就是1110101010……这种离散的、不连续的信号，称为数字信号。

数字信号和模拟信号相比较，具有如下特点：

1）抗干扰能力强、无噪声积累。在模拟通信中，为了提高信噪比，需要在信号传输过程中及时对衰减的传输信号进行放大，信号在传输过程中叠加上的噪声不可避免地也被同时放大。随着传输距离的增加，噪声累积越来越多，以致传输质量严重恶化。

对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限个离散值（通常取两个幅值），在传输过程中虽然也受到噪声的干扰，但当信噪比恶化到一定程度时，即在适当的距离采用判决再生的方法，再生成没有噪声干扰的与原发送端一样的数字信号，所以可实现长距离高质量的传输。

2）便于加密处理。信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易得多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密、解密处理。

3）便于存储、处理和交换。数字通信的信号形式和计算机所用信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换，可使电信网的管理、维护实现自动化、智能化。

4）设备便于集成化、微型化。数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小、功耗低。

5）便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电话业务和各种非话业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网。

6）占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4kHz带宽，一路数字电话约占64kHz，这是模拟通信目前仍有生命力的主要原因。随着宽频带信道（光缆、数字微波）的大量利用（一对光缆可开通几千路电话）以及数字信号处理技术的发展（可将一路数字电话的数码率由64Kb/s压缩到32Kb/s，甚至更低的数码率），数字电话的带宽问题已不是主要问题了。

通过以上介绍可知，数字通信具有很多优点，所以各国都在积极发展数字通信。近年来，我国数字通信得到迅速发展，正朝着标准化、智能化、宽带化、个人化和综合化方向迈进。

2.1.2 电信网的系统模型

电信系统是由硬件和软件组成，主要包括终端设备、传输设备和交换设备。电信系统是各种协调工作的电信设备集合的整体。最简单的电信系统是只在两个用户之间建立的专线系统；而较复杂的系统则是由多级交换的电信网提供信道，在一次呼叫中所构成的系统。不管简单还是复杂的系统，都可以用统一的模型表示，如图2-1所示。

信源：信息的来源，可以是人、机器、自然界的物体等。信源发出信息的时候，一般以某种讯息的方式表现出来，可以是符号，如文字、语言等，也可以是信号，如图像、声音等。

发送器：把信源发出的信息变换成适合在信道传输的信号进行传送。

信道：各种数据终端设备交换数据时，就必然要传输信号。信息传输的路径我们称为“信道”。信道可以分为物理通道和逻辑通道。物理通道由传输介质和设备组成，是用于传输信号或数据的物理通路，网络中两个节点之间的物理通路称为通信链路。不同的是逻辑通道的信号收、发点之间不存在一条物理上的线路。

接收器：把从信道上接收的信号变成信息接收者可以接收的信息。

信宿：信息传送的终点。

噪声：任何实际的信道都不是理想的状态，不可避免会受到外界噪声的影响，并在传输信号时产生各种失真，但数字信号的优点就是，在接收端我们能从失真的信号波形中识别出原来的信号，那么这种失真对通信质量就没有影响。

2.1.3 电信网的构成要素

一个完整的电信网是由硬件和软件两大部分组成。软件设施则包括信令、协议、控制、管理、计费等，它们主要完成电信网的控制、管理、运营和维护，实现电信网的智能化。而电信网的硬件设施即是构成电信网的设备，由终端节点、交换、节点、业务节点和传输系统构成，它们完成电信网的基本功能：接入、交换和传输。

1.终端节点

最常见的终端节点有电话机、传真机、计算机、视频终端和程控交换机。其作用主要是：

1）用户信息的处理：主要包括用户信息的发送和接收，将用户信息转换成适合传输系统传输的信号以及相应的反变换。

2）信令信息的处理：主要包括产生和识别连接建立、业务管理等所需的控制信息。

2.交换节点

交换节点是通信网的核心设备。最常见的有电话交换机、分组交换机、路由器、转发器等。交换节点负责集中、转发终端节点产生的用户信息，但它自己并不产生和使用这些信息。其主要功能有：

1）用户业务的集中和接入功能：通常由各类用户接口和中继接口组成。

2）交换功能：通常由交换矩阵完成任意入线到出线的数据交换。

3）信令功能：负责呼叫控制和连接的建立、监视、释放等。

4）其他控制功能：路由信息的更新和维护、计费、话务统计、维护管理等。

3.业务节点

最常见的业务节点有智能网中的业务控制节点（SCP）、智能外设、语音信箱系统，以及Internet上的各种信息服务器等。它们通常由连接到通信网络边缘的计算机系统、数据库系统组成。其主要功能是：

1）实现独立于交换节点的业务的执行和控制。

2）实现对交换节点呼叫建立的控制。

3）为用户提供智能化、个性化、有差异的服务。

4.传输系统

传输系统为信息的传输提供传输信道，并将网络节点连接在一起。其硬件组成应包括：线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备等。

2.1.4 电信网的拓扑结构

电信网拓扑结构主要是指通信网络的物理拓扑结构。它通过节点与通信线路之间的集合关系表示网络结构概况，反映出网络中各个实体间的结构关系。常见的网络拓扑结构如下：

1.总线型拓扑结构

总线型拓扑结构是我们目前最常见的，也是最有代表性的。例如，我们现在使用最广泛的以太网（Ethernet）就是属于总线型拓扑结构。

总线型拓扑结构的最大特点就是结构简单，易于组网，而且只需要一条共享的通信线路，所以网络建设的成本相对比较低廉。当然总线型拓扑结构的网络也有一些缺点，如线路某一处损坏，可能引起多个节点通信故障，也就是我们通常所说的一点失效，会引起多点失效的现象；还有就是由于采用一条共享的通信线路，所以在网络系统负载比较大的情况下，所有的节点都会同时且不断地去竞争这条唯一的共享线路，导致系统的性能大幅下降。

在一个总线型拓扑结构方式下，由于所有数据包都在唯一的一条共享线路上传送，因此一个站点发送的数据包，其他所有站点都会接收到该数据包。并且在任何一个时刻只能有一个站点可以发送数据，如图2-2所示。

2.环型拓扑结构

与总线型类似，一个环型拓扑结构的网络也是由一条共享的通信线路把所有节点连接在一起，不过稍有不同的是，环型拓扑结构中的共享线路是闭合的，即它把所有站点最终排列成一个环，每个站点只与其两个邻居直接相连。若一个站点想要给另一个发送信息，该报文必须经过它们之间的所有站点。环型网的特点在于网络具有自愈能力，能实现网络的自动保护，所以稳定性比较高，如图2-3所示。

3.星型拓扑结构

一个星型拓扑结构的网络在直观上就很容易理解，就像是一张蜘蛛网，中间是一个枢纽（网络交换设备），所有的节点都被连接到这个枢纽上，最终组成一个星型拓扑结构的网络，如图2-4所示。

星型拓扑结构的特点也是很简单的，而且组网也很方便。由于每个节点都需要直接与中间的网络交换设备相连，所以与总线型拓扑结构相比，网络建设最初投入的成本会高一些。但是后期的网络维护会轻松许多，因为除了网络交换设备出现故障外，其他任何一个节点有问题都不会影响到其他节点。所以很容易定位出现故障的位置。

也许大多数读者现在会想到，我们单位的局域网就是属于这种拓扑结构。星型拓扑结构的网络的确也很常见，甚至可以说，目前一般单位的局域网都是采用星型拓扑结构的网络，这当中我们熟悉的交换机就是处于中间枢纽位置上的网络交换设备。换言之，通过交换机（或集线器）来进行连接的网络都可以称为星型拓扑结构的网络。不过这里需要提醒大家注意的是，通过集线器来连接的这种网络只是在物理连线上属于星型拓扑结构，而在逻辑拓扑结构上来说，它仍然有可能是属于总线型拓扑结构的网络，因为网络中采取的媒体访问控制协议仍然可能是以太网协议（即CSMA/CD控制方法）。

4.网状拓扑结构

网状拓扑结构主要指各节点通过传输线互相连接起来，并且每一个节点至少与其他两个节点相连。网状拓扑结构具有较高的可靠性，但其结构复杂，实现起来费用较高，不易管理和维护，如图2-5所示。

5.树型拓扑结构

可以看做星型拓扑结构的扩展。其节点按层次进行连接，信息交换主要在上、下节点之间进行。树型网主要用于用户接入网，以及主从网同步方式中的时钟分配网中。

2.1.5 电信网的质量

为了使电信网能快速且有效可靠地传递信息，充分发挥其作用，对电信网一般提出三个要求：接通的任意性与快速性；信号传输的透明性与传输质量的一致性；网络的可靠性与经济合理性。

1.接通的任意性与快速性

要求电信网中的一个用户能够快速地接通电信网中的另一个用户，能够保证合法用户随时快速地接入到网络获得信息服务，并在规定时延内传输信息的能力。影响接通的任意性与快速性的因素主要有以下三个方面：电信网的拓扑结构（结构不合理，将导致转接次数上升、时延增大）；电信网的可用网络资源（资源不足将导致阻塞概率增加）；电信网的网络设备的可靠性（可靠性降低会造成传输链路或交换设备出现故障）。实际中常用接通率、接续时延等指标来评定网络接通的任意性与快速性。

2.信号传输的透明性与传输质量的一致性

信号传输的透明性是指在规定业务范围内的信息都可以在网内传输，对用户不加任何限制，保证用户业务信息准确、无差错传送的能力，它反映了网络保证用户信息具有可靠传输质量的能力；传输质量的一致性是指网内任何两个用户通信时，应具有相同或相仿的传输质量，而与用户之间的距离无关。实际中常用用户满意度和信号的传输质量来评定。

3.网络的可靠性与经济合理性

可靠性是指整个通信网连续、不间断地稳定运行的能力，它通常由组成通信网的各系统、设备、部件等的可靠性来确定。可靠性必须与经济合理性结合起来，提高可靠性往往要增加投资，但造价太高又不易实现。因此，应根据实际需要在可靠性与经济性之间取得平衡。

2.1.6 电话网

电话网是传递电话信息的电信网，是可以进行交互型话音通信、开放电话业务的电信网。电话网经历了由模拟电话网向综合数字电话网的演变。除了电话业务，还可以兼容许多非电话业务。因此电话网可以说是电信网的基础。

1.电话业务的特点

电话网的主要业务是语音业务。语音业务具有的特点是速率恒定且单一、语音对丢失不敏感、语音对实时性要求较高、语音具有连续性。

2.电话网的特点

（1）同步时分复用

时分多路复用是将传输信号的时间进行分割，使不同的信号在不同时间内传送，即将整个传输时间分为许多时间间隔（称为时隙、时间片等）。每个时间片被一路信号占用。因为数字信号是有限个离散值，所以适合于采用时分多路复用技术，而模拟信号的传输一般采用频分多路复用。TDM又分为同步时分复用（STDM）和异步时分复用（ATDM）。

1）同步时分复用。

同步时分复用采用固定时间片分配方式，即将传输信号的时间按特定长度连续地划分成特定时间段，再将每一时间段划分成等长度的多个时隙（时间片），每个时隙以固定的方式分配给各路数字信号。各路数字信号在每一时间段都顺序分配到一个时隙。通常，与复用器相连接的是低速设备（如终端），复用器将低速设备送来的、在时间上连续的低速率数据经过提高传输速率，将其压缩到对应时隙，使其变为在时间上间断的高速时分数据，以达到多路低速设备复用高速链路的目的。所以与复用器相连的低速设备数目及速率受复用群和复用传输速率的限制。

由于在同步时分复用方式中，时隙预先分配且固定不变，无论时间片拥有者是否传输数据都占有一定时隙，形成了时隙浪费，其时隙的利用率很低，为了克服同步时分复用的缺点，引入了异步时分复用技术。

2）异步时分复用。

异步时分复用技术又被称为统计时分复用或智能时分复用，它能动态地按需分配时隙，避免每个时间段中出现空闲时隙。

异步时分复用就是只有某一路用户有数据要发送时才把时隙分配给它。当用户暂停发送数据时不给它分配线路资源（时隙）。线路的空闲时隙可用于其他用户的数据传输。所以每个用户的传输速率可以高于平均速率（即通过多占时隙），最高可达到线路总的传输能力（即占有所有的时隙）。如线路总的传输能力为28.8Kbit/s，3个用户公用此线路，在同步时分复用方式中，则每个用户的最高速率为9600bit/s，而在异步时分复用方式时，每个用户的最高速率可达28.8Kbit/s。

（2）面向连接

电路交换是一种直接的面向连接的交换方式，它为一对需要进行通信的装置（站）之间提供一条临时的专用通道，即提供一条专用的传输通道，既可是物理通道又可是逻辑通道（使用时分或频分复用技术）。目前公用电话网广泛使用的交换方式是电路交换，经由电路交换的通信包括三个阶段：

1）电路建立：通过源站点请求完成交换网中对应的所需逐个节点的连接过程，以建立起一条由源站到目的站的传输通道。

2）数据传输：现在，信号可以经建立的链路从发送端传送到接收端，通常为全双工传输。

3）电路拆除：在完成数据或信号的传输后，由源站或目的站提出终止通信，各节点相应拆除该电路的对应连接，释放由原电路占用的节点和信道资源。

电路交换技术的优缺点及其特点。

优点：数据传输可靠、迅速，数据不会丢失且保持原来的序列。

缺点：在某些情况下，电路空闲时的信道容易被浪费，即在短时间数据传输时电路建立和拆除所用的时间得不偿失。因此，它适用于系统间要求高质量的大量数据传输的情况。

特点：在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通路。在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用。对于猝发式的通信，电路交换效率不高。

（3）透明传输

透明是指对用户数据不做任何处理，因为语音数据对丢失不敏感，所以网络中不对用户数据做复杂的控制，比如流量控制、差错控制。

3.电话网的服务质量

决定电话业务质量的主要因素有：接续质量、传输质量和稳定质量。

接续质量：是指用户通话被接续的速度和难易程度，通常用接续损失（呼损）和接续时延来衡量。

传输质量：是指用户接收到的语音信号的清楚逼真程度，可以用响度、清晰度和逼真度来衡量。

稳定质量：是指通信网的可靠性，其指标主要有失效率（设备或系统工作时间内单位时间发生故障的概率）、平均故障间隔时间、平均修复时间（发生故障时进行修复所需的平均时间）等。

（1）接续质量的指标：接续呼损、全程呼损指标分配和接续时延

接续呼损：在正常情况下，用户发起呼叫后，由于网络的原因呼叫未能完成而损失的比率，该指标用呼叫损失的次数与总的呼叫次数的比值来规定。其中总的呼叫次数是指用户发起的有效呼叫次数，其中不包括由于主叫用户原因造成的呼叫损失，例如用户拨错号、中途放弃等。呼叫损失的次数是指由于网络原因导致呼叫没有完成的呼叫次数，其中不包括用户忙、用户无应答、用户锁定、用户关机、用户不在覆盖区、用户拒绝等。

全程呼损指标分配：如何将全程呼损指标合理地分配到全程接续中的各项设备上，称为呼损分配。数字长途电话网的全程呼损应不大于0.054。数字本地网电话网的全程呼损应不大于0.042。如果在本地呼叫连接中经过三个汇接局时，则呼损不大于0.053。

接续时延：接续时延是指在一次电话接续过程中，由交换设备进行接续和传递相关信令所引起的时间延迟。接续时延是衡量网络服务质量的一个指标，一般用拨号前时延、拨号后时延两个参数来衡量。

拨号前时延是从主叫用户摘机至听到拨号音瞬间的时间间隔。

拨号后时延是用户或终端设备拨号结束到网络作出响应的时间间隔，即拨号结束至送出回铃音或忙音之间的时间间隔。

（2）传输质量的指标：响度、清晰度和逼真度

响度：描述的是声音的响亮程度，表示人耳对声音的主观感受。

清晰度：描述声音的可辨识程度，能够从话音中辨识出有用的信息。

逼真度：描述音色特征的不失真的程度。

（3）稳定质量的指标：失效率、平均无故障时间和平均故障修复时间

失效率：系统在单位时间内发生故障的概率，一般用λ来表示。

平均故障间隔时间：系统发生相邻两个故障的间隔时间的平均值，记为MTBF，其中MTBF=1/λ。例如，同一型号的1000台通信设备，在规定的条件下工作1000小时，其中有10台出现故障。这种通信设备千小时的可靠度R为(1000－10)/1000=0.99。失效率为10/(1000×1000)=1×10-5。因为平均故障间隔时间与失效率的关系为MTBF=1/λ，因此，MTBF=105小时。

平均故障修复时间：修复一个故障所需要的平均时间，记为MTTR。

注意：平均故障间隔时间MTBF常常与平均无故障时间MTTF发生混淆。因为两次故障（失败）之间必然有修复行为，因此，MTBF中应包含MTTR。对于可靠度服从指数分布的系统，从任一时刻到达故障的期望时间都是相等的，因此有MTBF=MTTR+MTTF。在实际应用中，一般MTTR很小，所以通常认为MTBF≈MTTF。

4.电话网的等级结构

在很长的时期内，电话网仍是电信网的基础，是覆盖范围最广、服务用户最多、规模容量最大的一个业务网。随着我国通信事业持续高速发展，电信网规模不断扩大，数字化程度越来越高，网上承载的话务量急剧增加，新技术和新业务相继引入，网络的结构、功能逐渐发生变化，网络结构由多级向少级演变，最终演变为无级网。我国曾经进行大规模的长途区号的调整和升位改号，就侧面反映了网络结构的改变。

（1）等级制电话网

1986年，我国电话网络等级分为五级，由四级长途交换中心和本地电话网交换中心组成。这是根据当时我国长途业务量不大，长途网规模较小和长话网开始由人工向自动过渡的实际情况，从电路的利用率和组网经济性综合考虑确定的。十多年来电话发展的实践证明，在我国电话网发展的初级阶段，采用五级的结构是经济合理的，加速了我国电话网自动化的进程。

通信专家把电话交换网络的各种交换机分成五种类型，即C1、C2、C3、C4、C5，每种交换机放在交换网中不同的位置，赋予不同的任务。由于每个国家人口数量、经济发展规模不同，C1～C5的分布情况不尽相同。在我国，最早是按照C1为大区中心、C2为省中心、C3为地区中心、C4为县中心、C5为端局设计的。在实际的交换网络建设中，C2、C3逐渐退化并最终消失。C1交换机作为国内PSTN核心节点，同时承担着与其他国家、地区交换机的连接工作；C4交换机作为汇接局交换机、作为中继互连、汇聚和分发话务量的交换机；而C5交换机则连接用户终端电话、企业用户级交换机或者接入网，并将所有呼叫送到C4交换机上。

我国电话网采用的是五级交换等级结构，这在我国网络发展的初级阶段是适应的，如图2-6所示。

这种结构在电话网从人工向自动、模拟向数字过渡中起到了较好的作用。但随着通信事业持续高速的发展，网络规模越来越大，数字化程度越来越高，新技术、新业务层出不穷，多级交换结构带来了不少弊端，如转接段数多，接续慢，延时长，传输衰耗大，接通率低，可靠性差，不能满足大容量的发展，不利于新技术新业务的发展等。因此，近几年，我国电话网结构已开始由多级向少级转变，目前已经完成四级长途交换结构向二级交换长途网的过渡，而本地电话网络结构也将进一步优化，如图2-7所示。

其中DC1为省级交换中心，设在各省会城市，主要职能是疏通所在省的省际长途来话、去话业务，以及本地网的长途终端业务，在DC1平面上各DC1局通过骨干路由全互连。而DC2为地区中心，设在各地区城市，主要职能是汇接所在本地网的长途终端业务，在DC2平面上，省内各DC2局间可以是全互连，也可以不是。各DC2局通过骨干路由与省城的DC2局相连，同时根据话务量的需求可建设跨省的直达路由。

（2）无级动态网

无级动态网是指电话网中的各个节点交换机处于同一等级，不分上下级，且网络中的路由选择方式不是固定的，而是随网上话务变化状况或其他因素而变化。最后三个层面的电话网形成，即长途电话网、本地电话网、用户接入网。

（3）本地电话网

本地电话网是指在同一长途编号区范围内，由若干个端局（或者若干个端局和汇接局）及局间中继线、长市中继线、用户线、用户交换机（PABX）、电话机等所组成的电话网。

本地电话网中设置端局（DL）和汇接局（Tm）两个等级的交换中心。其中端局通过用户线与用户相连，它的职能是疏通本局用户的去话和来话业务。根据服务范围的不同，可以有市话端局、县城端局、卫星城镇端局和农话端局等，分别连接市话用户、县城用户、卫星城镇用户和农村用户。汇接局与本汇接区内的端局相连，同时与其他汇接局相连，它的职能是疏通本汇接区内用户的去话和来话业务，还可疏通本汇接区内的长途话务。有的汇接局还兼有端局职能，称为混合汇接局（Tm/DL）。汇接局可以有市话汇接局、市郊汇接局、郊区汇接局和农话汇接局等几种类型。

在二级网结构中，各汇接局之间个个相连组成网状网，汇接局与其所汇接的端局之间以星型网相连。在业务量较大且经济合理的情况下，任一汇接局与非本汇接区的端局之间或者端局与端局之间也可设置直达电路群。在经济合理的前提下，根据业务需要在端局以下还可设置远端模块、用户集线器或用户交换机，它们只和所从属的端局之间建立直达中继电路群。

二级网中各端局与位于本地网内的长途局之间可设置直达中继电路群，但为了经济合理和安全、灵活地组网，一般在汇接局与长途局之间设置低呼损直达中继电路群，作为疏通各端局长途话务之用。

（4）国际电话网网络结构

国际固定长话网是由各国的长话网互连而成。类似于由本地网互连而成的国内长话网结构，国际长话网采用三级辐射式网络结构。按照原ITU规定，各国长话网通过国际转接局CT1、CT2、CT3进行互连，构成国际长话网。

一级国际中心局（CT1）：全世界范围内按地理区域的划分，总共设立7个一级国际中心局，分管各自区域内国家的话务，7个CT1局之间全互连。

二级国际中心局（CT2）：CT2是为在每个CT1所辖区域内的一些较大国家设置的中间转接局，即将这些较大国家的国际业务或其周边国家国际业务经CT2汇接后送到就近的CT1局。CT2和CT1之间仅连接国际电路。

三级国际中心局（CT3）：这是设置在每个国家内，连接其国内长话网的国际网关。任何国家均可有1个或多个CT3局，国内长话网经由CT3进入国际长话网进行国际间通话。

5.电话网编号方案

电话交换网的地址编号就是电话号码。电话号码在全球范围内有统一的规范。这种规范很重要，如果号码分配不统一，信息交互就无法完成。电话号码的编号需要遵循两个原则：号码长度必须规范和号码前缀代表某个特定区域或者特定应用。

