《高性能通信网络》报告

《高性能通信网络》课程报告1一、现行PSTN、PLMN、IN、INTERNET、SDH之间通信组网图，及相互间通信协议PSTNPSTN（PublicSwitchedTelephoneNetwork）公共交换电话网，是目前世界上最大的网络，拥有用户数量大约是8亿，其中国的用户就有3.5亿。PSTN是一种旧式全球语音通信电路交换网络，它最初是一种固定线路的模拟电话网，是由1876年贝尔发明的电话开始建立的。公共交换电话网主要由交换系统和传输系统两大部分组成，其中，交换系统中的设备主要是电话交换机，电话交换机也随着电子技术的发展经历了磁石式、步进制、纵横制交换机，最后到程控交换机的发展历程。传输系统主要由传输设备和线缆组成，传输设备也由早期的载波复用设备发展到SDH，线缆也由铜线发展到光纤。其应用一般可分为两种类型：一种是同等级别机构之间以按需拨号(DDR)的方式实现互连；另外一种是ISP为拨号上网为用户提供的远程访问服务的功能。公共交换电话网采用分级制管理，分为国际长途网络、国内长途网、本地网。PSTN已经经历了磁石交换、空分交换、程控交换、数字交换等等阶段，目前几乎全部是数字化的网络（除了用户和本地电话总机之间的最后连接部分），甚至还包括了移动和固定电话网络。为了适应业务的发展，PSTN目前正处于满足语音、数据、图像等传送需求的转型时期，正在向NGN（NextGenerationNetwork）、移动与固定融合的方向发展。图1-1PSTN：公共交换电话网PLMNPLMN（PublicLandMobileNetwork）公众陆地移动电话网。PLMN由政府或它所批准的经营者，为公众提供陆地移动通信业务目的而建立和经营的网路，该网路必须与公众交换电话网（PSTN）互连，形成整个地区或国家规模的通信网。数字公用陆地移动通信网PLMN的网络结构见下图2，如图所示从物理实体来看，数字PLMN网包括：移动终端、BSS子系统和MSS子系统等部分。移动终端与BSS子系统通过标准的Um无线接口通信，BSS子系统与MSS子系统通过标准的A接口通信。NetworkmanagementTransportAccessAccess《高性能通信网络》课程报告2图1-2PLMN网络结构ININ(IntelligentNetwork)智能网，通过现代交换网络中的可编程计算机以及可编程的其他网络元素，通过组合这些元素实现新的业务。智能网的概念是在1984年由美国于提出的，智能网并没有人们通常理解的含有“智能”含义，它仅仅是一种新型“业务网”，其目的是提高通信网开发业务的能力。智能网是在原有通信网络基础上，提供新的电信业务而设置的附加网络结构。智能网的核心是如何高效地向用户提供各种新的业务。智能网的基本思想是在网络中把交换和智能分离开，实行集中业务控制，这是通过设置一些网络的功能部件来实现的。智能网的主要属性包括：（1）以服务为中心进行联网；（2）可区分应用程序和内容，能够根据重要时效信息的供应策略提供信息，从而提高效率、客户服务水平和企业竞争力；（3）多种客户端类型网络支持，能够区分内容的智能网属性可确保信息在各种类型的客户端之间无缝流动，并按照用户选择的内容和访问设备提供具有时效性的重要信息；（4）通过基础设施管理实现运营效率；（4）此外，智能网的管理工具会监视网络的运行状况，快速检测问题并在这些问题导致网络中断之前将它们解决。SF——业务属性BCP——基本呼叫处理SIB——业务无关构筑块FE——功能实体FEA——功能实体动作FE——物理实体POI——起始点POR——返回点IF——信息流。图1-3ITU－T定义的分层智能网概念模型INTERNET《高性能通信网络》课程报告3INTERNET——因特网（是Internet的中文译名）又称国际计算机互联网，是目前世界上影响最大的国际性计算机网络。Internet实际是由于许多小的网络（子网）互联而成的一个逻辑网，可以说因特网是一个网络的网络（anetworkofnetwork）。Internet以相互交流信息资源为目的，是一个信息资源和资源共享的集合，并且基于一些共同的协议（如TCP/IP协议），协议将各种不同类型、规模和不同地理位置的物理网络联接成一个整体。Internet具有五大特点：（1）支持资源共享；（2）采用分布式控制技术；（3）采用分组交换技术；（4）使用通信控制处理机；（5）用分层的网络通信协议。今天的Internet已不再是计算机人员和军事部门进行科研的领域，而是变成了一个开发和使用信息资源的覆盖全球的信息海洋。在Internet上，按从事的业务分类包括了广告公司，航空公司，农业生产公司，艺术，导航设备，书店，化工，通信，计算机，咨询，娱乐，财贸，各类商店，旅馆等等100多类，覆盖了社会生活的方方面面，构成了一个信息社会的缩影。如今Internet已连接60000多个网络，正式连接86个国家，有480多万台主机通过它连接在一起，用户超过2500万。Internet的出现无疑是世界由工业化走向信息化的必然和象征。SDHSDH（SynchronousDigitalHierarchy）同步数字传输体制，是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。其前身是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET），国际电话电报咨询委员会于1988年接受了SONET概念并重新命名为SDH，使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。SDH基本传输原理：SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N（SynchronousTransport，N=1，4，16，64），最基本的模块为STM-1，四个STM-1同步复用构成STM-4，16个STM-1或四个STM-4同步复用构成STM-16。