第 2 章传送与交换

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第 2 章传送与交换• 现代通信网的硬件组成从功能角度可分为三部分：终端设备、交换设备和传输系统。

• 对应技术：传输技术、交换技术及接入网技术。

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本章学习要求•掌握现代通信网的传输、交换和接入技术等方面的基本概念、原理及技术特点等。

•了解它们在实际网络中的具体应用。

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第 2 章传送与交换

2.1 传输技术 2.2 交换技术 2.3 接入网技术

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2.1 传输技术

2.1.1 概述2.1.2 传输信道2.1.3 传输系统2.1.4 传输方式2.1.5 信道访问方式

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2.1.1 概述

• 传送、传输传送、传输传送（传送（ TransportTransport ））是从信息传递的是从信息传递的功能过程功能过程

角度来讲的，是角度来讲的，是逻辑功能的实现逻辑功能的实现。。传输（传输（ TransmissionTransmission ））是从信息信号通过具是从信息信号通过具

体物理媒质进行信息传递的体物理媒质进行信息传递的物理过程物理过程角度来讲的，角度来讲的，是是具体的物理实现具体的物理实现。。

• 传送网、传输网传送网、传输网传送网传送网是指在不同地点的各节点之间完成信息是指在不同地点的各节点之间完成信息

传递功能的网络，是传递功能的网络，是网络逻辑功能的集合。网络逻辑功能的集合。传输网传输网是具体实际设备组成的网络。是具体实际设备组成的网络。

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2.1.1 概述

• 传输网的组成传输网的组成由传输媒质和传输系统组成的。由传输媒质和传输系统组成的。传输媒质和传输系统在终端设备与交换节点之传输媒质和传输系统在终端设备与交换节点之

间及交换节点相互之间链接起来而形成网络，以间及交换节点相互之间链接起来而形成网络，以完成信号传输。完成信号传输。

• 传输系统的组成传输系统的组成传输系统：传输设备（接收设备和发送设备）传输系统：传输设备（接收设备和发送设备）传输复用设备传输复用设备传输系统有：光纤传输系统传输系统有：光纤传输系统数字微波系统数字微波系统无线传输系统无线传输系统卫星传输系统等等卫星传输系统等等

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2.1.1 概述

• 传输信道的构成传输信道的构成传输媒质传输媒质传输收发设备传输收发设备• 信道复用信道复用信道通常采用复用技术，以提高信道效率；信道通常采用复用技术，以提高信道效率；传输信道一般用带宽和速率等性质来描述。传输信道一般用带宽和速率等性质来描述。• 接入、接入网接入、接入网接入：接入：是指将用户终端接入到网络（核心网）是指将用户终端接入到网络（核心网）接入网：接入网：就是用户终端到核心网之间的通信设施就是用户终端到核心网之间的通信设施

所构成的网络。所构成的网络。

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2.1.1 概述

• 从物理实现的角度来讲，接入与传输技术包括：从物理实现的角度来讲，接入与传输技术包括：传输信道（传输媒质、信道复用技术）传输信道（传输媒质、信道复用技术）传输系统（及传输节点设备）传输系统（及传输节点设备）传输方式传输方式接入设备和接入技术接入设备和接入技术传输质量标准传输质量标准

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2.1.1 概述

• 传输技术的要求（从通信质量和通信容量两方面考虑）：

要尽量扩大传输距离，同时尽可能减小衰减，降要尽量扩大传输距离，同时尽可能减小衰减，降低噪声；低噪声；

采用多路复用技术，以提高传输线路的利用率；采用多路复用技术，以提高传输线路的利用率；要扩大传输带宽，提高传输容量；要扩大传输带宽，提高传输容量；高速数据率，即在尽可能小的带宽内以尽可能高高速数据率，即在尽可能小的带宽内以尽可能高

的数据率进行传输。的数据率进行传输。

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2.1.1 概述

• 通信网的三种主要传输方式：通信网的三种主要传输方式：光纤通信光纤通信卫星通信卫星通信移动通信移动通信

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2.1 传输技术


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2.1.2 传输信道

• 信道信道：就是信息的传输通道，包含具体的传输媒：就是信息的传输通道，包含具体的传输媒质、发送设备和接收设备。质、发送设备和接收设备。

• 传输信道的分类传输信道的分类模拟信道和数字信道（信号形式）模拟信道和数字信道（信号形式）专用线路和交换网线路（有无交换）专用线路和交换网线路（有无交换）频分、时分或码分信道（复用技术）频分、时分或码分信道（复用技术）有线信道和无线信道（传输媒质）有线信道和无线信道（传输媒质）

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2.1.2 传输信道1 ．传输媒质分类传输媒质就是通信线路，可分为有线和无线两大类。

有线传输有线传输是指电磁信号或光信号在某种有形传输媒质（传是指电磁信号或光信号在某种有形传输媒质（传

输线）上传输。输线）上传输。包括电缆和光纤。现广泛使用的电缆主要有双绞包括电缆和光纤。现广泛使用的电缆主要有双绞

线电缆和同轴电缆。线电缆和同轴电缆。有线通信技术的典型代表是光纤通信。有线通信技术的典型代表是光纤通信。

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2.1.2 传输信道无线传输无线传输是指电磁信号在自由空间（大气层、对流是指电磁信号在自由空间（大气层、对流层、电离层等）内传输。层、电离层等）内传输。

通信容量与电磁波频率成正比地增大。通信容量与电磁波频率成正比地增大。无线通信技术的典型代表是：无线通信技术的典型代表是：移动通信移动通信微波通信微波通信卫星通信卫星通信

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2.1.2 传输信道

图 2.1 传输媒质分类

通信线路通信线路

有线通信线路有线通信线路

无线通信线路无线通信线路

架空明线架空明线

电缆电缆

光缆光缆

对称电缆（双绞线电缆）对称电缆（双绞线电缆）

同轴电缆同轴电缆

中波中波

短波短波

微波微波

卫星卫星

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2.1.2 传输信道 2 ．有线传输媒质（ 1 ）对称电缆：也称平衡电缆、双绞线电缆。• 对称电缆是由若干条扭绞成对（双绞线）或扭绞成组对称电缆是由若干条扭绞成对（双绞线）或扭绞成组

的绝缘芯线构成缆心，外面再包上护层组成的。导电的绝缘芯线构成缆心，外面再包上护层组成的。导电材料通常用铜。材料通常用铜。

• 双绞线为两根线径各为双绞线为两根线径各为 0.320.320.8 mm0.8 mm 的铜线，经绝的铜线，经绝缘等工艺处理后，绞合而成。通常将多对双绞线形成缘等工艺处理后，绞合而成。通常将多对双绞线形成缆，就构成了对称电缆。缆，就构成了对称电缆。

双绞线分为：双绞线分为：非屏蔽双绞线（非屏蔽双绞线（ UTPUTP ：： Unshielded Twisted Unshielded Twisted PairPair））

屏蔽双绞线（屏蔽双绞线（ STPSTP ：： Shielded Twisted PairShielded Twisted Pair ））

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2.1.2 传输信道

特性：• 对称电缆幅频特性是低通型（对称电缆幅频特性是低通型（ 00 几百千赫兹）几百千赫兹）缺点：缺点：• 串音随频率升高而增加，因而复用程度不高。串音随频率升高而增加，因而复用程度不高。用途：用途：用在市话用户线路和局域网中，传送话音和用在市话用户线路和局域网中，传送话音和数据。数据。

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2.1.2 传输信道（（ 22 ）同轴电缆）同轴电缆同轴电缆是由若干个同轴对和护层组成，同轴对由内、同轴电缆是由若干个同轴对和护层组成，同轴对由内、

外导体及中间绝缘介质组成。导电材料采用铜。外导体及中间绝缘介质组成。导电材料采用铜。特性：特性：同轴对的幅频特性呈带通型，在带内随频率升高而上升缓同轴对的幅频特性呈带通型，在带内随频率升高而上升缓慢；同轴对间串音较小，且随频率升高而下降，适合于高慢；同轴对间串音较小，且随频率升高而下降，适合于高频传输。频传输。

优点：优点：同轴电缆是不对称结构，无发射损耗，亦少受外界干扰影同轴电缆是不对称结构，无发射损耗，亦少受外界干扰影响，有很好的传输质量和可靠性。响，有很好的传输质量和可靠性。

传输带宽较大，传输容量也较大。传输带宽较大，传输容量也较大。缺点：缺点：同轴回路的特性阻抗不均匀，影响传输质量。同轴回路的特性阻抗不均匀，影响传输质量。同轴电缆耗铜量大，施工复杂，建设周期长。同轴电缆耗铜量大，施工复杂，建设周期长。用途：用途：主要用于有线电视系统和移动通信系统的天面馈线。主要用于有线电视系统和移动通信系统的天面馈线。

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2.1.2 传输信道（ 3 ）光缆光缆主要由缆芯、加强构件和护层组成。光缆中传送信号的是光纤，若干根光纤按照一定的方式组成缆芯。光纤由纤芯和包层组成，纤芯和包层的折射率不同，利用光的全反射使光能在纤芯中传播。

特性：• 光纤传播是一种波导式传播，用特种玻璃纤维构成介质波导，光波沿玻璃丝传播。由于各层的介电系数不同，传播时，光波基本不外漏。

• 光波是一种频率在 1014Hz左右的电磁波，波长范围在近红外区内。

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2.1.2 传输信道

优点：优点：• 传输频带宽，传输速度高（可高达传输频带宽，传输速度高（可高达 10101414b/sb/s 以以

上），误码性能好（误码率优于上），误码性能好（误码率优于 1010-9-9），通信容），通信容量大；量大；

• 损耗低，尤其是损耗低，尤其是 1.55μm1.55μm附近，衰耗值可低至附近，衰耗值可低至0.2dB/km0.2dB/km ，中继距离可达，中继距离可达 50km50km ；；

• 光纤是非金属材料，不受电磁干扰，无串音。光纤是非金属材料，不受电磁干扰，无串音。• 线径细、重量轻、资源丰富、成本低。线径细、重量轻、资源丰富、成本低。

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2.1.2 传输信道

应用：是大容量、长距离数字信号传输的最佳信道。是大容量、长距离数字信号传输的最佳信道。• 相应的传输系统：光纤通信系统。相应的传输系统：光纤通信系统。• 光缆时分数字传输系统普遍采用 SDH方式• 光波分复用（ WDM： Wavelength Division Multiplexer）方式

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表 2.1 双绞线、同轴电缆、光缆的性能比较

传输媒质种类价格受电磁干扰频宽ＵＴＰ最便宜干扰程度高低

ＳＴＰ一般干扰程度低中等

同轴电缆一般干扰程度低高

光缆最贵彻底隔绝干扰极高

2.1.2 传输信道

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2.1.2 传输信道（ 4 ）均衡器、再生器传输信道的衰耗随频率的增加而加大。因而，在传输过程中，会引起信号的幅频和相频失真。为此，常在前端附加校正网络——均衡器，用以均衡不同频率的衰耗，并分别称之为幅度均衡和相位均衡。

应用：一般情况下，电话无需均衡。数字传输则必须进行幅度特性和相位特性的校正，否则误码将很严重。

进行图象传输时，相位均衡十分重要。

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2.1.2 传输信道应用举例：• 均衡技术的应用在数字移动通信中，信号的多径传播导致衰落和产生信号的时延，引起时间弥散。

这种时延扩展将引起数字信号传输过程中的符号间干扰（ ISI： Intersymbol Interference），体现在频域就是频率选择性衰落，即信号在不同频率上受到的衰落是不同的。

ISI是指在数字通信系统中，由于多径传播的影响，发送符号的各条路径分量产生叠加，对应的接收信号会发生混叠，前一个信号会落入后面的信号中。这种干扰不能采用滤波技术予以抑制。数字均衡技术可以补偿时分信道中的 ISI。

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2.1.2 传输信道

在 FDMA（ Frequency Division Multiple Access，频分多址）与 TDMA（ Time-Division Multiple Access，时分多址）（窄带）系统中，需要进行信道均衡（在 TDMA系统中为时域均衡）；

在 CDMA（ Code Division Multiple Access，码分多址）（窄带）系统中，采用Rake接收机，克服多径引起的传播时延色散的影响。

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2.1.2 传输信道• 再生器当信道仅用以传输数字信号时，在长距离传输过程中，对数字信号进行限幅和再生，也就是对传输的波形信号限制幅度并进行位定时。实施该功能的设备统称为再生器。数字信号经再生后继续往信道上传输，可保持信号幅度和避免噪声积累。

数字中继传输系统：又称为再生中继传输系统。组成：传输媒质（光缆或电缆）；两个端局的数字终端设备；在两个端局之间的适当距离上加入的若干再生中继器等；功能 : 均衡放大、定时提取和识别再生。

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2.1.2 传输信道

3 ．无线传输媒质无线传输媒质• 无线传输媒质：即自由空间又称理想介质空间，无线传输媒质：即自由空间又称理想介质空间，

相当于真空状态的理想空间。相当于真空状态的理想空间。• 无线信道传输无线信道传输 :: 无线电波在自由空间内传播，其无线电波在自由空间内传播，其

传播速度等于光速，即传播速度等于光速，即 3×103×1088 m/s m/s 。无线传输信。无线传输信道必须通过发射机系统、发射天线、接收天线、道必须通过发射机系统、发射天线、接收天线、接收机系统才能传送信息。接收机系统才能传送信息。

• 无线电波是一个广义的术语，从含义上，无线电无线电波是一个广义的术语，从含义上，无线电波是全向传播，但微波段是定向传播。波是全向传播，但微波段是定向传播。

• 无线电波可按频率或波长分段命名，由于各波段无线电波可按频率或波长分段命名，由于各波段的传播特性不同，无线电波的不同频段可用于不的传播特性不同，无线电波的不同频段可用于不同的无线通信方式。同的无线通信方式。

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2.1.2 传输信道

波段名称波长范围频段名称频率范围代号

长波 1000∼ 10000m 低频 30∼ 300kHz LF

中波 100∼ 1000m 中频 300∼ 3000kHz MF

短波 10∼ 100m 高频 3∼ 30MHz HF

超短波 1∼ 10m 甚高频 30∼ 300MHz VHF

分米波 1∼ 10dm 特高频 300∼ 3000MHz UHF

厘米波 1∼ 10cm 超高频 3∼ 30GHz SHF

微

波毫米波 1∼ 10mm 极高频 30∼ 300GHz EHF

表 2.2 无线电波段的划分

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2.1.2 传输信道• 长波波段（ LF ： Low Frequency） 300kHz 以下，波长在 1000m以上。带宽较窄，不宜传送大容量信息，波长与天线尺寸大小成正比，所使用的天线尺寸庞大，难于架设。