（1）号码长度必须规范

全球各地的号码长度可以不一致，但是细化到具体的号码，前缀和号码的长度就必须紧密配合，比如已经有了110这个号码，就不允许有11012345这个号码了。这是因为移动电话拨打号码的时候，拨号完毕后还需要按连接按钮，而固定电话则不需要。为了从统一的角度考虑，号码长度和前缀的结合，能够保证交换机在收到号码后不会产生歧义。

（2）号码前缀代表某个特定区域或者特定应用

一方面可以方便用户进行拨号，因为拨打本地区的号码，不用拨本地区的前缀区号；另一方面有利于电话号码的扩展。

根据上述的需求和原则，国际上制定了全球规范，各个国家在国际规范基础上结合自身特点制定了本国规范，接下来我们就来看看我国的编号规范。

1）本地网的编号：

本地网就是一个城市的电话交换网。本地网中的每个号码位数都是一致的，用户的电话号码随着局数的增加，编号可采用6、7或者8位。这时号码是由两部分所组成的：局号和话机号。其中局号是由2～4位数字组成，话机号是4位，如81236666，则由“8123局”和“6666号”两部分组成。虽然分为两部分，但是无论是书写还是拨号，这些数字并不分开。本地网用户进行长途、特种业务等通信时，由首位号区分。首位号码的含义如下：

●1为特种业务号码或移动电话号码的首位号。

●2～8为市话号码的首位号。

●9为社会公众服务号码。

●0为长途全自动的字冠前缀。

2）特种业务号码和特服号码编号：

当用户遇到火警、需要迅速报告消防局；用户故障申报、查询号码等，也需要迅速用电话联系运营商。这类特种业务号码和特服号码不同于普通用户的号码，是为电信业务和社会服务而设的，要求接续速度快、准确无误，因此特种业务号码和特服号码的电话号码位数比较少，有利于用户进行拨打和记忆。每个国家对这类号码都有相应的规定，我国特种业务号码有我们非常熟悉的“1XY”三位编号，例如110、119、120等。

10开头的5位号码是电信运营商保留的特别服务号码，比如中国电信的客服号码10000号、中国联通的10010和中国移动的10086；以10开头的3位号码，都是和国际业务有关的特服号码；部分以13、15和18开通的11位号码，属于移动运营商使用的手机号码段。

3）长途网的编号：

长途前缀（“0”）+区号+本地网号码就组成了长途网的编号。我国长途自动电话的前缀为0，市内号码已经在市话网确定了，剩下的就是长途区号。因为我国跨地面积比较大，各个地区政治、经济、电话业务差距很大，所以长途区号长度也会有一定的差别，分别为2位和3位，编号情况如下：

●北京：全国中心，区号编号为10。

●中央直辖市及省间中心：区号为2位，编号为2X，X范围是0～9，例如武汉是27、广州为20、上海为21、成都为28等，共有10个编号。

●其他地区：区号位3位编号，（3～9）XY，其中X和Y的范围是0～9。

4）国际电话编号：

要拨打国际长途，就必须先拨呼叫国际电话的标志号，这个号由国内长话局接收识别后，呼叫接入国际电话网。每个国家的标志号不完全相同。如我国规定为“00”、英国为“010”、比利时为“91”等，这些标志号并不是国际长途区号的组成部分。如果是拨打到美国的电话，在中国拨打，以001开始，而在英国拨打，则从0101开始。

接下来就是国际长途的区号-国家号码。按照ITU规定，国家号码由1～3位数字组成，第1位数为“世界编号区”，即世界分为若干个编号区，每个编号区分配1位号码。世界编号区的划分以及编码分配如下：北美为1，非洲为2，欧洲为3和4，东亚为8等。其中电话数量多的国家或地区号码为2位数，电话数量少的为3位数，以保证总的电话号码的长度不超过ITU的规定。比如在第3编号区，法国是33、荷兰是31、葡萄牙是351；在第8编号区，中国大陆为86、日本为81、朝鲜为850、柬埔寨为855。

2.1.7 分组交换网

分组交换协议是在20世纪70年代所设计的。为了理解设计背后的动机，我们需要对旧时代的技术背景有一定的了解。尽管苹果二代计算机在当时已经取得很大的成功，PC和工作站却还没有盛行并且也没有获得更多的网络支持。大多数人都使用便宜的“无智能终端”来通过计算机网络访问远程大型机。这些无智能终端具有最小的智能和存储量，它们的屏幕显示完全是由网络另一端的大型机所控制的，为了广泛地支持无智能终端，分组交换网的设计者们决定“将智能放在网络中”。这种设计思路，和我们目前的因特网设计相反，因特网的设计思路是将很多复杂的事物处理放在终端中。

在20世纪70年代晚期到80年代早期的技术背景中，另一个重要的部分是关于物理链路的。在这段时间，几乎所有的有线链路都是嘈杂的、易出错的铜线链路。那时候，光纤链路还处于实验室研究阶段。通过远程铜线连接所出现的比特错误率比现在的光纤链路高很多倍。由于这些高的错误率，所以在每个中继线的基础上进行有错误检测的分组交换网协议的设计是很有意义的。

分组交换是一种存储转发的交换方式，它将用户的报文划分成一定长度的分组，以分组为存储转发，因此，它比电路交换的利用率高，比报文交换的时延要小，而具有实时通信的能力。分组交换利用统计时分复用原理，将一条数据链路复用成多个逻辑信道，最终构成一条主叫、被叫用户之间的信息传送通路，称之为虚电路，实现数据的分组传送。

分组交换是为适应计算机通信而发展起来的一种先进通信手段，它以X.25协议为基础，可以满足不同速率、不同型号终端与终端、终端与计算机、计算机与计算机间以及局域网间的通信，实现数据库资源共享。

1.分组交换网的组成

分组交换网由分组交换机、分组装拆设备、网络管理中心、远程集中器、用户终端和传输线路等基本设备组成。

（1）分组交换机

分组交换机实现数据终端与交换机之间的接口协议和交换机之间的信令协议，并以分组方式的存储转发、提供分组网服务的支持，与网络管理中心协同完成路由选择、监测、计费、控制等功能。根据分组交换机在网络中的地位，分为转接交换机和本地交换机两种。前者交换容量大、线路端口多，具有路由选择功能，主要用于交换机之间的互连；后者通信容量小，只有局部交换功能，不具有路由选择功能或仅仅具有简单的选择路由功能。

（2）网络管理中心

为了使全网有效、协调的运行，更好地发挥网络性能，并在部分通信电路和交换机发生故障时依然能正常运行，同时为网络管理者以及用户提供更方便的服务，应在全网设置网络管理中心（NMC）。

网络管理中心NMC的功能有：

1）网络配置管理与用户管理，日常运行数据的收集与统计；

2）路由选择与拥塞控制，故障告警与网络状态显示；

3）根据交换机提供的计费信息完成计费管理。

（3）分组装拆设备（PAD）

分组装拆设备实际上是一个规程转换器或者网络服务器。PAD的作用是将来自非分组终端的字符信息去掉起、止比特后组装成分组，送入分组交换网。在接收端再还原分组信息为字符信息，发送给目的用户终端。

（4）远程集中器

远程集中器可以将远离分组交换机的低速数据终端的数据集中起来，通过一条中、高速电路送往分组交换机，以提高电路利用率。远程集中器含分组装拆设备的功能，可以使得非分组型终端接入分组交换网。

（5）用户终端

用户终端有两种：分组型终端（PT）和非分组型终端（NPT）。PT具有支持X.25协议的接口，能直接接入分组交换网，而NPT需经过分组装拆设备才能进入分组交换网。通过分组交换网络，分组型终端之间、非分组型终端之间、分组型终端与非分组型终端之间都能互相通信。

（6）传输线路

传输线路是包括交换机之间的中继传输线路和用户线路。

2.分组交换网的特点

相对电路交换，分组交换提供了更加灵活的网络能力，但同时也要求网络设备和终端设备具备更强的处理能力。

（1）传输质量高

分组交换网具有严格的检错纠错功能。它不仅在节点交换机之间传输分组时采用差错校验与自动请求重发技术，而且对于某些具有拆装分组功能的终端在用户线部分也可以进行差错控制。因而使分组在网内传送中出错率大大降低，网络的传输质量大大提高。

（2）信息传递安全可靠

分组在分组交换网中传送时的路由选择是动态的，分组交换机通过路由算法选择出一个最佳路径。由于一个分组交换机至少与另外两个交换机相连接，当网内某一交换机或中继线发生故障时，分组交换机能自动选择一条避开故障点的迂回路由进行传输，保证通信不中断。

（3）允许不同类型的终端相互通信

分组交换网以X.25协议向用户提供标准接口。由于传送的用户分组采用存储转发的方式，凡不符合X.25协议的数据终端接入时，网络能提供协议转换功能，使不同协议的终端能相互通信。

（4）电路利用率高

分组交换网采用了虚电路技术，即在一条物理线路上能同时提供多条信息通路，实现了线路带宽的动态分配，统计时分复用，因此电路利用率高。

（5）传送信息有一定时延

由于所有要传送的分组信息都要在交换机内排队，在到达与接收终端相连的交换机后还要重组，因此传送信息有一定的时延。

（6）可实现全国漫游

通过申请账号和密码可实现全国漫游。

（7）经济性能好

由于采用与通信距离无关而按信息量与使用时间长短相结合的方式计费，大大降低了通信费用，对异地通信更显出无比优越性。

3.分组交换网的性能

分组交换网主要有四个方面的性能指标，即分组传输时延、虚电路建立时间、传输差错率和网络利用率。

（1）分组传输时延

分组传输时延是指从网络源点（发送端）节点机收到发送端用户送来的一个完整分组的最后一个比特起到，把这个数据分组送到终点（接收端）节点，并准备好向接收端用户送出该数据分组的这段时间。分组传输时延首先取决于节点交换机的处理能力，处理能力用每秒能处理的分组数来表示。传输时延也与从源节点机到终点节点机的数目、传输距离以及数据信道的带宽和质量等有关。

（2）虚电路建立时间

虚电路建立时间实质上是呼叫请求分组的传输时延与呼叫接受分组的传输时延之和。呼叫请求分组传输时延是指主叫用户所连源点节点机收到该呼叫请求分组，并准备向被叫转送的一段时间。类似地，呼叫接受分组传输时延是指被叫用户所连节点机到被叫用户送来呼叫接收分组最后一个比特起，直到主叫用户所连节点机收到并准备好向主叫用户转送的一段时间。

（3）传输差错率

传输差错率是用来衡量数据传输质量的，由于在链路中采用了非常有效的循环冗余校验码（CRC）和差错检测自重发系统，所以分组交换网的传输质量是较高的。

（4）网络可利用率

网络可利用率是指分组交换网的可利用程度，也是衡量用户对整个网络质量的评价之一。

综上所述，分组交换是为适应数据通信而发展起来的一种通信手段。可以满足不同速率、不同型号的终端与终端间以及局域网间的通信，实现数据库资源共享。与其他交换方式不同，分组交换是按一定规则，把一整份数据报文分割成若干定长的数据段，并给每一数据段加上收发终端地址及其他控制信息，然后以分组为单位在网内传播。

4.X.25分组交换网

X.25是一个使用电话或者ISDN设备作为网络硬件设备来架构广域网的ITU-T网络协议。它的物理层、数据链路层和网络层都是按照OSI体系模型来架构的。在国际上X.25的提供者通常称X.25为分组交换网。X.25三层结构如表2-1所示。

表2-1 X.25三层结构

（1）X.25的物理层

X.25的物理层定义了DTE与DCE之间的接口特性，为帧级提供一个物理连接，实现比特流的透明传输。

（2）X.25的链路访问层（帧级）

X.25帧级采用了高级数据链路控制规程（HDLC）的帧结构，是HDLC的一个子集——平衡型链路接入规程（LAPB）。LAPB使用异步平衡模式，允许两个复合站中的任何一个建立平衡连接，即双向链路。

（3）X.25的分组层

X.25的分组层提供端到端的连接。用户数据在X.25的分组层（相当于网络层）的数据字段，加上X.25的首部控制信息后，就组装成为X.25分组。

设计者将智能放在X.25网络中的一个方法就是通过使用虚电路。

在X.25中，虚电路的概念是非常重要的。一条虚电路在穿越分组交换网络的两个地点之间建立一条临时性或永久性的“逻辑”通信信道。使用一条电路可以保证分组是按照顺序抵达的，这是因为它们都按照同一条路径进行传输。它为数据在网络上进行传输提供了可靠的方式。在X.25中有两种类型的虚电路：

1）交换虚电路（SVC）：交换虚电路（SVC）就是两个数据终端要通信时先用呼叫程序建立电路（即虚电路），然后发送数据，通信结束后用拆线程序拆除虚电路。

2）永久虚电路（PVC）：在两个站点之间保持一种固定连接，X.25使用呼叫建立分组，从而在两个站点之间建立一条通信信道。一旦这个呼叫建立了，在这两个站点之间数据分组就可以传输信息了。注意，由于X.25是一种面向连接的服务，因而分组不需要源地址和目的地址。虚电路为传输分组通过网络到达目的地提供了一条通信路径。然而，对分组授予了一个号码，这个号码可以被连接源地和目的地的信道鉴别。

5.ChinaPAC网络

ChinaPAC是中国信息产业部经营管理的公用分组交换数据网。它以X.25协议为基础，可满足不同速率、不同型号终端之间、终端与计算机之间、计算机之间以及局域网之间的通信。中国公用分组交换数据网（ChinaPAC）于1993年建成投产。ChinaPAC的开通，大大方便了金融、政府、跨国企业等客户计算机联网，实现了国内数据通信与国际的接轨，提高国内企业的综合竞争力，满足了改革开放对数据通信的需求。

根据业务流量、流向、行政区域管理和运营管理等因素，可将ChinaPAC全网分为三级，即国家骨干网、省级网和本地网。

1）国家骨干网

由设置在各省、自治区和直辖市的32个骨干网节点组成，根据业务的分布、流量、流向等因素，选定北京、上海、沈阳、武汉、成都、西安、广州、南京为骨干汇接节点。骨干汇接节点之间采用完全网状结构相连，其他骨干节点采用不完全网状结构相连。一般情况下，每个骨干节点应至少与两个其他骨干节点相连，其中至少与一个骨干汇接节点相连。

国家骨干网节点负责其所属的省级网节点的业务汇接，以及转接骨干节点之间的业务。其中骨干汇接节点还负责汇接从属于它的各省的骨干节点的业务，骨干网节点一般不直接提供用户接入服务。

另外，设北京、上海为国际出入口局，广州为我国港澳地区出入口局。

国家骨干网采用集中式管理，网管中心设在北京的一个分组交换中心内。

2）省级网

由设置在各省、自治区和直辖市内的省内节点组成，节点的数量和设置地点需根据网络结构和业务组织管理的需要来确定。

在省内，也可以根据需要选定适当的节点作为省内汇接节点，各节点之间采用不完全网状结构，其他节点与省内汇接节点相连，每个省内节点至少与两个其他节点相连，省内节点与骨干网节点之间的电路段一般不超过两个。

省级网节点负责其所属的本地网节点的业务汇接，以及转接省内各节点之间的业务。在没有组建本地网的地方，省级网节点还负责用户的业务接入。

3）本地网

在省内一些发达的城市和地区可以组建本地网。本地网由本地节点组成，负责所在区域的数据用户的业务接入，完成本地交换功能。

2.1.8 数字数据网

分组交换机对所传信息的处理方式，使得分组交换网处理速度比较慢、网络时延长，难以满足用户对速率的要求。随着数据通信业务的飞速发展，相对固定用户之间的业务量比较大，并要求传输时延稳定、实时性较高，在这种市场需求的推动下，介于永久性连接和交换式连接之间的半永久性连接方式的数字数据网（DDN）诞生了。

1.数字数据网的特点

数字数据网采用的是半永久性连接，解决了固定连接灵活性欠佳和交换网络速率不高的缺点，DDN的特点可以总结为：

（1）传输速率高，网络时延低

DDN采用的是PCM数字信道，网络传输速率每路可以达到64Kbit/s，传输中没有中间处理过程，网络时延小，同时由于采用时分复用技术所以网络不会阻塞。

（2）传输质量高、距离远

一般模拟信道的误码率在1×10-5～1×10-6之间，并随着距离和转接次数的增加而质量下降，而DDN数字传输则是分段再生不产生噪声积累，所以距离远，通常光缆的误码率会优于1×10-8以上；

（3）传输安全可靠

DDN通常采用路由迂回和备份的方式，使得传输更为可靠。

（4）网络管理简单

DDN把检错、纠错等内容交给智能终端去完成，因此在网络运行中的管理、监督等项目操作简单、方便快捷。

（5）灵活的连接方式

可以支持将数据、语音、图像传输等多种业务，且对用户终端的速率无特殊要求，从600Kbit/s～2.048Mbit/s的速率均可接入。

2.数字数据网组成结构

一个数字数据网主要由四部分组成，如图2-8所示。

（1）本地传输系统

指从终端用户至数字数据网的本地局之间的传输系统，即用户线路，一般采用普通的市话用户线，也可使用电话线上复用的数据设备（DOV）。

（2）交叉连接和复用系统

复用是将低于64Kbit/s的多个用户的数据流按时分复用的原理复合成64Kbit/s的集合数据信号，通常称之为零次群信号（DS0），然后再将多个DS0信号按数字通信系统的体系结构进一步复用成一次群，即2.048Mbit/s或更高次信号。交叉连接是将符合一定格式的用户数据信号与零次群复用器的输入，或者将一个复用器的输出与另一复用器的输入交叉连接起来，实现半永久性的固定连接，如何交叉由网管中心的操作员实施。

（3）局间传输及同步时钟系统

局间传输多数采用已有的数字信道来实现。在一个DDN网内各节点必须保持时钟同步极为重要。通常采用数字通信网的全网同步时钟系统，例如采用铯原子钟，其精度可达n×10-12，下接若干个铷钟，其精度应与母钟一致。也可采用多卫星覆盖的全球定位系统（GPS）来实施。

（4）网络管理系统

无论是全国骨干网，还是一个地区网都应设网络管理中心，对网上的传输通道，用户参数的增加、删改、监测、维护与调度实行集中管理。

3.数字数据网网络结构

DDN的网络结构按网络的组建、运营、管理和维护的责任地理区域，可分为一级干线网、二级干线网和本地网三级。各级网络应根据其网络规模、网络和业务组织的需要，选用适当类型的节点，组建多功能层次的网络。一般是2Mbit/s节点组成核心层，完成转接功能；由接入节点组成接入层，主要完成各类业务接入；由用户节点组成用户层，完成用户入网接口。

（1）一级干线网

一级干线网由设置在各省、自治区和直辖市的节点组成，它提供省间的长途DDN业务。一级干线节点设置在省会城市，根据网络组织和业务量的要求，一级干线网节点可与省内多个城市或地区的节点互联。

在一级干线网上，选择有适当位置的节点作为枢纽节点，枢纽节点具有E1数字通道的汇接功能和E1公共备用数字通道功能。枢纽节点的数量和设置地点由邮电部电信主管部门根据电路组织、网络规模、安全和业务等因素确定。网络各节点互联时，应遵照下列要求。

①枢纽节点之间采用全网状连接。

②非枢纽节点应至少保证两个方向与其他节点相连接，并至少与一个枢纽节点连接。

③出入口节点之间、出入口节点到所有枢纽节点之间互联。

④根据业务需要和电路情况，可在任意两个节点之间连接。

（2）二级干线网

二级干线网由设置在省内的节点组成，它提供本省内长途和出入省的DDN业务。根据数字通路、DDN规模和业务需要，二级干线网上也可设置枢纽节点。当二级干线网在设置核心层网络时，应设置枢纽节点。

（3）本地网

本地网是指城市范围内的网络，在省内发达城市可以组建本地网。本地网为其用户提供本地和长途DDN业务。根据网络规模、业务量要求，本地网可以由多层次的网络组成。本地网中的小容量节点可以直接设置在用户的室内。

2.1.9 帧中继网

帧中继技术是在OSI第二层上用简化的方法传送和交换数据单元的一种技术。

帧中继技术是在分组技术充分发展、数字与光纤传输线路逐渐替代已有的模拟线路、用户终端日益智能化的条件下发展起来的。帧中继仅仅完成OSI物理层和数据链路层核心的功能，将流量控制、纠错等留给智能终端去完成，大大简化了实现过程。同时，帧中继采用虚电路技术，能充分利用网络资源，因此帧中继具有吞吐量高、时延低、适合突发性业务等特点。

帧中继主要适用于下面三种情况。

1）用户需要数据通信，其带宽要求为64Kbit/s～2Mbit/s，而参与通信的各方多于两个，这种时候使用帧中继网是一种较好的解决方案。

2）通信距离较长时，应首选帧中继，因为帧中继的高效性使用户可以享有较好的经济性。

3）当数据业务量具有突发性的特点时，由于帧中继具有动态分配带宽的功能，选用帧中继可以有效地处理突发性数据。

1.帧中继网的特点

1）帧中继协议简化了X.25分组级功能，只有两个层次：物理层、数据链路层。网内节点的处理大为简化，实验结果表明，采用帧中继时一个帧的处理时间可以比X.25的处理时间减少一个数量级，因而提高了帧中继网络的处理效率。

2）传送的基本单元为帧，帧的长度可变，最大长度允许1600字节，比X.25网的默认分组长度128字节长，特别适合于封装局域网的数据单元，减少了分段与重组的处理开销。

3）在数据链路层完成动态（统计）复用、帧透明传输和差错检测，但与X.25网不同的是帧中继网内节点若检测到差错，将出错的帧丢弃，不采用重传机制，减少了帧编号、流量控制、应答等开销，由此减少了交换机的处理时间，提高了网络吞吐量，降低了网络迟延。

4）帧中继技术提供了有效的带宽管理和阻塞控制机制，使用户能合理传送超出约定带宽的突发性数据，充分利用网络资源。

5）帧中继现可提供用户的接入速率在64Kbit/s～2.048Mbit/s，也可达到45Mbit/s。

6）与X.25分组交换一样，帧中继采用了面向连接的工作模式，可以提供PVC业务、SVC业务。由于帧中继的SVC业务对用户的资费并不能带来明显的好处，实际上主要用作局域网的互连，仅采用PVC业务。

2.帧中继网的体系结构

帧中继的用户网络接口协议体系结构分为控制平面和用户平面，如图2-9所示。

其中控制平面指的是信令的处理和传送，该信令用于逻辑连接的建立和拆除；用户平面负责端到端的用户数据传送。

控制平面：用于帧方式承载业务的控制平面类似于电路交换中的共路信令，其中控制信息使用的是独立的逻辑通道。在数据链路层，使用具有差错控制和流量控制的LAPD协议，通过D信道提供用户和网络之间的可靠数据链路控制服务。这种数据链路业务用于Q.933控制信令信息的交换。

