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交换技能鉴定复习题

第一章通信网概述

1、为克服时间、空间的障碍，有效可靠地传递信息是所有通信系统的基本任务。

2、通信网可抽象模型包括信源、发送器、信道、接收器、信宿5个部分。

3、通信网必然涉及到寻址、选路、控制、管理、接口标准、扩展性、服务质量保证等因素。

4、通信网是由一定数量的节点（包括终端节点、交换节点和传输系统）和连接这些节点传输系统有机地组合在一起的，按照约定的信令和协议完成任意用户间信息交换的通信体系。

5、在通信网上，信息交换可以在两个用户之间进行、两台计算机进程间进行、还可以在一个用户和一个设备间进行。

交换的信息包括用户信息（语音、视频、数据等）、控制信息（信令信息、路由信息等）和网络管理信息三类。

6、通信的有效性和可靠性是网络设计的两个基本问题。

7、通信网的基本功能是为通信的双方（或多方）提供信息传递途径，使处于不同位置的终端用户可以相应通信。

8、通信网的硬件要素：

终端节点、交换节点、业务节点和传输系统组成。

完成通信网的基本功能接入、交换、传输。

通信网的软件要素包括信令、协议、控制、管理、计费等，主要完成通信网的控制、管理、运营维护，实现通信网的智能化。

9、最常见的终端节点有电话机、传真机、计算机、视频终端和PBX等，它们是通信网上信息的产生者，同时也是通信网上信息的使用者。

其主要功能有：

（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。

10、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。

11、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。

目前，基本电信业务的呼叫建立、执行控制等由于历史的原因仍然在交换节点中实现，但很多新的电信业务则将其转移到业务节点中了。

12、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。

通常传输系统的硬件组成应包括：

线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备等。

传输系统一个主要的设计目标就是如何提高物理线路的使用效率，因此通常传输系统都采用了多路复用技术，如频分复用、时分复用、波分复用等。

另外，为保证交换节点能正确接收和识别传输系统的数据流，交换节点必须与传输系统协调一致，这包括保持帧同步和位同步、遵守相同的传输体制（如PDH、SDH等）等。

13、在我们日常的工作和生活中，经常接触和使用通信网电话网、计算机网、移动通信网等。

电话网是主要用来传送用户的话音信息；计算机网络则是办公场所最为常见的一种网络，它主要用于信息发布、程序和数据的共享、设备共享等（如打印机、绘图仪、扫描仪等）。

Internet是计算机的互联网络，它将全球绝大多数的计算机网络互连在一起，以实现更为广泛的信息资源共享，目前Internet已成为电子商务和娱乐的一个基础支撑平台。

移动通信网主要用于语音通信、短消息通信和移动增值义务。

14、各类通信网在传送信息的类型，传送的方式，所提供服务的种类等方面各不相同，但是它们在网络结构、基本功能、实现原理上都是相似的。

15、通信网络功能：

（1）信息传送。

它是通信网的基本任务，传送的信息主要分为三大类：

用户信息、信令信息、管理信息。

信息传输主要由交换节点和传输系统完成。

（2）信息处理。

网络对信息的处理方式对最终用户是不可见的，主要目的是增强通信的有效性、可靠性和安全性，信息最终的语义解释一般由终端应用来完成。

（3）信令机制。

它是通信网上任意两个通信实体之间为实现某一通信任务，进行控制信息交换的机制，例如电话网上的No.7信令、Internet上的各种路由信息协议、TCP连接建立协议等均属此范畴。