应用：一般只用于航海和对潜通信系统。• 中波波段（ MF： Medium Frequency） 0.33 MHz，波长在 100 1000m范围内。以地面波为主要传播方式，绕射能力比较强，传播损耗比长波稍大，传输距离比较远。

应用：适合于广播和海上通信。

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2.1.2 传输信道• 短波波段（ HF： High Frequency） 330MHz，波长在 10100m范围内，为高频段。应用：短波具有较强的电离层反射能力，适合于环球通信。如船舶、飞机、车辆、野战部队等仍如船舶、飞机、车辆、野战部队等仍广泛采用短波通信。广泛采用短波通信。

• 超短波波段： 30 3000MHz 30 300MHz为甚高频（ VHF： Very High Frequency）段，用于广播电视和 FM广播；

300 3000MHz为特高频（ UHF： Ultra High Frequency）段。

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2.1.2 传输信道应用：这两段可用于数据通信。此频段的有效通信距离不超过 100km，一般用于近距离通信，如 GSM系统就是利用此频段来传送信息的。

有时也把 300 3000MHz划入微波波段。超短波和微波以直线传播为主，可用于视距或超视距中继通信。

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2.1.2 传输信道• 微波波段 300 MHz 3000GHz。微波波段的划分并不十分确定。

应用：主要用于远距离接力系统。地面微波信号在地球表面大气层的视距路径上传输。

通信卫星信号在地球站到卫星间的视距大气层间传输。

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2.1.2 传输信道• 从技术角度来看，利用自由空间作为传输媒质的无线通信技术有：

移动通信微波通信卫星通信• 从功能角度来看，无线通信系统大致上可分为两类：

信息传输系统：包括地面微波中继传输系统，卫星传输系统。

接入系统：包括陆地移动通信系统（ PLMN），卫星移动通信系统。

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2.1.2 传输信道

（ 1 ）陆地移动通信陆地移动通信通信双方或至少一方是在运动中通过自由空间的电通信双方或至少一方是在运动中通过自由空间的电磁波和相关的陆地通信设施进行通信。磁波和相关的陆地通信设施进行通信。

• 工作波段：工作波段：超短波波段，尤其是超短波波段，尤其是 3003003000MHz3000MHz 的的特高频特高频 (UHF)(UHF) 频段的地面蜂窝小区移动通信网、频段的地面蜂窝小区移动通信网、无线市话（无线市话（ PASPAS ：： Personal Access Phone Personal Access Phone System System ）和无线本地环路）和无线本地环路 ,, 已是通信网必不可已是通信网必不可少的组成部分。少的组成部分。

• 主要的传播方式：主要的传播方式：空间直射波和地面反射波的合成，空间直射波和地面反射波的合成，传播路径为多径和非视距居多。传播路径为多径和非视距居多。

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2.1.2 传输信道（ 2 ）地面微波中继通信• 点到点微波，也称微波中继，发展于 20世纪 40年代中期，是一种数字无线接力传输系统。

• 工作频段： 300MHz1000GHz频段，主要使用的频段为 4GHz、 6GHz、 8GHz和 11GHz。

• 传播方式：在地球表面大气层的视距路径上传播（视距传播）。

• 微波不能绕射，且需要补充能量，用于远程通信时，需在高山、铁塔或高层建筑物顶上安装微波转发设备，因视距限制，每 3050km设一个中继站，将信号放大，变频发送，使用定向抛物面天线（蝶形天线），在某些情况下，使用喇叭天线来覆盖宽的频带。

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2.1.2 传输信道优点：• 传输电平较高，频带较宽，适用于大容量信息传输。• 抗干扰性强，通信灵活性较大，设备体积小，技术成熟，经济可靠。

• 若采用数字调制方式，则称为数字微波通信。数字微波可传送四次群（ 139MHz）以上码率的数字信号。

应用：• 微波通信主要用于长途电话通信，如今在干线上已被淘汰，只在本地网（固网及移动网）中有些使用。如移动通信系统基站（ BS）与移动业务交换中心（ MSC）之间，由于特殊地形，铺设铜线（或光缆）不可能时，就采用微波方式。

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2.1.2 传输信道（（ 33 ）卫星通信）卫星通信• 地面微波中继的局限地面微波中继的局限当射频（当射频（ RFRF ：： Radio FrequencyRadio Frequency ）信号长距离）信号长距离

传输时，接收机就会由于地球存在曲率而被遮挡，传输时，接收机就会由于地球存在曲率而被遮挡，接收不到接收不到 RFRF 信号。信号。

卫星通信是在地面微波中继通信基础上发展起来的卫星通信是在地面微波中继通信基础上发展起来的一个悬空的微波中继站，靠人造地球卫星接力的空一个悬空的微波中继站，靠人造地球卫星接力的空中中继通信系统。中中继通信系统。

• 工作波段：工作波段：微波波段（与地面微波中继通信使用相微波波段（与地面微波中继通信使用相同频谱）同频谱）

• 传播方式：传播方式：传输媒质由发送地球站传输媒质由发送地球站————卫星卫星————接收地接收地球站的视距大气空间组成，使用星上转发器进行变球站的视距大气空间组成，使用星上转发器进行变频、放大后将信号发送出去，进行两个或多个地球频、放大后将信号发送出去，进行两个或多个地球站（也称地面站）之间的通信。站（也称地面站）之间的通信。

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2.1.2 传输信道• 在某些情况下，地球站间的通信，可能要求经过多个卫星转发，转发次数取决于卫星轨道和高度。

卫星通信的优点：• 传输距离远、覆盖面积大、带宽宽、通信容量大、用途广、通信质量好、抗破坏能力强，几乎可以向地球任何地方发送大量的信息，而不管其远近；

• 通信成本与通信距离基本无关。因为一般情况下，卫星通信系统仅需一个卫星中继；

• 在通信过程中，不象地面微波中继那样，需要许多串接中间站，因而不会造成过多的杂音积累和失真。

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2.1.2 传输信道

卫星通信的缺点：• 由于卫星与地球相当遥远，卫星传输与地面系统传输相比，产生了较大的衰耗和较长的时延。

应用：• 适用于洲际、远距离、大容量传输，在国际国内通信、广播电视转播及定位系统（ GPS定位系统）等领域得到了广泛的应用。

• 可传送音频、数据、图像或电视信号，成为全球通信网的重要组成部分。

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2.1.2 传输信道4 ．信道复用技术信道复用技术• 信道复用的原因信道复用的原因：为了提高频带利用率，将一条线：为了提高频带利用率，将一条线

路分成多个子信道来传送多路信息。路分成多个子信道来传送多路信息。• 实现方法实现方法：通常是用通信线路收发两端的多路复用：通常是用通信线路收发两端的多路复用

设备进行多路信号的组合或分离，是信道的组成部设备进行多路信号的组合或分离，是信道的组成部分。可用于：分。可用于：

接入（多址接入）复用接入（多址接入）复用传输（传输线路）复用传输（传输线路）复用• 多址接入复用与传输复用的区别：多址接入复用与传输复用的区别：在多址接入复用中，各路信息各自经调制后随机送在多址接入复用中，各路信息各自经调制后随机送

入信道，接入是一种随机过程，无需将各路信息集入信道，接入是一种随机过程，无需将各路信息集中起来后进行复用；中起来后进行复用；

传输复用的各路信息需集中后再复用。传输复用的各路信息需集中后再复用。

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2.1.2 传输信道• 信道复用主要有三种方法：信道复用主要有三种方法：频分复用（频分复用（ FDMFDM ：： Frequency Division Frequency Division MultiplexMultiplex ））

时分复用（时分复用（ TDMTDM ：： Time-Division MultiplexTime-Division Multiplex ））码分复用（码分复用（ CDMCDM ：： Code Division Multiplex Code Division Multiplex ））• 复用的原理复用的原理如果多个用户信号彼此正交（信道正交），则这些信号如果多个用户信号彼此正交（信道正交），则这些信号

可以共享同一个传输信道。可以共享同一个传输信道。信号可以表现为时间、频率和码型的函数。只要在不同信号可以表现为时间、频率和码型的函数。只要在不同域内正交：域内正交：频域频域

时域时域码域码域

同时通信的多路信号就会被区分开。同时通信的多路信号就会被区分开。

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2.1.2 传输信道• FDM 、 TDM和 CDM用做信道接入时，对应的多址接入复用方式有：

FDMA（ Frequency Division Multiple Access，频分多址）

TDMA（ Time-Division Multiple Access，时分多址）

CDMA（ Code Division Multiple Access，码分多址）

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2.1.2 传输信道（ 1） FDM和 FDMAFDM 工作原理： FDM是在频域上的信道复用，即将多路信号调制在不同的载频上进行复用。在接收端和发送端都要有频分多路复用器。

• FDM把一条公共信道上可用的传输频段分割成多个较窄的子频段，每一个子窄带频段作为一个独立的信道传输一路信号。

• 把各路信号分别调制到不同的频率上，各自占有不同的子频带，然后，把它们组合起来送入线路传输。

• 在线路的输出端用滤波器分路，再进行解调，恢复各路信号。

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2.1.2 传输信道FDM 技术要求：• 每个频段互不重叠，即各路信号的频谱互不重叠，接收端就可以用滤波器将它们分开。

• 为了防止各路信号之间的相互干扰，相邻两个子频带之间需要留有一定的保护频带，同时接收时所采用的分离滤波器在相邻子频带的保护频带的中点应有 3035dB的衰落。

• 传输信号可以为模拟信号或数字信号。FDM 特点：不同路的信号• 占用相同的时间• 采用的相同码型• 占用不同的频带，信道在频率上正交

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2.1.2 传输信道FDM 技术应用：对应的技术称为频分复用（ FDM）技术，如有线电视、无线电广播、光纤的波分复用（ WDM）等都是采用此技术。

WDM 在一根光纤上使用不同的波长传输多路光信号，可实现大容量的传输。

载波系统：采用 FDM技术的设备常称为载波系统。例如，数字载波传输就是让数字基带信号以某种方式调制一个载波，用载波的某个参量变化来“运载”数字基带信号的传输方式，又称为数字信号的调制传输。

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2.1.2 传输信道FDM的主要优点：• 实现容易、技术成熟、能较充分地应用信道带宽。缺点：• 由于保护频带占用了一定的信道带宽，因而大大降低了效率；

• 信道的非线性失真改变了信道的实际频率特性，易造成串音和互调噪声干扰；

• 所需设备随信号路数的增加而增多，不宜小型化；• FDM不提供差错控制技术，不便于性能检测。 FDM适合传送模拟信号。

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2.1.2 传输信道FDMA• FDMA以传输信号的载频频率的不同来区分信道，建立多址接入。

• 不同移动用户的发射信号之间的正交性是通过频域中的带通滤波器获得的，是窄带的，不适用于具有各种传输速率的多媒体通信。

• FDMA的上行链路与下行链路信道运行于完全不同的频带。

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2.1.2 传输信道（ 2 ） TDM和 TDMATDM的工作原理： TDM是在时域上的信道复用，在接收端和发送端都要有时分多路复用器。

• 复用信道的通信时间被划分成一定长度的一个个帧，每一帧的时间又被划分成更小的 n 个时隙。

• 以某种方式把各路信号分别安排在不同的时隙上，按时隙区分信号，然后将多路信号组合起来进行传输，但每一路信号的频带是相同的。

• 在接收端，可用时分多路复用器把各路信号分开，但要求接收端的时分多路复用器与发送端的时分多路复用器保持同步，以便正确区分并接收各路信号。

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2.1.2 传输信道TDM的特点： TDM多路信号• 占用相同的频带• 采用相同的码型• 占用不同的时隙进行复用，信道在时域上正交。应用：• TDM适合于传送数字信号。 TDM把一条高速数字信道分成若干条低速数字信道，构成同时传输多个低速信号的信道。

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2.1.2 传输信道TDM的优点：• 不存在保护频带，信道传输效率高；• 信道占用频带窄，容量大。缺点：• 通信双方必须保持时隙时钟同步，以确保接收端能够正确地接收各路信息。

技术应用：• 对应的技术有 PCM技术，同步数字体系（ SDH：Synchronous Digital Hierarchy，）技术。

• 采用的设备有 PDH（ Plesynchronous Digital Hierarchy，准同步数字体系）和SDH（同步数字体系）两种传输体系。

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2.1.2 传输信道实际应用： PSTN（ Public Switched Telephone Network，公共交换电话网）中的数字传输干线采用 TDM技术；

数字微波系统就是采用 TDM技术的基于 SDH的数字传输系统；

在卫星通信中，采用 FDM或 TDM复用方式。

时分复用方式分为两种方式：同步时分复用（ STDM： Synchronous Time-Division Multiplexing）

异步时分复用（ ATDM： Asynchronous Time-Division Multiplexing），也称为统计时分复用（ Statistical Time-Division Multiplexing）。

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2.1.2 传输信道• 信息传送模式信息在网络中的传送方式称为传送模式，包括信息的复用、传输和交换。

根据复用方式的不同，传送模式可分为：同步传送模式（ STM： Synchronous Transfer Mode）

异步传送模式（ ATM： Asynchronous Transfer Mode）。

53

2.1.2 传输信道• 同步时分复用（ SDTM）方式和同步传送模式

（ STM）同步时分复用（ SDTM）以固定分配时隙的方式对来自多个输入设备的各路信号进行组合。一帧的时长是确定的（通常为 125us ）。

SDTM特点：采用固定帧长结构，各帧中的时隙按位置顺序编号，不同帧中编号相同的时隙为同一个子信道，即每个子信道占用一个周期性重复出现的时隙。

每个子信道的速率是恒定的，一个子信道传输一路信号，而且需要同步信号进行时隙定位。

根据时隙在帧内的相对位置来识别信道。这种信道称为位置化信道。

54

2.1.2 传输信道

A

第 2帧第 1帧 B

A1 C D2 C2 B2 B1 A1

B1 B2 D 时隙时间

C2

A

D2 第 2帧第 1帧 B

C D2 C2 B2 B1 A1

D 时隙时间数据地址

同步时分复用

异步时分复用

图图 2.2 2.2 两种时分复用方式两种时分复用方式

55

2.1.2 传输信道同步传送模式（ STM）采用同步时分复用（ STDM）传输技术和同步时分交换

（ Synchronous Time-Division Switching）技术的传送模式。

对 STDM的信号的交换就是对信息所在位置的交换，即时隙的内容在时间轴上的位置移动，称为同步时分交换。

特点：速率和带宽是确定的，必须按照信道的最大速率分配信道资源。应用： STM方式适合于恒定速率业务的传送。对于可变速率的业务，信道利用率会受到影响。目前电话网中的数字交换机都采用同步时分复用技术。