3.帧中继网的组成

帧中继网根据网络的运营、管理和地理区域等因素可分为3层：国家骨干网、省内网和本地网，如图2-10所示。

（1）国家骨干网

国家骨干网由设置在各省、自治区和直辖市的节点组成的，目前全国划分为8大区，每个大区设置大区中心，分别在北京、上海、沈阳、西安、成都、南京、武汉和广州，这些节点作为国家骨干网的枢纽节点，采用ATM骨干交换机，其余节点作为国家骨干网的骨干节点。枢纽节点采用全网状连接，骨干节点根据业务需求采用不完全网状结构，每个骨干节点至少与另外两个骨干节点相连接，且至少与一个枢纽节点相连接。根据国际电路和业务的需求，在国家骨干网上设置国家出入口节点。

（2）二级骨干网

二级骨干网也叫省内网，由设置在省内各城市和地区的多个节点组成，各省节点之间根据业务量的需求采用不完全网状连接。省内网节点负责汇接从属于它的本地网的业务，转接省内节点间的业务，同时可提供用户接入业务。

（3）本地网

在省内城市、地区、县等可根据需求组建本地网，由本地的节点采用不完全网状连接。本地网负责转接本地网节点间的业务，根据用户接入业务，其节点功能与省内节点功能一样。

4.帧中继的网络管理

帧中继的网络管理措施包括带宽管理、PVC管理和拥塞管理。

（1）带宽管理

帧中继实现了带宽资源的动态分配，在某些用户不传送数据时，允许其他用户占用其带宽，所以必须对全网的带宽进行控制和管理。帧中继网络通过为用户分配带宽控制参数，如网络用户约定的用户信息传送速率（CIR）等，对每条虚电路上传送的用户信息进行监视和控制，实施带宽管理，合理地利用带宽资源。

（2）PVC管理

永久虚电路（PVC）管理是指在接口间交换一些询问和状态信息帧，以使双方了解对方的PVC状态情况。PVC管理包括用于用户网络接口（UNI）的PVC管理协议和用于网络间接口（NNI）的PVC管理协议。其主要内容有接口是否依然有效、各PVC当前的状态和PVC的增加或删除等。

（3）拥塞管理

由于帧中继网络节点不进行流量控制，当输入的数据业务量超过网络负荷时，网络会发生拥塞。造成的后果是大量用户信息得不到及时处理，甚至被丢失，而且网络的吞吐量下降，用户信息传输时延加长。因此帧中继网要进行拥塞管理，需要采取如下具体措施。

帧中继采用了显式拥塞控制机制，在帧头中有FECN（向前拥塞比特）、BECN（向后拥塞比特）两个特殊字段。如果FECN被设置为1，则说明帧在传送方向上出现了拥塞，该帧到达接收端后，接收方可对数据速率做相应的调整；如果BECN被设置为1，则说明在与传送方向相反的方向上出现了拥塞，该帧到达发送端后，发送端可对数据速率做相应的调整。

2.1.10 ATM网络

现有的电路交换和分组交换都难以胜任宽带高速的交换任务。

对于电路交换，当数据的传输及其突发性变化非常之大时，交换的控制就会变得异常复杂。对于分组交换，当数据传输速率很高时，协议数据单元在各层的处理变成很大的开销，无法满足实时性很强的业务时延要求。

但是我们知道电路交换的实时性很好，而分组交换的灵活性很好，因此对于宽带综合业务数字网，应当采用另一种能结合两者交换方式优点的新的交换技术。

异步传输模式ATM就是建立在电路交换和分组交换的基础上的一种新的交换技术。

与“异步”对应的是“同步”，同步传输模式STM是根据要求的数据速率，将一个逻辑信道分配为一个以上的时隙，在连接存在期时，时隙是固定分配的，即采用的是同步时分复用模式。

异步传输模式ATM每个时隙没有固定的占用者，各信道按照通信量的大小和排队规则来占用时隙。每个时隙就相当于一个分组，在ATM中叫信元。

1.ATM网络的特点

（1）固定长度的短信元

选择固定长度的短信元作为信息传输的单位有利于宽带高速交换。信元的长度为53字节，其首部（信元头）为5字节。长度固定的首部可以使得ATM交换机的功能尽量简化，只需硬件电路就可对信元进行处理，因此缩短了每一个信元的处理时间。

（2）支持不同速率的各种业务

ATM允许终端有足够多比特时间就去利用信道，从而取得灵活的带宽共享。来自各个终端的数字流在链路控制器中形成完整的信元后，即按照先到先服务的规则，经过统计复用器，以统一的速率将信元插入到一个空闲时隙中，链路控制器调节信息源的速率。不同类型的服务都可复用在一起，高速率信源就占用较多的时隙。

（3）面向连接的工作方式传送

所有信息在最低层是以面向连接的工作方式传送以保证电路交换适合于传送实时性很强的业务的优点。但对于用户来说，ATM即可以工作于确定方式（承载某种业务的信元基本上周期性地出现），以支持实时性业务；也可以工作于统计方式（信元不规则出现），以支持突发性的业务。

（4）误码率很低

由于光纤信道的误码率很低，容量很大，因此在ATM网内不必在数据链路层进行差错和流量控制，通常放在高层处理。明显提高了信元在网络中的传送效率。

2.ATM协议的参考模型

制定ATM标准的主要机构是国际电信联盟远程通信标准化组织ITU，下面介绍ATM协议参考模型，如表2-2所示。

表2-2 ATM协议参考模型

（1）ATM物理层

物理层又分为两个子层。靠下面的是物理介质子层，主要负责物理介质上正确的传输和接收比特流。只完成和介质相关的功能，如线路编码和解码，比特定时（为发送的信号产生定时时钟信号以使接收端取得同步信息）以及光电转换。

传输汇聚子层：实现信元流和比特流的转换，包括信元校验和速率、控制数据帧的组装和分拆。这就是说，在发送时，传输汇聚子层将上面ATM层交下来的信元流转换为比特流，然后交给下面的物理介质子层。在接收时，将物理介质子层交上来的比特流转换为信元流，标记出每一个信元的开始和结束，交给ATM层。传输汇聚子层的存在使得ATM实现了与下面的传输介质完全无关。

（2）ATM层

ATM层相当于网络层的功能，它通过虚电路技术提供面向连接的服务。在ATM中，虚电路有两级，分别是虚通路（VP）和虚信道（VC）。虚信道与X.25的虚电路相当，而虚通路则是由多条虚信道捆绑在一起形成的。由于ATM通常是在光纤的基础上建立的，因此不提供应答，它将少量的错误交给高层处理；另外，ATM的目的是实现实时通信，因此对于偶然的信元错误是不重传的，对于要重传的通信由高层处理。

（3）ATM适配层

ATM适配层（AAL）负责处理高层来的信息，发送方把高层来的应用数据单元划分为信元，接收方把ATM信元重新装载为应用数据单元。ATM网络还向用户提供四类服务，从A类到D类。服务类别的划分是根据：比特率是固定的还是可变的，源站和目的站的定时是否需要同步；是面向连接还是非连接的，如表2-3所示。

表2-3 ATM适配层服务

（4）ATM高层

ATM高层主要规定了4类5种业务类型，以满足不同的ATM客户需求，如表2-4所示。

表2-4 ATM高层业务

宽带高速业务使用的交换方式是异步传输模式ATM，而ATM的物理基础目前主要是采用SDH标准的光纤传输网络。需要说明的是，ATM的思想最初虽然是针对B-ISDN的需求提出的，但最早进入市场的ATM产品确是局域网的ATM产品。为了在局域网中应用ATM技术，其物理传输介质不仅仅有光纤，还有同轴电缆、双绞线等，接口速率的种类也不限于SDH规定的几种标准速率。顺便提一提，ATM技术的发展不像当初预期的那样顺利。由于ATM技术复杂且价格较高，同时无连接的因特网发展相当快，快速以太网和千兆以太网又推向市场，这就使得ATM目前应用场合是作为因特网的高速主干网。其中联通公司还有部分应用ATM技术。

3.ATM网络组成

ATM网络由ATM交换机（或交叉连接设备）和ATM端系统组成。

（1）ATM交换机

ATM交换机是ATM宽带网络中的核心设备，它完成物理层和ATM层的功能。对于物理层，它的主要工作是对不同传输介质的传输特性的适配。对于ATM层，它的主要工作是完成ATM信元的交换，也就是ATM信头中VPI/VCI的变换。

（2）ATM端系统

ATM端系统有两类：

1）在纯ATM网络中，端系统就是各种终端（如PC、工作站、视频解码器、电缆或xDSL调制解调器等），是产生和接收ATM信元的。

2）在互连的网络中，端系统就是互连设备（如路由器），也叫做虚终端，不是产生和接收信息的端点，用于连接不同的网络，这些网络可以采用相同或不同的技术。

4.ATM网络接口

ATM的接口主要有用户网络接口（UNI）和网络节点接口（NNI）两种。

（1）用户网络接口

用户网络接口（UNI）是用户设备和网络之间的接口，直接面向用户。UNI接口定义了物理传输线路的接口标准，即用户可以通过怎样的物理线路和ATM网络相连接，还定义了ATM层标准、UNI信令、QAM功能等。

（2）网络节点接口

网络节点接口（NNI）一般是两个交换机之间的接口，与UNI一样，NNI接口也定义了物理层、ATM层等各层的规范以及信令等功能，但由于NNI接口关系到连接在网络中的路由选择问题，所以对路由选择方法做了说明。

（3）其他接口

除了上面提到的两种主要的接口以外，还有业务互通接口，比如宽带互连接口（B-ICI）定义了两个公用ATM网之间的接口，侧重于不同运营商的两个ATM网之间的接口；数据交换接口（DXI），定义了DTE和DCE之间的接口，然后DCE再通过UNI接口接入到ATM网，DCE完成了不符合ATM标准的数据终端到ATM的适配过程，相当于终端适配器，DCE和ATM交换机之间传送标准的ATM信元，还有基于帧的用户网络接口（FUNI），LANE（局域网仿真）接口、CE（电路仿真）接口等。

5.ATM的虚电路和虚路径

ATM采用分组交换中的统计复用，以期达成较高的资源利用率和实现灵活的多速率和变速率的复用。在同一物理传输线路上的复用依靠信元中的不同的虚路径标识符（VPI）和虚电路标识符（VCI）区分。

虚路径和虚电路都是指一个单向的ATM信元传输信道。不过，一条虚路径中包含有多条虚电路，所有这些虚电路有相同的标识符（即VPI）。同样，在一条物理链路中，可以有许多虚路径。一条物理链路中的虚电路，由其VPI和VCI共同确定。

不同VPI、VCI的信元属于不同的虚连接，有不同的逻辑路由和连接。在复用之后，各路由的信元之间没有固定的关系。这样，ATM中就把虚连接分为虚路径和虚电路两个层次，其优点在于：通过预定义虚路径，可以构造虚拟专用网（VPN），保证在同一个VPN中的数据的保密性。其次，使用虚路径还可以简化网络管理。

应该指出，VCI和VPI只是本地编号，不具有全局的含义。因此，不同VP中的VC可以具有相同的VCI值，不同的物理链路上的VP也可以具有相同的VPI值。

虚路径和虚电路都是单向的，不过在建立连接时，可以同时建立起一对正向和反向的通道，形成一个双工信道。两个方向上的VPI和VCI值是不一样的，其带宽也可以是不相同的。因为，在许多情况下（如视频点播VOD等应用），需要下载的图像信号量远远大于上行的控制信号。

虚电路和虚路径可以是点到点的，也可以是点到多点的。这是为了满足视频会议等应用而设计的。在这种情况下，可以把某个人的信号发送给每一个成员，而且比采用点到点方式时要求的带宽小，发送方的负载也小。

6.ATM的流量控制和拥塞控制

由于ATM网络支持包括语音、视频和多媒体数据在内的多种流量类型业务，有限的网络资源决定了网络所能支持的连接和接受的业务流量是有限的。当网络中的业务流量超过它能支持的限度，网络的服务质量就会变差，如导致时延增加、丢失增加。为了保证网络的服务质量，ATM网必须要有相应的流量控制和拥塞控制机制。

（1）流量控制

流量控制技术主要采用两种方法，即使用参数控制（UPC）和连接允许控制（CAC）。其中UPC方法是对已建立连接的业务进行监视，当发现业务流量超过带宽的时候，丢弃信元。而CAC方法是对正在进行呼叫建立的连接进行资源查询，如果网络资源满足服务质量，则接受呼叫并分配资源，否则就拒绝这次呼叫连接。

（2）拥塞控制

由于ATM网络中突发业务所占的比例相当大，就比较容易产生拥塞状态。拥塞产生会导致网络性能下降，甚至会导致网络瘫痪。通常，当网络发生拥塞的时候，采取以下几种措施：

1）选择性信元丢弃：ATM信元中的CLP位表示信元是属于高级优先权（CLP=0），还是属于低级优先权（CLP=1）。当网络发生拥塞的时候，首先选择丢弃低级优先权（CLP=1）的信元以缓解拥塞。低级优先权（CLP=1）的信元有两个来源：一是由用户产生，说明信元所承载的信息属于低优先级；二是UPC将某些高级优先权（CLP=0）的信元改成（CLP=1），说明这个信元属于超越协定值的流量部分，实际上ATM网络拥塞就是牺牲这些信元来保证高优先级信元的传输质量。

2）显示前向拥塞指示：当网络发生拥塞的时候，向目的终端发送显示前向拥塞指示QAM信元，当目的终端收到这个信元的时候，利用高层功能通知源发送端降低发送速率，达到消除拥塞的目的。

3）动态使用参数控制：动态的重构UPC的参数。通过用户和网络的再协商，修改某种连接的UPC参数。在理想的状况下，这种方法是用户可定义和可控制的。

4）连接终结：如果严重拥塞继续存在，就要采取一种极端的做法，也就是终结一些连接使得拥塞得以缓解。

2.1.11 因特网

因特网起源于20世纪70年代美国国防部高级计划研究局（Defense Advanced Research Project Agency，DARPA）为应对冷战时代核战争的需要，当网络的某一部分因遭受攻击而失去工作能力时，网络的其他部分应当能够维持正常通信。

1969年DARPA建立了一个覆盖全国的著名网络（Advanced Research Project Agency Network，ARPANET），其采用分组交换技术，使用报文处理机（Interface Message Processors，IMP）实现网络互联，最基本的服务是资源共享，互换信息，可实现异地的电子会议和网上的文件传输。

ARPANET的成功极大地促进了网络互联技术的发展，于1979年完成了传输控制协议/互联网络协议（即TCP/IP）规范，1980年开始在ARPANET全面推广，1983年完成。1986年美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）采用TCP/IP通信协议建立起NSFNET网络，且与ARPANET相连，并逐渐取代了ARPANET网络，形成了因特网的雏形。1988年后，NSFNET由全美国13个节点为主干节点，成为因特网的主干网，此后各国也相继建立了本国的TCP/IP网络，并连接到美国的因特网，逐步形成了覆盖全世界的因特网。

因特网是一个全球范围的计算机网络，它把全世界数以百万计的计算机设备互连在一起。这些计算设备大多数传统的PC、UNIX工作站，以及存储并传输诸如Web页面和电子邮件消息等信息的服务器。诸如Web TV、手机等非传统的计算设备也越来越多的连接到因特网当中。因特网以相互交流信息资源为目的，基于一些共同的协议，并通过许多路由器和公共互联而成，它是一个信息资源和资源共享的集合。

1.TCP/IP协议体系结构

TCP/IP协议集由Internet工作委员会发布并已成为互联网标准。与OSI的情况不同，从不存在正式的TCP/IP层次结构模型，但根据已开发的协议标准，可以根据通信任务将其分成4个比较独立的层次，如表2-5所示。

表2-5 TCP/IP层次结构

（1）网络接口层

大致对应于OSI模型的数据链路层和物理层，TCP/IP协议不包含具体的物理层和数据链路层，只定义了网络接口层作为物理层的接口规范。网络接口层处在TCP/IP协议的最底层，主要负责管理为物理网络准备数据所需的全部服务程序和功能。该层处理数据的格式化并将数据传输到网络电缆，为TCP/IP的实现基础，其中可包含IEEE 802.3的CSMA/CD、IEEE 802.5的TokenRing等。

（2）网络互联层

也称网络层或互联网层，负责将数据报独立地从信源传送到信宿，主要解决路由选择、阻塞控制和网络互联等问题，在功能上类似于OSI体系结构中的网络层。网络互联层是TCP/IP体系结构的核心，该层最重要的协议称为IP协议，因此网络互联层又称IP层。

（3）传输层

负责在源主机和目的主机之间提供端到端的数据传输服务，相当于OSI体系结构中的传输层。本层主要定义了两个传输协议，一个是可靠的、面向连接的传输控制协议（TCP），另一个是不可靠的、无连接的用户数据报协议（UDP）。TCP和网络层的IP协议是互联网中两个最重要的协议，以至于TCP/IP体系结构和TCP/IP协议集就以这两个协议的名称来命名。

（4）应用层

包含了所有的高层协议，常见的如简单网络管理协议（SNMP）、超文本传输协议（HTTP）、文件传输协议（FTP）、简单邮件传输协议（SMTP）、域名服务（DNS）和远程终端访问协议（Telnet）。

TCP/IP协议集作为一种十分流行的网络体系结构，已成为事实上的工业标准。但是TCP/IP体系结构没有明显地区分每一层中“服务”、“接口”与“协议”的概念，各层中“接口”与“层”之间的区分也太模糊。OSI/RM与TCP/IP的层次对应关系如表2-6所示。

表2-6 OSI/RM与TCP/IP的层次对应

2.IP协议

网间协议IP是TCP/IP的核心，是因特网最基本、最重要的协议。IP协议用来在因特网中提供最基本的计算机之间的数据寻址，并管理这些数据的拆分，同时还负责数据的路由——数据报从一台主机到另一台主机将要经过的路径，以及利用合适的路由器完成数据在不同网络之间的传输。IP协议实现的是无连接、不可靠的数据报服务。

（1）IP地址

为区别Internet上几百万台计算机、成千上万的组织和上亿用户，必须给Internet上每台计算机（或路由器）与Internet的每个接口规定一个唯一的地址，即IP地址。

IP地址是一个32位（bit）的二进制数。为了书写和记忆的方便，通常将IP地址分为4字节（byte），每个字节用一个十进制数来表示，字节之间用圆点分隔，这就是点分十进制表示。例如IP地址：

11000000101010001100100010000000

可分成4字节：

11000000 10101000 11001000 10000000

每字节用十进制数来表示，字节之间用圆点分隔，表示为192.168.200.64。

每个IP地址由两部分组成：网络标识（Net-ID）和主机标识（Host-ID）。网络标识用于唯一标识一个网络，主机标识则确定了某一网络上的某一台主机。为保证IP地址的唯一性，专门设立了一个权威机构InterNIC负责IP地址的管理。InterINC只分配IP地址中的网络标识，主机标识由各个网络的管理员负责分配。

网络部分所占位数决定了整个互联网最多可以有多少个网络，而主机标识所占位数则决定了一个网络中最多可有多少台主机。由于Internet上网络规模有很大区别，IP地址空间被划分为5类，每类具有不同位数的网络标识和主机标识：A类地址分配给少数规模很大的网络；B类地址分配给中等规模的网络；C类地址分配给小规模的网络；D类地址用于组播（Multicast）业务，E类地址作为保留。IP地址编码分类如表2-7所示。

表2-7 IP地址编码分类

根据上述编址规则，IP地址的第1字节，A类为0～127，B类为128～191，C类为192～223，D类为224～239，E类为240～255。

需要记住以下几种特殊的IP地址：

1）网络地址：在互联网中，经常需要使用网络地址，那么，怎么来表示一个网络呢？IP地址方案规定，网络地址包含了一个有效的网络号和一个全0的主机号。例如，在A类网络中，地址113.0.0.0就表示该网络的网络地址，而一个具有IP地址为202.93.120.44的主机所处的网络为202.93.120.0，它的主机号为44。

2）广播地址：当一个设备向网络上的所有设备发送数据时，就产生了广播。为了使网络上的所有设备能够注意到这样一个广播，必须使用一个可进行识别和侦听的IP地址。通常这样的IP地址以全1结尾。IP广播有两种形式，一种称为直接广播，另一种称为有限广播。如果广播地址包含一个有效的网络号和一个全“1”的主机号，那么技术上称之为直接广播地址。在IP互联网中，任意一台主机均可向其他网络进行直接广播。

例如，C类地址202.93.120.55就是一个直接广播地址。互联网上的一台主机如果使用该IP地址作为数据报的目的IP地址，那么这个数据报将同时发送到202.93.120.0网络上的所有主机。

直接广播的一个主要问题是在发送前必须知道目的网络的网络号。

32位全为1的IP地址（255.255.255.255）用于本网广播，该地址称为有限广播地址。实际上，有限广播将广播限制在最小的范围内。如果采用标准的IP编址，那么有限广播将被限制在本网络之中。

有限广播不需要知道网络号。因此，在主机不知道本机所处的网络时（如在主机的启动过程中），只能采用有限广播方式。

3）保留地址：为了满足内网的使用需求，保留了一部分不在公网使用的IP地址，如表2-8所示。

表2-8 三类私有保留地址

4）回送（Loopback）地址：A类网络地址127.0.0.0是一个保留地址，用于网络软件测试及本地机器进程间通信，这个IP地址称为回送地址。无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件不进行任何网络传输，立即将之返回。因此，含有网络号127的数据报不可能出现在任何网络上。

（2）子网和子网掩码

在实际应用中，仅靠网络标识来划分网络会有许多问题。例如某大学的B类网络最多允许接入65534台计算机，但实际上不可能将这么多计算机都连接到一个单一的网络中。如果按照学院划分为十多个子网，每个子网最多只允许接入几千台计算机，会给网络寻址和管理带来很大方便。

划分子网的思路如下：

1）一个拥有许多物理网络的单位，可以将所属于的物理网划分为若干个子网。划分子网纯属于一个单位内部的事情。本单位以外的网络看不见这个网络是由多少个子网组成，因为这个单位对外仍表现为一个网络。

2）划分子网的方法是从网络中的主机号借用若干位作为子网号。于是两级的IP地址变为三级IP地址：网络号、子网号和主机号。

3）凡是从其他网络发给本单位某个主机的IP数据报，仍然是根据IP数据报的目的网络号找到链接到本单位网络上的路由器。但此路由器收到IP数据报后，再按照目的网络号和子网号找到目的子网，把IP数据报交付给目的主机。

