电话网和X.25

null第三章 成熟的技术 第三章 成熟的技术 本章将讨论以下几个成熟概念: 1.电话网 2.X.25 3.ISDN 3.1 电话网 3.1 电话网 3.1.1     模拟电话网 1876年， BELL发明了电话。由于网络的需要，产生了电话交换。 电话交换： 人工交换 和 自动交换。 自动交换：每部电话有唯一的电话号码； 表达这个号码——脉冲拨号和双音频； 步进制交换机，纵横制交换机。 基本术语：摘机、挂机、振铃、接入、中央馈电、 中继、电路交换等 null电话网传输媒介： 中继线：同轴电缆、微波、卫星等； 接入： 双绞线等。 中继线信号复用方式：频分复用。 网络典型拓扑结构： 等级拓扑结构或树型结构。 优点：路由唯一；对交换机要求低； 比较符合早期电话业务量的分布。 缺点：可靠性差； 网络不灵活； 网络成本较大。 网络发展方向： 由等级网络向无等级网络发展。 图3.0 电话网结构 3.1.2 综合数字网——IDN 3.1.2 综合数字网——IDN (1) 数字传输 为数字化传输，需要语音数字化编码——PCM 编码；电话网络需要将300-3400Hz的音频信号编码，根据Niquist原理，抽样频率为8000次/秒，每个样值量化为8个比特。从而每路话音容量：80008 = 64Kbit/秒。 大同小异的非线性量化技术： A 律（欧洲、中国等）和 律（北美、日本等）。 模数/数模变换： 位置在交换机的用户端口。 null电话网传输媒介增加了光纤；同时中继线信号复用方式由频分复用改变为(准)同步时分复用。为了将低速信号复用为高速信号在网络中传输，需要不同的复用等级。世界上有两大类三种不同的数字复用等级，表3.1。这为网络的互通增加了困难。 null E1/T1的结构： E1每秒8000帧，每帧由32个时隙 组成，其中时隙0用于同步，时隙16用于信令，另外30个时隙供30个话路使用；E1的容量为：32  64Kb/s = 2.048Mb/s。 T1 可供24个话路使用，每帧由193 = 24  8 + 1 个比特组成，每秒8000帧，其中1个S比特用于同步。T1 的容量为： 8000  193 = 1.544Mb/s。由于没有预留容量给信令使用，需要采用比特窃取技术来传输信令。一种典型的拓扑见图3.1. 一种典型的拓扑见图3.1. 由于各个分支信号速率的差异（上述数字传输体制也称为准同步数字系列 - PDH），信号复用时采用正码速调整技术，但是这种复用方法有很大缺点：复用和解复不灵活，分支信号上下路需要全套复用/解复设备，成本较高。 (2) 程控交换 (2) 程控交换 电话交换在纵横制交换后，进入程控（SPC）交换时代。程控交换分为程控空分交换和程控时分交换，一般指后者。 程控交换交换的对象为同步时分复用信号，和以前交换的对象不同，并且使用存储程序控制，使交换机控制能力大大提高。交换模块逻辑上使用三级互连结构完成交换任务： 时间 + 空间 + 时间 （TST） 或 空间 + 时间 + 空间 （STS） null 具体实现方法可以是共享总线、共享存储器、时间延迟部件等。 由于大规模集成电路和计算机技术的发展，现代程控交换机的能力较机电制交换机有了极大的提高，并且在7号信令系统的配合下，将电信网络上了一个台阶。 (3) 信令系统 (3) 信令系统 信令系统是电话网的控制系统。电话信令系统分为：用户线信令和中继线信令。 中继线信令系统分为： 随路信令系统，如R2信令系统（中国1号信令系统）; 共路信令系统，如 7号信令系统（中国7号信令系统） 随路中继线信令系统包括： 随路中继线信令系统包括： 记发器信令——主要由电话号码组成（在综合数字网，由双音频信号传递电话号码）； 线路信令——主要内容为中继线的占用、释放等（E1的16时隙传输线路信令和T1的比特窃取）。 信令系统的发展方向为共路信令系统——7号信令系统和宽带网络的共路信令系统。 3.2 X.25 3.2 X.25 3.2.1      X.25用途 ITU-T在1974年发布了X.25推荐标准, 最近一次重大修改在1988年. X.25是广域分组网络的第一个主要接口标准, 图3.4. null 电信网络的服务对象： 语音、图象和数据。语音和数据对网络的不同需求，时延、误码、统计特性等。 由于数据业务的突发性，电路交换方式不适合数据的传输。低速数据通信可以采用调制解调器在电话网上应用，而更好的方法为采用新的工作方式—分组交换。 两类不同的分组交换工作方式： 虚电路和数据报. 