电信网络新技术论文

电信网络新技术

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网络互连

一、 网络互联的原因：

世界上每个国家的通信运营商都不止一个，中国也不列外。中国目前有三大运营商，即中国电信（原电信）、中国联通（原网通）、中国移动（原铁通）。电信运营“中国公用计算机互联网”(CHINANET)，它原属邮电部，邮电部撤销后改由中国电信经营。另两个运营商都有自建网络：移动有专门的“中国移动互联网”(CMNET)，联通也有自己的“中国联通计算机互联网”(UNINET)，网通也有自己的“中国网通公用互联网”(CNCNET)，不过因为现在网通是联通的子公司所以也可以说是由联通经营。不同的运营商的网络之间需要相互通信，共享资源。除了三大运营商的网络不同需要互联互通外，我们平时的固定电话和IP电话之间；IP电话和电脑之间都需要互联互通。只有网络互联互通我们才能相互交流，才能相互分享我们的知识，经验和观点。因此网络之间互联互通的研究是非常有价值的。网络互联的实例电信收费系统（PVN）的互连如图1.1所示：

图1.1 电信收费系统的网络互连

其中网络互联的大致原理图如图1.2所示：

FR-CPE

FR-CPE

A1或A2

B1或B2

FR UNI

FR-CPE

ATM UNIATM UNIFR UNI

FR-CPE

A1或A2

B3

FR UNIATM UNIATM UNI

图1.2 网络互联的原理图

二、网络互连的三个基本概念：

1、封装

（1）、当一个高层的数据包到达传输层，由于telnet使用TCP协议，传输层将上层传过来的数据不变再封装TCP的包头以便目标主机可以正确解包，继续向下层（网络层）传递。

（2）、网络层同样不会改变之前的数据包，当然也包括之前封装的任何包头，首先主机A要对目标主机作判断，它会用自己的IP地址和自己的子网掩码进行与运算结果是172.16.12.0，然后再拿自己的掩码和主机B的IP地址作与运算， 假如结果是172.16.12.0，这个时候它知道它们在同一网段内，这时它会封装 自己的IP及目标的IP地址，同上层传下来的数据一同向下传。假如是61.152.251.0，发现不在同一个网段，注意：这时也是用自己IP和目标IP进 行封装，然后向下层传递。在数据链路层这时就不会封装目的的MAC地址，它 也不知道MAC地址是什么，这时他它会封装网关的MAC地址，而让网关将数据转发出去。同时在网关收到数据时候，它会查看目标IP地址，当然不是它自己的IP地址了，所以它知道这个数据包是要由它路由出去的，然后路由器查找自己的路由表，若存在到该网络的路由便按路由表从对应接口发出去，若路由表中没有到该网络的路由则检查是否存在默认路由，如果没有则丢弃数据包，并向源主机发送网络不可达icmp消息。若一切正常，路由器会把数据包发给它的邻居或网络运营商的路由器上去，重复以上动作，在TTL值为0之前将数据传递给某官方网站，数据传递成功！

（3）、数据链路层其实包括两个子层，一个是LLC子层另一个是MAC子层。我们知道在以太网中通信是物理寻址的，在这层中会封装自己的MAC地址及对方的MAC地址。当然用户是没有通知它MAC地址是多少的，这时主机会查自己的缓存表，看有没有主机B的MAC地址，如果有就封装，否则它会发一个ARP的地址解析广播包，该包虽然可以向所有处在同一广播域中的主机发送，但只会传递到

不同网络的主机的数据链路层，更确切的说传递到了不同一网络的主机的数据链路层的高层后就被丢弃了。

（4）、接着该数据会从我们的网线等传输介质传出去，主机B当收到数据的时候进行相同的工作但是做相反的操作。

2、协议映射

提取一个协议的PDU 影射到另一个协议的PDU. 使用于同层次的两个协议间的转换。

3、网络互通功能

用于协议的连接处, 包括：

（1）、编号计划互通：用户互相识别。 （2）、物理/电气特性互换。 （3）、PDU转换。

（4）、操作和维护的协调 。

三、两种类型的网络互连：

1、ATM网络与帧中继互连

1.1、ATM

ATM技术(Asynchronous Transfer Mode)，顾名思义就是异步传输模式，就是国际电信联盟ITU-T制定的标准。ATM是一种传输模式，在这一模式中，信息被组织成信元，因包含来自某用户信息的各个信元不需要周期性出现，这种传输模式是异步的，ATM信元是固定长度的分组，共有53个字节，分为2个部分。前面5个字节为信头，主要完成寻址的功能；后面的48个字节为信息段，用来

装载来自不同用户，不同业务的信息。由于ATM技术简化了交换过程，去除了不必要的数据校验，采用易于处理的固定信元格式，所以ATM交换速率大大高于传统的数据网，如X.25，DDN,帧中继等。

在实际运用中，ATM技术无法对所有用户提供廉价的共享传输，所以一种将ATM与PON结合的新型技术出现了，即APON技术，它结合了二者的优点，相对于其它接入方式来说，具有以下优点：