56

2.1.2 传输信道• 异步时分复用（异步时分复用（ ADTMADTM ）方式和异步传送模式（）方式和异步传送模式（ ATMATM ））异步时分复用（异步时分复用（ ADTMADTM ））根据用户需求动态按需分配时隙，故也称为统计时分复用根据用户需求动态按需分配时隙，故也称为统计时分复用

方式。方式。特点：特点：每帧中没有空闲时隙。每帧中的时隙数可小于所接的低速输每帧中没有空闲时隙。每帧中的时隙数可小于所接的低速输

入线数入线数 nn ，其帧长是不定的。复用信道上的一帧的数据速率，其帧长是不定的。复用信道上的一帧的数据速率可低于信道的最大速率，提高了信道利用率。可低于信道的最大速率，提高了信道利用率。

在每个时隙中必须带有地址信息，这些地址信息是靠标志码在每个时隙中必须带有地址信息，这些地址信息是靠标志码标示的，同一用户信息的不同分组的标志码相同，通过时隙标示的，同一用户信息的不同分组的标志码相同，通过时隙中的“标示”信息来识别信道，并通过标示进行交换。故此中的“标示”信息来识别信道，并通过标示进行交换。故此类信道也称为类信道也称为标志化信道标志化信道。。

此种方式不是根据时隙位置来识别信道，不需要同步信此种方式不是根据时隙位置来识别信道，不需要同步信号进行时隙定位。号进行时隙定位。

在每个时隙中，既包含数据又包含地址信息，所以每个时隙在每个时隙中，既包含数据又包含地址信息，所以每个时隙存在额外的开销。存在额外的开销。

理论和实践表明，理论和实践表明， ATDMATDM 的效率要比的效率要比 STDMSTDM 的效率高的效率高1.51.544 倍。倍。

57

2.1.2 传输信道异步传送模式（ ATM）是采用异步时分复用（ ATDM）传输技术和异步时分交换

（ Asynchronous Time-Division Switching）技术的传送模式。

对异步时分复用信号的交换就是按照每个分组的地址信息标志码，将其分发到输出线上，这种交换方式叫异步时分交换（也叫存储转发交换）。

特点：动态地分配信道，提高了信道效率，适用于可变速率的业务。

58

2.1.2 传输信道• TDMATDMA 以传输信号存在的时间不同来区分信道，建立多址以传输信号存在的时间不同来区分信道，建立多址

接入。接入。时隙的分配可以是固定的，也可以是动态的。时隙的分配可以是固定的，也可以是动态的。时隙是固定的，称为时隙是固定的，称为同步同步 TDMATDMA （（ STDMASTDMA ：：Synchronous TDMASynchronous TDMA ），）， STDMASTDMA 可以是宽带的，可以是宽带的，也可以是窄带的；也可以是窄带的；

时隙是动态的，称为时隙是动态的，称为异步异步 TDMATDMA （（ ATDMAATDMA ：：Asynchronous TDMAAsynchronous TDMA ）。）。

59

2.1.2 传输信道

（（ 33）） CDMCDM和和 CDMACDMA• CDMCDM

在码域上多路信号调制在不同的码型上进行复用。在码域上多路信号调制在不同的码型上进行复用。每个信道分配不同的基本地址码序列，使得不同信每个信道分配不同的基本地址码序列，使得不同信道分得的码序列彼此正交，接收机只要对其欲接收道分得的码序列彼此正交，接收机只要对其欲接收的信号的地址码进行相关检测，即可获得信号。的信号的地址码进行相关检测，即可获得信号。

特点：特点：占用相同的频带占用相同的频带占用相同的时间占用相同的时间不同的、正交的地址码，信道在码域上正交。不同的、正交的地址码，信道在码域上正交。

60

2.1.2 传输信道• CDMACDMA CDMACDMA 以传输信号的码型不同来区分信道，建立多以传输信号的码型不同来区分信道，建立多址接入。址接入。

CDMACDMA 是一种扩频技术，本质上，扩频为每个用户是一种扩频技术，本质上，扩频为每个用户信号标记了唯一的目的地址。实际产生的宽带扩频信号标记了唯一的目的地址。实际产生的宽带扩频函数并没有真正正交，因此，存在各用户间的相互函数并没有真正正交，因此，存在各用户间的相互干扰干扰————多址干扰。多址干扰。

在多路复用传输系统中，通常还加有幅度压扩器、在多路复用传输系统中，通常还加有幅度压扩器、回声抑制器、时间分配话音插空及数模复用转换设回声抑制器、时间分配话音插空及数模复用转换设备等。备等。

61

2.1 传输技术


62

2.1.3 传输系统

11 ．传输系统．传输系统• 传输系统是完成信息传输的实际设备，包括：传输系统是完成信息传输的实际设备，包括：传输设备传输设备传输复用设备传输复用设备信号传输之前，需进行：信号传输之前，需进行：基带信号通过传输设备转换为适合于在传输媒质上基带信号通过传输设备转换为适合于在传输媒质上

进行传输的信号。进行传输的信号。为了提高线路利用率，多路信息通过传输复用设备为了提高线路利用率，多路信息通过传输复用设备

进行多路复用和解复用。进行多路复用和解复用。传输设备：传输设备：• 主要指收发信机，它也属于信道的一部分，如微波主要指收发信机，它也属于信道的一部分，如微波

收发信机，卫星地面站收发信机及光端机等。收发信机，卫星地面站收发信机及光端机等。

63

2.1.3 传输系统

22 ．传输节点设备．传输节点设备作为数据传输链路的作为数据传输链路的转接设备转接设备，完成节点两侧链路，完成节点两侧链路之间的之间的交叉连接交叉连接，包括：，包括：

配线架配线架电分插复用器（电分插复用器（ ADMADM ））数字交叉连接器（数字交叉连接器（ DXCDXC ））光分插复用器（光分插复用器（ OADMOADM ））光交叉连接器（光交叉连接器（ OXCOXC ）等。）等。 DXCDXC 是由微机控制的复用器和配线架，它是不受是由微机控制的复用器和配线架，它是不受信令控制的静态交换机，由程序控制形成半永久性信令控制的静态交换机，由程序控制形成半永久性连接。连接。

64

2.1 传输技术


65

2.1.4 传输方式

11 ．．有线传输链路的分类有线传输链路的分类按照有无复用及复用的方式，有线传输链路可分为按照有无复用及复用的方式，有线传输链路可分为三类：三类：

实线传输链路（无复用）实线传输链路（无复用）频分载波传输链路频分载波传输链路时分数字传输链路时分数字传输链路现在频分载波有线传输链路的应用已不多，在有现在频分载波有线传输链路的应用已不多，在有线电视网中还有使用。线电视网中还有使用。

66

2.1.4 传输方式

（（ 11 ）实线传输链路）实线传输链路是指短距离内传输模拟基带信号的链路。是指短距离内传输模拟基带信号的链路。传输媒质：传输媒质：只有对称电缆可以直接传输基带信号只有对称电缆可以直接传输基带信号频带：频带： 3003003400Hz3400Hz

应用：应用：只有在用户终端至交换局的用户线路上采用只有在用户终端至交换局的用户线路上采用缺点：缺点：是最简单的一种传输链路，但线路利用率不高是最简单的一种传输链路，但线路利用率不高线路投资比较大，不经济。线路投资比较大，不经济。

67

2.1.4 传输方式

（（ 22 ）时分数字传输链路）时分数字传输链路是指将模拟信号经过脉冲编码调制（是指将模拟信号经过脉冲编码调制（ PCMPCM ：：Pulse-Code ModulationPulse-Code Modulation ）之后变为数字信号，）之后变为数字信号，然后进行时分多路复用的传输链路。然后进行时分多路复用的传输链路。

• PCMPCM 的基群信号可传的基群信号可传 2424 路或路或 30/3230/32 路话音信号。路话音信号。• 利用数字复用技术可将基群信号复用为更高速率的利用数字复用技术可将基群信号复用为更高速率的

信号，以提高信道传输能力。信号，以提高信道传输能力。• 它有两种数字传输体系：它有两种数字传输体系： PDHPDH 和和 SDHSDH 。。

68

2.1.4 传输方式 PDHPDH （准同步数字体系）（准同步数字体系） SDHSDH （同步数字体系）（同步数字体系）采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，使低阶信号到高采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，使低阶信号到高

阶信号的复用阶信号的复用 // 解复用一次到位。解复用一次到位。具有统一的数字速率标准（具有统一的数字速率标准（ STM-NSTM-N ，， N=1N=1 ，， 44 ，， 1616 ，， 66

44 ）和统一的光网络节点接口及强大的网络管理功能。）和统一的光网络节点接口及强大的网络管理功能。主要以光纤为主要传输媒质，在光缆长途干线上主要以光纤为主要传输媒质，在光缆长途干线上 SDHSDH 的传的传

输速率达输速率达 2.5Gb/s2.5Gb/s （（ STM-16STM-16 ），甚至在某些线路上达到），甚至在某些线路上达到10Gb/s10Gb/s （（ STM-64STM-64 ）；在市内局间中继上，）；在市内局间中继上， SDHSDH 的传输的传输速率一般为速率一般为 155Mb/s155Mb/s （（ STM-1STM-1 ）和）和 622Mb/s622Mb/s （（ STM-STM-44 ）。）。

在一些地形复杂的地区局部可采用微波或卫星传输在一些地形复杂的地区局部可采用微波或卫星传输 SDHSDH 的的155Mb/s155Mb/s （（ STM-1STM-1 ）甚至更低速率（如）甚至更低速率（如 STM-NSTM-N 中的中的 VCVC ））的信号。的信号。

69

2.1.4 传输方式

22 ．．传输方式传输方式根据信号的传输方向，将工作方式分为：根据信号的传输方向，将工作方式分为：单工方式单工方式半双工方式半双工方式全双工方式。全双工方式。（（ 11 ）单工方式）单工方式信号的传输永远只能向一个方向进行，信号的传输永远只能向一个方向进行，例如：例如：广播网广播网寻呼网寻呼网

70

2.1.4 传输方式

（（ 22 ）半双工方式）半双工方式在双方通信过程中，信号可以沿任一方向传输。在双方通信过程中，信号可以沿任一方向传输。但在任何给定的时间内，传输仅能沿某一方向进行。但在任何给定的时间内，传输仅能沿某一方向进行。例如：例如：无线对讲机无线对讲机采用采用 CSMA/CD CSMA/CD （（ Carrier Sense Carrier Sense

Multiple Access/ Collision DetectioMultiple Access/ Collision Detectionn ）协议机制的以太网（）协议机制的以太网（ EthernetEthernet ））

71

2.1.4 传输方式

（（ 33 ）全双工方式）全双工方式信号可以同时沿相互通信的两个方向传输。可信号可以同时沿相互通信的两个方向传输。可

以以使用使用两个不同的时隙或两个不同的载频两个不同的时隙或两个不同的载频来进行双向信来进行双向信息的传输。息的传输。实例：实例：全双工方式工作的以太网 GSM网采用双频全双工链路有线长途电话网采用全双工传输方式有线长途电话网采用全双工传输方式————去回通路去回通路

使用分开的通道、分开的频带、分开的时间间隔，使用分开的通道、分开的频带、分开的时间间隔，到终端的二线转换则由终端装置完成。到终端的二线转换则由终端装置完成。

72

2.1.4 传输方式

对于信道建立后的通信阶段的无线多址接入方案，对于信道建立后的通信阶段的无线多址接入方案，双工方式有两种：双工方式有两种：

频分双工频分双工（（ FDDFDD ：： Frequency Division DuplexinFrequency Division Duplexingg ）方式）方式

时分双工时分双工（（ TDDTDD ：： Time-Division DuplexingTime-Division Duplexing ）方式）方式

73

2.1.4 传输方式频分双工（频分双工（ FDDFDD ）方式）方式收发双方收发双方采用采用不同的频带不同的频带，两个频带之间保留一，两个频带之间保留一定的频带间隔，至少要间隔标称频率的定的频带间隔，至少要间隔标称频率的 5%5% 。。

该方式可与该方式可与 FDMAFDMA 、、 TDMATDMA 和和 CDMACDMA 多址方式结合多址方式结合使用，实现使用，实现 FDMA/FDDFDMA/FDD 、、 TDMA/FDDTDMA/FDD 、、 CDMA/CDMA/FDDFDD 方式，如方式，如 GSMGSM 系统采用的就是系统采用的就是 FDDFDD 方式。方式。

时分双工（时分双工（ TDDTDD ）方式）方式收发双方收发双方采用采用相同的载波频段相同的载波频段，但在，但在时间上分开时间上分开，，保留一定的时间间隔。保留一定的时间间隔。

此方式可与此方式可与 FDMAFDMA 、、 TDMATDMA 和和 CDMACDMA 多址方式结合多址方式结合使用，实现使用，实现 FDMA/TDDFDMA/TDD 、、 TDMA/TDDTDMA/TDD 、、 CDMA/CDMA/TDDTDD 方式，如我国提出的方式，如我国提出的 3G3G 标准标准 TD-SCDMATD-SCDMA 采采用的就是用的就是 TDDTDD 方式。方式。

74

2.1.4 传输方式

时间时间用户用户 1 1 用户用户 2 2 用户用户 3 3 用户用户 44

幅度幅度幅度幅度时间时间上行上行下行下行

tt4 4 tt33

tt22 tt11

下行下行

上行上行

ff11 f f22 f f33 f f44 f* f*11 f* f*22 f* f*33 f* f*4 4 频率频率 ff11 f f2 2 f f3 3 f f4 4