3.2.2 X.25的层和协议 3.2.2 X.25的层和协议 X.25——面向连接的工作方式，规定了DTE和DCE之间的三层通信协议，物理层、链路层、网络层；是一种广域网的数据通信技术, 图3.5。 ISO规定了为计算机通信的7层协议， X.25规定了与通信相关的下三层协议。 null 物理层完成各种机械接口和电气接口、完成比特传输和定时； 链路层主要完成无差错传输； 网络层主要完成复用、交换和流量控制. 因X.25产生在模拟通信时代，线路误码率在10-510-6，不能满足数据通信的要求，故X.25的链路层协议强调差错控制，采用自动反馈重发ARQ和CRC检错结合的方式来实现差错控制。 null X.25链路层帧的格式, 图3.6 X.25网络层分组中标识虚电路用： LGN + LCN X.25网络中的流量控制方法——滑动窗口； X.25主要问： 协议较复杂，低速, 其作为UNI的效率很低. 在光纤大量应用后，线路误码率大大降低，线路误码率大约为10-910-10，X.25协议中采用的逐链路差错控制方法已不必要，出现了新的简化协议—帧中继, 以减低网络成本、增加吞吐率和降低时延. X.75 ：网络互连协议； X.3/X.28/X.29： 适配协议（适应非标准终端） 3.2.3 关于X.25的结论 3.2.3 关于X.25的结论 需要注意的是X.25和网络内部的操作无关. X.25能提供PVC和SVC的服务. 应用于易出错的网络, 且假定大多数用户设备的终端是相对非智能的. X.25是很老的, 但它是PVC, SVC, VCI等概念的先驱. 3.3 ISDN 3.3 ISDN 3.3.1 ISDN的用途   早期业务网是独立的，未来的发展方向为综合业务数字网。ISDN是对用户环路的综合化和数字化。 电话网的用户环路采用二线模拟方式，由于用户众多，用户环路是相当大的资源。ISDN使用户环路的传输数字化，提高了资源利用率和传输质量，不仅为电话网同时也可以为X.25、IP等提供接入。 null ISDN的特点： ISDN是以IDN为基础发展起来的通信网； ISDN实现用户以64KB/s为基础的端对端透明传输； ISDN利用一对用户线能提供电话、传真、X.25、 IP等业务接入，能提供电路交换、分组交换、专线等。 3.3.2 典型拓扑 3.3.2 典型拓扑 ISDN用户网络接口, 图3.7 TE1: 标准终端，如数字电话、G4传真机；通过4线双绞线数字链路连接到ISDN, 通过TDM的方式划分了三个信道(2B+D). TE2：非标准终端，如模拟电话、G3传真机等； nullTA： 适配器； NT1：用户传输线路终端装置； ISDN允许NT1对多达8个终端设备进行寻址, NT1负责物理层功能. NT2：网络终端2，如PABX、LAN等。 NT2通常有更多的智能, 含有第2和3层的功能. ISDN有两种速率接口： ISDN有两种速率接口： 基本速率接口(BRI)：2B+D 基群速率接口(PRI)：30B+D 或 23B+D 3.3.3 ISDN的层 3.3.3 ISDN的层 ISDN的层见图3.9. ISDN的业务： 基本传输功能的承载业务——业务提供点：S和T； 包含终端功能的用户终端业务——业务提供点：TE1和TE2之上； 在此基础上，有补充业务。 3.3.4 ISDN 的PDU 3.3.4 ISDN 的PDU ISDN为设备提供了数据链路协议以使之通过D信道互相通信, 这个协议就是LAPD, 它是HDLC的一个子集. 图3.10表示了LAPD的帧结构, 以及它与ISDN第3层Q.931规范的关系. nullSAPI: 识别将数据链路层业务提供给上一层的实体. TEI: 识别终端或工作在BRI链路上的多个终端. SAPI和TEI联合表示了DLCI. ISDN的信令： 用户线信令：DSS1——Q.931 中继线信令：ISUP（7号信令的一个功能模块） Q.931消息的格式见图3.11, Q.931消息的格式见图3.11, 一些消息的内容见表3.2 一些消息的内容见表3.2nullISDN与电话网和分组交换网的关系： 最小化综合和最大化综合 ISDN的编号： 编号计划：号码结构和分配规则。ISDN的编号计划由CCITT的E.164(I.331)所规定, 和电话网的编号计划有较大的关联性。 ISDN的商业化的应用是不成功的. 但是Q.931比较成功, 它是一个综合用户线上的信令系统, 为帧中继和ATM提供了很好的基础.