（4）网络管理。

它负责网络的运营管理、维护管理、资源管理，以保证网络在正常和故障情况下的服务质量。

它是整个通信网中最具智能的部分。

已形成的网络管理标准有：

电信管理网标准TMN系列，计算机网络管理标准SNMP等。

16、从功能的角度看，一个完整的现代通信网可分为相互依存的三部分：

业务网、传送网、支撑网，如图1.4所示

业务网

业务网负责向用户提供各种通信业务，如基本话音、数据、多媒体、租用线、VPN等，采用不同交换技术的交换节点设备通过传送网互连在一起就形成了不同类型的业务网。

构成一个业务网的主要技术要素有以下几方面内容：

网络拓扑结构、交换节点技术、编号计划、信令技术、路由选择、业务类型、计费方式、服务性能保证机制等，其中交换节点设备是构成业务网的核心要素。

传送网

传送网是随着光传输技术的发展，在传统传输系统的基础上引入管理和交换智能后形成的。

传送网独立于具体业务网，负责按需为交换节点/业务节点之间的互连分配电路，在这些节点之间提供信息的透明传输通道，它还包含相应的管理功能，如电路调度、网络性能监视、故障切换等。

构成传送网的主要技术要素有：

传输介质、复用体制、传送网节点技术等，其中传送网节点主要有分插复用设备（ADM）和交叉连接设备（DXC）两种类型，它们是构成传送网的核心要素

。

传送网节点与业务网的交换节点相似之处在于：

传送网节点也具有交换功能。

不同之处在于：

业务网交换节点的基本交换单位本质上是面向终端业务的，粒度很小，例如一个时隙、一个虚连接；而传送网节点的基本交换单位本质上是面向一个中继方向的，因此粒度很大，例如SDH中基本的交换单位是一个虚容器（最小是2Mb/s），而在光传送网中基本的交换单位则是一个波长（目前骨干网上至少是2.5Gb/s）。

另一个不同之处在于：

业务网交换节点的连接是在信令系统的控制下建立和释放的，而光传送网节点之间的连接则主要是通过管理层面来指配建立或释放的，每一个连接需要长期化维持和相对固定。

目前主要的传送网有SDH/SONET和光传送网（OTN）两种类

17、支撑网

支撑网负责提供业务网正常运行所必需的信令、同步、网络管理、业务管理、运营管理等功能，以提供用户满意的服务质量。

支撑网包含三部分：

（1）同步网。

它处于数字通信网的最底层，负责实现网络节点设备之间和节点设备与传输设备之间信号的时钟同步、帧同步以及全网的网同步，保证地理位置分散的物理设备之间数字信号的正确接收和发送。

（2）信令网。

对于采用公共信道信令体制的通信网，存在一个逻辑上独立于业务网的信令网，它负责在网络节点之间传送业务相关或无关的控制信息流。

（3）管理网。

管理网的主要目标是通过实时和近实时来监视业务网的运行情况，并相应地采取各种控制和管理手段，以达到在各种情况下充分利用网络资源，以保证通信的服务质量。

另外，从网络的物理位置分布来划分，通信网还可以分成用户驻地网CPN、接入网和核心网三部分，其中用户驻地网是业务网在用户端的自然延伸，接入网也可以看成传送网在核心网之外的延伸，而核心网则包含业务、传送、支撑等网络功能要素。

18、通信网的分类：

1．按业务类型分

按业务类型，可以将通信网分为电话通信网（如PSTN、移动通信网等）、数据通信网（如X.25、Internet、帧中继网等）、电报网、传真网、广播电视网等。

2．按空间距离分

按空间距离，可以将通信网分为国际、长途、本地、农村通信网，广域网（WAN）、城域网（MAN）和局域网（LAN）。

3．按信号传输方式分

按信号传输方式，可以将通信网分为模拟通信网和数字通信网。

4．按运营方式分

按运营方式，可以将通信网分为公用通信网和专用通信网

5、按传送介质分：

有线通信网（明线、电缆、光缆）、无线通信网（卫星、中短波）

6、按交换方式分：

电路、报文、分组、宽带交换网。

7、按网络拓扑分：

网状、星形、环形、复合形、总线形、树形网、以太网。

8、按信息传递方式分：

同步转移模式的ISDN和异步转移模式的宽带综合业务数字网（B-ISDN）.