频率频率

（（ aa ）） FDMA/FDD FDMA/FDD （（ bb ）） FDMA/TDDFDMA/TDD

图 2.3 无线接入双工方式

75

2.1.4 传输方式

幅度幅度幅度幅度时间时间上行上行下行下行时间时间下行下行

上行上行

tt44 tt44 t3 tt33t2

tt11 tt11

tt22

用户用户11 用户用户

22 用户用户33 用户用户

44 ff1 1 f f2 2 f* f*11 f* f*2 2 频率频率 ff1 1 f f2 2

频率频率

（（ cc ）） FDMA/TDMA/FDD FDMA/TDMA/FDD （（ dd ）） FDMA/TDMA/TDD FDMA/TDMA/TDD


76

2.1.4 传输方式

码码 CDMA/FDD CDMA/TDDCDMA/FDD CDMA/TDD

下行下行

上行上行用户用户11 用户用户22 用户用户 33 用户用户44

频率频率

时间时间

上行上行下行下行

（（ ee ）） CDMA/FDDCDMA/FDD和和 CDMA/TDDCDMA/TDD


77

2.1.4 传输方式

频分双工（ FDD）与频分复用 (FDM)的区别：• FDD是针对收发两个传输方向定义的。 • FDM是针对一个传输方向定义的。举例：我国的 GSM900M系统的 FDMA/TDMA/FDD方式基站移动终端：正向信道或下行链路移动终端基站：反向信道或上行链路系统的正向和反向信道采用不同的载波频带

（ FDD方式）：上行频带： 905915MHz 下行频带： 950960MHz

78

2.1.4 传输方式

• 在为每一个方向分配的 10MHz频带里一共可以有49个载波频率（ FDMA），每一路载波带宽为200kHz。整个分配带宽的各个边缘设置的保护频带为 100kHz。

• 每一个载波采用 TDMA方式可同时支持多达 8 个用户，每一个用户编码的数字话音速率为13Kb/s。

79

2.1.4 传输方式

3 ．传输控制方式• 传输控制：规定通信链路、保持同步和进行差错控制，用来保证通信体系结构的数据链路层中网络相邻节点间按顺序正确地传送数据帧。

根据具体实施传输控制的比特传送方式的不同，可分：串行

并行依据传输线路收发两端是否要比特时间一致，又

可分：同步异步

80

2.1.4 传输方式• 串行传输：采用单信道，依次传送比特• 并行传输：需采用与分组比特数相同的多信道同时传送比

特• 异步传输：无需在收发两端实行比特专门同步，但要在发

送分组的首尾加起止信号，一同传送。缺点：附加开销大当噪声干扰起止信号时，可能会失去有用信息；• 同步传输：要求收发两端比特、帧同步。特点：• 附加开销较异步方式少许多。• 误码造成同步信号丢失后，将可能失去整个用户数据。

81

2.1.4 传输方式

常用的链路传输控制方式之一，是异步串行传输方式。如 RS-232 接口。

D 起 D0 D1 D2 D3 D4 D 校 D 止

图 2.4 5单位码电报格式

82

2.1 传输技术


83

2.1.5 信道访问方式

1 ．多址接入方式用户接入网络有以下两种方式：• 通过“专用线路” 接入网络：如用户线。 • 多址接入方式：网内不同地址的用户通过独立地访问一公共媒质或公共信道接入到网络，并通过某种方式区分不同的用户，以实现用户间的通信。这种访问公共信道的方式被称为多址接入方式或信道访问方式。

应用：此方式通常是在广播信道中进行的，如无线通信、

卫星通信、局域网、 CATV等。

84


该方式又分为两类：固定分配信道接入方式（方案）按需分配信道接入方式（方案）• 固定分配接入：是指信道的分配在一次通信过程中保持不变，适

合于支持用确定参数描述的业务。• 按需（动态）分配接入：是指信道的分配在一次通信过程中可能发生变化，适合于支持用统计特性描述的业务。

85

2.1.5 信道访问方式（ 1 ）固定分配信道接入方式（方案）在频域、时域或码域将公共信道划分成多个子信

道，将这些子信道固定分配给用户。如采用固定的 FDMA、 TDMA、 CDMA或 WDMA（ Wave Division Multiple Access，波分多址）技术。

特点：• 不需采用复用器或集中器；• 每个用户占用两个子信道；• 无线传输的网结构为全连接网；• 该方式有几种接入技术：固定

FDMA、 TDMA、 CDMA， WDMA， SDMA。

86


（ 2 ）按需分配信道接入方式（方案）也称为动态分配接入方式。特点： • 不需采用复用器或集中器；• 任何情况下，信道只允许一个用户使用；• 各用户之间通信必须遵循一个网络协议，称为多址接入协议；

• 接入技术为动态 FDMA、 TDMA、 CDMA方式，其分配调度算法有两类：控制接入和随机接入方式。

87

2.1.5 信道访问方式2 ．动态分配接入方式（ 1 ）控制接入是一种非竞争信道访问机制，可中央集中控制，也可分散控制：• 集中式的中央控制方式。由一中央控制器完成。设置一节

点，控制线路工作，此控制节点称为主节点或主站，被控制节点称为子节点或子站。在任何时刻，信息只能在主站与其一子站间进行传输，主站向子站发出询问信令，子站收到后应答，方才可以利用信道通信。

• 分散控制方式。采用轮询（ Polling）办法，将访问权从一个用户传递给另一个用户，即轮询访问方式。局域网中采用的轮询访问方式，又叫做令牌（ Token）传递。如令牌总线和令牌环网。

特点：• 由于用户访问信道具有确定性，控制访问方式是无冲突的。

88

2.1.5 信道访问方式（ 2 ）随机接入（或随机访问）是一种竞争信道访问机制。就是各个用户可随机

地向公共媒质或公共信道发送信息，竞争访问（占用）信道。第一次由夏威夷大学应用在无线连接的计算机网上，采用的随机接入技术，称为ALOHA (阿罗华 ) 接入方式。

应用：广泛应用于蜂窝网络、卫星分组通信和局域网中。

特点：用户访问信道具有随机性，可能发生多个用户同

时竞争访问信道，造成“冲突”或“碰撞”（ Collision），是有冲突的。

89


随机接入方式大体上可分为：• 基本的随机接入方式（基于 ALOHA的接入方式）• 基于监听的随机接入方式（基于 CSMA的接入方

式）• 基于预约机制的随机接入方式

90

2.1.5 信道访问方式多址接入方式可概括为以下几种：• FDMA方式• TDMA方式• CDMA方式• 混合方式：前面三种的混合• WDMA方式• SDMA（ Spatial Division Multiple

Access，空分多址）方式• 控制接入和随机接入方式其中， SDMA采用智能天线技术，构成空间上用

户的分割。一般空分多址需要与其他多址方式结合。

91


根据有无冲突，多址接入方式又可以分为两类：• 无冲突的多址接入采用多址接入复用技术（ FDMA、 TDMA、 CDMA、

WDMA和 SDMA ）控制接入方式• 有冲突的多址接入随机接入方式

不同的接入方式会对网络的容量和 QoS产生很大的影响。

92

2.1.5 信道访问方式3 ．应用实例（ 1 ）无冲突的多址接入技术的应用• 在蜂窝系统中的上行链路的传输就是多址接入传

输情况。目前，所有的面向话音的无线接入（话音通信阶段）都采用固定分配信道方式，即 FDMA，TDMA， CDMA方式，为各小区分配一组预先确定的话音信道。

1G：采用 FDMA技术，是一种模拟传输技术，它是窄带的，不适合于具有各种传输速率的多媒体通信；

2G：采用 TDMA/FDD和 CDMA技术，是数字传输技术， TDMA可以是窄带的又可以是宽带的。

93


1G和 2G系统主要提供话音业务；经过呼叫建立，系统为每个用户分配一个固定的频带（ FDMA）或一个时隙（可以是同步 TDMA——STDMA，或异步 TDMA——ATDMA）

3G：采用 CDMA多址接入技术，是宽带传输技术，能够支持多媒体业务。

卫星移动通信系统：采用的技术有 FDMA、 TDMA、CDMA和随机接入（ ALOHA）等多种方式。

94

2.1.5 信道访问方式（ 2 ）有冲突的多址接入技术的应用随机接入方式通常用于链路的建立阶段，即用户初次接入

无冲突的多址接入系统的时候。• 在 GSM和 IS-95系统中，上行链路的控制信道中的随机

接入信道（ RACH： Random Access Channel）的接入大多采用时隙 ALOHA（ S-ALOHA）协议。

RACH用于移动用户（ MS）发起一次呼叫或在上行链路对寻呼信号做出响应。基站通过 RACH对移动用户发出的呼叫请求做出响应，在呼叫建立期间为用户分配一个无冲突的信道，即一个 TDMA子信道作为通话期间的固定话路。

• 工作于半双工方式下的以太网（ Ethernet）采用CSMA/CD （ CSMA / Collision Detection）协议机制。

• 无线局域网（ WLAN）采用 CSMA/CA（ CSMA / Collision Avoidance）协议机制。

95



96

2.2 交换技术

2.2.1 电路交换2.2.2 分组交换2.2.3 快速分组交换2.2.4 光交换2.2.5 软交换

97

2.2.1 电路交换根据网络中是否有交换节点，可把网络分为两类：交换网：网中有交换节点广播网：网中无交换节点

电路交换网电路交换网

分组交换网分组交换网

帧中继网等帧中继网等

交换网交换网有交换节点有交换节点

采用数字交叉连接设备（采用数字交叉连接设备（ DXCDXC ）的数）的数字数据网（字数据网（ DDNDDN ））————无交换节点无交换节点

广播网广播网共享同一传输媒质，通过不同的媒质共享同一传输媒质，通过不同的媒质访问控制方式（信道访问方式访问控制方式（信道访问方式 ,, 多址多址接入）进行通信。如广播式的局域网，接入）进行通信。如广播式的局域网，CATVCATV 等。等。————无交换节点无交换节点

98

2.2.1 电路交换• 交换节点：即交换设备是构成通信网的核心要素，

它的基本功能是完成对接入交换节点的信息传输链路的汇集、转接接续和分配，实现一个用户终端和它所要求的另一个或多个用户终端之间的路由选择的连接。

简单地说，交换机的功能就是建立入端和出端之间的连接，将入端的信息输出到出端上去，类似于开关作用。

• 话音、数据等不同的通信业务具有不同的特点，采用不同的交换方式。

99

2.2.1 电路交换交换方式的分类：交换方式的分类：• 按交换的信号类型分：按交换的信号类型分：电子交换电子交换：电路交换、报文交换、分组交换、帧中继和：电路交换、报文交换、分组交换、帧中继和

ATMATM 交换。交换。光交换光交换• 按交换的信号带宽分：按交换的信号带宽分：窄带交换：窄带交换：电路交换、报文交换、分组交换电路交换、报文交换、分组交换宽带交换宽带交换：： ATMATM 交换、交换、 IPIP 交换、光交换交换、光交换宽带交换应和信道速率及业务种类无关。宽带交换应和信道速率及业务种类无关。• 按局内处理信号的方式分：按局内处理信号的方式分：电路交换电路交换报文交换报文交换分组交换分组交换 ATM交换、帧中继和 IP交换采用的都是基于分组交换的

方式。

100

电子交换方式

电路交换分组交换

固定长度分组可变长度分组

空分同步时分（STD）异步时分（ATD）异步时分（ATD）

空分同步传送模式

（STM）

异步传送模式

（ATM）

虚电路

（X.25）数据报

2.2.1 电路交换• 按采用的时分复用方式的不同，信息传送模式或电子交换

方式大体上可分为两类：同步传送模式异步传送模式

图 2.5电子交换方式的分类

101

2.2.1 电路交换1 ．电路交换原理• 电路交换的发展电路交换（ CS： Circuit Switching）技术是最早出现的

一种交换方式，起源于电话交换系统，现已有一百多年的历史，目前主要应用于电话网中，也可用于数据通信。• 电话通信的特点是交互式实时通信，对时延和时延抖动敏感，而对误码差错不敏感。

在通信过程中，交换机不需要对信息进行差错检验和纠正，但要求交换机处理时延小。

有时，将传输信道统称为电路。电路交换：在两个用户之间建立一条临时的但专用的电路（路

径）作为这两个用户之间的通信线路。即暂时连接、独占一条路径并保持到连接释放为止。电路交换是一种以电路连接为目的、实时的交换方式。

102

2.2.1 电路交换• 通信过程：通信过程：电路建立电路建立消息传送消息传送电路释放电路释放电路建立电路建立：在通信之前，在两个用户之间建立一：在通信之前，在两个用户之间建立一

条专用的物理通信路径，该通路一直维持到通话条专用的物理通信路径，该通路一直维持到通话结束。故电路交换是一种面向连接的交换方式。结束。故电路交换是一种面向连接的交换方式。

消息传送消息传送：当通路建立后，两个用户就可进行实：当通路建立后，两个用户就可进行实时的、透明的消息传送（即在交换节点处不存储时的、透明的消息传送（即在交换节点处不存储和处理信息，连续传送）。和处理信息，连续传送）。

电路释放电路释放：当通话完毕，一方或双方要求拆除此：当通话完毕，一方或双方要求拆除此连接，该通路即被释放。连接，该通路即被释放。

103

2.2.1 电路交换

电路交换有两种方式：空分交换和时分交换电路交换有两种方式：空分交换和时分交换• 空分交换空分交换是入线在空间位置上选择出线并建立连接的交换。是入线在空间位置上选择出线并建立连接的交换。nn 条入线通过条入线通过 nnmm 接点矩阵选择到接点矩阵选择到 mm 条出线或某条出线或某一指定出线，但接点同一时间只能为一次呼叫利一指定出线，但接点同一时间只能为一次呼叫利用，直到通信结束才释放。用，直到通信结束才释放。

• 时分交换时分交换基于同步时分复用技术，通过时隙交换网络完成基于同步时分复用技术，通过时隙交换网络完成

信息的时隙交换，从而做到入线和出线间信息的信息的时隙交换，从而做到入线和出线间信息的交换。交换。

目前，电话网中的数字交换机采用时分交换或时目前，电话网中的数字交换机采用时分交换或时分交换与空分交换结合的方式。分交换与空分交换结合的方式。

104

2.2.1 电路交换22 ．电路交换的特点．电路交换的特点电路交换采用同步时分复用和同步时分交换技术。电路交换采用同步时分复用和同步时分交换技术。（（ 11 ）主要优点）主要优点• 信息传输时延小，为实时通信。信息传输时延小，为实时通信。• 对数据信息的格式和编码类型没有限制，只要通对数据信息的格式和编码类型没有限制，只要通