在一个网络中引入子网，就是将主机标识进一步划分为子网标识和主机标识，通过灵活定义子网标识的位数，可以控制每个子网的规模。例如在上面的例子中，将子网标识位数定为4，则划分为16个子网，每个子网最多允许接入4094台计算机。

注意子网划分会导致实际可分配IP地址数目减少。例如上面例子中子网划分前的可分配IP地址为65534，划分后的可分配IP地址为65504（4094×16），减少了30个。但这点损失与子网划分所带来的巨大收益相比是微不足道的。

为了使得路由器能从目的IP地址中提取出所要找的子网的网络地址，路由器就要使用子网掩码。

子网掩码也是32位，由一连串的1和一连串的0组成，子网掩码中的1对应IP地址的网络号+子网号，子网掩码中的0对应主机号。路由器将子网掩码和收到数据报的目的IP地址逐位相“与”，得出了所要找的子网网络地址。

使用子网掩码的好处就是：不管网络是否划分子网掩码，只要把子网掩码和IP地址进行逐位相“与”运算，就能立即得到网络地址来。

这里还需要弄清一个问题，这就是：在不划分子网时，既然没有子网，为什么还要使用子网掩码呢？这就是为了更便于查找路由表。现在因特网的标准规定，所有网络必须使用子网掩码，同时在路由表中也必须有子网掩码这一栏。如果一个网络不划分子网，那么该网络的子网掩码就使用默认子网掩码。

注意：根据已成为因特网标准的RFC 950文档，子网号不能为全0和全1，但随着无分类域间路由选择CIDR的广泛使用，现在全1和全0的子网号也可以使用了。

判断两台机器是否在同一个子网内，需要用到子网掩码。子网掩码同IP地址一样，也是一个32位的二进制数，但其网络标识和子网标识部分全为1，主机标识部分全为0。例如上面例子的子网掩码为11111111 11111111 11110000 00000000，即255.255.240.0。

判断两个IP地址是不是在同一个子网内，只要判断这两个IP地址与子网掩码做逻辑“与”的结果是否相同即可。例如，设IP地址A、B、C分别为190.78.240.1.190.78.250.1.190.78.230.1，子网掩码为255.255.240.0。将A、B、C分别转换为二进制形式表示：

10111110 01001110 11110000 00000001

10111110 01001110 11111010 00000001

10111110 01001110 11100110 00000001

与子网掩码11111111 11111111 11110000 00000000逻辑“与”的结果分别为：

10111110 01001110 11110000 00000000

10111110 01001110 11110000 00000000

10111110 01001110 11100000 00000000

因此IP地址190.78.240.1与190.78.250.1在一个子网内，而IP地址190.78.240.1与190.78.230.1不在一个子网内。

3.ARP协议

在互联网中，IP地址能够屏蔽各个物理网络地址的差异，为上层用户提供“统一”的地址形式。但是这种“统一”是通过在物理网络上覆盖一层IP软件实现的，互联网并不对物理地址做任何修改。高层软件通过IP地址来指定源地址和目的地址，而低层的物理网络则通过物理地址来发送和接收信息。

将IP地址映射到物理地址的实现方法有多种，每种网络都可以根据自身的特点选择适合于自己的映射方法。地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）是以太网经常使用的映射方法，它充分利用了以太网的广播能力，将IP地址与物理地址进行动态绑定（Dynamic Binding）。

以太网一个很大的特点就是具有强大的广播能力。针对这种具备广播能力、物理地址长但长度固定的网络，IP互联网采用动态联编方式进行IP地址到物理地址的映射，并制定了相应的协议ARP。

假定在一个以太网中主机A欲获得主机B的IP地址与MAC地址的映射关系。ARP协议的基本工作过程为：

1）主机A广播发送一个请求信息包，请求主机B用它的IP地址和MAC地址的映射关系进行响应。

2）以太网上的所有主机接收这个请求信息（包括主机B在内）。

3）主机B识别该请求信息，并向主机A发送带有自己的IP地址和MAC地址映射关系的响应信息包。

4）主机A得到主机B的IP和MAC的映射关系，并可以在随后的发送过程中使用该映射关系。

ARP请求信息和响应信息的频繁发送和接收必然对网络的效率产生影响。为了提高效率，可以采用高速缓存等多种方法对基本的ARP进行改进。

在采用高速缓存技术的ARP中，每台主机都保留了一个专用的高速缓存区（Cache），用于保存已知的ARP表项。一旦收到ARP应答，主机就将获得的IP地址与物理地址的映射关系存入高速Cache的ARP表中。当发送信息时，主机首先到高速Cache的ARP表中查找相应的映射关系，若找不到，再利用ARP进行地址解析。利用高速缓存技术，主机不必为每个发送的IP数据报使用ARP协议，这样就可以减少网络流量，提高处理的效率。

主机的物理地址通常存储在网卡上，一旦网卡从一台主机换到另一台主机，其IP地址与物理地址的对应关系也就发生了变化。为了保证主机中ARP表的正确性，ARP表必须经常更新。为此，ARP表中的每一个表项都被分配了一个计时器，一旦某个表项超过了计时时限，主机就会自动将它删除，以保证ARP表的有效性。

4.ICMP协议

ICMP协议（Internet Control Message Protocol）通常被认为是网络互联层的协议，更确切地说，是工作在IP协议之上又不属于传输层的协议。

为了能够更加有效地转发IP数据报和提高交付成功的机会，在网络互联层使用了网络控制报文协议ICMP，ICMP协议作为IP数据报中的数据，封装在IP数据包中发送。

ICMP报文种类分为ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。

（1）ICMP差错报告报文

终点不可达：主机或路由器无法交付数据报的时候就向源点发送终点不可达报文。

如果收到UDP数据报而且目的端口与某个正在使用的进程不相符，那么返回一个ICMP不可达报文。

源站抑制：当路由器或主机由于拥塞而丢弃数据报时，就向源站发送源站抑制报文，使源站知道应当将数据报的发送速率放慢。

时间超过：当路由器收到生存时间为零的数据报时，除丢弃该数据报外，还要向源站发送时间超过报文。当目的站在预先规定的时间内不能收到一个数据报的全部数据报片时，就将已收到的数据报片都丢弃，并向源站发送时间超过报文。

参数问题：当路由器或目的主机收到的数据报的首部中的字段的值不正确时，就丢弃该数据报，并向源站发送参数问题报文。

改变路由（重定向）：路由器将改变路由报文发送给主机，让主机知道下次应将数据报发送给另外的路由器。

（2）ICMP询问报文

回送请求报文是由主机或路由器向一个特定的目的主机发出的询问。收到此报文的机器必须给源主机发送ICMP回送应答报文。这种询问报文用来测试目的站是否可达以及了解其有关状态。

ICMP时间戳请求允许系统向另一个系统查询当前的时间。该ICMP报文的好处是它提供了毫秒级的分辨率，而利用其他方法从别的主机获取的时间只能提供秒级的分辨率。

5.TCP和UDP协议

网络互联网提供了一个虚拟的通信平台，在这个平台中，数据报从一站转发到另一站，从一个节点又传送给另一个节点，其主要的传输控制是在相邻两个节点之间进行的。与网络互联层不同，传输层需要提供一个直接从一台计算机到另一远程计算机上的端到端通信控制。传输层利用网络互联层发送数据，每一传输层数据都需要封装在一个网络互联层的数据报中通过互联网。当数据报到达目的主机后，网络互联层再将数据提交给传输层。注意，尽管传输层使用网络互联层来携带报文，但网络互联层并不阅读或干预这些报文。因而，传输层只把网络互联层看做一个包通信系统，这一通信系统负责连接两端的主机。

传输层上有两个主要的协议：一个是可靠的、面向连接的传输控制协议（TCP），另一个是不可靠的、无连接的用户数据报协议（UDP）。

（1）TCP协议

TCP为传输控制协议，是一个面向连接的协议，它提供双向的、可靠的、有流量控制的字节流的服务。字节流服务的意思是，在一个TCP连接中，源节点发送一连串的字节给目的节点。可靠服务是指数据有保证的传递、按序、没有重复。发送方TCP实体将应用程序的输出不加分隔地放在数据缓冲区中，输出时将数据块划分成长度适中的段，每个段封装在一个IP数据报中传输。

表2-9给出了一些著名的TCP端口号。由于这些TCP端口已被著名的应用程序占用，因此，在编写其他应用程序时应尽量避免使用。

表2-9 著名的TCP端口号

（2）UDP协议

与传输控制协议（TCP）相同，用户数据报协议（UDP）也位于传输层。但是，它的可靠性远没有TCP的高。

从用户的角度看，UDP协议提供了面向非连接的、不可靠的传输服务。它使用IP数据报携带数据，但增加了对给定主机上多个目标进行区分的能力。

由于UDP协议是面向非连接的，因此它可以将数据直接封装在IP数据报中进行发送。这与TCP协议发送数据前需要建立连接有很大的区别。UDP既不使用确认信息对数据的到达进行确认，也不对收到的数据进行排序。因此，利用UDP协议传送的数据有可能会出现丢失、重复或乱序现象，一个使用UDP协议的应用程序要承担可靠性方面的全部工作。

UDP协议的最大优点是运行的高效性和实现的简单性。尽管可靠性不如TCP协议，但很多著名的应用程序还是采用了UDP协议。

表2-10给出了一些著名的UDP端口号。由于这些UDP端口已被著名的应用程序占用，因此，在编写其他应用程序时也应尽量避免使用。

表2-10 著名的UDP端口号

6.域名系统（DNS）

域名系统（Domain Name System，DNS）是因特网使用的命名系统，用来把便于人们使用的机器名字转换为IP地址。域名系统其实就是名字系统。为什么不叫“名字”而叫“域名”呢？这是因为在这种因特网的命名系统中使用了许多的“域”（domain），因此就出现了“域名”这个名词。“名字系统”没有说清用在什么地方，而“域名系统”就很明确地指明这种系统是用在因特网中。

许多应用层软件经常直接使用域名系统，但计算机的用户只是间接而不是直接使用域名系统。用户与因特网上某个主机通信时，显然不愿意使用很难记忆的长达32位二进制的主机地址。即使是点分十进制IP地址也并不太容易记忆。相反，大家愿意使用比较容易记忆的主机名字。早在ARPANET时代，整个网络上只有数百台计算机，那时使用一个叫做hosts的文件，列出所有主机名字和相应的IP地址。只要用户输入一个主机名字，计算机就可很快地把这个主机名字转换成机器能够识别的二进制IP地址。

为什么机器在处理IP数据报时要使用IP地址而不使用域名呢？这是因为IP地址的长度是固定的32位（如果是IPv6地址，那就是128位，也是定长的），而域名的长度并不是固定的，机器处理起来比较困难。从理论上讲，整个因特网可以只使用一个域名服务器，使它装入因特网上所有的主机名，并回答所有对IP地址的查询。然而这种做法并不可取。因为因特网规模很大，这样的域名服务器肯定会因过负荷而无法正常工作，而且一旦域名服务器出现故障，整个因特网就会瘫痪。因此，早在1983年因特网就开始采用层次树状结构的命名方法，并使用分布式的域名系统（DNS）。DNS的因特网标准是RFC 1034，1035。

因特网的域名系统（DNS）被设计成为一个联机分布式数据库系统，并采用客户服务器方式。DNS使大多数名字都在本地进行解析，仅少量解析需要在因特网上通信，因此DNS系统的效率很高。由于DNS是分布式系统，即使单个计算机出了故障，也不会妨碍整个DNS系统的正常运行。域名到IP地址的解析是由分布在因特网上的许多域名服务器程序（可简称为域名服务器）共同完成的。域名服务器程序在专设的节点上运行，而人们也常把运行域名服务器程序的机器也称为域名服务器。

域名到IP地址的解析过程的要点如下：当某一个应用进程需要把主机名解析为IP地址时，该应用进程就调用解析程序，并成为DNS的一个客户，把待解析的域名放在DNS请求报文中，以UDP用户数据报方式发给本地域名服务器（使用UDP是为了减少开销）。本地域名服务器在查找域名后，把对应的IP地址放在回答报文中返回。应用进程获得目的主机的IP地址后即可进行通信。若本地域名服务器不能回答该请求，则此域名服务器就暂时成为DNS中的另一个客户，并向其他域名服务器发出查询请求。重复这种过程直至找到能够回答该请求的域名服务器为止。

早期的因特网使用了非等级的名字空间，其优点是名字简短。但当因特网上的用户数急剧增加时，用非等级的名字空间来管理一个很大的而且是经常变化的名字集合是非常困难的。因此，因特网后来就采用了层次树状结构的命名方法，就像全球邮政系统和电话系统那样。采用这种命名方法，任何一个连接在因特网上的主机或路由器，都有一个唯一的层次结构的名字，即域名（domain name）。这里，“域”（domain）是名字空间中一个可被管理的划分。域还可以划分为子域，而子域还可继续划分为子域的子域，这样就形成了顶级域、二级域、三级域等。

从语法上讲，每一个域名都是由标号（label）序列组成，而各标号之间用点隔开（请注意，是小数点“.”，不是中文的句号“。”）。例如域名mail.cctv.com，就是中央电视台用于收发电子邮件的计算机（即邮件服务器）的域名，它由三个标号组成，其中标号com是顶级域名，标号cctv是二级域名，标号mail是三级域名。

DNS规定，域名中的标号都由英文字母和数字组成，每一个标号不超过63个字符（但为了记忆方便，最好不要超过12个字符），也不区分大小写字母（例如，CCTV和cctv在域名中是等效的）。标号中除连字符（-）外不能使用其他的标点符号。级别最低的域名写在最左边，而级别最高的顶级域名则写在最右边。由多个标号组成的完整域名总共不超过255个字符。DNS既不规定一个域名需要包含多少个下级域名，也不规定每一级的域名代表什么意思。各级域名由其上一级的域名管理机构管理，而最高的顶级域名则由ICANN进行管理。用这种方法可使每一个域名在整个因特网范围内是唯一的，并且也容易设计出一种查找域名的机制。

需要注意的是，域名只是个逻辑概念，并不代表计算机所在的物理地点。变长的域名和使用有助于记忆的字符串，是为了便于人来使用。而IP地址是定长的32位二进制数字则非常便于机器进行处理。这里需要注意，域名中的“点”和点分十进制IP地址中的“点”并无一一对应的关系。点分十进制IP地址中一定是包含三个“点”，但每一个域名中“点”的数目则不一定正好是三个。

据不完全统计，现在顶级域名（Top Level Domain，TLD）已有265个，分为三大类：

（1）国家顶级域名nTLD

采用ISO 3166的规定。例如，cn表示中国、us表示美国、uk表示英国，等等。国家顶级域名又常记为ccTLD（cc表示国家代码country-code）。

（2）通用顶级域名gTLD

到2006年12月为止，通用顶级域名的总数已经达到18个。最常见的通用顶级域名有7个，即com（公司企业）、net（网络服务机构）、org（非营利性的组织）、int（国际组织）、edu（美国专用的教育机构）、gov（美国的政府部门）、mil表示（美国的军事部门）。其余11个通用顶级域名是aero（航空运输企业）、biz（公司和企业）、cat（加泰隆人的语言和文化团体）、coop（合作团体）、info（提供信息服务的单位）、jobs（人力资源管理者）、mob（移动产品与服务的用户和提供者）、museum（博物馆）、name（个人）、pro（有证书的专业人员）、travel（旅游业）。

（3）基础结构域名

这种顶级域名只有一个，即arpa，用于反向域名解析，因此又称为反向域名。

在国家顶级域名下注册的二级域名均由该国家自行确定。例如，顶级域名为jp的日本，将其教育和企业机构的二级域名定为ac和co，而不用edu和com。

我国把二级域名划分为“类别域名”和“行政区域名”两大类。“类别域名”共7个，分别为ac（科研机构）、com（工、商、金融等企业）、edu（中国的教育机构）、gov（中国的政府机构）、mil（中国的国防机构）、net（提供互联网络服务的机构）、org（非营利性的组织）。“行政区域名”共34个，适用于我国的各省、自治区、直辖市。例如，bj（北京市）、js（江苏省），等等。值得注意的是，我国修订的域名体系允许直接在cn的顶级域名下注册二级域名。这显然给我国的因特网用户提供了很大的方便。例如，某公司abc以前要注册为abc.com.cn，是个三级域名。但现在可以注册为abc.cn，变成了二级域名。

用域名树来表示因特网的域名系统是最清楚的。它实际上是一个倒过来的树，在最上面的是根，但没有对应的名字。根下面一级的节点就是最高一级的顶级域名（由于根没有名字，所以在根下面一级的域名就叫做顶级域名）。顶级域名可往下划分子域，即二级域名。再往下划分就是三级域名、四级域名，等等。

7.W W W系统

WWW是TCP/IP互联网上一个完全分布式的信息系统，最早由欧洲核物理研究中心（European Center for Nuclear Research，CERN）的TimBerners-Lee主持开发，其目的是为研究中心分布在世界各地的科学家提供一个共享信息的平台。当第一个图形界面的WWW浏览器Mosaic在美国国家超级计算应用中心（NCSA）诞生后，WWW系统便逐渐成为TCP/IP互联网上不可或缺的服务系统。

（1）WWW服务系统

WWW服务采用客户机/服务器工作模式。它以超文本标记语言（Hyper Text Markup Language，HTML）与超文本传输协议（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）为基础，为用户提供界面一致的信息浏览系统。在WWW服务系统中，信息资源以页面（也称网页或Web页面）的形式存储在服务器（通常称为Web站点）中，这些页面采用超文本方式对信息进行组织，通过链接将一页信息链接到另一页信息，这些相互链接的页面信息既可放置在同一主机上，也可放置在不同的主机上。页面到页面的链接信息由统一资源定位符（Uniform Resource Locator，URL）维持，用户通过客户端应用程序（即浏览器）向WWW服务器发出请求，服务器根据客户端的请求内容将保存在服务器中的某个页面返回给客户端，浏览器接收到页面后对其进行解释，最终将图、文、声并茂的画面呈现给用户。

与其他服务相比，WWW服务具有其鲜明的特点。它具有高度的集成性，能将各种类型的信息（如文本、图像、声音、动画、视频等）与服务（如News、FTP、Gopher等）紧密连接在一起，提供生动的图形用户界面。WWW不仅为人们提供了查找和共享信息的简便方法，还为人们提供了动态多媒体交互的最佳手段。

总的来说，WWW服务具有以下主要特点：

1）以超文本方式组织网络多媒体信息。

2）用户可以在世界范围内任意查找、检索、浏览及添加信息。

3）提供生动直观、易于使用、统一的图形用户界面。

4）服务器之间可以相互连接。

5）可访问图像、声音、影像和文本信息。

（2）WWW服务器

WWW服务器可以分布在互联网的各个位置，每个WWW服务器都保存着可以被WWW客户机共享的信息。WWW服务器上的信息通常以页面（也称为Web页面）的方式进行组织。页面一般都是超文本文档，也就是说，除了普通文本外，它还包含指向其他页面的指针（通常称这个指针为超链接）。利用Web页面上的超链接，可以将WWW服务器上的一个页面与互联网上其他服务器的任意页面进行关联，使用户在检索一个页面时，可以方便地查看与其相关页面。

超链接不但可以将一个Web页面与另一个Web页面进行关联，而且可以将一个Web页面与图形图像、音频、视频等多媒体信息进行关联，形成所谓的超媒体信息。WWW服务器不但需要保存大量的Web页面，而且需要接收和处理浏览器的请求，实现HTTP服务器功能。通常情况下，WWW服务器通常在TCP的常用端口80侦听来自WWW浏览器的连接请求。当WWW服务器接收到浏览器对某一页面的请求信息时，服务器搜索该页面，并将该页面返回给浏览器。

（3）WWW浏览器

WWW的客户机程序称为WWW浏览器，它是用来浏览服务器中Web页面的软件。在WWW服务系统中，WWW浏览器负责接收用户的请求（例如，用户的键盘输入或鼠标输入），并利用HTTP协议将用户的请求传送给WWW服务器。在服务器请求的页面送回到浏览器后，浏览器再将页面进行解释，显示在用户的屏幕上。

浏览器的结构由一个控制单元和一系列的客户机单元、解释单元组成。控制单元是浏览器的中心，它协调和管理客户机单元和解释单元。控制单元接收用户的键盘或鼠标输入，并调用其他单元完成用户的指令。例如，用户输入了一个请求某一Web页面的命令或用鼠标单击了一个超链接，控制单元接收并分析这个命令，然后调用HTML客户机单元并由客户机单元向WWW服务器发出请求，当服务器返回用户指定的页面后，控制单元再调用HTML解释器解释该页面，并将解释后的结果通过显示驱动程序显示在用户的屏幕上，通常，利用WWW浏览器，用户不仅可以浏览WWW服务器上的Web页面，而且可以访问互联网中的其他服务器和资源（例如FTP服务器、Gopher服务器等）。当用户访问这些服务器和资源时，控制单元将调用其他的客户机单元和解释单元，完成其资源的请求和解释工作。

浏览器软件应具备的主要功能如下。

1）通过键盘指定请求的页面：通过键盘指定需要访问的页面是最传统、最有效的方法之一。

2）利用浏览器显示的超链接指定页面：浏览器通常以加亮或加下划线方式显示还有超链接的文字内容，用户可以简单地单击这段文字请求另一个页面。当然，图像或图标也可以带有超链接，用户也可以通过单击来指定下一个页面。

3）历史与书签功能：当用户使用历史（History）命令时，能得到最后访问过的一些页面。实际上，History命令只记录一个用户最新访问过的页面地址列表。书签（Bookmark）命令能够提供更多的网页地址的记录。当用户将一个网页地址加入书签列表中时，只要用户不将它移出或更换，它将一直被保留在书签中。

4）自由定制浏览器窗口：浏览器窗口通常是可以定制的，用户可以根据自己的喜好选择浏览器窗口的样式（如是否显示工具按钮等）。

5）选择起始页：起始页是打开窗口后第一个在屏幕中出现的页面。用户可以自行设置和修改起始页，也可以随时将起始页恢复到默认状态（Default）。

6）图像的下载与显示：通常图像与文本、表格等元素是同时显示在页面上的。与文本相比，图像的字节数一般较大，因此图像传输的时间也较长。为此，浏览器允许用户将图像的下载方式设置为不下载不显示，取而代之在图像处显示一个小小的标记。当用户单击这一标记时浏览器再下载和显示该图像。

7）保存与打印页面：一般的浏览器软件都提供了将页面作为一个文件保存到用户计算机中的功能。用户可以将一个页面保存为一个磁盘文件，而不是将该网页显示在屏幕上。当将这个文件存入磁盘后，用户可以正常打开文件的方式显示页面。另外，用户也可以根据需要打印当前网页。

