《现代通信网络》北京邮电大学软件学院 张笑燕 2007年4月
第一部分现代通信网络概述
第一章现代通信网络概述
本章主要内容:
1.1 现代通信网络的发展变化
1.2 现代通信网络的构成要素
1.3 现代通信网络的支撑技术
1.1 现代通信网的发展变化
一. 通信技术发展的三次革命
1. 一百多年前电话问世，电话网主要传输话音业务，也可传送传真、互联网拨号接入等非话业务；
2. 半个世纪前电视和有线电视网出现，电视网主要提供视频通信服务；
3. 因特网的迅速崛起引发的IP通信技术，支持各种数据通信业务。
二.现代通信技术的典型标志
通信技术与计算机技术、控制技术和数字信号处理技术等相结合是现代通信技术的典型标志。
三.现代通信技术发展趋势
1. 通信技术数字化
– 数字化是现代通信技术的基本特征和最突出的发展趋势。
– 数字通信具有抗干扰能力强，不积累失真，便于纠错，易于加密，适于集成化、利于传输和交换的综合，以及可兼容数字电话、电报、图象等多种信息的传输等优点。
2. 通信业务综合化
– 若每出现一种业务就建立一个专用的通信网，必然投资大，效益低，并且各个独立网的资源不能共享；另外，多个网络并存也不便于统一管理。
– 如果把各种通信业务以数字方式综合到一个网络中进行传输、交换和处理，就可以达到一网多用的目的，并能克服上述的弊端。
3. 网络互通融合化
– 以电话网络为代表的电信网络和以Internet为代表的数据网络的互通和融合已经开始并将加快步伐。
– 电信网、计算机网和广播电视网的“三网”融合已日益引起人们的广泛关注。
4. 通信网络宽带化
– 为用户提供高速全方位的信息服务是网络发展的重要目标。
– 超高速路由交换、高速互联网关、超高速光传输、高速无线数据通信等新技术已成为新一代信息网络的关键技术。
5. 网络管理智能化
– 在传统电话网中，呼叫处理与业务处理都是由交换机完成的，每开辟一种新业务或对某种业务进行修改，都需要对交换机软件甚至硬件进行增加或改动；
– 将传统电话网中交换机的功能予以分解，让交换机只完成基本的呼叫处理，而把各类业务处理，包括各种新业务的提供、修改以及管理等，交给具有业务控制功能的计算机系统来完成。
6. 通信服务个人化
– 个人通信是指可以实现任何人在任何地点、任何时间与任何其他地点的任何个人进行任何业务的通信。
– 通信方式的个人化，可以使用户不论何时何地，不论高速移动还是静止，也不论使用怎样的终端，都可以通过一个唯一的个人通信号码，发出和（或）接收呼叫，进行所需的通信。
1.2 现代通信网络的构成要素
1.2.1 通信的基本概念
1.2.2 通信系统的基本组成
1.2.3 现代通信网的分层结构
1.2.4 通信网拓扑结构
1.2.5 通信网的质量要求
1.2.1 通信的基本概念
一. 术语定义
–通信：信息的交换与传输；
–通信的目的：传递信息；
–通信系统：利用光、电等信号传递信息的系统。
二.通信系统的分类
1. 按照通信业务分类
– 单媒体通信系统
– 多媒体通信系统
– 实时通信系统
– 非实时通信系统
– 单向传输通信系统
– 交互性传输通信系统
– 窄带通信系统
– 宽带通信系统
2. 按传输媒质分类
– 有线通信
– 无线通信
3. 按照调制方式分类
– 基带传输
– 频带传输
4. 按信号特征分类
– 模拟通信系统
– 数字通信系统
1.2.2 通信系统的基本组成
一. 点到点单向通信系统的构成模型
–信源：产生各种信息的信息源；
–信宿：信息的接收者；
–信道：信号的传输媒介；
–变换器：将信源发出的信息转换成适合在信道中传输的信号；
–反变换器：将从信道上接收的信号变换成信宿可以接收的信息；
–噪声源：系统内各种干扰影响的等效效果。信源变换器信道反变换器信宿噪声源
1.2.3 现代通信网的分层结构
一. 通信网的概念
– 由一定数量的节点（包括终端设备和交换设备）和连接节点的传输链路相互有机地组合在一起，
– 以实现两个或多个规定点间信息传输的通信系统。
二. 通信网的功能
– 适应用户呼叫的需要，以用户满意的程度传输网内任意两个或多个用户之间的信息。
三. 传统通信网的组成
– 传输、交换、终端
– 传输链路、网络节点
四. 现代通信网的垂直分层网络结构
– 应用层：表示各种信息应用；
– 业务网：用于向公众提供电信业务的网络，包括固定电话网、移动电话网、IP电话网、数据通信网、智能网、综合业务数字网等；
– 传送网：完成信息从一个点传递到另一个点或另一些点的功能，包括骨干传送网和接入网；
– 支撑网：可以支持上述三个层面的工作，提供保证网络有效正常运行的各种控制和管理能力，包括NO.7信令网、数字同步网和电信管理网。
五. 现代通信网的水平网络结构
– 用户驻地网
– 接入网
– 核心网
或
– LAN（局域网）
– MAN （城域网）
– WAN（广域网）
1.2.4 通信网拓扑结构
–网状型网
–星型网
–复合型网
–环型网
–总线型网
一.网状型网
–定义：完全互连的网结构即为网状型网；