信双方类型一致即可。信双方类型一致即可。• 交换机对用户信息不进行存储和处理，信息在电交换机对用户信息不进行存储和处理，信息在电

路中“透明”传输，用户信息中不必附加控制信路中“透明”传输，用户信息中不必附加控制信息，故交换机处理开销小，传输效率较高。息，故交换机处理开销小，传输效率较高。

• 硬件实现较容易。电路交换完成的功能相当于硬件实现较容易。电路交换完成的功能相当于OSIOSI 模型的第一层功能，即只完成电路连接，在模型的第一层功能，即只完成电路连接，在物理层交换，对信息不处理，不需要使用网络协物理层交换，对信息不处理，不需要使用网络协议，从而降低了软件的复杂性。议，从而降低了软件的复杂性。

105

2.2.1 电路交换

（ 2 ）主要缺点• 信道利用率低。信道利用率低。计费是根据通话时间进行的，收计费是根据通话时间进行的，收费高，因此对连续占用信道比较经济，而不适合费高，因此对连续占用信道比较经济，而不适合于突发性的数据业务的传送。于突发性的数据业务的传送。

• 电路的接续时间较长。电路的接续时间较长。建立及拆除电路连接时要建立及拆除电路连接时要占用一定的时间。占用一定的时间。

• 存在呼损存在呼损。。• 不同类型的用户终端之间不能相互通信。不同类型的用户终端之间不能相互通信。常见的常见的

速率为速率为 64Kb/s64Kb/s ，故传送效率低不能满足高速率，故传送效率低不能满足高速率的要求。的要求。

• 通信双方必须同时处于激活可用状态，方可完成通信双方必须同时处于激活可用状态，方可完成通信。通信。

106

2.2.1 电路交换

应用：应用：• 适合于通信量大，用户确定、连续占用信道的情适合于通信量大，用户确定、连续占用信道的情况，如话音传送、中低速文件传送、传真业务等。况，如话音传送、中低速文件传送、传真业务等。

固定电话网中的交换机固定电话网中的交换机 GSMGSM 网中的移动交换中心网中的移动交换中心窄带综合业务数字网（窄带综合业务数字网（ N-ISDNN-ISDN ））智能网（智能网（ ININ ）中的业务交换点（）中的业务交换点（ SSPSSP ：：

Service Switching PointService Switching Point ））• 不适合于具有突发性、断续占用信道、对差错敏不适合于具有突发性、断续占用信道、对差错敏感的数据业务。感的数据业务。

107

2.2 交换技术


108

2.2.2 分组交换

• 电路交换的缺点电路交换的缺点信道利用率低信道利用率低接续时间长接续时间长有呼损有呼损不同类型用户终端之间不能通信等不同类型用户终端之间不能通信等• 数据通信的特点数据通信的特点具有突发性，信息断续占用信道具有突发性，信息断续占用信道不要求实时通信不要求实时通信要求误码率低，等等要求误码率低，等等

109

2.2.2 分组交换

• 数据包括数据包括文字文字图像等信息图像等信息• 以传输数据为主的网络称为数据网，包括以传输数据为主的网络称为数据网，包括分组交换网分组交换网帧中继网帧中继网数字数据网（数字数据网（ DDNDDN ）以太网）以太网 ATMATM 网网• 数据交换数据交换普遍采用普遍采用基于存储－转发方式基于存储－转发方式的各种交换技术，的各种交换技术，

从报文交换、分组交换到快速分组交换等。从报文交换、分组交换到快速分组交换等。

110

2.2.2 分组交换

1 ．存储－转发方式是指当某一交换节点收到某一信息（报文或分

组），并要求转换到另一交换节点去，但输出线路或其他设施都已被占用，就先把该信息在此交换节点处存储起来排队等待，等输出线路空闲时再转发至下一个节点。在下一节点再存储 - 转发，直至到达目的地。

优点：线路利用率高缺点：时延大，适合于突发性的数据传送。

111

2.2.2 分组交换

2 ．报文交换（ 1 ）报文交换的基本原理技术的提出：报文交换（ Message Switching）是根据电报的

特点提出来的。电报传送的特点：• 基本上只要求单向连接• 一般允许有一定的延迟• 如果传输中有差错，则必须纠正。

112

2.2.2 分组交换

报文交换：采用统计时分复用和存储—转发方式，交换的逻辑单位是报文。

报文由三部分组成：报头（或标题）、正文和报尾。报文：指用户拟发送的完整数据。在报文交换中，报文始终以一个整体的结构形式在交换节点处存储，然后根据目的地转发。

报头：包含发送源地址、目的地地址及其他辅助信息。

正文：要传送的报文数据。报尾：包括报文的结束标志和误码检测。

113

2.2.2 分组交换

报文交换：采用统计时分复用和存储—转发方式，交换的逻辑单位是报文。

报文由三部分组成：报头（或标题）、正文和报尾。报文：指用户拟发送的完整数据。在报文交换中，报文始终以一个整体的结构形式在交换节点处存储，然后根据目的地转发。

报头：包含发送源地址、目的地地址及其他辅助信息。

正文：要传送的报文数据。报尾：包括报文的结束标志和误码检测。

报头正文报尾

图 2.6 报文的组成

114

2.2.2 分组交换报文交换的过程如下：报文交换的过程如下：• 将信息分成报文将信息分成报文，报文的长短由消息本身确定，，报文的长短由消息本身确定，

不受其他限制。如计算机文件、电报、电子邮件不受其他限制。如计算机文件、电报、电子邮件等。等。

• 报文的存储报文的存储——转发转发：包括路由选择、报头和报尾的：包括路由选择、报头和报尾的识别。识别。

节点处存储节点处存储确定路由，排队确定路由，排队转发转发• 进行差错控制和完成网络拥塞处理、报文的优先进行差错控制和完成网络拥塞处理、报文的优先

处理处理等功能。等功能。报文交换节点可以是一个专用计算机，它有足够报文交换节点可以是一个专用计算机，它有足够

的内存，或是报文交换机。的内存，或是报文交换机。

115

2.2.2 分组交换（（ 22 ）报文交换的特点）报文交换的特点主要优点：主要优点：• 线路利用率高。不同用户的报文可以在同一条线线路利用率高。不同用户的报文可以在同一条线

路上进行分时多路复用。路上进行分时多路复用。 • 无需事先呼通对方就可通信，没有呼损。无需事先呼通对方就可通信，没有呼损。• 节点处可进行速率和码型的转换，实现不同类型节点处可进行速率和码型的转换，实现不同类型

终端间的通信。终端间的通信。• 不需要收、发两端同时处于激活状态。不需要收、发两端同时处于激活状态。 • 可实现一点多址传输。同一报文可由交换机转发可实现一点多址传输。同一报文可由交换机转发

到多个收信站，即实现所谓的同报文通信。到多个收信站，即实现所谓的同报文通信。• 可建立报文优先级别。在报文交换中，以其重要可建立报文优先级别。在报文交换中，以其重要

性确定优先级别。性确定优先级别。

116

2.2.2 分组交换主要缺点主要缺点：：• 非实时性。非实时性。时延大且变化也大，不利于实时通信，时延大且变化也大，不利于实时通信，也不利于较高速率的数据通信。也不利于较高速率的数据通信。

• 设备要求高。设备要求高。要求交换机有高速处理能力和大存要求交换机有高速处理能力和大存储容量，故设备费用高。储容量，故设备费用高。

应用：应用：报文交换适合于电报类数据信息的传输，用于公报文交换适合于电报类数据信息的传输，用于公众电报和电子信箱等业务。众电报和电子信箱等业务。

117

2.2.2 分组交换 33 ．分组交换．分组交换分组交换综合了电路交换和报文交换的优点，保分组交换综合了电路交换和报文交换的优点，保持了一定的信道利用率和较小时延。持了一定的信道利用率和较小时延。

（（ 11 ）分组交换（）分组交换（ PSPS ：： Packet SwitchingPacket Switching ）原）原理理

分组：将一份较长的报文信息分成若干个较短的、分组：将一份较长的报文信息分成若干个较短的、按一定格式组成的等长度的数据段，再加上包含按一定格式组成的等长度的数据段，再加上包含有目的地地址、分组编号、控制比特等的分组头，有目的地地址、分组编号、控制比特等的分组头，形成一个统一格式的交换单位，称为“报文分形成一个统一格式的交换单位，称为“报文分组”，简称“分组”（组”，简称“分组”（ PacketPacket ）、数据包、信）、数据包、信息包。息包。

电路交换电路交换中的同步时分复用在中的同步时分复用在物理层上的复用物理层上的复用，，分组交换分组交换中的统计时分复用是在中的统计时分复用是在网络层上的复用网络层上的复用。。

118

2.2.2 分组交换 33 ．分组交换．分组交换分组交换综合了电路交换和报文交换的优点，通过信分组交换综合了电路交换和报文交换的优点，通过信

息的存储转发，保持了一定的信道利用率和较小时延。息的存储转发，保持了一定的信道利用率和较小时延。最大程度地共享通信资源，实现快速通信。最大程度地共享通信资源，实现快速通信。

（（ 11 ）分组交换（）分组交换（ PSPS ：： Packet SwitchingPacket Switching ）原理）原理分组：将一份较长的报文信息分成若干个较短的、按分组：将一份较长的报文信息分成若干个较短的、按

一定格式组成的等长度的数据段，再加上包含有目的一定格式组成的等长度的数据段，再加上包含有目的地地址、分组编号、控制比特等的分组头，形成一个地地址、分组编号、控制比特等的分组头，形成一个统一格式的交换单位，称为“报文分组”，简称“分统一格式的交换单位，称为“报文分组”，简称“分组”（组”（ PacketPacket ）、数据包、信息包。）、数据包、信息包。

电路交换电路交换中的同步时分复用在中的同步时分复用在物理层上的复用物理层上的复用，，分组分组交换交换中的统计时分复用是在中的统计时分复用是在网络层上的复用网络层上的复用。。

119

2.2.2 分组交换

分组交换：就是用分组装拆设备（分组交换：就是用分组装拆设备（ PADPAD ）将用户数据）将用户数据分成等长数据块（称分组或包），按照统计时分复用分成等长数据块（称分组或包），按照统计时分复用（动态分配）的方法，按需分配信道，采用数据报或（动态分配）的方法，按需分配信道，采用数据报或虚电路方式，进行数据传输。虚电路方式，进行数据传输。

图 2.7 分组的概念

120

2.2.2 分组交换分组交换的过程：分组交换的过程：• 分包分包：即数据进行分组的过程。报文信息以分组的形式发：即数据进行分组的过程。报文信息以分组的形式发

送。送。• 分组的分组的存储存储——转发转发：即传送过程。：即传送过程。中间节点存储中间节点存储排队等待排队等待转发到下一站转发到下一站同一报文的不同分组的传送彼此独立，可经过同一路由同一报文的不同分组的传送彼此独立，可经过同一路由

（虚电路方式），按顺序到达目的地；也可经过不同的路（虚电路方式），按顺序到达目的地；也可经过不同的路由、不同的次序传送到目的地（数据报方式）。由、不同的次序传送到目的地（数据报方式）。

• 重发重发：即检错、纠错过程。根据差错检测及重发策略，若：即检错、纠错过程。根据差错检测及重发策略，若某节点发现接收的分组有错，即可要求上一节点重发该分某节点发现接收的分组有错，即可要求上一节点重发该分组。组。

• 打包打包：即数据重组的过程。接收节点（最终目的节点）将：即数据重组的过程。接收节点（最终目的节点）将收到的一个个分组按其原来的分组顺序重新排队组合，恢收到的一个个分组按其原来的分组顺序重新排队组合，恢复成原来的完整的报文信息形式，送给用户终端。复成原来的完整的报文信息形式，送给用户终端。

121

2.2.2 分组交换PADPAD （（ Packet Assembler /DisassemblerPacket Assembler /Disassembler ，分组装，分组装 //

拆设备拆设备）：）：完成数据包与原始数据间的转换（分包、打包功能）。完成数据包与原始数据间的转换（分包、打包功能）。数据终端分为数据终端分为：：分组型终端：分组型终端：以分组的形式发送和接收信息以分组的形式发送和接收信息非分组型终端：非分组型终端：发送和接收报文，由发送和接收报文，由 PADPAD 完成报完成报文和分组之间的转换。文和分组之间的转换。

分组交换的特点与报文交换基本相同，主要区别在分组交换的特点与报文交换基本相同，主要区别在于分组的传输时间较短，从而能满足大多数用户快于分组的传输时间较短，从而能满足大多数用户快速交互的数据传输要求。速交互的数据传输要求。

122

2.2.2 分组交换分组交换的主要优点：分组交换的主要优点：• 具有不同速率、不同格式、不同码型、不同的同步方式和具有不同速率、不同格式、不同码型、不同的同步方式和

不同的通信控制规程的不同的通信控制规程的不同类型数据终端之间可以进行通不同类型数据终端之间可以进行通信。信。

• 信道利用率高。信道利用率高。• 信息的信息的传输时延小传输时延小，且变化范围不大，能够较好地满足交，且变化范围不大，能够较好地满足交

互式实时通信的要求。互式实时通信的要求。• 可靠性高可靠性高。。每个分组在网中传输时，可以每个分组在网中传输时，可以分段独立实施差错控制和流分段独立实施差错控制和流

量控制量控制，使之传输中的比特误码率大大降低，可达１，使之传输中的比特误码率大大降低，可达１ 00-10-10 以下；以下；

网中传输信息的路由可变动，能网中传输信息的路由可变动，能自动避开故障通路自动避开故障通路，所以，所以不会因局部故障而中断通信。不会因局部故障而中断通信。

• 按数据流量多少按数据流量多少计费，比较合理计费，比较合理。。

123

2.2.2 分组交换分组交换的主要缺点：分组交换的主要缺点：为了保证分组能够正确传输，需加地址和控制信息为了保证分组能够正确传输，需加地址和控制信息

————分组头，故增大了开销，从而分组头，故增大了开销，从而降低了传输效率。降低了传输效率。分组交换技术复杂，且要求交换机有较高的处理能分组交换技术复杂，且要求交换机有较高的处理能力。交换节点处理较复杂，转发速率最低，力。交换节点处理较复杂，转发速率最低，很难满很难满足宽带高速通信的要求足宽带高速通信的要求。一般分组通过网的时间，。一般分组通过网的时间，可以做到小于可以做到小于 0.2s0.2s 。。