8）缓存功能：目前的WWW浏览器通常都具有缓存功能，它将近期访问过的Web页面存放在本地磁盘中。当用户通过键盘或鼠标请求一个页面时，浏览器首先从本地缓冲区中进行查找，只要缓冲区中保存有该页面而且该页面没有过期，浏览器就不再请求远程的WWW服务器。当然，浏览器需要一定的机制保证缓存区中页面的有效性。一旦发现过期的页面，立即将其删除，以免造成缓冲区中的页面与远程服务器中的页面不一致。

（4）页面地址和URL

互联网中存在着众多的WWW服务器，而每台WWW服务器中又包含有很多页面，那么用户如何指明要请求和获得的页面呢？这就要求助于统一资源定位符（Uniform Resource Locator，URL）了。利用URL用户可以指定要访问什么协议类型的服务器、互联网上的哪台服务器及服务器中的哪个文件。URL一般由协议类型、主机名和路径及文件名3部分组成。例如，南开大学网络实验室WWW服务器中一个页面的URL如图2-11所示。

其中，http指明要访问的服务器为WWW服务器；nankai.edu.cn指明要访问的服务器的主机名，主机名可以是该主机的IP地址，也可以是该主机的域名；而index.html指明要访问页面的路径及文件名。

实际上，URL是一种较为通用的网络资源定位方法。除了指定http访问WWW服务器之外，URL还可以通过指定其他协议类型访问其他类型的服务器。例如，可以通过指定ftp访问FTP文件服务器，通过指定gopher访问Gopher服务器。在WWW服务系统中，可以使用忽略路径及文件名的URL指定WWW服务器上的默认页面。例如，如果浏览器请求的页面为http://csairk.com/，那么，服务器将使用它的默认页面（文件名通常为index.html或default.html）进行响应。

8.FTP协议

文件传输协议（FTP）是因特网上使用得最为广泛的协议之一，提供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与格式，并允许文件具有访问权限。FTP屏蔽了各计算机系统的细节，因而适合于在异构网络中任意计算机之间传送文件，很早就成为了因特网的正式标准。

与大多数Internet服务一样，FTP也采用客户机/服务器模式，客户机与服务器之间利用TCP建立连接。与其他客户机/服务器模式不同，FTP客户机和服务器之间要建立双重连接，一个是控制连接，一个是数据连接。

FTP是一个交互式会话系统，控制连接用于维持会话，负责在客户机和服务器之间传送FTP命令和响应。利用控制连接，客户机可以向服务器发出多次数据传输请求，对于每次数据传输请求，客户机和服务器之间要建立一个独立的数据连接，进行实际的数据传输。

FTP服务器选用用户账号来控制用户对服务器的访问权限。用户在访问FTP服务器之前必须先登录，登录时要求用户给出用户在FTP服务器上的合法账号和密码。只有成功登录的用户才能访问该FTP服务器，并对授权的目录进行访问。FTP的这种工作方式限制了Internet上一些公用文件及资源的发布，为此Internet上的多数FTP服务器都提供了一种匿名FTP服务。

目前大多数提供公共资料的FTP服务器都提供匿名FTP服务，Internet用户可以随时访问这些服务器而不需要预先向服务器申请账号。当用户访问提供匿名服务的FTP服务器时，用户登录时一般不需要输入账号和密码或使用匿名账号和密码。匿名账户和密码是公开的，如果没有特殊声明，通常用anonymous作为账号，用guest作为密码，有些FTP服务器会要求用户输入自己的电子邮件地址作为密码。如果FTP服务器不使用anonymous和guest作为账号和密码，那么在用户登录时FTP服务器会告诉用户使用该FTP服务器匿名服务的方法。

匿名FTP服务是目前Internet上发布软件的常用方法。当FTP服务器提供匿名FTP服务时会指定某些目录向公众开放，允许匿名存取。系统中的其余目录则处于隐匿状态。为了保证FTP服务器的安全性，几乎所有的匿名FTP服务器都只允许用户从其下载文件，而不允许用户向其上传文件。即使此匿名FTP服务器确实允许用户上传文件，用户也只能将文件上传至某一指定目录，随后，系统管理员会检查这些文件，将这些文件移至另一个公共下载目录中，供其他用户下载。

9.DHCP协议

在一个使用TCP/IP协议的网络中，每一台计算机都必须至少有一个IP地址，才能与其他计算机连接通信。为了便于统一规划和管理网络中的IP地址，DHCP动态主机配置协议应运而生了。这种网络服务有利于对局域网中的客户机IP地址进行有效管理，而不需要一个一个手动指定IP地址。

DHCP协议允许计算机快速动态地获得IP地址，即动态分配IP地址的机制。DHCP支持3种类型的IP地址分配方式：自动分配、动态分配和手工分配。

1）自动分配：即DHCP给主机指定一个永久的IP地址。

2）动态分配：即DHCP给主机指定一个有时间限制的IP地址。

3）手工分配：即主机IP地址实际上是由网络管理员指定的，DHCP只是把这个指定的IP地址传递给主机。显然，动态分配可以回收IP，在IP不够用的情况下是一个较好的选择。

10.Telnet协议

在分布式计算环境中，常常需要远程计算机同本地计算机协同工作，利用多台计算机来共同完成一个较大的任务。这种协同工作操作的工作方式要求用户能够登录到远程计算机，启动某些远程进程，并使进程之间能够相互通信。为了达到这个目的，人们开发了远程终端协议，即Telnet协议。Telnet协议是TCP/IP协议的一部分，它精确地定义了本地客户机与远程服务器之间的交互过程。

远程登录是Internet最早提供的基本服务功能之一。Internet中的用户远程登录是指用户使用Telnet命令，使自己的计算机暂时成为远程计算机的一个仿真终端的过程。一旦用户计算机成功地实现了远程登录，就可以像一台与远程计算机直接连接的本地终端一样工作。

远程登录允许任意类型的计算机之间进行通信。远程登录之所以能拥有这种功能，主要是因为所有的运行操作都是在远程计算机上完成的，用户的计算机仅仅是作为一台仿真终端向远程计算机传送击键命令信息和显示命令的执行结果。

利用Internet提供的远程登录服务可以实现以下几种功能：

1）本地用户与远程计算机上运行的程序交互。

2）用户登录到远程计算机时，可以执行远程计算机上的任何应用程序（只要该用户具有足够的权限），并且能屏蔽不同型号计算机之间的差异。

3）用户可以利用个人计算机去完成许多只有大型计算机才能完成的任务。

Telnet采用了客户机/服务器模式，在远程登录过程中，用户的实终端（Real Terminal）采用用户终端的格式与本地Telnet客户机进程通信；远程主机采用远程系统的格式与远程Telnet服务器进程通信。通过TCP连接，Telnet客户机进程与Telnet服务器进程之间采用了网络虚拟终端（NVT）标准来进行通信。网络虚拟终端格式将不同的用户本地终端格式统一起来，使得各个不同的用户终端格式只跟标准的网络虚拟终端格式打交道，而与各种不同的本地终端格式无关。Telnet客户机进程与Telnet服务器进程一起完成用户终端格式、远程主机系统格式与标准网络虚拟终端格式的转换。

11.电子邮件协议

电子邮件系统采用客户机/服务器工作模式。电子邮件服务器（有时简称为邮件服务器）是邮件服务系统的核心，它的作用与人工邮递系统中邮局的作用非常相似。邮件服务器一方面负责接收用户送来的邮件，并根据邮件所要发送的目的地址，将其传送到对方的邮件服务器中；另一方面则负责接收从其他邮件服务器发来的邮件，并根据收件人的不同将邮件分发到各自的电子邮箱（可简称为邮箱）中。

电子邮箱是在邮件服务器中为每个合法用户开辟的一个存储用户邮件的空间，类似人工邮递系统中的信箱。电子邮箱是私人的，拥有账号和密码属性，只有合法用户才能阅读邮箱中的邮件。

电子邮件系统中，用户发送和接收邮件需要借助于装载在客户机中的电子邮件应用程序来完成。电子邮件应用程序一方面负责将用户要发送的邮件传送到邮件服务器，另一方面负责检查用户邮箱，读取邮件，因而电子邮件应用程序的两项最基本的功能为：

1）创建和发送邮件。

2）接收、阅读和管理邮件。

除此之外，电子邮件应用程序通常还提供通信簿管理、收件箱助理及账号管理等附加功能。

在TCP/IP互联网中，邮件服务器之间使用简单邮件传输协议（Simple Mail Transfer Protocol，SMTP）相互传递电子邮件。而电子邮件应用程序使用SMTP协议向邮件服务器发送邮件，使用POP3（Post Office Protocol）协议或IMAP（Interactive Mail Access Protocol）协议从邮件服务器的邮箱中读取邮件。目前，尽管IMAP是一种比较新的协议，但支持IMAP协议的邮件服务器并不多，大量的服务器仍然使用POP3协议。

传统的邮政系统要求发信人在信封上写清楚收件人的姓名和地址，这样，邮递员才能为其投递信件。互联网上的电子邮件系统也要求用户有一个电子邮件地址。TCP/IP互联网上电子邮件地址的一般形式如下：

Local-part@domain-name

这里@把邮件地址分成两部分，其中，domain-name是邮件服务器（有时也称为邮件交换机）的域名，而local-part则表示邮件服务器上的用户邮箱名。例如，南开大学网络实验室的一台邮件服务器的域名为csai.cn.cn，如果这台服务器上有一个名为johnny的用户邮箱，那么，这个用户的电子邮件地址就是johnny@csai.cn。实际上，所谓的用户邮箱就是邮件服务器为这个用户分配的一块存储空间。

从电子邮件地址的一般形式看，只要保证邮件服务器域名在整个电子邮件系统中是唯一的，用户邮箱名在这台邮件服务器上是唯一的，就可以保证电子邮件地址在这个互联网上是唯一的。

电子邮件系统在投递电子邮件时，需要利用域名系统将电子邮件地址中的域名转换成邮件服务器的IP地址。一旦有了IP地址，电子邮件系统就知道邮件需要送到哪里了。当目的邮件服务器收到邮件后，取出电子邮件地址中的本地部分，据此将邮件放入合适的用户邮箱。

电子邮件系统不仅支持两个用户之间的通信，而且可以利用所谓的邮寄列表（Mailing List）向多个用户发送同一邮件。邮寄列表是一组电子邮件地址，这组电子邮件地址有一个共同的名称，称为别名。发给该别名的邮件会自动分发到它所包含的每一个电子邮件地址。

12.IPv6协议

网络层协议IPv4是Internet核心协议。它的成功应用推进了Internet的迅猛发展，企业通过Internet来发布信息，个人通过Internet来轻松获取所需信息，Internet几乎已经成为我们这一代人生活中最不可缺少的一部分。而且近些年来，Internet接入的用户数量还在加速度不断地增长，这样IPv4地址不足的问题也显得越来越严重。虽然IPv4协议拥有40多亿（232）个IP地址，但是由于IPv4协议对IP地址分类策略使得可供外部可分配使用的IP地址却没有这么多。目前可用的IPv4地址已经基本分配完毕，而且由于Internet最早是从美国发展起来的，他们把大部分IPv4地址都留给了自己，而留给我们这些发展中国家的地址却很少，甚至我们一个国家的可用IPv4地址还不及美国一个大一点的公司多，但正是这些发展中国家（如中国、印度）的Internet应用目前正以前所未有的速度在迅速发展壮大。所有的这一切（还有IPv4的移动性和安全性等方面的不足）都迫切需要我们开发出新一代互联网的网络层IP协议，特别是发展中国家。

为了彻底解决互联网的地址危机，互联网工程任务组（IETF）早在20世纪90年代中期就提出了拥有128位地址的IPv6互联网协议，并在1998年进行了进一步的标准化工作。除了对地址空间的扩展以外，还对IPv6地址的结构做了全新的定义，而且IPv6的地址分配方案优于IPv4协议，它提供了自动配置以及对移动性和安全性的更好支持等新的特性。目前IPv6的主要协议都已经过全世界众多专家长时间的讨论，成熟后并形成了RFC标准，它作为新一代互联网的网络层标准的地位已经得到了世界的一致的认可。而且国外各大通信设备厂商都在IPv6的应用与研究方面投入了大量的资源，并开发出了相应的软硬件。

（1）IPv6地址特点

IPV6对IPv4的主要改进如下：

1）扩展地址：

把原来32位地址扩展到128位，采用16进位表示，每4位构成一组，每组间用一个冒号隔开。为了更好地将IPv4过渡到IPv6，IPv6提供了两类嵌有IPv4地址的特殊地址：

0000:0000:0000:0000:0000:FFFF:xxxx:xxxx

或0000:0000:0000:0000:0000:0000:xxxx:xxxx

其中xxxx:xxxx是原来的IPv4的IP地址。在IPv6中有两个特殊的地址：一个是全0表示未指定地址；另一个是0:0:0:0:0:0:0:1表示环回（Loopback）地址。

2）简化的包头：

IPv6的包头共有8个字段，总长为40字节；而IPv4的包头则包含至少12个字段，长度在没有选项时为20字节，有选项时达60字节。IPv6采用固定格式的包头减少了需要检查和处理的字段的数量，提高选路效率。

3）对扩展和选项支持的改进：

IPv4可以在IP的尾部加入选项，则IPv6则将选项加到单独的扩展头中。

4）流标志：

IPv4对所有的包大致同等对待，这意味着每个包都是由中间路由器按照自己的方式来处理。而路由器并不跟踪任意两台主机间发送的包，因此不能“记住”如何对将来的包进行处理。而IPv6中引入了流概念，可以对流中的包进行高效处理。

5）身份验证和保密：

IPv6使用了两种安全性扩展：IP身份验证头、IP封装安全性负荷。

（2）IPv6地址表示

IPv6地址为128位长，但通常写作8组、每组4个十六进制数的形式。例如，2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344是一个合法的IPv6地址。

如果4个数字都是零，可以被省略。例如：

2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:7344

等价于：

2001:0db8:85a3::1319:8a2e:0370:7344

遵守这些规则，如果因为省略而出现了两个以上的冒号，则可以压缩为一个，但这种零压缩在地址中只能出现一次。因此：

2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab

2001:0DB8:0000:0000:0000::1428:57ab

2001:0DB8:0:0:0:0:1428:57ab

2001:0DB8:0::0:1428:57ab

2001:0DB8::1428:57ab

以上都是合法的地址，并且它们是等价的，同时前导的零可以省略，因此，2001:0DB8:02de::0e13等价于2001:DB8:2de::e13。

如果这个地址实际上是IPv4的地址，后32位可以用十进制数表示，因此，ffff:192.168.89.9等价于::ffff:c0a8：5909。

2.1.12 综合业务数字网

ISDN即综合业务数字网，由电话综合数字网（IDN）演变而成，能够提供端到端的数字连接，以支持一系列广泛的业务（包括话音、非话业务）。它为客户进网提供一组有限的、标准的、多用途的网络接口。

ISDN（综合业务数据网）可以分为窄带ISDN（N-ISDN）和宽带ISDN（B-ISDN）两种。其中N-ISDN是将数据、声音、视频信号集成进一根数字电话线路的技术。它的服务由两种信道构成：一是传送数据的运载信道（又称为B信道，每个信道64Kbit/s）；二是用于处理管理信号及调用控制的信令信道（又称为D信道，每个信道16Kbit/s或64Kbit/s）。然后将这两类信道进行组合，形成两种不同的ISDN服务，分别是基速率接口（ISDN BRI）和主速率接口（ISDN PRI）。

1.基速率接口

BRI一般由2B+D组成，常用于小型办公室与家庭，用户可以用1B做数据通信，另1B保留为语音通信，但无法使用D通道。当然如果需要，也可以同时使用2B通道（128Kbit/s）做数据通信。

2.主速率接口

PRI包括两种，一是美标的23B+1D（64Kbit/s的D信道），达到与T1相同的1.533Mbit/s的DS1速度；二是欧标的30B+2D（64Kbit/s信道），达到与E1相同的2.048Mbit/s的速度。另外，电话公司通常可以将若干个B信道组合成不同的H信道。

随着电子技术的发展，特别是光纤技术、光盘存储技术、高速高分辨率的工作站的出现，一方面，数据传输的速率已经越来越快，另一方面，各种新的业务也不断涌现，用户对高速网络的需求也越来越迫切。由于N-ISDN很难适应用户的宽带要求，因此在N-ISDN还远未广泛推广使用时，一种新型的宽带综合业务数字网B-ISDN的思想就提出来了。

宽带综合业务数字网B-ISDN包含了N-ISDN的所有业务功能，与N-ISDN相比，B-ISDN有以下几个重大区别：

1）N-ISDN使用的是电路交换，只有在传送信令的D通道使用分组交换。而B-ISDN使用的是快速分组交换，也就是异步传输模式（ATM）。

2）N-ISDN以电话网为基础，其用户环路采用双绞线（铜线）。但在B-ISDN中，其用户环路和干线都采用光缆。

3）N-ISDN各通路的比特率都是预先设置的。如B通路的比特率为64Kbit/s。但B-ISDN使用虚通路的概念，其比特率只受用户到网络接口物理比特率的限制。

2.1.13 移动通信网

进入新世纪以来，越来越多的人和手机打上了交道，都在享受移动通信带来的便利。移动通信是指通信双方或至少一方是在运动中进行信息交换的。它是用户随时随地快速而可靠地进行多种信息交换的一种理想通信形式。也就是说至少有一方具有可移动性，可以是移动台与移动台之间的通信，也可以是移动台与固定用户之间的通信。

1.移动通信的特点

移动通信和固定通信方式相比，特点如下：

（1）移动性

就是要保持物体在移动状态中的通信，因而它必须是无线通信，或无线通信与有线通信的结合。

（2）电波传播条件复杂

因移动体可能在各种环境中运动，电磁波在传播时会产生反射、折射、绕射、多普勒效应等现象，产生多径干扰、信号传播延迟和展宽等效应。

（3）噪声和干扰严重

在城市环境中的汽车火花噪声、各种工业噪声，移动用户之间的互调干扰、邻道干扰、同频干扰等。

（4）系统和网络结构复杂

它是一个多用户通信系统和网络，必须使用户之间互不干扰，能协调一致地工作。此外，移动通信系统还应与市话网、卫星通信网、数据网等互连，整个网络结构是很复杂的。

（5）要求频带利用率高、设备性能好

在有线网中，可以依靠多铺设电缆或光缆来提高系统的带宽资源。而在无线网中，频率资源是有限的，ITU对无线频率的划分有严格的规定。如何提高系统的频率利用率是移动通信系统的一个重要课题。

2.移动通信的分类

移动通信的种类繁多，其中陆地移动通信系统有公用移动通信系统、无线寻呼系统、无绳电话、集群移动通信系统等。同时，移动通信和卫星通信相结合产生了卫星移动通信，它可以实现国内、国际大范围的移动通信。

（1）集群移动通信

集群移动通信系统是按照动态信道指配的方式实现多用户共享多信道的无线电移动通信系统。该系统一般由终端设备、基站和中心控制站等组成，具有调度、群呼、优先呼、虚拟专用网、漫游等功能。

（2）公用移动通信系统

公用移动通信系统是指为公众提供移动通信业务的网络，这是移动通信最常见的方式。

（3）卫星移动通信

利用卫星转发信号也可实现移动通信。对于车载移动通信可采用同步卫星，而对手持终端，采用中低轨道的卫星通信系统较为有利。

（4）无绳电话

对于室内外慢速移动的手持终端的通信，一般采用小功率、通信距离近、轻便的无绳电话机。它们可以经过通信点与其他用户进行通信。

（5）无线寻呼系统

在无线寻呼频点上，系统中心（包括寻呼中心和基站）以采用广播方式向终端单向传递信息的业务。无线寻呼业务可采用人工或自动接续方式。在漫游服务范围内，寻呼系统应能够为用户提供不受地域限制的寻呼漫游服务。

根据终端类型和系统发送内容的不同，无线寻呼用户在无线寻呼系统的服务范围内可以收到数字显示信息、汉字显示信息或声音信息。

3.移动通信网的覆盖方式

移动通信系统中，覆盖方式通常分为采用大区制和小区制两种类型。

（1）集群移动通信

集群移动通信也称大区制移动通信，是移动通信网的区域覆盖方式之一，一般在较大的服务区内设一个基站，负责移动通信的联络与控制。其覆盖范围半径为30～50km，天线高度约为几十米至百余米。发射机输出功率也较高。在覆盖区内有许多车载台和手持台，它们可以与基站通信，也可直接通信或通过基站转接通信。一个大区制系统有一个至数个无线电信道，用户数约为几十个至几百个。另外，基站与市话有线网连接，移动用户与市话用户之间可以进行通信。这种大区制的移动通信系统的特点是，网络结构简单、所需频道数少、不需交换设备、投资少、见效快，适合用在用户数较少的区域。

（2）蜂窝移动通信

蜂窝移动通信也称小区制移动通信，它的特点是把整个大范围的服务区划分成许多小区，每个小区设置一个基站，负责本小区各个移动台的联络与控制，各个基站通过移动交换中心相互联系，并与市话局连接。利用超短波电波传播距离有限的特点，离开一定距离的小区可以重复使用频率，使频率资源可以充分利用。每个小区的用户在1000以上，全部覆盖区最终的容量可达100万用户。目前公用移动通信系统均为蜂窝移动通信结构。

4.移动通信网的多址技术

当把多个用户接入一个公共的传输介质实现相互间通信时，需要给每个用户的信号赋以不同的特征，以区分不同的用户。在移动通信中，需要把传送的数据放在一个特定的逻辑位置，这样在接收的时候，可以在相应的位置把数据取下来。数据在特定的逻辑位置的收发就是多址方式。通过多址方式，给不同的移动台或基站发出的信号赋予不同的逻辑位置标记，就可以使得基站能够从众多的移动台信号中分辨出具体哪个是移动台发出的信号，同时也使得各个移动台能够识别基站发出的众多信号中哪一个是属于自己的。多址方式的基础是信号特征上的差异，有了差异才能进行识别，能够识别才能进行选择。

目前，移动通信系统中常用的是频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）以及它们的组合。

（1）频分多址

把线路或空间的频带资源分成多个频段（带），将其分别分配给多个用户，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。为了防止相邻信道信号频率覆盖造成的干扰，在相邻两个信号的频率段之间设立一定的“保护”带，保护带对应的频谱不被使用，以保证各个频带互相隔离不会交叠。

（2）时分多址

时分多址是把时间分割成周期性的帧，每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在指定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在复合的信号中把发给它的信号区分并接收下来。

（3）码分多址

码分多址允许所有站点在同样的时间内使用同样的频带进行通信。由于各个用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰。