–优点：冗余度较大，点与点之间可用通路多，对网络的接续质量和稳定性是有利的；
–缺点：传输链路利用率低、经济性差；
–适用：局间业务量较大或分局量较少的情况。
二.星型网
–定义：各节点都连到转接中心的网结构即为星型网；
–优点：星型网比网状型网的传输链路少，线路利用率高，经济性较好；
–缺点：因中心节点是全网可靠性的瓶颈，中心节点一旦出现故障会造成全网瘫痪，所以安全性较差；
–适用：通常当传输链路费用高于交换设备费用时采用这种网络结构。
三.复合型网
–定义：复合型网由网状网和星型网复合而成；
–优点：兼取了网状网和星型网结构的优点，经济性较好、可靠性较高；
–缺点：要同时考虑交换设备和传输链路的费用；
–适用：以星型网为基础、在通信量较大的区域形成网状网结构。
四.环型网
–定义：所有结点通过点到点链路与相邻结点连接；
–优点：在网络的负载很重时，可以高效率的工作；
–缺点：在低负载时，发送数据的站要等待令牌，会产生附加的时延；
–适用：令牌环网。
五.总线型网
–定义：所有节点都连接在一个公共传输通道——总线上的网络结构；
–优点：需要的传输链路少，增减节点比较方便；
–缺点：网络重载时，冲突增多，网络效率下降，网络范围受到限制；
–适用：以太网。
1.2.5 通信网的质量要求
一. 接通的任意性与快速性
–接通的任意性与快速性是指网内的任一用户应能快速的接通网内任一其他用户；
–影响任意性和快速性的主要因素有：
– 通信网的拓扑结构；
– 通信网的网络资源；
– 通信网的可靠性。
二.信号传输的透明性与传输质量的一致性
– 信号传输的透明性是指在规定业务范围内的信息都可以在网内传输，对用户不加任何限制；
– 传输质量的一致性是指网内的任何两个用户通信时，应具有相同或相似的传输质量，而与用户之间的距离无关。
三.网络的可靠性与经济合理性
– 所谓可靠是指在概率的意义上，使平均故障间隔时间（两个相邻故障间的平均值）达到要求；
– 可靠性必须与经济合理性结合起来。提高可靠性往往要增加投资，但造价太高又不易实现，因此应根据实际需要在可靠性与经济性之间取得折衷和平衡。
1.3 现代通信网的支撑技术
1.3.1 应用层技术
1.3.2 业务网技术
1.3.3 传送网技术
1.3.4 支撑网技术
1.3.1 应用层技术
一.应用层业务
–最直接面向用户的业务；
–种类：音频业务、视频业务、数据通信业务、多媒体通信业务等。
二.终端技术
–终端设备是用户与通信网之间的接口设备，是直接面向用户的设备；
–终端设备的主要功能
将待传送的信息和传输链路上传送的信号进行相互转换；
将信号与传输链路相匹配，由信号处理设备完成；
完成信令的产生和识别，即用来产生和识别网内所需的信令，以完成一系列控制作用。
–终端技术的种类
音频通信终端技术
视频通信终端技术
图形图像通信终端技术
数据通信终端技术
1.3.2 业务网技术
一. 基本概念
–业务网是向用户提供诸如电话、电报、传真、数据、图象等各种电信业务的网络；
–构成业务网的核心要素是交换设备；
–交换方式：电路交换、分组交换。
二.业务网技术的种类
–电话网与电路交换技术
–数据网与分组交换技术
–智能网技术
–移动通信网技术
1.3.3 传送网技术
一.基本概念
–传送网的功能：传送网完成将信息从一个点传递到另一个点或另一些点的功能，如传输电路的调度、故障切换、分离业务等；
–信道的概念
– 狭义信道：是单纯的传输媒介；
– 广义信道：包括传输媒介和相应的变换设备。
二.传送网技术
1. 传输媒质
–有线传输：电磁信号在某种传输线上传输
– 双绞线
– 同轴电缆
– 光纤
–无线传输：电磁信号在自由空间中传输
– 无线电波
– 微波
? 地面微波
? 卫星微波
2. 传输系统
– 传输设备：微波收发信机、卫星地面站收发信机、光端机等；
– 传输复用设备：将多路信息进行复用和解复用
– 复用技术种类
–频分复用（FDM）技术
– 变形：波分复用（WDM）技术
–时分复用（TDM）技术：统计时分复用、同步时分复用
–码分复用（CDM）技术
– 在频分复用方式中，不同的用户占用不同的频带进行通信。
– 在时分复用方式中，不同用户占用不同时隙进行通话。
– 在码分复用方式中，依靠不同的码型区分不同的用户，所有的用户使用相同的频率和相同的时间在同一地区通信。
3. 传输节点设备
– 配线架
– 分插复用器
– 交叉连接设备
1.3.4 支撑网技术
一.基本概念
–支撑网是使业务网正常运行，增强网络功能，提供全网服务质量，以满足用户要求的网络。
二.支撑网技术
–信令网技术：实现网络节点间信令的传输与转接；
–同步网技术：实现交换设备、传输设备等设备之间的信号时钟同步；
–电信管理网技术(TMN)：为提高全网质量和充分利用网络设备而设置的，通过采用控制措施，以达到在任何情况下，最大限度地使用网络中一切可以利用的设备，使尽可能多的通信业务得以实现。
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