传统的分组交换采用传统的分组交换采用 X.25X.25协议，完成协议，完成 OSIOSI 模型模型的低三层，即物理层、数据链路层和网络（分组）的低三层，即物理层、数据链路层和网络（分组）层功能。层功能。

X.25X.25 数据链路层采用完全的差错控制（包括帧定数据链路层采用完全的差错控制（包括帧定位、差错检验和纠正）；交换在第三层实现。位、差错检验和纠正）；交换在第三层实现。

124

2.2.2 分组交换

• 分组交换是数据通信与计算机相结合的产物，分组分组交换是数据通信与计算机相结合的产物，分组交换网节点就是一部专用计算机。交换网节点就是一部专用计算机。

• 传统的分组交换：传统的分组交换：是在早期的低速、高出错率的电缆传输线基础上发是在早期的低速、高出错率的电缆传输线基础上发展起来的，传输质量差。展起来的，传输质量差。

交换节点要运行复杂的协议，进行节点之间逐段的交换节点要运行复杂的协议，进行节点之间逐段的差错控制和流量控制，从而使得时延加大。差错控制和流量控制，从而使得时延加大。

这种传统的分组交换主要用于数据通信，很难用于这种传统的分组交换主要用于数据通信，很难用于实时多媒体通信。实时多媒体通信。

125

2.2.2 分组交换（（ 22 ）虚电路和数据报）虚电路和数据报实连接：实连接：• 在电路交换中，双方在通信过程中一直占用一条专在电路交换中，双方在通信过程中一直占用一条专

用的物理链路，这种连接称为实连接。用的物理链路，这种连接称为实连接。虚连接：虚连接：• 在分组交换中，采用统计时分复用方式，双方在通在分组交换中，采用统计时分复用方式，双方在通

信过程中断续地占用一段又一段链路，即通过非专信过程中断续地占用一段又一段链路，即通过非专用的许多链接的逻辑子信道，感觉上好象是一直占用的许多链接的逻辑子信道，感觉上好象是一直占用了一条端到端的物理链路，这种连接称为虚连接。用了一条端到端的物理链路，这种连接称为虚连接。

分组交换的两种模式分组交换的两种模式• 虚电路：虚电路：是面向连接的分组网络是面向连接的分组网络• 数据报：数据报：数据报是无连接的分组网络数据报是无连接的分组网络

126

2.2.2 分组交换

1

4

3 5

2

6

AB

C

123

1

4

3 5

2

6

AB

C

1

2

3

（ a ）（ b ）

图 2.8 （ a ）虚电路服务；（ b ）数据报服务

127

2.2.2 分组交换虚电路虚电路 • 经呼叫后，需在两个数据终端之间为整个消息的传送建立经呼叫后，需在两个数据终端之间为整个消息的传送建立

一条逻辑连接电路，称之为虚电路一条逻辑连接电路，称之为虚电路 VCVC （（ Virtual Virtual CircuitCircuit ）） , , 每个分组中包含这个逻辑电路的标识符。每个分组中包含这个逻辑电路的标识符。

逻辑（子）信道逻辑（子）信道• 将传输信道划分成一个个的子信道，这些子信道称为逻辑将传输信道划分成一个个的子信道，这些子信道称为逻辑

（子）信道。每个逻辑信道可用相应的号码表示，称为逻（子）信道。每个逻辑信道可用相应的号码表示，称为逻辑信道号。辑信道号。

虚电路与逻辑信道的关系：虚电路与逻辑信道的关系：• 虚电路是由多个不同链路的逻辑信道连接起来的，是连接虚电路是由多个不同链路的逻辑信道连接起来的，是连接

两个两个 DTEDTE 的通路。一条虚电路至少要使用两条逻辑信道，的通路。一条虚电路至少要使用两条逻辑信道，即主叫和被叫用户侧各一条。即主叫和被叫用户侧各一条。

• 逻辑信道是逻辑信道是 DTEDTE 与与 DCEDCE 之间的一个局部实体，它始终存之间的一个局部实体，它始终存在，可以分配给一条或多条虚电路，或者空闲。在，可以分配给一条或多条虚电路，或者空闲。

• 永久虚电路是两个永久虚电路是两个 DTEDTE 之间永久地独占一条虚电路，适用之间永久地独占一条虚电路，适用于业务繁忙的两个用户。于业务繁忙的两个用户。

128

2.2.2 分组交换

DTE： Data-Terminal Equipment，数据终端设备DCE： Data-Circuit-terminating Equipment，数据电路

终接设备

图 2.9 多个逻辑信道通过交换机构成虚电路

129

2.2.2 分组交换

虚电路的特点：虚电路的特点：• 虚呼叫的建立过程虚呼叫的建立过程通信开始时，在数据传输之前，经呼叫后，源与通信开始时，在数据传输之前，经呼叫后，源与目的地之间需目的地之间需建立一条建立一条逻辑连接即逻辑连接即虚电路虚电路。。

以后，以后，整个消息的所有分组都将沿着这条虚电路整个消息的所有分组都将沿着这条虚电路传输。传输。网络的有关节点都登记了这个通信所使用网络的有关节点都登记了这个通信所使用的路由表（物理链路和逻辑链路），即路由选择的路由表（物理链路和逻辑链路），即路由选择是在虚电路建立时进行的，一旦建立，不再改变。是在虚电路建立时进行的，一旦建立，不再改变。

在相关的每个节点上，无需进行路由选择，故在相关的每个节点上，无需进行路由选择，故同同一报文的分组将以原来的顺序到达目的地。一报文的分组将以原来的顺序到达目的地。一旦一旦交换结束，立即拆除此连接。交换结束，立即拆除此连接。

130

2.2.2 分组交换• 每个分组不需携带完整的目的地地址，仅需有一每个分组不需携带完整的目的地地址，仅需有一个虚电路号码的标志，故分组额外开销小。每个个虚电路号码的标志，故分组额外开销小。每个节点需要一定的存储空间存放路由表。分组按照节点需要一定的存储空间存放路由表。分组按照这个路由表采用存储这个路由表采用存储——转发方式传送。转发方式传送。

• 在一条实际的链路上可以存在多条虚电路（分时在一条实际的链路上可以存在多条虚电路（分时复用）。复用）。

• 在虚电路上，网络可以进行端到端的差错控制和在虚电路上，网络可以进行端到端的差错控制和端到端的流量控制，保证按顺序交付，以及无差端到端的流量控制，保证按顺序交付，以及无差错、无丢失、不重复的数据传送。错、无丢失、不重复的数据传送。

• 若某个节点出现故障，则通过该节点的虚电路均若某个节点出现故障，则通过该节点的虚电路均会失效。会失效。

应用：该模式适用于多分组的消息传送。应用：该模式适用于多分组的消息传送。

131

2.2.2 分组交换数据报：数据报：自带寻址信息的独立处理的分组称为数据报自带寻址信息的独立处理的分组称为数据报

（（ DatagramDatagram ）。这里独立处理是指同一消息的各个分组）。这里独立处理是指同一消息的各个分组走不同的路径。走不同的路径。

数据报的特点：数据报的特点：• 无呼叫建立过程。无呼叫建立过程。不需要为整个报文的传送建立一个逻辑连接。每个分组被不需要为整个报文的传送建立一个逻辑连接。每个分组被单独处理。单独处理。

• 每个分组独立地选择路由，传输效率高，时延小，保密性每个分组独立地选择路由，传输效率高，时延小，保密性好。好。

每个分组必须携带完整的地址信息（源、目的地）。每个分组必须携带完整的地址信息（源、目的地）。每个节点有路由表。每个节点有路由表。每个分组独立发送。每个分组独立发送。

132

2.2.2 分组交换• 在目的地，根据分组的序号重新排序，组成原来的报文。在目的地，根据分组的序号重新排序，组成原来的报文。数据报不保证顺序交付，不保证无差错、不丢失和不重复数据报不保证顺序交付，不保证无差错、不丢失和不重复。。

在此模式中，由主机承担端到端的差错控制及端到端的流在此模式中，由主机承担端到端的差错控制及端到端的流量控制，即放在运输层协议中完成。量控制，即放在运输层协议中完成。

• 可靠性高。可靠性高。若某个分组传送错误，重发该分组即可。若某个节点发生若某个分组传送错误，重发该分组即可。若某个节点发生故障，后续分组可另选路由。故障，后续分组可另选路由。

应用：应用：适用于交换一些短时的、独立的消息或需保密或具有某些适用于交换一些短时的、独立的消息或需保密或具有某些

灵活性的报文。如应用于军事通信、广播通信，具有迅速、灵活性的报文。如应用于军事通信、广播通信，具有迅速、经济等特点。经济等特点。

IPIP 网就是采用数据报方式。网就是采用数据报方式。

133

2.2.2 分组交换

表表 2.3 2.3 虚电路与数据报的对比虚电路与数据报的对比

虚电路数据报

端到端的连接必须有不要

目的地地址仅在连接建立阶段使用每个分组都有目的地的全地址

分组的顺序总是按发送顺序到达目的地到达目的地时可能不按发送顺序

端到端的差错控制由通信子网负责由主机负责

端到端的流量控制由通信子网负责由主机负责

134

2.2.2 分组交换

4. 4. 以上三种交换方式的比较以上三种交换方式的比较在数据传送过程中，时延主要包括三部分：在数据传送过程中，时延主要包括三部分：传输时延传输时延发送时延发送时延处理时延处理时延• 传输时延传输时延：信号经过链路传输所需要的时间，比：信号经过链路传输所需要的时间，比较短暂，常常可以忽略。较短暂，常常可以忽略。

• 发送时延发送时延：交换节点发送一组数据所需的时间，：交换节点发送一组数据所需的时间，与数据分组的长度和传输速率有关。与数据分组的长度和传输速率有关。

• 处理时延处理时延：在节点中等待和进行必要的处理所需：在节点中等待和进行必要的处理所需的时间。的时间。

135

2.2.2 分组交换电路交换时延：电路交换时延：• 呼叫建立时延呼叫建立时延• 发送时延发送时延• 传播时延传播时延报文交换时延：报文交换时延：• 主要是在节点处，接收全部报文后再发送的时延，主要是在节点处，接收全部报文后再发送的时延，整个时延比电路交换长。整个时延比电路交换长。

分组交换时延分组交换时延数据报方式时延：类似于报文交换，但其分组短数据报方式时延：类似于报文交换，但其分组短于报文，故时延比报文短；于报文，故时延比报文短；

虚电路方式时延：类似于电路交换，但在每个节虚电路方式时延：类似于电路交换，但在每个节点上有时延，负载大则时延大。点上有时延，负载大则时延大。

136

2.2 交换技术


137

2.2.3 快速分组交换1. 1. 帧中继帧中继帧中继（帧中继（ FRFR ：： Frame RelayFrame Relay ）：）：是在传统分组交换技术和光纤传输的基础上发展是在传统分组交换技术和光纤传输的基础上发展

起来的高速分组交换技术。起来的高速分组交换技术。功能：功能：• 采用光纤传输，简化了采用光纤传输，简化了 X.25X.25协议，协议，取消了网内取消了网内逐段的差错控制和流量控制逐段的差错控制和流量控制，将其移到端系统中，将其移到端系统中进行，采用端对端的检错、重发控制机制，缩短进行，采用端对端的检错、重发控制机制，缩短了交换节点处的处理时间。其转发速率高于了交换节点处的处理时间。其转发速率高于 X.25X.25网。网。

138

2.2.3 快速分组交换• 帧中继完成帧中继完成 OSIOSI 模型的低二层，即物理层和数据模型的低二层，即物理层和数据

链路层功能。链路层功能。在数据链路层只完成帧定位和差错检验，交换在在数据链路层只完成帧定位和差错检验，交换在第二层实现。第二层实现。

由于在数据链路层的数据单元一般称为帧，故称由于在数据链路层的数据单元一般称为帧，故称之为帧中继或帧交换。之为帧中继或帧交换。

139

2.2.3 快速分组交换

帧中继的特点：帧中继的特点：• 灵活性高，传输效率高；灵活性高，传输效率高；• 动态分配带宽，速率在动态分配带宽，速率在 64Kb/s64Kb/s45Mb/s45Mb/s范围内，范围内，吞吐量高；吞吐量高；

• 时延低。简化的分组交换，取消了链路级上的流时延低。简化的分组交换，取消了链路级上的流量控制和差错控制。量控制和差错控制。

应用：应用：帧中继适用于突发性和可变长度帧信息的传送，帧中继适用于突发性和可变长度帧信息的传送，

特别适合于计算机网络互连特别适合于计算机网络互连。。

140

2.2.3 快速分组交换2. ATM2. ATM 交换交换是异步传送模式（是异步传送模式（ ATMATM ：： Asynchronous Asynchronous

Transfer ModeTransfer Mode ）、一种改进的快速分组）、一种改进的快速分组（（ FPSFPS ：： Fast PSFast PS ）交换方式、一种与通信业）交换方式、一种与通信业务无关的高速宽带交换技术，支持语音、数据、务无关的高速宽带交换技术，支持语音、数据、视频等不同业务。视频等不同业务。

特点：特点：信元（信元（ ATMATM 的分组单元）长度固定（的分组单元）长度固定（ 5353 字节）。字节）。帧长可变，信息插入位置是随机的，无周期性。帧长可变，信息插入位置是随机的，无周期性。传输速率可变，根据时隙中的标记来识别信号、传输速率可变，根据时隙中的标记来识别信号、

进行交换，不需要同步信号进行时隙定位。进行交换，不需要同步信号进行时隙定位。继承了电路交换中速率固定的独立性；继承了电路交换中速率固定的独立性；又具有分组交换对任意速率的适应性。又具有分组交换对任意速率的适应性。

141


功能：功能：• 采用光纤传输线，传输质量高，不需要逐采用光纤传输线，传输质量高，不需要逐段的差错控制和流量控制。交换节点信息段的差错控制和流量控制。交换节点信息处理复杂度最低，转发率最高。处理复杂度最低，转发率最高。

• ATMATM 交换完成交换完成 OSIOSI 模型的低二层功能，网模型的低二层功能，网内交换节点对信息不做任何差错控制，交内交换节点对信息不做任何差错控制，交换在第二层完成。换在第二层完成。