9、按网络功能分：

业务网、传送网、支撑网。

从管理和工程的角度看，网络之间本质的区别在于所采用的实现技术的不同，其主要包括三方面：

交换技术、控制技术以及业务实现方式。

而决定采用何种技术实现网络的主要因素则有：

用户的业务流量特征、用户要求的服务性能、网络服务的物理范围、网络的规模、当前可用的软硬件技术的信息处理能力等。

19、通信网服务质量总体要求：

接通的任意性和快递性；信号传输的透明性和传输质量的一致性；网络的可靠性和经济合理性。

（1）接通的任意性和快递性：

接通的任意性和快递性是对通信网的基本要求，即网络保证合法用户随时能够快速、有保证地接入到网络以获得信息服务，并在规定的时延内传递信息的能力。

它反映了网络保证有效通信的能力。

影响可访问性的主要因素有：

网络的物理拓扑结构，网络的可用资源数目以及网络设备的可靠性等。

实际中常用接通率、接续时延等指标来评定。

（2）信号传输的透明性和传输质量的一致性：

网络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，不能保证信息透明传输的通信网是没有实际意义的。

实际中常用用户满意度和信号的传输质量来评定。

（3）网络的可靠性和经济合理性：

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。

一个可靠性差的网络会经常出现故障，导致正常通信中断,但实现一个绝对可靠的网络实际上也不可能，网络可靠性设计不是追求绝对可靠，而是在经济性、合理性的前提下，满足业务服务质量要求即可。

可靠性指标主要有以下几种：

（1）失效率：

系统在单位时间内发生故障的概率，一般用λ表示。

（2）平均故障间隔时间（MTBF）：

相邻两个故障发生的间隔时间的平均值，MTBF=1/λ。

（3）平均修复时间（MTTR）：

修复一个故障的平均处理时间，μ表示修复率，MTTR=1/μ。

（4）系统不可利用度（U）：

在规定的时间和条件内，系统丧失规定功能的概率，通常我们假设系统在稳定运行时，μ和λ都接近于常数，则

20、网络分层的原因：

（1）可以降低网络设计的复杂度

（2）方便异构网络设备间的互连互通（3）增强了网络的可升级性（4）促进了竞争和设备制造商的分工。

不同的网络中，层次的数目、每一层的命名和实现的功能各不相同，但其分层设计的指导思想却完全相同，即每一层的设计目的都是为其上一层提供某种服务，同时对上层屏蔽其所提供的服务是如何实现的细节。

21、协议

在分层体系结构中，协议是指位于一个系统上的第N层与另一个系统上的第N层通信时所使用的规则和约定的集合。

一个通信协议主要包含以下内容：

（1）语法：

协议的数据格式；

（2）语义：

包括协调和错误处理的控制信息；

（3）时序：

包括同步和顺序控制。

图1.10描述了一个五层结构的网络。

通常将位于不同系统上的对应层实体称为对等层（Peer）,从采用分层结构的网络的观点来看，物理上分离的两个系统之间的通信只能在对等层之间进行。

对等层之间的通信使用相应层协议，但实际上，一个系统上的第N层并没有将数据直接传到另一个系统上的第N层，而是将数据和控制信息直接传到它的下一层，此过程一直进行到信息被送到第一层，实际的通信发生在连接两个对等的第一层之间的物理媒介上。

图1.10中对等层之间的逻辑通信用虚线描述，实际的物理通信用实线描述。

接口位于每一对相邻层之间,它定义了层间原语操作和下层为上层提供的服务。

网络设计者在决定一个网络应分为几层，每一层应执行哪些功能时，影响最终设计的一个非常重要的考虑因素就是为相邻层定义一个简单清晰的接口。

要达到这一目标，需满足以下要求：

（1）为每一层定义的功能应是明确而详细的；

（2）层间的信息交互应最小化。

在通信网中，经常需要用新版的协议去替换一个旧版的协议，同时又要向上层提供与旧版一样的服务，简单清晰的接口可以方便地满足这种升级的要求，使通信网可以不断地自我完善，提高性能，以适应不断变化的用户需求。