5.GSM网络

从1987年开始，我国的移动通信网在珠三角地区开始商用，至今只有短短20多年的时间。随着1998年中国移动和中国电信的拆分。我国移动通信进入高速发展时期。移动通信的巨大商机，让其他运营商都趋之若鹜。在具体讲述移动通信技术之前，我们有必要对移动通信系统的发展历史做一个简单的介绍。

第一代移动通通信是指模拟移动网技术，在当时拥有模拟网手机的人都是社会上的精英或者富豪。在我国，由于各地分别建设且建设时间顺序先后不同，先后有爱立信和摩托罗拉两大移动电话系统，形成了两套网络，不能互通，1996年我国各省模拟移动电话系统实现了联网。但高昂的终端费用、话费，让手机成为名副其实的“大哥大”。随着第二代移动通信的兴起，第一代模拟网移动电话逐步淘汰。

1995年我国开始建设GSM数字移动电话网，俗称G网，此后的每一年用户数目都增加1倍，数字网的一大魅力就在于它的漫游范围广泛，也正因为如此，中国移动通信有一个听起来很霸气的品牌——全球通。G网工作在900MHz频段，频带比较窄，随着移动用户的迅猛增加，很多地区的G网已经因为容量不足而达到饱和的状态。为了满足广大用户需求，又建设了D网，D网基本体制和G网差不多，但工作于1800MHz频段，需要用支持D网的手机。如果使用双频手机，那么在G网中也能漫游、自动切换。所以在之后开始用手机的时候，网络上有各种各样通话质量优化的手段，其中一条就是关于D网和G网的设置。现在基本都是D网和G网同时覆盖一个地区，被称为全球通双频系统，使得“全球通”移动通信容量成倍增加。后来为了方便起见，D网也叫做GSM-1800网。

（1）GSM网络的系统结构

GSM是第二代移动通信网，也是我国目前规模最大、业务量最大的移动通信网。GSM的典型结构如图2-12所示。

1）移动台（MS）：手机+SIM卡就是MS的一种，当然还有上网卡、无线公话等。手机和SIM卡配合使用，才能实现通话。手机完成语音编码、信道编码、信息发送和接收等功能。而SIM卡是客户识别模块。小小的一张卡，存储了数字移动电话客户的信息、加密的密钥等内容，可供GSM网络对用户的身份进行鉴别，对客户通话的语音信息进行加密，防止用户并机（一号多用）和通话被窃听。

2）基站子系统（BSS）：它是为一片地区服务的无线收信息和发信息的设备，分为无线基站（BTS）和基站控制器（BSC）两大部分。其中BTS移动基站在城市的很多高楼顶端或者小区、郊区的铁塔上都能看到它的身影，它的作用就是收集移动到它附近的手机发出的信息。而BSC隐藏在电信机房里面，用于对基站的配置管理。

3）网络子系统（NSS）：网络子系统主要完成交换功能和用户数据移动性管理、安全性管理。NSS由一系列功能实体所构成。各功能实体如下：

MSC（移动业务交换中心）：对于位于它管辖区域中的移动台进行控制和交换的功能实体，本质上是一种程控交换机，从基站获取的手机信号被送入交换机，采用和公共交换电话网络PSTN一致的方式进行交换。

VLR（访问位置寄存器）：有了VLR和接下来的HLR，才能让移动通信真正可运营。VLR用于存放与呼叫处理有关的数据，比如用户的号码、所处的位置区、向用户提供的服务等参数。当手机在漫游的时候，VLR的作用就凸显出来，存储手机当前所在的位置或者说是手机正在与哪个基站进行无线信号的交互，因为移动中的手机不可避免地要在基站之间做“切换”，服务器记录当前手机的位置非常重要。

HLR（归属位置寄存器）：有了VLR，就能知道当前手机处于哪一个位置，而有了HLR，系统就知道任何一部手机原始注册地在哪里。如果VLR和HLR有关城市的数据一致，就说明这部手机正在注册地，如果不一致的话，就说明手机处于漫游状态。如果系统判断出一部手机处于漫游状态，不仅要收取额外的漫游通话费，当该手机欠费停机，整个移动网可以保证它在任何地方都不能通话。

AUC（鉴权中心）：专用于安全性管理，确定移动用户的身份，防止非法用户的接入和对空中接口传输的数据进行加密。

EIR（设备标志寄存器）：存储有关移动台设备参数的数据库，防止非法移动设备的使用，如偷来的手机或者有故障未经过型号认证的手机，会根据电子串号IMEI来识别，可惜我国目前没有采用EIR对电子串号进行鉴别。

OMC（操作维护中心）：负责对整个网络进行管理和维护。

（2）GSM网络的接口

移动业务的国际漫游要求各个厂商生产的移动设备之间能够进行互联互通。因此，GSM在制定技术规范时就对其子系统之间以及各功能实体之间的接口和协议做了比较具体的定义，使不同厂商提供的GSM基础设备能够符合统一的GSM技术规范而达到互通、组网的目的。

GSM的主要接口有A接口、Abis接口和Um接口等。

A接口：基站控制器（BSC）和移动业务交换中心（MSC）之间的接口。A接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理和接续管理等。

Abis接口：无线基站（BTS）与基站控制器（BSC）之间的接口。

Um接口：移动台（MS）和无线基站（BTS）之间的接口。此接口传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。

这三大接口中，Um接口和A接口是开放的，而Abis接口是私有的，各个厂商可以自己定义。Abis接口是私有的所带来的后果就是BTS和BSC必须是同一个厂家的，否则无法进行对接，例如买了爱立信的BSC，基站就没法用华为的设备，两者之间不兼容。Abis接口的封闭性阻碍了新兴设备厂商成长的步伐，对于运营商而言，也希望看到更多的竞争，所以在3G时代，在运营商的干预下，这个接口在制定标准的时候变成了开放的了。

除了上述接口外，还有网络子系统内部接口：

B接口：移动业务交换中心（MSC）和访问位置寄存器（VLR）之间的接口。

C接口：移动业务交换中心（MSC）和归属位置寄存器（HLR）之间的接口。

D接口：归属位置寄存器（HLR）和访问位置寄存器（VLR）之间的接口。

E接口：移动业务交换中心（MSC）和别的MSC之间的接口。

F接口：移动业务交换中心（MSC）和设备标志寄存器（EIR）之间的接口。

G接口：访问位置寄存器（VLR）和别的访问位置寄存器（VLR）之间的接口。

（3）呼叫接续与移动性管理

与固定网相同，移动网最基本的作用是给网中任意用户之间提供通信链路，即呼叫接续。但与固定网不同的是，在移动网中，由于用户的移动性，就必须有一些另外的操作处理功能来支持。当用户从一个区域移动到另外一个区域时，网络必须发现这个变化，以便接续这个用户的通信，这就是位置登记。当用户在通信过程中从一个小区移动到另一个小区时，即越区切换时，系统要保证用户的通信不中断。这些位置登记、越区切换的操作，是移动通信系统中所特有的，把这些与用户移动有关的操作称为移动性管理。下面介绍GSM中典型的呼叫接续、位置登记、越区切换等操作过程。

位置登记过程是指移动通信网对系统中的移动台进行位置信息更新的过程，它包括旧位置区的删除和新位置区的注册两个过程。

移动台的信息存储在HLR、VLR两个存储器中。当移动台从一个位置区进入另一个位置区时，就要向网络报告其位置的移动，使网络能随时登记移动用户的当前位置。利用位置信息，网络可以实现对漫游用户的自动接续，将用户的通话、分组数据、短消息和其他业务数据送达漫游用户。

越区切换是指当通话中的移动台从一个小区进入另一个小区时，网络能够把移动台从原小区所用的信道切换到新小区的某一信道，而保证用户的通话不中断。移动网的特点就是用户的移动性，因此，保证用户的成功切换是移动通信网的基本功能之一，也是移动网和固定网的重要不同点。

越区切换可能有两种不同的情况。

1）同一MSC内的基站之间的切换，称为MSC内部切换。这又分为同一BSC控制区内不同小区之间的切换和不同BSC控制区内小区之间的切换。

2）不同MSC内的基站之间的切换，称为MSC间切换。越区切换是由网络发起、移动台辅助完成的。MS周期性地对周围小区的无线信号进行测量，及时报告给所在小区，并送给MSC。网络会综合分析移动台送回的报告和网络监测的情况，当网络发现符合切换条件时，进行越区切换的有关信令交换，然后释放原来所用的无线信道，在新的信道上建立连接并进行通话。

6.CDMA网络

CDMA是码分多址的英文缩写，它是在数字技术的分支——扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号做相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。

2001年，中国联通公司在全国范围内建设容量为1330万户的CDMA网络，试图建立世界上最大的CDMA网络，从而形成GSM和CDMA两种制式在我国并存的情况。

（1）CDMA网络的特点

系统容量高：在CDMA系统中，容量理论上会比CDMA模拟通信网大20倍，实际上要比模拟网大10倍，比GSM网要大4～5倍。

保密性好：在CDMA系统中采用了扩频技术，在接收端只接收选定的二进制序列压缩其频谱，不符合该用户的二进制序列信号就不压缩带宽，这样就可以只有有用的信息才被识别和提取出来。这就是CDMA网络保密性比较好的根本原因。

软切换：指在导频信道的载波频率相同时小区之间的信道切换。在切换过程中，移动用户与原基站和新基站都保持通信链路，只有当移动台在新的小区建立稳定通信后，才断开与原基站的联系。

软容量：在FDMA、TDMA系统中，当小区服务的用户数达到最大信道数，已满载的系统再无法增添一个信号，此时若有新的呼叫，该用户只能听到忙音。而在CDMA系统中，用户数目和服务质量之间可以相互折衷，灵活确定。

（2）CDMA网络关键技术

CDMA系统中的关键技术主要包括同步技术、Rake接收技术、功率控制技术和软切换技术。

1）同步技术：

PN码序列同步是扩频系统特有的，也是扩频技术中的难点。CDMA系统要求接收机的本地伪随机码与接收到的PN码在结构、频率和相位上完全一致，否则就不能正常接收所发送的信息，接收到的只是一片噪声。若实现了收发同步但不能保持同步，也无法准确可靠地获取所发送的信息数据。因此，PN码序列的同步是CDMA扩频通信的关键技术。

2）Rake接收技术：

Rake接收机就相当于移动通信的情报机构，它不仅要手机多路多径信号，还要把属于同一信息源的多径信号进行合并，把尽可能正确的信号交给上层做后续的处理。

3）功率控制技术：

由于手机用户在一个小区内是随机分布的，而且是经常变化的，同一手机用户可能有时处在小区的边缘，有时靠近基站。如果手机的发射功率按照最大通信距离设计，则当手机靠近基站时，功率必定有过剩，而且形成有害的电磁辐射。解决这个问题的方法是根据通信距离的不同，实时地调整手机的发射功率，即功率控制。

功率控制的原则是，当信道的传播条件突然变好时，功率控制单元应在几微秒内快速响应，以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰；相反当传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间恶化，也要防止对其他众多用户都产生较大的背景干扰。

4）软切换技术：

在软切换过程中，移动用户与原基站和新基站都保持通信链路，只有当移动台在新的小区建立稳定通信后，才断开与原基站的联系。它属于CDMA通信系统独有的切换功能，可有效提高切换可靠性。更软切换是指在同小区（BTS）两条不同的信号之间进行的切换。无论是软切换还是更软切换，都是为了实现移动服务的连续性，提高用户的主观满意度。软切换与硬切换的区别是，软切换为先切后断，硬切换为先断后切。

7.3G网络概述

与前两代系统相比，第三代移动通信系统就是为了多媒体增值业务而生的。3G的任何一种制式，在高速移动环境下都可以达到144Kbit/s以上，如果是慢速移动环境中则可以达到384Kbit/s以上，设计目标就是提供比2G更大的系统容量、更好的通信质量和更高的数据传输带宽，支持多媒体业务以及增值业务。同时也兼容第二代系统，避免原有投资的浪费。

（1）3G的系统结构

ITU定义的3G系统由终端（UIM+MT）、无线接入网（RAN）和核心网（CN）3个部分所组成，如图2-13所示。

终端部分完成终端功能，包括用户识别模块（UIM）和移动台（MT）。UIM的作用相当于GSM中的SIM卡。无线接入网完成用户接入业务的全部功能，包括所有与空中接口相关的功能，以使核心网受无线接口影响很小。核心网由交换网和业务网组成，交换网完成呼叫及承载控制的所有功能，业务网完成支撑业务所需的功能，包括位置管理。

UNI是移动台和基站之间的无线接口。RAN-CN为无线接入网与核心网之间的接口。NNI为核心网与其他的3G家族核心网之间的接口。

无线接口、核心网络的标准化工作对于3G整个系统和网络来说，是非常重要的。

（2）3G的关键技术

3G的关键技术包括初始同步和Rake接收技术、高效信道编码解码技术、智能天线技术、多用户检测技术以及功率控制技术和软切换。

（3）3G的主要技术体制

越是和增值业务有关的技术，越是受到大众的青睐，各个国家、各个联盟都在为自己的利益而努力，最终让国际电信联盟接受了4种制式的3G标准：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA和WiMAX，其中前3种都是以原来语音为基础的技术体制，而WiMAX从纯粹的数据业务而来。其中值得一提的是，TD-SCDMA是我国自己提出的3G标准，以自己知识产权为主的，被国际上广泛接受和认可的表示，是我国电信史上重要的里程碑。

WCDMA：起源于欧洲和日本技术的融合。WCDMA采用的是DSSS直接序列扩频的模式，信号带宽为5MHz，移动环境下传输速率可以达到384Kbit/s，静止环境下传输速率可以达到2Mbit/s，支持可变速传输。与GSM网络可实现完美兼容，受到各个厂商的青睐。WCDMA采用ATM微信元技术，能够在一条线路上传送更多的语音呼叫。同时还采用一些能够提高系统容量的技术，比如自适应天线和微小区技术。此外，在同一传输通道中，还可以提供电路交换和分包交换的服务，用户可以利用电路交换方式接听电话，以分组交换方式使用互联网。可以提高移动电话的使用效率。在费用方面，由于WCDMA采用分包交换方式，所以网络使用的费用不是以接入的时间计算的，而是以用户的数据传输量来决定的。WCDMA的核心网络是基于GSM/GPRS网络的演进，所以从GSM网络升级到3G，选用WCDMA作为标准。在我国，中国联通获得WCDMA的运营牌照。

CDMA2000：虽然WCDMA和TD-SCDMA都带有CDMA的字样，但真正意义上的2G中的CDMA制式的继承技术是CDMA2000。最早的规划分为两个阶段，CDMA20001xEV-DO，采用与话音分离的信道传输数据；CDMA20001xEV-DV，采用数据信道和话音信道“二合一”。CDMA2000由美国高通公司为主导提出，摩托罗拉、朗讯公司和后来的三星公司都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。由于目前使用CDMA的地区只有中、日、韩和北美，从而导致CDMA 2000的支持者不如WCDMA多。由于CDMA2000是CDMA技术的延伸，所以CDMA 2000和WCDMA互不兼容。在我国，中国电信获得了CDMA2000的运营牌照。

TD-SCDMA：TD-SCDMA标准是第一个由中国无线通信标准组织提出，以我国知识产权为主的，被国际电信联盟认可并发布的无线通信国际标准。TD-SCDMA采用时分同步的码分多址技术。TD-SCDMA的所有技术特点和优势在空中接口的物理层得到体现，物理层技术的差别是TD-SCDMA和WCDMA最主要的差别所在。在核心网方面，TD-SCDMA和WCDMA采用完全相同的标准规范，包括核心网与无线接入网之间采用相同的接口；在空中接口高层协议栈上，TD-SCDMA和WCDMA也完全相同，这些共同之处保证了两个系统之间的无缝漫游、切换、业务支持的一致性、QoS的保证等，也保证了TD-SCDMA和WCDMA在标准技术的后续发展的一致性。在TD-SCDMA标准中，智能天线技术和TDD时分双工技术得到了很好的体现和应用。其中TDD模式是基于在无线信道时域中周期地重复TDMA帧结构实现的。因此在TDD模式下，可以很方便地实现上/下行链路间的灵活切换。通过灵活地改变上/下行链路的转换点就可以实现所有3G对称和非对称的业务。比如视频会议，有双向对称需求；远程教学，有非对称的双向需求。如果用TD-SCDMA实现的话，都能快递灵活地满足需求，不需要复杂的线路调整。而智能天线技术进一步提高了通信的容量，并且TD-SCDMA通过最佳自适应资源的分配和最佳频谱效率，可支持速率从8Kbit/s到2.8Mbit/s的话音、互联网等所有的3G业务。在我国，中国移动获得了TD-SCDMA的运营牌照。

WiMAX：即全球微波互联接入。WiMAX也叫IEEE 802.16无线城域网。WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。WiMAX还具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。WiMAX的技术起点较高，采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术，随着技术标准的发展，WiMAX逐步实现宽带业务的移动化，而3G则实现移动业务的宽带化，两种网络的融合程度会越来越高。2007年被国际电信联盟吸收为3G标准，与前3种标准不同，WiMAX从纯粹的数据业务发展而来。

2.1.14 智能网

程控交换机除了向用户提供基本的接续功能外，通过开发和升级软硬件还能给用户提供一些简单的增值业务，比如缩位拨号、呼叫转移、来电显示、三方通话等。但随着新增业务越来越复杂、电信网越来越庞大，直接在程控交换机上增加业务功能的方式实现起来难度越来越大，修改周期都很长，很难做到快速的引进新业务。智能网就是在这种增值业务需求不断旺盛的情况下诞生的。

1.智能网的概念

所谓智能网就是剥夺程控交换机的逻辑控制权，由专门的系统对业务来进行管理。而原来的程控交换机仅仅完成接续功能，从而提高业务的灵活性和网络的稳定性。引入专门的系统，就可以在多厂商的环境下快速地引入新业务，并能安全地加载到现有的电信网上进行运行，属于一种分工合作，管交换的只管交换，管业务的专心做业务，这个专门的系统就是智能网。

2.智能网的体系结构

智能网利用No.7信令系统支持交换层与业务控制层之间的消息传递，采用X.50协议支持业务控制点与数据库之间的消息传递，采用X.25、TCP/IP等协议支持业务控制点与业务管理点之间的消息传递。同时，建立控制设备与交换设备间的标准接口，可以实现业务与具体交换厂家无关，扩大了业务范围。智能网的出现导致了通信网的结构发生了大的变革。新的通信网由传输/交换层、智能层和信令层组成。

智能网一般由业务交换点（SSP）、业务控制点（SCP）、业务数据点（SDP）、智能外设（IP）、业务管理系统（SMS）、业务生成环境（SCE）等部分组成，如图2-14所示。

（1）业务交换点（SSP）

程控交换机的特定节点，是连接现有PSTN与智能网的连接点，提供接入智能网功能集的功能。业务交换点（SSP）可检出智能业务的请求，并与业务控制点（SCP）通信；对SCP的请求做出响应，允许SCP中的业务逻辑影响呼叫处理。

从功能上讲，一个业务交换点应包括呼叫控制功能（CCF）和业务交换功能（SSF）。其中呼叫控制功能接受客户呼叫，完成呼叫建立和呼叫保持等基本接续功能。业务交换功能接收和识别智能业务呼叫，并向业务控制点（SCP）报告，同时接受业务控制点发来的控制命令。

业务交换点一般以数字程控交换机为基础，再配以必要的软硬件以及No.7公共信道信令网接口。业务交换点（SSP）与普通的交换机不同，虽然它们都能完成基本呼叫接续，但SSP的智能业务检出、上报智能层、接受智能层的控制、呼叫悬置等功能，普通的交换机是没有的。

（2）业务控制点（SCP）

业务控制点（SCP）是智能网的核心构件，它存储用户数据和业务逻辑。SCP的主要功能是接收SSP送来的查询信息并查询数据库，进行各种译码；同时，SCP能根据SSP上报来的呼叫事件启动不同的业务逻辑，根据业务逻辑向相应的SSP发出呼叫控制指令，从而实现各种智能呼叫。

智能网所提供的所有业务的控制功能都集中在SCP中，SSP与SCP之间配合工作，采用标准协议，才能真正在多厂商环境下实现业务。

（3）业务数据点（SDP）

业务数据点（SDP）提供数据库功能，接受SCP和SMS的访问，执行操作并回送结果。SDP中存有业务控制数据、用户数据和网络数据。智能网为达到集中的业务控制能力，必须有大型实时的数据库支持。

（4）智能外设（IP）

智能外设（IP）是协助完成智能业务的特殊资源。通常具有各种语音功能，如语音合成、播放录音通知、接收双音多频拨号、进行语音识别等。IP可以是一个独立的物理设备，也可以作为SSP的一部分，它接受SCP的控制，执行SCP业务逻辑所指定的操作。

（5）业务管理系统（SMS）

业务管理系统（SMS）由计算机系统组成。SMS一般具备5种功能，即业务逻辑管理、业务数据管理、用户数据管理、业务监测以及业务量管理。在业务生成环境中创建的新业务逻辑由业务提供者输入到SMS中，SMS再将其装入SCP，就可在通信网上提供该项新业务。完备的SMS系统还可以接收远端客户发来的业务控制指令，修改业务数据，从而改变业务逻辑的执行过程。

（6）业务生成环境（SCE）

业务生成环境（SCE）的功能是根据客户的需求生成新的业务逻辑。SCE为业务设计者提供友好的图形编辑界面。客户利用各种标准图元设计出新业务的业务逻辑，并为之定义好相应的数据。业务设计好后，需要首先通过严格的验证和模拟测试，以保证其不会给电信网已有业务造成不良影响。此后，SCP将新生成业务的业务逻辑传送给SMS，再由SMS加载到SCP上运行。

2.1.15 信令网

在通信网中，除了传递业务信息外，还有相当一部分信息在网上流动，这部分信息不是传递给用户的声音、图像或文字等与具体业务有关的信号，而是在通信设备之间传递的控制信号，如占用、释放、设备忙闲状态、被叫用户号码等，这些都属于控制信号。信令就是通信设备（包括用户终端、交换设备等）之间传递的除用户信息以外的控制信号。信令网就是传输这些控制信号的网络。

1.信令的分类

按照不同的方法，可以对信令进行不同的分类。

（1）按信令的工作区域分类

用户线信令：用户和交换机之间用户线上传递的信令。

局间信令：交换机和交换机之间传递的信令。

（2）按所完成的功能进行分类

监视信令：监视用户线的状态，只要交换机一开启，就始终盯着用户是否摘机、主叫用户是否挂机、被叫用户是否挂机和摘机这样的状态情况，并根据状况触发下一步的动作，比如发送拨号音、忙音等。