SDH采用块状的帧结构来承载信息，每帧由纵向9行和横向270×N列字节组成，每个字节含8bit，整个帧结构分成段开销（SectionOverHead，SDH）区、STM-N净负荷区和管理单元指针（AUPTR）区三个区域。SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125μs，每秒传输1／125×1000000帧。SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤。等级速率（Mbps）STM-1155．520简称155MSTM-4622．080简称622MSTM-162488．320简称2.5GSTM-649953．280简称10GSDH的特点：（1）支持多种业务；（2）迅速、灵活地更改路由，具有很强的生存性；（3）定义了标准的网络接口和标准网络单元，提高了不同厂商之间设备的兼容性，使组网时有更大的灵活性。PSTN与INTENET之间的通信Internet的迅速发展对传统的电信业带来了机遇与挑战。由于Internet与PSTN具有很大的互补性，两者的互通成为当今电信界研究的热点问题。当第一代Internet产生并用于语音传输替代传统电话，已经将Internet和PSTN有效地综合起来，这样不光可以充分利用两网的资源，而且还可以保护已有的电信设备投资。《高性能通信网络》课程报告4图1-4PSTN与Internet通信图由图4可见，PSTN与Internet之间由H.323协议实现连接。H.323是一套在分组网上提供实时音频、视频和数据通信的标准，是ITU-T制订的在各种网络上提供多媒体通信的系列协议H.32x的一部分。图1-5H.323协议栈H.323包括系统和构件的描述、呼叫模型的描述、呼叫信令过程、控制报文、服用、语音编码解码器、视像解码器及数据协议，但它并不能保证服务质量。H.323建议实际上是一个协议族，它包括了如下子建议：（1）H.225.0规范了多媒体信息流的分组化、同步化、控制信息流的分组化和控制信息的格式；（2）H.245管理包括能力交换、逻辑信道的开和关、模式优先权请求、流量控制及通用命令的指示，H.245信令在两个终端间或一个终端与多个点控制单元间建立。H.323还涉及呼叫控制(callcontrol)、多媒体管理、带宽管理以及和各种网络之间的接口。H.323的实体包括四个主要组成部分：终端、网闸（GateKeeper）、网关（GateWay）、和多点控制单元（MCU），终端是分组网络中能提供实时、双向通信的节点设备，也是一种终端用户设备，可以和网关、多点接入控制单元通信。各种基于H.323标准的系统包括IP会议电视、IPPhone、IPFax、协同计算、远程教学、远程交互式购物、技术支持等等，遵循A/VApplicationTerminalControlandManagementDataApplicationG.7xxH.26xRTCPTerminaltoGatekeeperSignaling(RAS)H.225.0CallSignalingH.245ConferenceManagerTPKTReliableTransport(TCP)UnreliableTransport(UDP)NetworkLayer(IP)LinkLayerPhysicalLayerT.125T.124T.123RTP深圳PSTN武汉PSTN上海PSTNINETERNETH．323H．323H．323《高性能通信网络》课程报告5H.323标准的各种多媒体应用产品具有相互操作的兼容性。H.323标准十分广泛和灵活，应用范围从仅提供话音服务的电话到支持多媒体功能的使视频会议站点。实现PSTN与Internet的通信另外一种方法就是通过IN技术。由于IN在传统电信网上的业务提供方面取得了广泛、成功的应用，所以利用IN技术来解决两网互通是一种易于实现的途径。图1-6IN连接图PSTN与PLMN之间的通信在全球星的设计中，所有呼叫，包括国际呼叫，都将通过各国或各地区关口站接入当地业务提供商的现有地面网络，而不是跨跃或摆脱现有地面通信设施。其结果一是扩大了各国业务提供商的业务范围和收入，二是各国管理当局可以按需要实行通信管理和控制。使用全球星手机呼叫时，手机将首先试呼地面蜂窝网进行接续，呼叫失败后则接入全球星卫星系统。呼叫通过卫星传递到全球星关口站，然后经关口站路由到PSTN/PLMN与被叫接通。在这个过程中，全球星起到了对现有地面通信设施的补充和延伸作用，而不是取代。由于把地面网覆盖不到地区的话务量通过卫星的传递送入地面运营商的网络，全球星为地面运营商带来了额外运营收入的机会。全球星手机为双模和三模，与AMPS、IS-95和GSM网兼容。图1-7PSTN与PLMN互联结构图PSTN与IN之间的通信IN主要是依托于现行PSTN交换机中的可编程计算机，所以IN目前的主要业务大都是从PSTN启动的业务（另外一种为从Internet中启动的）。主要有：点击拨号、点击发送、回送传真、语直接入信息和来话通知等。随着数字传输和数字交换网的不断发展健全，以及智能网的建立，CCITTNO.7信令方式是国际化，标准化的通用公共信道信令系统。具有信道利用率高，信令传送速度快，信令容量大的特点，它不但可以传送传统的中继线路接续信令，还可以传送各种与电路无关的管理、维护、信息查询等消息，而且任何消息都可以在业务通信过程中传，可支持IN业务的需，其信令网与通信网分离，便于运行维护和管理，可方便地扩充新的信令规范，适应未来信息技术和各种业务发展的需要。是通信网向综合化、智能化发展的不可缺少的基础支撑。智能网的通信采用SS7信令，SS7信令系统中的智能网应用部分（INAP）是专门用于智能网通信的。SS7是一个共路信令协议，用于对电话网络中的呼叫进行处理，是IN的基础。InternetINPSTN《高性能通信网络》课程报告6作为带外信令，SS7还是主要的数据通讯协议，电话网络用这些协议控制呼叫的建立和路由，以及提供增强服务，如来电显示、800号、本地号码转移和无线漫游。图1-8IN组织网络元素模型IN与Internet之间的通信Internet与IN