142


ATMATM 的优点：的优点：• 灵活性高，适应性强，支持多媒体业务；灵活性高，适应性强，支持多媒体业务；• 话音、非话音业务采用统一格式的交换技术；话音、非话音业务采用统一格式的交换技术；• 简化的分组交换，时延小，实时性好，分组长度简化的分组交换，时延小，实时性好，分组长度固定，取消了链路级上的流量控制和差错控制；固定，取消了链路级上的流量控制和差错控制；

• 是面向连接的，采用虚电路技术和自选路由的交是面向连接的，采用虚电路技术和自选路由的交换网络。换网络。

143

2.2.3 快速分组交换3. IP3. IP 交换交换传统传统 IPIP存在的缺陷：存在的缺陷：• 传统的传统的 IPIP 网络采用的是纯路由器方式，即在广域网络采用的是纯路由器方式，即在广域

网环境中通过路由器进行网环境中通过路由器进行 IPIP 包的拆装和转发，使包的拆装和转发，使得中间转接次数多、时延大，并且带宽不够大。得中间转接次数多、时延大，并且带宽不够大。

ATMATM 技术的优点：技术的优点：• ATMATM 具有快速交换的能力。具有快速交换的能力。 IPIP 的灵活性和的灵活性和 ATMATM 的快速交换能力使得的快速交换能力使得 IPIP 技术技术

与与 ATMATM 技术的融合成为了可能。技术的融合成为了可能。IPIP 与与 ATMATM 的融合有两种方式：的融合有两种方式：• 重叠模型重叠模型• 集成模型集成模型

144

2.2.3 快速分组交换重叠模型技术主要有：重叠模型技术主要有：• IETFIETF （（ The Internet Engineering Task ForceThe Internet Engineering Task Force ：：

互联网工程任务组）推荐的互联网工程任务组）推荐的 CIPOACIPOA （（ Classic IP Classic IP Over ATMOver ATM ））

• ATM ForumATM Forum推荐的推荐的 LANLAN仿真（仿真（ LANELANE ：： LAN LAN EmulationEmulation ，）和多协议，）和多协议 MPOAMPOA （（ Multi-Protocol Multi-Protocol Over ATMOver ATM ）等）等

重叠模型采用重叠模型采用 ATM Forum/ITU-TATM Forum/ITU-T 的信令标准，的信令标准，与标准的与标准的 ATMATM 网络及业务兼容。该技术的缺陷是：网络及业务兼容。该技术的缺陷是：

• 对组播业务的支持仅限于逻辑子网内部，子网间对组播业务的支持仅限于逻辑子网内部，子网间的组播还需通过传统的路由器，所以对广播和多的组播还需通过传统的路由器，所以对广播和多发业务效率较低。发业务效率较低。

145

2.2.3 快速分组交换集成模型技术主要有：集成模型技术主要有：• IpsilonIpsilon公司提出的公司提出的 IPIP 交换（交换（ IP SwitchingIP Switching ）技术）技术• CiscoCisco公司提出的标记交换（公司提出的标记交换（ Tag SwitchingTag Switching ）技术）技术• IETFIETF推荐的推荐的 MPLSMPLS 技术。技术。IPIP 交换的概念交换的概念• 19961996年，年， IpsilonIpsilon公司提出了公司提出了 IPIP 交换的概念。它将一交换的概念。它将一

个个 IPIP 路由器捆绑在一个路由器捆绑在一个 ATMATM 交换机上交换机上，去除了交换机中，去除了交换机中所有的“所有的“ ATMATM论坛”信令和路由协议，论坛”信令和路由协议， ATMATM 交换机由与交换机由与其相连的其相连的 IPIP 路由器控制路由器控制。。

• IPIP 交换机执行通常的交换机执行通常的 IPIP 路由协议，并进行传统的逐级跳路由协议，并进行传统的逐级跳方式的方式的 IPIP 分组转发。分组转发。

• IPIP 交换的基本概念是流的概念交换的基本概念是流的概念，它，它同时支持传统的逐级同时支持传统的逐级跳分组转发方式和基于流的跳分组转发方式和基于流的 ATMATM直接交换方式直接交换方式。一个流是。一个流是从从 ATMATM 交换机输入端口进来的一系列有先后关联的交换机输入端口进来的一系列有先后关联的 IPIP 分分组，它将由组，它将由 IPIP 交换控制器的路由软件来处理。交换控制器的路由软件来处理。

146

2.2.3 快速分组交换4. 4. 多协议标记交换技术（多协议标记交换技术（ MPLSMPLS ））提出：提出： IETFIETF 于于 19971997年提出多协议标记交换年提出多协议标记交换 MPLSMPLS （（ Multi-Multi-

Protocol Label SwitchingProtocol Label Switching ）技术。）技术。 MPLSMPLS 是从是从CiscoCisco 的标记交换演变而来的。的标记交换演变而来的。

目的：目的：针对目前网络面临的速度、可伸缩性、针对目前网络面临的速度、可伸缩性、 QoSQoS管理、流量管理、流量

工程等问题，其目的是工程等问题，其目的是设计一个通用的解决方案、一个集设计一个通用的解决方案、一个集成模式的国际标准，以提供一个更具扩充性、效率更高的成模式的国际标准，以提供一个更具扩充性、效率更高的交换式路由技术，从而解决大型骨干交换式路由技术，从而解决大型骨干 IPIP 网络中网络中的不同厂的不同厂商设备间的多种交换式路由技术的互不相容问题。商设备间的多种交换式路由技术的互不相容问题。

MPLSMPLS属于多层交换技术，可以在属于多层交换技术，可以在 IPIP 网内通过网内通过 ATMATM 和帧和帧中继实现快速交换。它给数据包（中继实现快速交换。它给数据包（ IPIP报文）加上标签，报文）加上标签，根据标签来转发数据。根据标签来转发数据。 MPLSMPLS 从概念上讲可以支持多种协从概念上讲可以支持多种协议。议。

147


表 2.4 电子交换技术的比较

多媒体多媒体 LANLAN连接连接短数据短数据批量数据批量数据话音话音最佳应用最佳应用 11~2~2层层 11~2~2层层 11~~33 层层 11~~33 层层物理层物理层对应对应 OSIOSI功能功能

小小小小不定不定较大较大最小最小时延时延

有限有限（端到端）（端到端）

有有（端到端）（端到端）

有有（端到端）（端到端）

有有（节点间）（节点间）

无无差错控制差错控制固定固定可变可变可变可变可变可变固定固定信息单元长度信息单元长度面向连接面向连接面向连接面向连接无连接无连接面向连接面向连接面向连接面向连接连接方式连接方式动态带宽动态带宽动态带宽动态带宽动态带宽动态带宽动态带宽动态带宽固定带宽固定带宽带宽分配带宽分配

异步时分复异步时分复用用




同步时分复同步时分复用用

复用方式复用方式

数据报数据报虚电路虚电路 ATMATM交换交换帧中继帧中继（帧交换）（帧交换）

分组交换分组交换电路交换电路交换

技术

特性

148

2.2 交换技术


149

2.2.4 光交换光交换技术：光交换技术：• 是在是在 2020世纪世纪 8080年代发展起来的一种新的宽带交换技术。年代发展起来的一种新的宽带交换技术。• 光交换是以光的形式直接实现各用户之间的信息交换，信光交换是以光的形式直接实现各用户之间的信息交换，信

息通过光交换单元时，不需要经过光电、电光转换。息通过光交换单元时，不需要经过光电、电光转换。• 实现光交换的主要设备是光交换机，应用光波技术进行交实现光交换的主要设备是光交换机，应用光波技术进行交

换，光交换网络有空分交换、时分交换和波分交换。换，光交换网络有空分交换、时分交换和波分交换。优点：优点：• 可提高通信质量和可靠性；可提高通信质量和可靠性；• 可减少设备和降低网络成本；可减少设备和降低网络成本；• 具有宽带特性，不受电磁干扰；具有宽带特性，不受电磁干扰；• 大大提高了交换单元的吞吐量，交换速度和交换容量大。大大提高了交换单元的吞吐量，交换速度和交换容量大。

150

2.2 交换技术


151

2.2.5 软交换下一代网络（下一代网络（ NGNNGN ：： Next Generation NetworNext Generation Networkk ））

• 是泛指一个不同于目前一代的，大量采用创新技是泛指一个不同于目前一代的，大量采用创新技术，以术，以 IPIP 为中心，一种综合、开放的网络构架，为中心，一种综合、开放的网络构架，可以提供语音、数据和多媒体等多种业务，集通可以提供语音、数据和多媒体等多种业务，集通信、信息、电子商务、娱乐于一体，满足自由通信、信息、电子商务、娱乐于一体，满足自由通信的分组融合网络。信的分组融合网络。

NGNNGN 网络结构的特点是分层的、构件化的。网络结构的特点是分层的、构件化的。NGNNGN 网络分为四个层面：网络分为四个层面：• 业务层业务层• 控制层控制层• 核心层（承载层）核心层（承载层）• 接入层（边缘层）接入层（边缘层）

152

2.2.5 软交换NGNNGN 中包含的基本构件：中包含的基本构件：分组承载网分组承载网（核心层（承载层））（核心层（承载层））软交换软交换（控制层）（控制层）接入设备接入设备（接入层（边缘层））（接入层（边缘层））中继网关、信令网关中继网关、信令网关媒体资源服务器、业务服务器等媒体资源服务器、业务服务器等（业务层）（业务层）以上所有的构件之间并不需要直接的物理连接，而是都通以上所有的构件之间并不需要直接的物理连接，而是都通

过分组接口连到分组承载网上，通过分组网实现信令和业过分组接口连到分组承载网上，通过分组网实现信令和业务的互通。务的互通。

• 中继网关、信令网关是用来在中继网关、信令网关是用来在 NGNNGN 网络发展的过渡时期，网络发展的过渡时期，实现实现 NGNNGN 和和 PSTNPSTN 互通的设备。在一个纯粹的互通的设备。在一个纯粹的 NGNNGN 网络网络中，中继网关和信令网关可以说是没有必要存在的。中，中继网关和信令网关可以说是没有必要存在的。

153

2.2.5 软交换软交换（软交换（ SoftSwitchSoftSwitch ））：有时也称为媒体网关控：有时也称为媒体网关控制器制器

• 是是 NGNNGN 的核心技术，是一种不同于以往的一种交的核心技术，是一种不同于以往的一种交换技术，位于换技术，位于 NGNNGN 的控制层面。软交换是一个开的控制层面。软交换是一个开放的功能实体，采用标准的开放协议与外部实体放的功能实体，采用标准的开放协议与外部实体进行通信。进行通信。

软交换的关键特点：软交换的关键特点：• 开放式体系结构开放式体系结构• 分布式通信和管理分布式通信和管理• 具有良好的结构扩展性具有良好的结构扩展性

154

2.2.5 软交换软交换与现有网络的关系：软交换与现有网络的关系：与传统的交换呼叫控制和基本业务提供相似；与传统的交换呼叫控制和基本业务提供相似；是智能网（是智能网（ ININ ）的继承和发展，在交换和业务分）的继承和发展，在交换和业务分

离上与离上与 ININ 类似。类似。软交换与现有网络的呼叫控制的区别：软交换与现有网络的呼叫控制的区别：• 现有网络的呼叫控制与呼叫连接合在一起，使升现有网络的呼叫控制与呼叫连接合在一起，使升级和功能扩展成本高、周期长。级和功能扩展成本高、周期长。

• 软交换技术实现了呼叫控制与呼叫连接的分离。软交换技术实现了呼叫控制与呼叫连接的分离。其体系结构可以有效屏蔽底层网络的复杂性，有其体系结构可以有效屏蔽底层网络的复杂性，有利于在软交换的平台之上进行新业务的开发。利于在软交换的平台之上进行新业务的开发。

155

2.2.5 软交换软交换的主要功能：软交换的主要功能：• 呼叫控制功能呼叫控制功能负责信令和呼叫控制，没有传输功能负责信令和呼叫控制，没有传输功能。即呼叫连接的建立、。即呼叫连接的建立、

维持和释放控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼维持和释放控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检测和资源控制等。叫触发检测和资源控制等。相当于原来电路交换机里的呼相当于原来电路交换机里的呼叫处理模块所完成的功能。叫处理模块所完成的功能。

在在 NGNNGN 中两个用户之间的通信，只有在呼叫建立和断开的中两个用户之间的通信，只有在呼叫建立和断开的时候，才通过信令（或称协议）和软交换发生交互；其他时候，才通过信令（或称协议）和软交换发生交互；其他时候，两个用户之间的语音、视频或者其他媒体流并不经时候，两个用户之间的语音、视频或者其他媒体流并不经过软交换。过软交换。

• 业务提供功能业务提供功能提供语音业务、补充业务和多媒体业务等基本业务及多种提供语音业务、补充业务和多媒体业务等基本业务及多种

增值业务和智能业务。增值业务和智能业务。

156

2.2.5 软交换• 业务交换功能业务交换功能提供类似于智能网中的业务交换点（提供类似于智能网中的业务交换点（ SSPSSP ）的功）的功

能。能。 SSPSSP 功能包括业务交换功能和呼叫控制功能。功能包括业务交换功能和呼叫控制功能。• 协议转换功能协议转换功能软交换是一个开放的、多协议的实体，需要与采软交换是一个开放的、多协议的实体，需要与采

用各种不同的协议的媒体网关、终端和网络之间用各种不同的协议的媒体网关、终端和网络之间进行通信。进行通信。

157



158

2.3 接入网技术

1. 传统的用户环路2. 接入网的接入技术

159

2.3 接入网技术11 ．传统的用户环路．传统的用户环路接入网是由传统的用户环路（用户线路）发展而来的。用户线是指用户终端到端局交换机之间的线路。用户线路分为三段：• 馈线段• 配线段• 用户引入线段用户线路的各个线缆段由不同规格的铜线电缆组成。

160

2.3 接入网技术

端局交换机

交接箱分线盒用户

用户

馈线配线用户引入线

图 2.10 传统的用户环路结构图

161

2.3 接入网技术馈线段馈线段：：• 是用户线路的主干线路，完成由端局交换机配线是用户线路的主干线路，完成由端局交换机配线

架到交接箱之间的连接；架到交接箱之间的连接；• 馈线电缆（主干电缆）一般为馈线电缆（主干电缆）一般为 335km5km （很少超过（很少超过

10km10km ）。）。配线段配线段：：• 从交接箱至分线盒之间为配线段，完成配线区的从交接箱至分线盒之间为配线段，完成配线区的

分布；分布；• 配线电缆一般为数百米。配线电缆一般为数百米。用户引入线用户引入线：：• 由分线盒通过一对芯径为由分线盒通过一对芯径为 0.30.30.5mm0.5mm 的双绞线的双绞线连接到用户终端的线路段；连接到用户终端的线路段；