网络体系结构就是指其分层结构和相应的协议构成的一个集合。

体系结构的规范说明应包含足够的信息，以指导设计人员用软硬件实现符合协议要求的每一层实体。

要注意的是，实现的细节和接口的详细规范并不属于网络体系结构的一部分，因为它们通常隐藏在一个系统的内部，对外是不可见的。

甚至在同一网络中所有系统的接口也不需要都一样。

在一个系统上，每一层对应一个协议，这一组协议构成一个协议链，形象地称为协议栈

3．对等层间的通信

在源端，消息自上而下传递，并逐层打包。

图1.11中消息M由运行在第五层的一个应用进程产生，该应用进程将M交给第四层传输，第四层将H4字段加到M的前面以标识该消息，然后将结果传到第三层，H4字段包含相应的控制信息，例如消息序号，假如底层不能保证消息传递的有序性，目的地主机的第四层利用该字段的内容，仍可按顺序将消息传到上层。

在大多数网络中，第三层都实现网络层的功能，在该层协议对一个消息的最大尺寸都有限制，因此第三层必须将输入的消息分割成更小的单元，每个单元称为一个分组，并将第三层的控制信息H3加到每一个分组上，图中消息M被分割成M1和M2两部分。

然后第三层根据分组转发表决定通过哪一个输出端口将分组传到第二层。

第二层除了为每一个分组加上控制信息H2外，还为每个分组加上一个定界标志T2,它表示一个分组的结束，也表示下一个分组的开始，然后将分组交到第一层进行物理传输。

在目的端，消息则逐层向上传递，每一层执行相应的协议处理并将消息逐层解包，

即HN字段只在目的端的第N层被处理，然后被删去，HN字段不会出现在目的端的第N+1层。

由于数据的传输是有方向性的，因此协议必须规定为从源端到目的端之间的一个连接的工作方式，按其方向性可分为三种：

（1）单工通信：

数据只能单向传输。

（2）半双工通信：

数据可以双向传输，但两个方向不能同时进行，只能交替传输。

（3）全双工通信：

数据可以同时双向传输。

另外协议也必须确定一个连接由几个逻辑信道组成，以及这些逻辑信道的优先级，目前大多数网络都支持为一个连接分配至少两个逻辑信道：

一个用于用户信息的传递，另一个用于控制和管理信息的传递。

分层结构中的接口和服务

1．实体与服务访问点（SAP）

所谓实体（Entity），是指每一层中的主动单元。

第N层实体通常由两部分组成：

相邻层间的接口和第N层通信协议。

层间接口则由原语集合和相应的参数集共同定义，它是第N层通信功能的执行体。

实体可以是一个软件实体，也可以是一个硬件实体，位于不同系统的同一层中的实体叫做对等层实体。

第N层实体负责实现第N+1层要使用的服务，在这种模式中，第N层是服务提供者，而第N+1层则是服务的用户。

服务只在服务访问点（SAP）处有效，也就是说，第N+1层必须通过第N层的SAP来使用第N层提供的服务。

第N层可以有多个SAP，每个SAP必须有惟一的地址来标识它。

第N层提供的服务则由用户或其他实体可以使用的一个原语（又称操作）集合详细描述。

OSI定义了如下四种原语类型：

（1）请求原语（Request）；

（2）指示原语（Indication）；

（3）响应原语（Response）；

（4）证实原语（Confirm）。

2．相邻层间的接口关系

相邻层间为了进行信息交换，必须对它们之间的接口规则达成一致。

如图1.12所示，第N+1层实体通过SAP将IDU传给第N层实体。

一个IDU由SDU和一些控制信息（ICI）组成，其中SDU是要通过网络传到对等层的业务信息，ICI主要包含协助下一层进行相应协议处理的控制信息，它本身并不是业务信息的一部分。

为了传输SDU,第N层实体可能必须将SDU分成更小的段，每段增加一个控制字段Header，然后作为一个独立的PDU发送，PDU中的Header字段帮助对等层实体执行相应的对等层协议，例如识别哪一个PDU包含的是控制信息，哪一个包含的是业务信息