（1）、系统稳定、可靠；

（2）、可以适应不同带宽、传输质量的需求；

（3）、与有线电视CATV相比，每个用户可占用独立的带宽，而不会发生拥塞；

（4）、接入距离可以达到20~30km。

1.2、帧中继（FR）

帧中继（ Frame Relay）是一种用于连接计算机系统的面向分组的通信方法，它主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。大多数公共电信局都提供帧中继服务，把它作为建立高性能的虚拟广域连接的一种途径。帧中继是进入带宽范围从56Kbps到1．544Mbps的广域分组交换网的用户接口。帧中继标准已渐成熟，业务需求不断增加，目前已进入高速发展时期。帧中继可通过X.25更新软件实现，可在DDN网上配置端口实现，在以ATM为主干的网络中，帧中继仍然可以作为良好的用户接入方式。帧中继的带宽控制技术既是帧中继技术的特点，更是帧中继技术的优点。帧中继业务是在用户与网络接口（UNI）之间提供用户信息流的双向传送，并保持原顺序不变的一种承载业务。在帧中继中，中间节点（交换器）仅仅沿着预定的通路中继帧。在X．25中，中间节点必须完整地接收每一个分组，并在转发之前进行检错，如果有错误发生，节点要求发送方重传。使用这种方法，一旦分组丢失，发送方就尽快地重发一个分组。在X．25中每个中间节点使用状态表来处理管理、流控和检错，而在帧中继中是不需要的。

1.3概述

ATM和帧中继正在成为企业网的基础技术，这就要求两者能简单的实现共存。为了使这两种网络技术能很好地实现互连操作，ATM论坛层批准了一系列互操作标准。分析表明，帧中继和ATM互连标准丝毫不会与已有的帧中继设备抵触，并且还支持帧中继向ATM过渡。

从理论上讲，帧中继和ATM完全的互连性可为用户提供低价进入高速网的能力，以便用户使用新发展的业务，帧中继已被证明完全适用于经常性的应用。ATM和帧中继互连标准旨在解决如下两方面的问题：

（1）解决把当前的帧中继干线传输速率提高到45M bit/s以上的问题； （2）解决ATM用户和帧中继用户之间的无隙的自由通信问题。

ATM和帧中继网互连可以使帧中继的终端用户或连网设备与多点ATM网实现相互间的通信，因而这些设备之间的通信就好像全部通信连接都是帧中继一样，这些设备根本察觉不出通信网中有ATM网。一条连接多个帧中继网的ATM主干网可以为大量的场所和终端用户设备提供可升级的高速的网络支持环境，而不必对原设备做任何改变。图3.1给出了帧中继与ATM互连的原理示意图。

图3.1 帧中继与ATM互连的原理示意图

ATM和帧中继互操作标准是唯一的可以使用户不必对它们的设备作任何改变的标准。帧中继与ATM相比，两者有一些共同之处。首先二者均是面向连接的高速分组交换技术，都具有统计复用的特性和支持突发业务的能力，另外，帧中

继与ATM也都具有提供虚连接的功能。这些都为在ATM网络支持帧中继业务提供了有利的条件。

1.4.帧中继与ATM网络的互连

这是帧中继与ATM互连的第一阶段，对于帧中继与ATM网络互连，目前主要是通过ATM网络来承载FR的PVC业务，其特点是各终端用户设备所用的网络协议是相同的，但它们之间网络上所使用的协议不同。ATM与FR的网络互连有时也称为ATM上的FR业务仿真，它提供了一种标准的方法来实现在ATM网络上承载FR业务，其网络连接结构可概括如图3.2所示。

FR<-->ATM 转换

图3.2 ATM和FR网络互通

从图3.2中可以看出，FR业务通过IWU上的FUNI进入ATM网络，在ATM网络中，将FR的VC映射到ATM的VC，并将FR的帧进行分段与组装，以完成FR帧与ATM信元间的相互映射。信元再经ATM网络的传输到达信宿端口时，再进行逆向转换，完成由ATM信元到FR帧的映射。每个终端使用相同的协议，而在网络之间使用不同的协议。ATM网络用作FR网络的骨干网，对于FR用户是透明的。

2、X．25与FR的网络互连

2.1. X.25

X.25网络是第一个面向连接的网络,也是第一个公共数据网络。其数据分组

包含3字节头部和128字节数据部分。它运行10年后,20世纪80年代被无错误控制,无流控制,面向连接的新的叫做帧中继的网络所取代。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，X．25协议是CCITTITU建议的一种协议，它定义终端和计算机到分组交换网络的连接。分组交换网络在一个网络上为数据分组选择到达目的地的路由。X．25是一种很好实现的分组交换服务，传统上它是用于将远程终端连接到主机系统的。

帧中继（ Frame Relay，FR）技术是由X.25分组交换技术演变而来的。为了提高网络的传输率，帧中继技术省去了X.25分组交换网中的差错控制和流量控制功能，这就意味着帧中继网在传送数据时可以使用更简单的通信协议，而把某些工作留给用户端去完成，这样使得帧中继网的性能优于X.25网，它可以提供1.5Mbps的数据传输率。我们可以把帧中继看作一条虚拟专线。用户可以在两结点之间租用一条永久虚电路并通过该虚电路发送数据帧，其长度可达1600字节。用户也可以在多个结点之间通过租用多条永久虚电路进行通信。它们之间的通信如下图所示：

FR 网络

封装

封装

X.25 网络X.25 网络

图3.3 FR PVC 方式

网络互连是一个很大的问题，他不仅包含各个不同的网络之间的互联互通，而且还要深入的研究传输中的帧的处理，检错和拥塞的处理等等的各种互联互通需要解决的问题，上文只是对网络的互联互通做了一个简单地分析，还远远没有实际应用中所需的广度和深度，自己以后还会好好地学习和钻研， 加深对不同的网络之间的互联互通的理解。

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