• 一般为数十米左右。一般为数十米左右。

162

2.3 接入网技术业务的发展：业务的发展：单一的话音业务单一的话音业务集话音、数据、图像和视频在内的集话音、数据、图像和视频在内的

多媒体综合数字业务多媒体综合数字业务网络现状：网络现状：传输网已经基本实现了数字化和光纤化传输网已经基本实现了数字化和光纤化交换网也基本实现了数字化和程控化交换网也基本实现了数字化和程控化 ““最后一公里”的用户线路段，以直连的铜缆结最后一公里”的用户线路段，以直连的铜缆结

构为主，形成了整个网络的瓶颈，因此限制了高构为主，形成了整个网络的瓶颈，因此限制了高速宽带信息的传递。速宽带信息的传递。

163

2.3 接入网技术接入网的形成：接入网的形成：• 新的接入技术的引入新的接入技术的引入各种复用设备各种复用设备数字交叉连接设备数字交叉连接设备用户环路传输设备用户环路传输设备无源光网络等技术无源光网络等技术• 结构的变化结构的变化点对点的简单的线路结构点对点的简单的线路结构具有交叉连接、复用、传输和管理等网络结构具有交叉连接、复用、传输和管理等网络结构

形成了接入网，在宽带化、数字化等方面有了很形成了接入网，在宽带化、数字化等方面有了很大的改进。大的改进。

164

2.3 接入网技术22 ．接入网的接入技术．接入网的接入技术（（ 11 ）接入网的定义）接入网的定义 19951995 年年 1111月，月， ITU-T SG13ITU-T SG13 （第（第 1313研究组）正式提研究组）正式提

出用户接入网（简称接入网出用户接入网（简称接入网 ANAN ，， Access NetworkAccess Network ）概）概念。念。

• 接入网是指本地交换机与用户终端设备之间的实施网络接入网是指本地交换机与用户终端设备之间的实施网络（包括实施设备和线路），有时也称为用户网（（包括实施设备和线路），有时也称为用户网（ UNUN ：：User NetworkUser Network ）。）。————位置位置

• 接入网（接入网（ ANAN ）是由业务节点接口（）是由业务节点接口（ SNISNI ：： Service Service Node InterfaceNode Interface ）和相关用户网络接口（）和相关用户网络接口（ UNIUNI ：： User User Network InterfaceNetwork Interface ）之间的一系列传送实体（例如线）之间的一系列传送实体（例如线路设施和传输设施）组成的，为传送电信业务提供所需传路设施和传输设施）组成的，为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统，可经由送承载能力的实施系统，可经由 Q3Q3 接口进行配置和管理。接口进行配置和管理。————组成组成

• 主要功能：主要功能：是交叉连接、复用和传输功能，一般不包括交是交叉连接、复用和传输功能，一般不包括交换功能，而且应独立于交换机。传送对用户信令是透明的，换功能，而且应独立于交换机。传送对用户信令是透明的，不作处理。不作处理。

165

2.3 接入网技术

Q3 Q3 Q3Q3 Q3 Q3

UNI SNI SNI UNI

TMN

CPN 接入网核心网接入网 CPN

CPN ：用户驻地网 UNI ：用户网络接口 SNI ：业务节点接口 TMN ：电信管理网

图 2.11电信网组成示意图

166

2.3 接入网技术用户驻地网（用户驻地网（ CPNCPN ））• 是指从用户终端到用户网络接口（是指从用户终端到用户网络接口（ UNIUNI ）之间所包含的机）之间所包含的机

线设备，是属于用户自己的网络。线设备，是属于用户自己的网络。• CPNCPN 可以大至公司、企业或大学校园，由局域网络的所有可以大至公司、企业或大学校园，由局域网络的所有

设备组成；也可小至普通居民住宅，仅由一部话机和一对设备组成；也可小至普通居民住宅，仅由一部话机和一对双绞线组成。双绞线组成。

核心网核心网• 包含了交换网和传输网的功能，或者说包含了长途网和中包含了交换网和传输网的功能，或者说包含了长途网和中

继网的功能。继网的功能。接入网接入网• 接入网包含了核心网和用户驻地网之间的所有实施设备与接入网包含了核心网和用户驻地网之间的所有实施设备与

线路。线路。• 它提供开放的它提供开放的 V5V5 标准接口，可实现与任何种类的交换设标准接口，可实现与任何种类的交换设

备的连接。备的连接。接入网的投资比重占整个电信网的接入网的投资比重占整个电信网的 50%50%左右。左右。

167

2.3 接入网技术接入设备接入设备• 完成接入网功能，即主要解决业务节点到用户驻完成接入网功能，即主要解决业务节点到用户驻

地网之间的信息传送。地网之间的信息传送。• 根据所采用的技术的不同，有多种选择类型：根据所采用的技术的不同，有多种选择类型： ADSLADSL 设备设备 PONPON 设备设备无线接入设备等无线接入设备等

168

2.3 接入网技术（（ 22 ）接入网的定界）接入网的定界接入网所覆盖的范围可由接入网所覆盖的范围可由 33 个接口定界：个接口定界：• 网络侧经业务节点接口（网络侧经业务节点接口（ SNISNI ）与）与业务节点业务节点

（（ SNSN ））相连；相连；• 用户侧经用户网络接口（用户侧经用户网络接口（ UNIUNI ）与用户相连；）与用户相连；• 管理侧经管理侧经 Q3Q3 接口与电信管理网（接口与电信管理网（ TMNTMN ：：

Telecommunication Management NetworTelecommunication Management Networkk ）相连，通常需经协调设备（）相连，通常需经协调设备（ MDMD ）再与）再与 TMNTMN相连相连。。

169

2.3 接入网技术

TMN

Q3 Q3

UNI SNI

ANAN SNSN

图图 2.12 2.12 接入网的定界接入网的定界

170

2.3 接入网技术业务节点（业务节点（ SNSN ）：）：• 属于核心网部分，是提供业务的实体，是一种可属于核心网部分，是提供业务的实体，是一种可

以接入各种交换型和以接入各种交换型和 // 或永久连接型电信业务的或永久连接型电信业务的网络单元；网络单元；

如本地交换机、如本地交换机、 IPIP 路由器、租用线业务节点或路由器、租用线业务节点或特定配置情况下的视频点播和广播电视业务节点特定配置情况下的视频点播和广播电视业务节点等。等。

• ANAN允许与多个业务节点（允许与多个业务节点（ SNSN ）相连，）相连，可以接入多个分别支持不同特定业务的可以接入多个分别支持不同特定业务的 SNSN ；；也可以接入支持相同业务的多个也可以接入支持相同业务的多个 SNSN ；； SNISNI 可通过协调指配功能来实现可通过协调指配功能来实现 ANAN 和和 SNSN 的联系，的联系，

以及对以及对 SNSN 分配接入的承载能力。分配接入的承载能力。

171

2.3 接入网技术（ 3 ）接入网的物理参考模型

Sub

（交接箱）（分线盒）馈线配线引入线

接入网

SN

SW RSU RT FP DP CPN

SW SW

SWSW ：交换局（交换模块）：交换局（交换模块） RSURSU ：远端交换模块：远端交换模块 SNSN ：业务节点：业务节点 RTRT ：远端设备：远端设备 FPFP ：灵活点：灵活点 DPDP ：分配点：分配点

图 2.13 接入网的物理参考模型

172

2.3 接入网技术各位置说明：各位置说明：接入网：接入网：一般是指端局本地交换机（一般是指端局本地交换机（ SWSW ）或远端交换模）或远端交换模

块（块（ RSURSU ）至用户终端之间的实施系统。）至用户终端之间的实施系统。远端交换模块（远端交换模块（ RSURSU ）：）：相当于把交换机的用户级延伸相当于把交换机的用户级延伸

到靠近用户的地方并常常含有一定的交换功能（主要是本到靠近用户的地方并常常含有一定的交换功能（主要是本地交换功能），从而能够利用数字复用传输技术，用一对地交换功能），从而能够利用数字复用传输技术，用一对双绞线或光纤来代替大对数的音频电缆，达到节约投资、双绞线或光纤来代替大对数的音频电缆，达到节约投资、节省管道空间和延长距离的目的。节省管道空间和延长距离的目的。

远端模块（远端模块（ RTRT ）：）：可以是数字环路载波系统（可以是数字环路载波系统（ DLCDLC ）的）的远端复用器或集中器，其位置比较灵活。远端复用器或集中器，其位置比较灵活。

灵活点（灵活点（ FPFP ））：对应传统用户网中的交接箱：对应传统用户网中的交接箱分配点（分配点（ DPDP ））：对应传统用户网中的分线盒：对应传统用户网中的分线盒

RSURSU 和和 RTRT 可根据实际需要决定是否设置。可根据实际需要决定是否设置。

173

2.3 接入网技术

• 馈线部分：馈线部分：是指端局到灵活点之间的线路段。目是指端局到灵活点之间的线路段。目前，有不少地方的馈线段已实现了光纤化，前，有不少地方的馈线段已实现了光纤化，

• 配线段：配线段：是指是指 FPFP至分配点（至分配点（ DPDP ）之间的线路。）之间的线路。• 引入线：引入线：是是 DPDP至用户驻地网（至用户驻地网（ CPNCPN ）之间的线）之间的线

路。路。（（ 44 ）接入网的接入技术）接入网的接入技术• 从长远发展来看，从长远发展来看，光纤传输光纤传输是用户接入的最好的是用户接入的最好的选择选择

• 在一定时期内接入部分仍保持在一定时期内接入部分仍保持铜线与光纤及无线铜线与光纤及无线共存共存的局面。的局面。

• 未来的通信网的发展趋势是其前端为无线网络，未来的通信网的发展趋势是其前端为无线网络，通过通过局域网（以太网）接入局域网（以太网）接入网络就成为了未来接网络就成为了未来接入方式的一个发展方向。入方式的一个发展方向。

174

2.3 接入网技术接入技术可从不同方面进行分类：接入技术可从不同方面进行分类：有线接入和无线接入有线接入和无线接入固定接入和多址接入固定接入和多址接入宽带接入和窄带接入等等宽带接入和窄带接入等等接入技术的应用：接入技术的应用：针对不同的传输媒质，不同的接入技术可以满足针对不同的传输媒质，不同的接入技术可以满足

不同的需求，尽可能地为用户提供多种业务的接不同的需求，尽可能地为用户提供多种业务的接入。入。

如在原有的铜线上，通过采用几种数字信号处理如在原有的铜线上，通过采用几种数字信号处理技术，可以传送音频、数据等多种业务，技术，可以传送音频、数据等多种业务，

175

2.3 接入网技术

接入网

有线接入网

铜线接入技术铜线接入技术数字线对增容（数字线对增容（ DPGDPG））高比特率数字用户线（高比特率数字用户线（ HDSLHDSL））非对称数字用户线（非对称数字用户线（ ADSLADSL））甚高速率数字用户线（甚高速率数字用户线（ VDSLVDSL））

光纤接入技术光纤接入技术光纤到路边（光纤到路边（ FTTCFTTC））光纤到大楼（光纤到大楼（ FTTBFTTB））光纤到家（光纤到家（ FTTHFTTH））

混合光纤混合光纤 //同轴（同轴（ HFCHFC）接入技术，）接入技术， LANLAN接入接入技术技术

无线接入网固定无线固定无线接入技术接入技术

微波一点多址微波一点多址（（ DRMADRMA））无线本地环路无线本地环路（（WLLWLL））直播卫星直播卫星（（ DBSDBS））多点多路分配业务多点多路分配业务（（MMDSMMDS））本地多点分配业务本地多点分配业务（（ LMDSLMDS））甚小型天线地球站甚小型天线地球站（（ VSATVSAT））无线局域网无线局域网（（WLANWLAN））

移动接入技术移动接入技术陆地移动通信陆地移动通信无绳通信无绳通信卫星通信卫星通信集群调度集群调度

综合综合接入网接入网 FTTC+ HFCFTTC+ HFC

有线有线 ++ 无线无线

表 2.5 接入网的接入技术分类

176

2.3 接入网技术（（ 55 ）宽带接入技术）宽带接入技术宽带接入网：宽带接入网：是指同时承载话音、图像、数据及视频等宽带业务的是指同时承载话音、图像、数据及视频等宽带业务的

接入网络，其数据传输速率一般在几接入网络，其数据传输速率一般在几 Mb/sMb/s 或几十或几十 Mb/sMb/s以上，可以在一条传输信道上同时支持多种电信业务和多以上，可以在一条传输信道上同时支持多种电信业务和多媒体数据传输业务。媒体数据传输业务。

常见的宽带接入网技术主要有：常见的宽带接入网技术主要有：• 铜线接入：铜线接入： XDSLXDSL ，， Home-PNAHome-PNA• 混合光纤混合光纤 // 同轴接入：同轴接入： HFCHFC• 光纤接入：光纤接入： PONPON （无源光网络）、（无源光网络）、 AONAON （有源光网络）、（有源光网络）、

APONAPON （基于（基于 ATMATM 传输技术的无源光网络）传输技术的无源光网络）• 以太网接入：以太网接入： FTTX+LANFTTX+LAN• 无线接入：无线接入： LMDSLMDS 、、 WLANWLAN 目前，在目前，在固定网络上固定网络上主要应用的宽带接入技术有主要应用的宽带接入技术有

ADSLADSL 、、 HFCHFC 、以太网、以太网三种技术。三种技术。

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2.3 接入网技术

接入方式 ADSL HFC 以太网接入

网络拓扑结构星形、树形和环形树形总线形、环形、星形和树形结构

抗干扰能力较差较好一般

技术性能传输距离、普及受限

共享型网络，每节点用户数受限

与 IP网无缝结合，可扩展性强

提供业务传统语音 +数据电视 +数据数据

实际应用

基本普及，在传统电话网中有大量应用，可以利用原有对绞电缆

基本普及，但需双向改造；在有线电视网中有大量应用，可以利用原有同轴电缆

正在逐渐推广；在中小企业用户接入中有大量应用，需完全重新布线

续表 2.6 ADSL 、 HFC和以太网三种宽带接入方式的比较

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第 2 章 传送与交换

第 2 章传送与交换