地址信令：被叫号码。拿起话筒开始拨号，拨打的号码通过电话线传递到交换机上，用于装载被叫号码的信令就是“地址信令”。

维护管理信令：线路拥塞、计费和故障告警等信息。

（3）按信令的传送方向分类

前向信令：主叫用户方向发往被叫用户方向的信令。

后向信令：被叫用户方向发往主叫用户方向的信令。

（4）按信令信道和用户信息传送信道的关系分类

随路信令：随路信令隐藏于与该话路有固定联系的信令通路中，信令自身的数据量很小，只占话路信号的几十分之一。比如E1信道中，第16时隙就是传送随路信令。

共路信令：是一个组织结构严密，能够管理多个话路的信令体系。7号信令网是目前使用最普遍的共路信令。

2.7号信令网

7号信令网是电信网的三大支撑网之一，是电信网的重要组成部分，是发展综合业务、智能业务以及其他各种新业务的必备条件，其运行质量直接影响到电信网及其各种业务的运行稳定性和实际效益。

（1）7号信令网的组成

7号信令网由3部分组成，分别是SP、STP和SL。

信令点（SP）：处理控制消息的节点。产生消息的信令点就是该消息的源点，消息到达的信令点就是该消息的目的点。任何两个信令点，如果它们之间对应的用户有直接通信的可能，就称这两个点之间有信令关系。

信令转接点（STP）：具有信令转发的功能，能够把信令消息从一条信令链路转到另一条信令链路中的信令点，具有路由功能。在三级结构的信令网络中又分为高级信令转接点和低级信令转接点。

信令链路（SL）：在两个信令点中传送信令消息的链路。

（2）7号信令网的信号单元的种类

基本信号单元格式有3种，即消息信号单元（MSU）、链路状态信号单元（LSSU）和填充信号单元（FISU）。它们由单元中所包含的长度表示语来区分。其中，消息信号单元（MSU）用于传送各用户部分的消息、信令网管理消息及信令网测试和维护消息；链路状态信号单元（LSSU）用于提供链路状态消息，以便完成信令链路的接通、恢复等控制；填充信号单元（FISU）是当信令链路上没有消息信号单元或者链路状态信号单元传递时，用来维护信令链路正常工作、起填充作用的信号单元。

（3）7号信令网的功能级结构

7号信令网在PSTN的交换机之间，完成本地、长途和国际电话的接续；在移动通信网中的交换局之间，提供本地、长途和国际电话的呼叫业务，以及相关的移动业务；还可以为固定网和移动网提供智能网业务和其他的增值业务。功能的丰富也造成了系统结构的复杂，如图2-15所示。

其中，DUP为数据用户部分：用于定义使用7号信令系统的电路交换数据传输业务。

TUP为电话用户部分：规定了电话呼叫接续处理中所需的各种信令消息格式、编码以及功能程序。

ISUP为ISDN用户部分：是7号信令系统中综合业务数字网的用户部分。在系统中，ISUP位于第4级功能，是该系统中几个平行用户部分中的一个，ISUP是在TUP的基础上，增加了非话音承载业务的控制协议。因此ISUP可以全面支持ISDN用户的基本承载业务和补充业务，而且可以完全实现TUP和DUP的功能。

BSSAP为基站系统应用部分：定义用户的连接请求、切断连接等消息。

INAP为智能网应用部分。

OMAP为操作维护应用部分。

MAP为移动应用部分。

TCAP为事务处理能力应用部分：是网络中分散的一系列应用在相互通信时采用的一组规约和功能，为访问网络中的数据库提供标准接口。

ISP为中介业务部分。

SCCP为信令连接控制部分：由国际电信联盟（ITU）制定，是7号信令系统中的一个协议，为MTP提供补充功能，以便通过7号信令网在电信网中的交换局与交换局、交换局与专用中心之间传递电路相关和非电路相关的信令消息和其他类型的信息，建立无连接和面向连接的网络业务。

MTP-3为信令网功能级：在消息的实际传递中，将消息传到适合的信令链路或者用户部分；当出现故障的时候，完成信令网的重新组合；当遇到拥塞的时候，完成控制信令流量的功能及程序，以保证信令消息依然能够可靠传送。

MTP-2为信令网链路功能级：定义信令消息沿信令数据链路传送的功能和过程，与MTP-1共同完成点对点信令消息的可靠传输。主要功能包括有信令单元的定界和定位、信号单元的差错检测、通过重发机制实现信号单元的差错校正、通过信号单元差错率监视检测信令链路故障、故障信令链路的恢复过程、信令链路的流量控制。

MTP-1为信令数据链路级：定义数据链路的物理、电气和功能特性以及链路接入方法，为信令链路提供一个物理载体。信令链路是由两个数据信道组成的信令传输双向通道，在数据传输环境中，信令数据链路通常占用一个时隙，为64Kbit/s的数字通道。

（4）7号信令网的工作方式

通信网在传递局间话路群的信令时，根据通话电路与信令链路的关系，通常采用两种工作方式：直联工作方式和准直联工作方式。

其中直联工作方式又称为对应工作方式。这种工作方式为，两个相邻的信令点之间的信令消息通过一段直达的信令链路传送而中途无信令转接点。这段直达的信令链路是专为连接这两个信令点所在的交换局的话路群服务的。

而准直联工作方式又称为准对应方式。在这种方式中，两信令点之间的信令消息是通过两段或多段串接的信令链路传送的，即中间要经过一个或几个信令转接点（STP）的转接，且完成转接的链路必须是预定的路由和信令转接点。

在实际的7号信令网中，通常采用直联和准直联相结合的工作方式，这与通信网的结构及经济性有关。

（5）7号信令网的结构

信令网的结构取决于它所服务的业务网及其经济性。组网结构可以分为无级网和分级网两大类。其中无级网通常是指没有引入信令转接点的信令网。无级结构中，每个节点是SP，也是STP，没有等级之分和汇接关系。在无级网中信令点间都采用直联方式，所有的信令点都处于同一等级。

而分级网就是将整个信令网分成不同等级，使用信令转接点由下而上地进行信令的汇接与转接，来实现信令消息传递的信令网。分级信令网按等级可划分为二级信令网和三级信令网。二级信令网由一级信令转接点（STP）和一级信令点（SP）构成。STP之间通常采用后述的网状或分平面的连接方式，而STP与SP之间则采用辐射状（星型）连接。三级信令网由两级信令转接点和一级信令点构成。两级STP分为高级信令转接点（HSTP）和低级信令转接点LSTP。它们自下而上逐级汇接：LSTP汇接所属的SP，HSTP汇接所属的LSTP和SP。这样就形成了三级分级结构信令网。

二级信令网比三级信令网经过的信令转接点少，信令的传递时延短。但当信令转接点可容纳的信令链路数量不能满足信令网容量要求时，应采用三级结构。在分级信令网中，当信令点（SP）之间的信令业务量较大时，可以设置直联信令链路。这可使信令的传递速度快（不经过STP转接），可靠性高（直达），减少了相关STP的负荷，且经济上的投入也值得。

（6）7号信令网的连接方式

我国信令网采用三级结构。第一级是信令网的最高级，称为高级信令转接点（HSTP），第二级是低级信令转接点（LSTP），第三级为信令点。信令点由各种交换局和特种服务中心（业务控制点、网管中心等）组成。

第一级HSTP负责转接它所汇接的第二级LSTP和第三级SP的信令消息。HSTP采用独立型信令转接点设备，目前它应满足NO.7信令方式中消息传递（MTP）规定的全部功能。

第一级HSTP间采用A、B平面连接方式。它是网状连接方式的简化形式。A和B平面内部各个HSTP网状相连，A和B平面间成对的HSTP相连。

第二级LSTP负责转接它所汇接的第三级SP的信令消息，LSTP可以采用独立信令转点设备时，也可采用与交换局（SP）合设在一起的综合式的信令转接设备，采用独立信令转接点设备时，应满足MTP规定的全部功能，采用综合式信令转接设备时，它除了必须满足独立式转接点的功能外，SP部分应满足NO.7信令方式中电话用户部分的全部功能。第二级LSTP至LSTP和未采用二级信令网的中心城市本地网中的第三级SP至LSTP间的连接方式采用分区固定连接方式。大、中城市两级本地信令网的SP至LSTP可采用按信令业务量大小连接的自由连接方式，也可采用分区固定连接方式。

第三级SP信令网传送各种信令消息的源点或目的地点，应满足MTP和TUP的功能。

（7）信令路由及其选择

正常路由即在信令网正常情况下传送信令消息路径。正常路由可以采用对应方式的直联信令路由，也可以采用准对应方式的准直联信令路由。

替换路由是在因信令链路或路由故障造成正常路由不能传送信令消息时选择的路由，替换路由都是准直联信令路由。

信令路由选择的一般原则如下：

1）先选择正常路由，当正常路由不可用时，再选择替换路由。

2）信令路由中有多个替换路由时，应按优先级顺序选择。当优先级高的替换路由不可用时，再选择优先级低的替换路由。

3）在正常或替换路由中，有多个同一优先级路由（N）时，这些路由组成混合路由组，每个路由承担整个信令业务的1/N。如其中某一个路由故障不可用时，将其负荷倒换到这个混合路由组中的其他路由。

4）一个路由（链路组）上的各信令链路间采用负荷分担方式，若一个信令链路故障不可用时，应将其负荷倒换到这个路由（链路组）上的其他信令链路。

（8）信令网和电话网的关系

目前我国电话网络等级为二级长途网（由DCl和DC2组成）加本地网，考虑到信令连接中转接次数、信令转接点的负荷以及可以容纳的信令点数量，结合我国信令区的划分和整个信令网的管理，HSTP设置在DCl（省）级交换中心的所在地，汇接DCl间的信令。LSTP设置在DC2（市）级交换中心所在地，汇接DC2和端局信令。端局、DCl和DC2均分配一个信令点编码。

（9）7号信令网的管理

信令网管理功能即在信令链路或信令点发生故障时采取适当的行动以维持和恢复正常的信令业务。由3个功能过程组成，即：信令业务管理、链路管理和路由管理。

1）信令业务管理功能用来将信令业务从一条链路或路由转到一条或多条不同的链路或路由，或在信令点拥塞的情况下暂时减少信令业务，此管理功能由倒换（当信令链路由于故障、闭塞或阻断成为不可用时，倒换程序用来保证把该信令链路所传送的信令业务尽可能快地转移到另外的一条或多条信令链路上，在此期间消息不允许有丢失、重复或次序颠倒）、倒回（倒回程序完成的动作与倒换程序相反，也就是把信令业务尽可能快地从替换的信令链路倒回到已可使用的信令链路上。在此期间，消息不允许丢失、重复或次序颠倒）、强制重选路由、受控重选路由、信令点再启动、管理阻断、信令业务流量控制等程序组成。

2）信令链路管理功能用来控制本地连接的信令链路，此功能提供了建立和维持某一信令链路组正常传送信令业务能力的方法。根据信令设备分配和重新组合的自动化程度的不同，信令链路管理功能分3种不同的管理过程，分别是基本信令链路管理过程，信令终端自动分配的信令链路管理过程和信令数据链路和信令终端自动分配的信令链路管理过程。

3）信令路由管理功能用来分配关于信令网状态的信息，以闭塞或解除闭塞信令路由，它由下列程序组成：禁止传递程序、允许传递程序、受控传递程序、受限传递程序、信令路由组测试程序、信令路由组拥塞测试程序。

2.1.16 同步网

通信网络中的各个节点都要有一个钟，每个节点都要保持时钟的一致，否则就可能造成各种错乱的现象。电信网中的“钟”并不像日常生活中的钟表一样以“几分几秒”来标识，而是采用技术手段保持同一个节奏，接收端和发送端节拍一致，不至于发送端开始发送信息时，接收端还没有调整好节奏来接收消息。同步就是通信网的基准节奏。广义地来讲，任何通信网络都要保持时钟同步。但是并非所有的通信网对时钟的要求都是极其严格的。而对于时钟要求极其严格的网络，必须要有同步网的支持。

1.网同步技术概述

实现网同步技术主要包括传输同步技术、复接同步技术和交换同步技术。也就是说，信号在通信网上传送的全过程都要坚持同步，都要有同步时钟给予参考。

（1）传输同步技术

在点与点之间进行数字传输时，接收端为了正确地再生所传递的信号，必须产生一个时间上与发送端信号同步的、位于最佳取样判决位置的脉冲序列。因此，必须从接收信息码中提取时钟信息，使其与接收信息码在相位上同步。

（2）复接同步技术

在数字时分复用中，进行合路的支路信号来自不同的地点，可能具有不同的相位，通常还可能具有不同的速率。为了使这些支路信号在群路信道上正确地进行合路，要求它们在群路信道上能同步运行，称为复接同步技术。

（3）交换同步技术

在数字网内，为了使到达网内各交换节点的全部数字流都能实现有效的交换，必须使到达交换节点的所有数字流的帧定位信号同步，这种数字交换中需要的同步称为交换同步，又称为网同步。

2.网同步设备

在同步网中，主要的节点时钟设备有独立型定时供给设备和混合型定时供给设备。

独立型定时供给设备是数字同步网的专用设备，主要有铯原子钟、铷原子钟、晶体钟、大楼综合定时系统以及全球定位系统组成的定时系统。其中铯原子钟长期性非常好，没有老化现象，可作为自主运行的基准源。但铯原子钟体积大、耗能高、价格贵、维护费用大，一般在网络中只配置1～2组铯原子钟作为基准钟。

铷原子钟与铯原子钟比较的话，长期稳定性要差，但短期稳定性好，体积小、重量轻、耗能小、价格低。利用GPS校正铷原子钟的长期稳定性，也可以达到一级时钟的标准，因此配置了GPS的铷原子钟系统常用作一级基准源。

晶体钟长期的稳定性和短期稳定性比原子钟差，但晶体钟体积小、重量轻、耗能少，并且价格要比原子钟便宜，平均故障间隔时间长，在通信网中应用非常广泛。

而混合型定时供给设备是指通信设备中的时钟单元，它的性能满足同步网设备指标要求，可以承担定时分配任务，如交换机时钟、数字交叉连接设备（DXC）等。

3.网同步技术分类

网同步技术主要有两大类：准同步和同步。其中同步又有主从同步和相互同步之分。此外还有外时间基准同步技术和通信楼综合定时供给系统技术。

（1）准同步技术

在准同步方式下，网内所有的节点时钟彼此独立工作，节点之间不需要有控制信号来校准时钟的精度，提高了网络增设和改动的灵活度。在分布式结构中，网络内时钟没有高级与低级之分，同步网以各个时钟为中心，划分成多个独立的同步区，每个时钟负责本区内的设备同步。在各个时钟之间不需要定时链路的连接，不产生局间定时分配。

准同步网要求网内各个时钟都具有相当高的准确度与稳定度，时钟具有相同的级别，以保证业务网的同步性能。因此准同步网的应用并不普遍，只适合某些地域小的国家采取这种方式。当网络规模增大，准同步网的成本也相应增高，并且更加难以控制管理，对网络的同步性也无法保证。此外，不管时钟的精度有多高，节点之间的数字链路在节点入口处，总会产生周期性滑动，从而损伤通信业务的质量。

（2）主从同步技术

网络内设一主节点，备有高稳定的时钟。它产生标准频率，并传递给各从节点，使全网都服从此主时钟，达到全网频率一致的目的。主从同步法的优点是从节点的设备比较简单，比较经济，性能也较好，在数字通信网中得到广泛的应用。主从同步法的缺点是当主节点发生故障时，各从节点会失去统一的时间标准而无法工作，以致造成全网通信中断。

（3）相互同步技术

网内各节点都有自己的时钟，并且互相连接、互相影响，最后都调整到同一网频率上。相互同步法能克服主从同步法对主时钟依赖的缺点，提高通信的可靠性。它的缺点是不容易调整，有时还会引起网络自激。这种方法适用于站点比较集中的网络区和正在发展中的数字通信网。

（4）外时间基准同步技术

外时间基准同步技术是指数字网中所有节点的时钟基准依赖于该节点所能接收到的外来基准信号。通过将本地时钟信号锁定到外来时间基准信号的相位上，来达到全网定时信号的同步。这种时钟基准信号的频率精度很高，传输路径与数字信息通路无关。但是这种信号只有在外时间基准信号的覆盖区才能采用，非覆盖区就无法采用。同时，外时间基准信号还需要采用专门的接收设备。目前常用的外时间基准信号就是GPS。

（5）通信楼综合定时供给系统

通信楼综合定时供给系统：在同步节点或通信设备较多以及通信网的重要枢纽，单独设有一个主钟，它受控于来自上面的同步基准（或GPS信号），楼内所有其他时钟受该主钟同步。

4.同步网的主要技术指标

在数字传输、复用和交换组成的数字通信网中，对所传送的数字信息会引入各种各样的数字损耗。为了减少传输的损耗，有必要对传输过程中的各种损耗参数做一个简单的了解。

（1）误码

误码的产生是由于在信号传输中，衰变改变了信号的电压，致使信号在传输中遭到破坏，产生误码。噪声、交流电或闪电造成的脉冲、传输设备故障及其他因素都会导致误码，比如传送的信号是1，而接收到的是0；或者传送的原来是0，接收到的是1。误码率是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。误码率=传输中的误码/所传输的总码数×100%。

（2）抖动

数字信号的各有效瞬间相对于其理想时间位置的短时间的、非累积性的偏移。比如个别信号迟到随即又恢复的现象。

（3）漂移

数字信号的各有效瞬间相对于其理想时间位置的长时间的、累积性的偏移。

（4）滑动

数字信号连续数字位置不可恢复的丢失或者增加，比如时间不一致而造成的“无中生有”或者“丢三落四”。

（5）延时

数字信号的各有效瞬间相对于其理想时间位置的推迟，就是信号的整体性的“迟到”。

5.我国的同步网等级

根据CCITT的建议，我国同步网采用等级主从同步法，全网时钟等级分为四级。

（1）第一级时钟

第一级是基准时钟，由铯（原子）钟或GPS配铷钟组成。它是数字网中最高等级的时钟，是其他所有时钟的唯一基准。在北京国际通信大楼安装了3组铯钟，武汉长话大楼安装了两组超高精度铯钟及两个GPS，这些都是超高精度一级基准时钟（PRC）。

（2）第二级时钟

第二级为有保持功能的高稳时钟（受控铷钟和高稳定度晶体钟），分为A类时钟和B类时钟。

上海、南京、西安、沈阳、广州、成都6个大区中心及乌鲁木齐、拉萨、昆明、哈尔滨、海口5个边远省会中心配置地区级基准时钟（即二级标准时钟，LPR），此外还增配GPS定时接收设备，它们均属于A类时钟。A类时钟通过同步链路直接与基准时钟同步。

全国各省、市、自治区中心的长途通信大楼内安装的大楼综合定时供给系统，以铷（原子）钟或高稳定度晶体钟作为二级B类标准时钟。B类时钟，应通过同步链路受A类时钟控制，间接与基准时钟同步。

各省间的同步网划分为若干个同步区。同步区是同步网的最大子网，可作为一个独立的实体对待，也可以接收与其相邻的另一个同步区的基准作为备用。

（3）第三级时钟

各省内设置在汇接局（Tm）和端局（C5）的时钟是第三级时钟，采用有保持功能的高稳定度晶体时钟，其频率偏移率可低于第二级时钟。通过同步链路与第二级时钟或同等级时钟同步，需要时可设置局内综合定时供给设备。

（4）第四级时钟

第四级时钟是一般晶体时钟，通过同步链路与第三级时钟同步，设置在远端模块、数字终端设备和数字用户交换设备当中。

2.1.17 管理网

网络管理是指对网络运行状态进行监测和控制，使其能够有效、可靠、安全、经济地提供服务。网络管理包含两个任务：一是对网络的运行状态进行监测；二是对网络的运行状态进行控制。通过监测可以了解网络状态是否正常，是否存在瓶颈和潜在的危机；通过控制可以对网络状态进行合理调节，从而提高性能，保证服务。

随着网络技术的高速发展，网络管理的重要性越来越突出，主要表现在以下3个方面：

1）网络设备的多样化与复杂化使网络管理变得更加复杂。

2）网络的经济效益越来越依赖于网络的有效管理。

3）先进可靠的网络管理也是网络本身发展的必然结果。

1.网络管理的对象

计算机网络管理涉及网络中的各种资源，可以分为两大类：硬件资源和软件资源。

硬件资源是指物理介质、计算机设备和网络互联设备。物理介质通常是物理层设备，如网卡、双绞线等；计算机设备包括打印机和存储设备及其他计算机外围设备；常用的网络互联设备有中继器、网桥、路由器、网关等。

软件资源主要包括操作系统、应用软件和通信软件。通信软件是指通信协议的软件。另外，软件资源还有路由器软件、交换机软件等。

2.网络管理的目标

网络管理的目标是满足运营者及用户对网络的有效性、可靠性、开放性、综合性、安全性和经济性的要求。

1）网络应是有效的，网络的服务要有质量保证。

2）网络应是可靠的，必须保证网络能够稳定地运转，不能时断时续，并且应对自然灾害有较强的抵御能力和一定的自愈能力。

3）网络要有开放性，即网络要能够接受多厂商生产的异种设备，以统一的方式配置网络设备、控制网络、排除故障。

4）网络要有综合性，即网络业务不能单一化。向综合业务过渡，图像、视频点播等宽带业务正在快速推广。

5）网络要有一定的安全性，随着人们对网络依赖性的增强，对网络传输信息的安全性要求也越来越高。

6）网络要有经济性，对网络管理者而言，网络的建设、运营、维护等费用要求应尽可能少。

3.网络管理五大功能

由ISO定义的网络管理的功能主要有5个方面：配置管理、故障管理、性能管理、计费管理和安全管理。

（1）配置管理

配置管理（Configuration Management）是最基本的网络管理功能，负责网络的建立、业务的展开及配置数据的维护。配置管理功能包括资源清单管理、资源开通及业务开通。资源清单管理是所有配置管理的基本功能，资源开通是为满足新业务需求及时地配备资源，业务开通是为端点用户分配业务或功能。配置管理是初始化网络并配置网络，以使其提供网络服务。配置管理是一组用于辨别、定义、控制和监视通信网络对象所必需的相关功能，目的是实现某个特定功能或使网络性能达到最优。

配置管理是一个中长期的活动，它要管理的是由于网络增容、设备更新、新技术的应用、新业务的开通、新用户的加入、业务的撤销、用户的迁移等原因所导致的网络配置的变更。配置管理包括以下几个方面：

1）设置系统中有关路由操作的参数。

2）被管对象和被管对象组名字的管理。

3）初始化或关闭被管对象。

4）根据要求收集系统当前状态的有关信息。

5）获取系统重要变化的信息。

6）更改系统的配置。

（2）故障管理

故障管理（Fault Management）的主要任务是发现和排除网络故障。故障管理用于保证网络资源无障碍、无错误地运营，包括障碍管理、故障恢复和预防保障。障碍管理的内容有警告、测试、诊断、业务恢复、故障设备更换等。预防保障为网络提供自愈能力，在系统可靠性下降、业务经常受到影响的准故障条件下实施。在网络的监视中，故障管理参考配置管理的资源清单来识别网络元素。在故障影响了有质量保证承诺的业务时，故障管理要与计费管理互通，以赔偿用户的损失。

