目录
一、通信系统网络架构
1.1 局域网网络架构
1.1.1 单核心架构
1.1.2 双核心架构
1.1.3 环型架构
1.1.4 层次型架构
1.2 广域网网络架构
1.2.1 单核心广域网
1.2.2 双核心广域网
1.2.3 环型广域网
1.2.4 半冗余广域网
1.2.5 对等子域广域网
1.2.6 层次子域架构
1.3 移动通信网网络架构
1.3.1 5GS与D N 互连
1.3.2 透明模式
1.3.3 非透明模式
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一、通信系统网络架构
通信网络主要形式：局域网、广域网、移动通信网。
1.1 局域网网络架构
局域网是单一机构专用计算机的网络。通常由计算机、交换机、路由器等设备组成。特点是覆盖地理范围小、数据传输速率高、低误码率、可靠性高、支持多种传输介质、支持实时应用。局域网按网络拓扑分类有总线型、环型、星型、树型、层次型等类型，按传输介质分类有有线局域网、无线局域网。
从计算机诞生出现局域网到今天，从早期只提供二层交换功能的简单网络发展到如今不仅提供二层交换功能，还提供三层路由功能的复杂网络。 局域网网络架构有 4 种类型：单核心架构、双核心架构、环型架构、层次型架构。
1.1.1 单核心架构
通常由一台核心二层或三层交换设备充当网络的核心设备，通过若干台接入交换设备将用户设备(如用户计算机、智能设备等)连接到网络中。
● 优点：结构简单，设备投资节约，接入方便。
● 缺点：地理范围受限，核心单点故障，扩展能力有限，接入设备较多时核心端口密度要求高。
1.1.2 双核心架构
通常是指核心交换设备通常采用三层及以上交换机。
● 优点：网络拓扑结构可靠性高，接入较为方便。
● 缺点：投资较单核心高，核心端口密度要求较高。
1.1.3 环型架构
由多台核心交换设备连接成双RPR(Resilient Packet Ring)动态弹性分组环，构建网络的核心。核心交换设备通常采用三层或以上交换机提供业务转发功能。
● 优点：RPR 具备自愈保护，节省光纤资源，提供多等级、可靠的 QoS 服务，有效利用带宽资源。
● 缺点：投资较高，路由冗余设计实施难度较高且易形成环路，多环智能通过业务接口互通无法直通。
1.1.4 层次型架构
层次局域网(或多层局域网)由核心层交换设备、汇聚层交换设备和接入层交换设备，以及用户设备等组成。
（1）核心层：负责高速数据转发。
（2）汇聚层：提供充足接口，与接入层间实现互访控制。
（3）接入层：用户设备接入。
层次型架构的优点：易扩展，分级排查网络故障便于维护。
1.2 广域网网络架构
广域网属于多级网络，通常由骨干网、分布网、接入网组成。在网络规模较小时，可仅由骨干网和接入网组成。通常，在大型网络构建中，通过广域网将分布在各地域的局域网互连起来，形成一个大的网络。
1.2.1 单核心广域网
通常由一台核心路由设备和各局域网组成。核心路由设备采用三层及以上交换机。网络内各局域网之间访问需要通过核心路由设备。
● 优点：结构简单，设备投资节约，局域网互访效率高，新局域网接入方便。
● 缺点：核心单点故障，扩展能力欠佳，核心设备端口密度要求较高。
1.2.2 双核心广域网
通常由两台核心路由设备和各局域网组成。其主要特征是核心路由设备通常采用三层及以上交换机。核心路由设备之间实现网关保护或负载均衡。各局域网访问核心局域网，以及它们相互访问可有多条路径选择，可靠性更高，路由层面可实现热切换，提供业务连续性访问能力。
● 优点：网络拓扑结构可靠，路由可热切换，可靠性高，局域网接入较为方便。
● 缺点：投资较单核心高，路由冗余设计实施难度较高，核心端口密度要求较高。
1.2.3 环型广域网
通常是采用三台以上核心路由器设备构成路由环路，用以连接各局域网，实现广域网业务互访。核心路由设备之间具备网关保护或负载均衡机制，同时具备环路控制功能。各局域网访问核心局域网，或互相访问，有多条路径可选择，可靠性更高，路由层面可实现无缝热切换，保证业务访问连续性。
● 优点：接入方便。
● 缺点：投资较高，路由冗余设计实施难度较高且易形成环路，核心端口密度要求较高。
1.2.4 半冗余广域网
由多台核心路由设备连接各局域网而形成的。其中，任意核心路由设备至少存在两条以上连接至其他路由设备的链路。如果任何两个核心路由设备之间均存在链接，则属于半冗余广域网特例，即全冗余广域网。
● 优点：结构灵活，路由灵活，方便扩展，可靠性高。
● 缺点：结构零散，不便管理，不便排障。
1.2.5 对等子域广域网
通过将广域网的路由设备划分成两个独立的子域，每个子域路由设备采用半冗余方式互连。两个子域之间通过一条或多条链路互连，对等子域中任何路由设备都可接入局域网络。
● 优点：路由控制灵活。
● 缺点：子域间冗余设计实施难度较高，易形成环路或存在非法路由风险，子域互连设备性能要
求高。
1.2.6 层次子域架构
半冗余核心划为多个独立子域，子域间存在层次关系，高层次子域连接多个低层次子域。
● 优点：扩展性较好，路由控制灵活。
● 缺点：子域路由冗余设计实施难度较高，易形成环路或存在非法路由风险，子域互设备性能要求高。
1.3 移动通信网网络架构
移动通信网为移动互联网提供了强有力的支持，尤其是5G 网络为个人用户、垂直行业等
提供了多样化的服务。
1.3.1 5GS与D N 互连
5GS(5G System)在为移动终端用户 (User Equipment,UE)提供服务时通常需要DN(Data Network)网络。各式各样的上网、语音、 AR/VR、工业控制和无人驾驶等5G S 中UPF 网元作为DN 的接入点。5GS 和 DN 之间是一种路由关系。下图给出了5G 网络与 DN 网络连接关系图。
此外，从UE 通过5GS 接入DN 的方式来说，存在两种模式，即透明模式和非透明模式。
1.3.2 透明模式
在透明模式下，5GS 通过UPF 的N 6接口直接连至运营商特定的IP 网络，然后通过防火墙(Firewall)或代理服务器连至 DN (即外部IP网络)，如Internet等。
在此模式下，5GS 至少为U E 提供一个基本ISP服务。对于5GS而言，它只须提供基本的
隧道 QoS 流服务即可。 UE 访问某个 Intranet网络时， UE 级别的配置仅在 UE 和 Intranet网络之间独立完成，这对 5GS 而言是透明的。下图给出了UE 透明接入 5G 网络的示意图。
1.3.3 非透明模式
在非透明模式下，5GS 可直接接入Intranet/ISP,或通过其他 IP 网络(如Internet)接入Intranet/ISP。如 5GS 通 过Internet方式接入Intranet/ISP,通常需要在UPF 和 Intranet/ISP之间建
立专用隧道来转发U E 访 问Intranet/ISP的业务。 U E 被指派属于Intranet/ISP地址空间的I P地
址。此地址用于U E 业务在UPF、Intranet/ISP中转发。下图17-13 (a)和 (b)分别给出了UE 通
过 5GS 非透明接入 DN 和 UE 的原理图。
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