下层为其上层提供的服务可以分为以下两种类型：

（1）面向连接的服务（Connection-oriented）：

服务者首先建立连接，然后使用该连接传输服务信息，服务使用完毕，释放连接。

该类服务要用到全部四类原语。

（2）无连接的服务（Connectionless）：

使用服务前，无需先建立连接，但每个分组必须携带全局目的地地址，并且每个分组之间完全独立地在网上进行选路发送。

该类服务只使用请求、指示两类原语。

22、OSI参考模型OSI参考模型分为七层，其中一至三层一般称为通信子网，它只负责在网上任意两个节点之间传送信息，而不负责解释信息的具体语义。

五至七层称为资源子网，它们负责进行信息的处理，信息的语义解释等。

第四层为运输层，它是下三层与上三层之间的隔离层，负责解决高层应用需求与下三层通信子网提供的服务之间的不匹配问题。

例如通信子网不能提供可靠传输服务，而当应用层又有需要时，运输层必须负责提供该机制，反之如果通信子网功能强大，运输层作用则变弱。

下面是各层的具体功能：

（1）应用层：

为用户提供到OSI环境的接入和分布式信息服务。

（2）表示层：

将应用进程与不同的数据表示方法独立开来。

（3）会话层：

为应用间的通信提供控制结构，包括建立、管理、终止应用之间的会话。

（4）运输层：

为两个端点之间提供可靠的、透明的数据传输，以及端到端的差错恢复和流量控制能力。

（5）网络层：

使高层与连接建立所使用的数据传输和交换技术独立开来，并负责建立、保持、终止一个连接。

（6）数据链路层：

发送带有必需的同步、差错控制和流量控制信息的数据块（帧），保证物理链路上数据传输的可靠性。

（7）物理层：

负责物理介质上无结构的比特流传输，定义接入物理介质的机械的、电气的、功能的特性。

23、TCP/IP协议体系结构

TCP/IP是美国国防部高级研究计划署（DARPA）资助的ARPANet实验项目的研究成果之一，开始于20世纪60年代的ARPANet项目主要目的就是要研究不同计算机之间的互连性，但项目开始进展得并不顺利。

直到1974年，V.Cerf与R.Kahn联手重写了TCP/IP协议，并最终成为了Internet的基础。

TCP/IP与OSI模型不同，并没有什么组织为TCP/IP协议族定义一个正式的分层模型，然而根据分层体系结构的概念，TCP/IP可以被很自然地组织成相关联的五个独立层次，如图1.13所示。

下面是各层的具体功能。

（1）应用层：

包含支持不同的用户应用的应用逻辑。

每一种不同的应用层需要一个与之相对应的独立模块来支持。

（2）运输层：

为应用层提供可靠的数据传输机制。

对每一个应用，运输层保证所有的数据都能到达目的地应用，并且保证数据按照其发送时的顺序到达。

（3）IP：

该层执行在不同网络之间IP分组的转发和路由的选择。

其中使用IP协议执行转发，使用RIP、OSPF、BGP等协议来发现和维护路由，人们习惯上将该层简称为IP层。

（4）网络接入层：

它负责一个端系统和它所在的网络之间的数据交换。

（5）物理层：

定义数据传输设备与物理介质或它所连接的网络之间的物理接口。

目前的电信网中每一层要实现的主要功能

实际中的交换系统，一般要实现多层协议功能。

Internet中的路由器通常实现一至三层或一至四层的功能，IP分组交换则在第三层实现；电话网中的交换机通常要实现一至三层的功能，但话音交换则在第一层实现；在局域网中的交换机通常要实现一、二层的功能，交换则在第二层实现。

因此实际中的节点设备一般都实现了多层协议。

24、通信网业务：

电信业务是利用电信技术和电信设施为不同用户提供的各种信息发送、传输、接收等服务项目总称。

电信业务分类：

1、按感官分：

话音业务和非话音业务

2、按信息类型分：

语音、数据、文字、图像和多媒体业务

3、按活动状态分：

固定业务和移动业务

4、按所需带宽分：

窄带业务和宽带业务

5、按提供业务方式分：

承载业务、终端业务、补充业务。

6、按信息目的分：

通信联络、获取信息、获取信息处理。

7、按是否增值：

增值业务和基础业务。

通信业务提供特征：

1、移动性，包括终端、个人移动性。

2、带宽按需分配

3、多媒体性4、交互性。