网络故障管理包括检测故障、隔离故障和纠正故障3个方面，具体应包括以下典型功能：

1）维护并检测错误日志。

2）接收错误检测报告并做出响应。

3）跟踪、辨认错误。

4）执行诊断测试。

5）纠正错误。

（3）性能管理

性能管理（Performance Management）的目的是维护网络服务质量和网络运营效率。性能管理包括性能监测、性能分析及性能管理控制功能。同时，还提供性能数据库的维护，以及发现性能严重下降时启动故障管理系统的功能。

性能管理评价系统资源的运行状况及通信效率等系统性能。功能包括监视和分析被管网络及其所提供服务的性能。性能分析的结果可能会触发某个诊断测试过程或重新配置网络以维持网络的性能。性能管理收集分析有关被管网络当前状况的数据信息，并维持和分析性能日志。

性能管理的一些典型功能如下：

1）收集统计信息。

2）维护并检查系统状态日志。

3）确定自然和人工状况下系统的性能。

4）改变系统的操作模式，以进行系统性能管理的操作。

（4）计费管理

计费管理（Accounting Management）记录网络资源的使用，目的是控制和监测网络操作的费用和代价，它可以估算出用户使用网络资源可能需要的费用和代价。

计费管理根据业务及资源的使用记录制作用户收费报告，确定网络业务和资源的使用费用，计算成本。计费管理保证向用户准确无误地收取使用网络业务应交的费用，也进行诸如直接运用管理控制和提取状态信息一类的辅助网络管理服务。

计费管理的主要目的是正确地计算和收取用户使用网络服务的费用。但这并不是唯一的目的，计费管理还要进行网络资源利用率的统计和网络成本效益的核算，对于以赢利为目的的网络经营者来说，计费管理的功能无疑是非常重要的。

通常计费管理包括以下几个主要功能：

1）计算网络建设及运营费用，主要成本包括网络设备器材成本、网络服务成本、人工费用等。

2）统计网络及其所包含的资源的利用率。为确定各种业务在不同时间段的计费标准提供依据。

3）联机收集计费数据。这是向用户收取网络服务费用的依据。

4）计算用户应支付的网络服务费用。

5）账单管理。保存收费账单及必要的原始数据，以备用户查询和质疑。

（5）安全管理

安全管理（Security Management）采用信息安全措施保护网络中的系统、数据及业务。其目的是提供信息的隐私、认证和完整性保护机制，使网络中的服务、数据及系统免受侵扰和破坏。安全管理包括风险分析功能、安全服务功能、警告功能、日志功能和报告功能，以及网络管理系统保护功能等。

需要明确的是，安全管理系统并不能杜绝所有对网络的侵扰和破坏。其作用仅在于最大限度地防范，以及在受到侵扰和破坏后将损失降到最低。具体地说，主要作用有以下几点：

1）采用多层防卫手段，将受到侵扰和破坏的概率降到最低。

2）提供迅速检测非法使用和非法入侵初始点的手段，核查跟踪侵入者的活动。

3）提供恢复被破坏的数据和系统的手段，尽量降低损失。

4）提供查获入侵者的手段。

相应的网络安全管理应包括对授权机制、访问控制、加密和加密关键字的管理。另外还要维护和检查安全日志。具体包括以下3个内容：

1）创建、删除、控制安全服务和机制。

2）与安全相关信息的分布。

3）与安全相关事件的报告。

4.电信管理网

电信管理网（TMN）是一个逻辑上与电信网分离的网络，它通过标准的接口（包括通信协议和信息模型）与电信网进行传送/接收管理信息，从而达到对电信网控制和操作的目的。TMN的管理体系结构比较复杂，可以从4个方面分别进行描述，即功能体系结构、物理体系结构、信息体系结构和逻辑分层体系结构。

TMN的信息体系结构基本上使用OSI系统管理概念和原则，如面向对象的建模方法、管理者与代理和MIB等。

把TMN的功能划分为功能模块，每一功能模块又是由更小的功能单元构成的，这是TMN功能结构的基本原则。这一原则的目的是简化TMN的实现，把功能分布在不同的模块中，功能模块间利用数据通信功能（DCF）来传递消息，并由功能参考点来分割，各模块可以独立实现，降低了TMN的复杂性，提高了软件的重用度。根据新版的ITU-T M.3011的建议，TMN的基本功能块有4种：操作系统功能（OSF）、工作站功能（WSF）、Q适配功能（QAF）和网元功能（NEF），功能参考点分别为q、f、x、g和m。OSF对管理信息进行处理以实现对电信网的监视、协调和控制。

WSF为用户提供接入到TMN的手段，其功能包括终端的安全接入和注册、识别、确认输入/输出、支持菜单、窗口和分页等。QAF用来连接TMN实体与非TMN实体，提供TMN参考点与非TMN参考点之间的转换。NEF表示被管理的功能，同时也提供管理时所需要的通信和支持功能。

根据需要，TMN的功能结构可以灵活地组成不同的物理结构，物理结构由物理实体组成，物理实体之间为TMN的标准接口。TMN的基本物理实体包括操作系统（OS）、工作站（WS）、Q适配器（QA）、网元（NE）和数据通信网（DCN），它们之间的接口分别为Q3接口、F接口和X接口。OS主要完成OSF功能，同时也可完成QAF功能和WSF功能。WS是完成WSF功能的系统，即完成TMN信息模型与人机界面表示形式之间转换的系统。QA是连接非TMN网元和TMN操作系统之间的设备，完成QAF功能。NE由电信设备和一些支持设备组成，主要完成NEF功能，也可根据需要完成TMN中的其他功能，如QAF、OSF和WSF等。当功能模块在不同的物理实体中实现时，功能模块之间的功能参考点由物理实体之间的相应物理接口替代，如Q3接口在q参考点实现，F接口在f参考点实现，X接口在x参考点实现。若功能模块在一个物理实体中实现时，功能模块之间的功能参考点不转化为物理接口。

电信网络的种类很多，管理非常复杂，对某类电信设备（如交换机、交叉连接设备DXC等）的管理已经显示了其复杂性，若对整个电信网，甚至只是对某个本地网做到综合管理都将是一项非常艰巨和复杂的任务。TMN把管理功能需求分解为不同的层次，每层相对独立，都有各自的OSF完成特定的管理功能，层与层之间由q参考点分割。在TMN建设初期可以只完成低层的管理功能，以后逐步完善高层管理功能，最终实现管理的综合。TMN的管理层次分为5层，从低到高依次为：网元层（NEL）、网元管理层（EML）、网络管理层（NML）、业务管理层（SML）和事务管理层（BML）。其中网元层属于被管理层，其他4层属于管理层。

TMN从20世纪80年代中期提出后，已成为全球认可的管理电信公众网的框架。尽管TMN有技术上先进、强调公认的标准和接口等优点，但随着计算机和通信技术的不断发展，TMN自身也暴露出许多问题，如目标太大、抽象化程度太高、MIB的标准化进度慢、OSI协议栈效率不高等。

近年来，网络管理技术成为一个十分热门的技术领域，许多标准机构、学术或论坛组织都在参加这方面的研究，提出了各种可能的管理体系结构和规范。其中，开放分布式管理是研究的重点，ODP/CORBA/TINA、ODMA和智能代理技术（IA）可能代表了TMN未来的发展趋势。

2.2 全真模拟题

试题1 电信系统的构成可简单地概括为一个统一的模型，该模型由信源、变换器、信道、_______、反变换器和信宿6个部分组成。

A.信息

B.噪声

C.光电转换器

D.数模转换器

试题2 终端设备是构成通信网必不可少的设备，在下列终端设备中，_______不是数字终端设备。

A.PSTN电话机

B.ISDN电话机

C.PC机

D.GSM手机

试题3 提高物理线路的使用效率是电信网传输系统的主要设计目标之一，因此通常传输系统都采用了_______。

A.数字传输技术

B.数字信令技术

C.现代网管技术

D.多路复用技术

试题4 电信网的拓扑结构有多种形式，一般在相同的网络规模条件下，采用_______拓扑结构的网络具有较高的可靠性，但线路投入较大、经济性较差。

A.网状

B.星型

C.复合型

D.总线型

试题5 电信网的分类方式有多种，若按_______划分，可将电信网分为电缆通信网、光缆通信网、卫星通信网等。

A.信号形式

B.信息传递方式

C.服务对象

D.传输介质

试题6 接通的任意性和快速性是对电信网最基本的要求，一般它不会受到下列因素之中_______的影响。

A.网络拓扑结构

B.网络业务类型

C.可用网络资源

D.网络设备可靠性

试题7 下面关于PSTN网络的描述，正确的是_______。

A.该网络终端通过ADSL方式可实现宽带上网，因而它是一个宽带通信网

B.该网络的局间中继线只能采用PCM同轴电缆

C.该网络对用户信息的信令信息透明传送，以满足实时性要求

D.该网络不能实现端到端的数字传输

试题8 PSTN电话网向用户提供的话音业务的速率为_______Kbit/s。

A.16

B.32

C.64

D.128

试题9 是决定电话业务质量的主要因素之一，失效率是衡量其的主要指标之一。

A.接续质量

B.传输质量

C.稳定质量

D.呼损

试题10 目前我国长途电话网主要采用二级网络结构，其中一级交换中心DC1之间以甲结构互连，DC1与二级交换中心DC2之间以乙结构互连，其中_______。

A.甲是网状网，乙是星状网

B.甲是星状网，乙是网状网

C.甲是网状网，乙是复合网

D.甲是星状网，乙是复合网

试题11 我国国内长途区号采用不等位制编号，区号位长分别为_______。

A.1位和2位

B.2位和3位

C.2位和4位

D.3位和4位

试题12 我国国内长途区号采用不等位制编号，当区号位长为3，即为“XYZ”时，则X可为_______。

A.0

B.1

C.2

D.3

试题13 以下指标中，_______不是数据通信网的服务质量指标。

A.吞吐量

B.呼损

C.分组丢失率

D.服务可用性

试题14 在分组交换网中，非分组型终端（NPT）要通过_______实现NPT所使用的用户协议与X.25协议的转换才能接入到分组交换机上。

A.DTE

B.DCE

C.PCE

D.PAD

试题15 以下关于DDN网络的描述中，错误的是_______。

A.DDN采用同步时分复用技术

B.DDN采用分组交换技术

C.DDN是可支持任何规程、不受约束的全透明传输网

D.DDN将检错、纠错等功能放到智能化程度较高的终端来完成

试题16 在帧中继网络中，信息是以_______为单位进行传输和交换的。

A.时隙

B.分组

C.帧

D.信元

试题17 以下关于分组交换网的虚电路方式描述正确的是_______。

A.面向连接的工作方式、分组传送不失序

B.面向连接的工作方式、适于非连续数据流的传送

C.无连接的工作方式、分组传送易失序

D.无连接的工作方式、适于连续数据流的传送

试题18 关于ATM网络SVC业务描述正确的是_______。

A.该业务基于无连接的工作方式，需要信令支持

B.该业务基于面向连接的工作方式，无需信令支持

C.在该业务模式下，每次通信都需进行连接建立、信息传送和连接拆除

D.在该业务模式下，每次通信无需进行连接建立和拆除，直接传输信息

试题19 以下_______网络需要逐段链路地进行差错控制和流量控制。

A.ATM

B.FRN

C.DDN

D.分组交换网（X.25网络）

试题20 在Internet中，TCP/IP协议栈共有（1）层协议，以下（2）协议不是网络层的协议。

（1）A.7

B.6

C.4

D.3

（2）A.ICMP

B.IP

C.ARP

D.SNMP

试题21 在Internet中，IPv4地址可分为（1）类，若一个IP地址由1个字节的网络标识和3个字节的主机标识组成，则该地址属于（2）类地址。

（1）A.3

B.4

C.5

D.6

（2）A.A

B.B

C.C

D.D

试题22 No.7信令系统广泛应用于电信网中，它是（1），由多个协议（信令）组成，其中（2）协议（信令）主要应用于PSTN网络。

（1）A.局间随路信令系统

B.局间公共信道信令系统

C.用户线上的随路信令系统

D.用户线上的公共信道信令系统

（2）A.INAP

B.MAP

C.ISUP

D.TUP

试题23 GSM的移动用户终端通常包括移动终端设备和（1）两部分。GSM900和DCS1800主要在（2）方面不同。GSM系统中网络子系统（NSS）和基站系统（BSS）之间通过（3）进行信令通信。

（1）A.UIM卡

B.操作系统

C.用户识别卡

D.射频模块

（2）A.网络结构

B.使用频段

C.接口标准

D.提供服务

（3）A.Um接口信令

B.TCP/IP

C.NO.7信令

D.核心网内部信令

试题24 在普通的GSM系统属于_______，又称为蜂窝移动通信。

A.信群通信

B.无绳通信

C.大区制移动通信

D.小区制移动通信

试题25 在智能网中对新业务的控制功能由_______完成。

A.业务交换点（SSP）

B.业务控制点（SCP）

C.业务数据点（SDP）

D.业务管理系统（SMS）

2.3 全真模拟题解析

【试题1分析】答案：B。电信系统的构成可简单地概括为一个统一的模型，该模型由信源、变换器、信道、噪声、反变换器和信宿6个部分组成。

噪声源并不是人为实现的实体，但在实际通信系统中是客观存在的。在模型中把发送、传输和接收端各部分的干扰噪声集中地用一个噪声源来表示。

【试题2分析】答案：A。PSTN电话机即老式的模拟通信固定电话，不属于数字终端设备。

其他都可以进行数字信号的传输，比如ISDN电话机可以收发传真、低速率上网等；PC即个人电脑；GSM本身就是第二代数字移动通信的主流技术。

【试题3分析】答案：D。提高物理线路的使用效率是电信网传输系统的主要设计目标之一，因此通常传输系统都采用了多路复用技术。

【试题4分析】答案：A。电信网的拓扑结构有多种形式，一般在相同的网络规模条件下，采用网状拓扑结构的网络具有较高的可靠性，但线路投入较大、经济性较差。

【试题5分析】答案：D。电信网的分类方式有多种，若按传输介质划分，可将电信网分为电缆通信网、光缆通信网、卫星通信网等。

【试题6分析】答案：B。影响接通的任意性与快速性的主要因素有以下3个方面。

1）电信网的拓扑结构。如果网络的拓扑结构不合理会增加转接次数，使阻塞率上升和时延增大。

2）电信网的可用网络资源。可用网络资源不足的后果是增加阻塞概率。

3）电信网的网络设备可靠性。可靠性降低会造成传输链路或交换设备出现故障，甚至丧失其应有的功能。

【试题7分析】答案：C。PSTN只是提供了可以接入Internet的接口，并不代表它本身是一个宽带通信网。

PCM有两个标准（表现形式）即E1和T1，其中继线可以用光纤、同轴电缆等。

PSTN提供的是一个模拟的专有通道，通道之间经由若干个电话交换机连接而成。当两个主机或路由器设备需要通过PSTN连接时，在两端的网络接入侧（即用户回路侧）必须使用调制解调器（Modem）实现信号的模/数、数/模转换。

【试题8分析】答案：C。PSTN电话网向用户提供的话音业务的速率为64Kbit/s。

【试题9分析】答案：C。稳定质量是指通信网的可靠性，其指标主要有：失效率（设备或系统工作时间t后单位时间发生故障的概率）、平均故障间隔时间、平均修复时间（发生故障时进行修复所需的平均时间）等。

【试题10分析】答案：A。DC1之间以网状网相互连接，形成高平面，或叫做省际平面。DC1与本省内各地市的DC2局以星状网相连，本省内各地市的DC2局之间以网状或不完全网状网相连，形成低平面，又叫做省内平面。

【试题11分析】答案：B。长途前缀（“0”）+区号+本地网号码就组成了长途网的编号。我国长途自动电话的前缀为0，市内号码已经在市话网确定了，剩下的就是长途区号。因为我国跨地面积比较大，各个地区政治、经济、电话业务差距很大，所以长途区号长度也会有一定的差别，分别为2位和3位。

【试题12分析】答案：D。长途前缀（“0”）+区号+本地网号码就组成了长途网的编号。我国长途自动电话的前缀为0，市内号码已经在市话网确定了，剩下的就是长途区号。因为我国跨地面积比较大，各个地区政治、经济、电话业务差距很大，所以长途区号长度也会有一定的差别，分别为2位和3位，编号情况如下：

北京：全国中心，区号编号为10。

中央直辖市及省间中心：区号为2位，编号为2X，X范围是0～9，例如武汉是27、广州为20、上海为21、成都为28等，共有10个编号。

其他地区：区号为3位编号，（3～9）XY，其中X和Y的范围是0～9。

【试题13分析】答案：B。数据通信网的服务质量指标包括服务可用性、传输时延、时延变化、吞吐量、分组丢失率、分组差错率。

【试题14分析】答案：D。在分组交换网中，非分组型终端（NPT）要通过分组拆装设备（PAD）实现NPT所使用的用户协议与X.25协议的转换才能接入到分组交换机上。

【试题15分析】答案：B。DDN采用的是PCM数字信道，网络传输速率每路可以达到64Kbit/s，传输中没有中间处理过程，网络时延小，同时由于采用时分复用技术所以网络不会阻塞。

DDN把检错、纠错等内容交给智能终端去完成，因此在网络运行中的管理、监督等项目操作简单、方便快捷。

可以支持将数据、语音、图像传输等多种业务，且对用户终端的速率无特殊要求，从600Kbit/s～2.048Mbit/s的速率均可接入。

DDN是利用数字信道来连续传输数据信号，它不具备数据交换的功能。

【试题16分析】答案：C。在帧中继网络中，传送的基本单元为帧，帧的长度可变，最大长度允许1600字节，比X.25网的默认分组长度128字节长，特别适合于封装局域网的数据单元，减少了分段与重组的处理开销。

【试题17分析】答案：A。在建立虚电路时，仅仅是确定了信息所走的端到端的路径，但并不一定要求预留带宽资源。每个连接只有在发送数据时才排队竞争占用带宽资源。所有分组遵循同一路由，这些分组将以原有的顺序到达目的地，终端不需要进行重新排序，因此分组的传输时延较小。

数据报方式比较适合非连续数据流的传送。

【试题18分析】答案：C。交换虚电路（SVC）是指在每次呼叫时用户通过发送呼叫请求分组来临时建立虚电路的方式。该方式面向连接，需要信令支持。如果有用户预约，由网络运营者为之建立固定的虚电路，就不需要在呼叫时再临时建立虚电路，而可以直接进入数据传送阶段，则称之为永久虚电路（PVC），一般适用于业务量较大的集团用户。

【试题19分析】答案：D。分组交换技术是在早期的低速、高出错率的物理传输线基础上发展起来的，为了确保数据可靠传送，交换节点要运行复杂的协议，以完成差错控制和流量控制等主要功能。由于链路传输质量太低，逐段链路的差错控制是必要的。

帧中继（Frame Relay，FR）是以分组交换技术为基础的高速分组交换技术，它对X.25通信协议进行了简化和改进，在网络内取消了差错控制和流量控制，将逐段的差错控制和流量控制处理移到网外端系统中实现，从而缩短了交换节点的处理时间。这是因为光纤通信具有低误码率的特性，所以不需要在链路上进行差错控制，而釆用端对端的检错、重发控制方式。

ATM交换是一种改进的快速分组交换技术。它对信息的管理不像分组交换那样“精微”和“细致”。因为连接ATM交换机的是光纤传输线，其传输错误微乎其微，因此ATM网络中取消了逐段的差错控制和流量控制，ATM交换节点的控制自然也简化了。

DDN俗称“专网”，是利用传统的窄带技术组成的数字传输网，以半永久性连接电路方式向用户提供专用的数字数据传输信道，为建立专用数据网提供条件。DDN技术把数据通信技术、数字通信技术、计算机技术、光纤通信技术、数字交叉连接技术等有机地结合在一起，形成了一个新的技术整体。它是属于物理层的网络概念，以光纤为中继干线网络，支持任何通信协议，使用何种协议由用户决定（如X.25或帧中继）。可以为用户提供最高2Mbit/s速率的专用电路，以满足组建低速计算机通信网的需求。DDN可将各种N×64Kbit/s速率的数据信息按照不同的接口集合到更高标准的数字信道上进行传输。比较适合应用于要求持续稳定、可靠安全的信息流传输的场景，比如在ATM取款机、POS机、证券交易、卖票网点、企业内网等。

【试题20分析】答案：（1）C；（2）D。在Internet中，TCP/IP协议栈共有4层协议，其中网络层的协议包括IP、ARP、ICMP等。

【试题21分析】答案：（1）C；（2）A。在Internet中，IPv4地址可分为5类。若一个IP地址由1个字节的网络标识和3个字节的主机标识组成，则该地址属于A类地址。

【试题22分析】答案：（1）B；（2）D。No.7信令又称为公共信道信令。即以时分方式在一条高速数据链路上传送一群话路信令的信令方式，通常用于局间。7号信令和6号信令一样采用的是共路信令方式，而5号信令系统和以前的其他信令系统采用的是随路信令方式。

No.7信令系统广泛应用于电信网中，它是交换局间使用的信令，由多个协议（信令）组成，其中TUP协议（信令）主要应用与PSTN网络。

【试题23分析】答案：（1）C；（2）B；（3）C。GSM的移动用户终端通常包括移动终端设备和SIM（用户识别卡）两部分。

G网工作在900MHz频段，频带比较窄，随着移动用户的迅猛增加，很多地区的G网已经因为容量不足而达到饱和的状态。为了满足广大用户需求，又建设了D网，D网基本体制和G网差不多，但工作于1800MHz频段，需要用支持D网的手机。

GSM系统中网络子系统（NSS）和基站系统（BSS）之间通过NO.7信令进行信令通信。

【试题24分析】答案：D。移动通信系统可以分为大区制移动通信和小区制移动通信，小区制移动通信又称蜂窝移动通信。

【试题25分析】答案：B。业务控制点（SCP）是智能网的核心构件，它存储用户数据和业务逻辑。SCP的主要功能是接收SSP送来的查询信息并查询数据库，进行各种译码；同时，SCP能根据SSP上报来的呼叫事件启动不同的业务逻辑，根据业务逻辑向相应的SSP发出呼叫控制指令，从而实现各种智能呼叫。

智能网所提供的所有业务的控制功能都集中在SCP中，SSP与SCP之间配合工作，采用标准协议，才能真正在多厂商环境下实现业务。