现代通信网第一章1

路径：一个分组经过的所有传输链路的集合； 消息：在数据传输网络中，要传送的基本内容称为消息； 会话：一个消息的序列称为一个会话过程。
典型分类


分组交换网； ATM网； X.25网等。
第1章 通信网概论及数学基础
1.1.2 数据传输网络
会话过程
对会话的要求：可靠、及时、高效
在要进行交互操作的场合，如：A可以发消息给B，B可以发一个应答给A， 双方需要交互多次才能完成消息交换的过程。或者说，双方需要按一定的 顺序交换大量的消息。这样的一个消息集合称为一个会话过程。
第1章 通信网概论及数学基础
接入链路举例
电话插孔
ADSL 链路（宽带猫）
第1章 通信网概论及数学基础
接入链路举例
网口
局域网链路（以太网）
第1章 通信网概论及数学基础
接入链路举例
GPRS链路：
高速上网，支持GPRS class 8；支持 最高53.6Kbps的下载速度。双频支持： GSM双频（900MHz/1.8GHz）
第1章 通信网概论及数学基础
1.1.3 网络的互连 为了实现网络的互连，路由器一般配有多个LAN和 WAN端口
WAN
第1章 通信网概论及数学基础
路由器的基本功能
功能1
根据路由表，将报
功能2
路 由 器
维持和更新决
文发送到正确的目的
地址
定报文传输路径
的路由表
第1章 通信网概论及数学基础
第1章 通信网概论及数学基础
分 组 交 换 网
分
组
交
换
将消息分为许多比较短的、 格式化的数据块来传输； 每个分组由若干比特数据构 成； 每个分组中包含一个分组头 分组头指明该分组的目的节 点及其他网络控制信息。
在每个网络节点中采用存 储转发的工作方式将输入 的分组送到选定的输出链 路； 按照一定的规律将输入分 组送到选定的输出链路上 的过程称为交换。
与文件传送有关一些工作。 传送方面的工作由下面的模块负责。
第1章 通信网概论及数学基础
1.2.1 分层的概念
两个计算机交换文件
计算机 1 文件传送模块 只看这两个文件传送模块 好像文件及文件传送命令 是按照水平方向的虚线传送的 计算机 2 文件传送模块
把文件交给下层模块 进行发送
把收到的文件交给 上层模块
路由器的工作方式
路由器的工作方式是：从接收报文中提取目的地址， 并确定该地址的网络号，查找路由表以获得与该目 标网络相匹配的表项。该表项包括报文应到达的下 一网络及到达下一网络的必要信息（如对应的路由 器输出端口）。报文被封装在选定的输出端口的数 据帧中（采用输出子网的数据格式），并由输出端 口输出。
• STM-16 (2488.320Mb/s);
• STM-64 (9953.280Mb/s).
第1章 通信网概论及数学基础
网络链路举例
WDM链路： WDM（光波分复用）技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信 号的一种技术，在发端将不同波长的光信号组合（复用）起来。 在接收端又将组合的光信号分开（解复用）并送到不同的终端。 目前在一根光纤上可提供的速率为： 4 2.5Gb / s,16 10Gb / s,160 2.5Gb / s,128 10Gb / s等,理论上可达
第1章 通信网概论及数学基础
接入链路举例
wk.baidu.com
电话插孔
Modem 链路 (窄带猫) ，利用传统的电话线路构成数据传输 链路。在链路上，用户侧和网络侧的计算机和服务器分别和 各自的Modem相连，Modem之间通过双绞线相连。
第1章 通信网概论及数学基础
接入链路举例
电话插孔
ISDN 链路（一线通），利用传统的电话线路实现数据传输。 用户使用的基本接口速度为2B+D(144kb/s),一次群速率接口 为23B+D(1544kb/s)或30B+D(2048kb/s)。
ATM信元结构
GFC 流量控制比特
VPI/VCI 虚通道/信道标识
HEC 信元头差错控制
CLP 信元丢失优先级
PT 负荷类型
第1章 通信网概论及数学基础
ATM信元传输与交换过程
第1章 通信网概论及数学基础
1.1.3 网络的互连
1.在一个子网内部，所有的链路 具有相同的特性，采用某种数据 传输链路协议和寻址方式，可以 仅通过交换设备来实现子网内的 路由选择和信息交换； 2.当多个（不同传输和交换方式） 的子网要互联成一个大的网络时， 需要采用路由器；
第1章 通信网概论及数学基础
通信网络的基本构成 终端设备
内导体
绝缘层
外导体
外部保护层
传输设备
网络互联
路由器
交换设备
ATM交换机
通信规程
第1章 通信网概论及数学基础
一个基本的通信网络示意图
第1章 通信网概论及数学基础
通信网络的分类
用户活动的类型： 移动、固定； 业务的种类： 传输媒介： 技术体制： 电话、计算机数据、多媒体； 有线、无线； ATM交换体制、电路交换体制、 分组转发体制；
第1章 通信网概论及数学基础
通信协议的重要性
明日正午进攻，如何？
这样的协议无法实现！
同意 收到“同意”
…
收到：收到“同意”
…
第1章 通信网概论及数学基础
通信协议的重要性
没有一种通信协议能保证红军 100%获胜
完善的通信协议应当保证通信 的终端能高效地向用户提供所 需服务
第1章 通信网概论及数学基础
•
1.2.4
•
混合的分层协议体系
第1章 通信网概论及数学基础
通信协议
给定传输链路，能否进行有效通信？
给定传输链路，能否进行有效通信？
线路要接通 双方有交换 双方要有合 双方要有互 互相要确认 双方要有交 （拨号、专 信息的设备 适的结束通 懂的语言 对方的身份 流的规则 线/热线） 并且愿意通 话的方式 信
5Tb/s的传输速率。
第1章 通信网概论及数学基础
1.1.2 数据传输网络
第1章 通信网概论及数学基础
1.1.2 数据传输网络 基本功能

数据传输网络的基本功能是通过网络中的交换机（或路 由设备）为运载用户业务的分组，选择合适的传输链路， 从而使这些分组迅速可靠地传送到目的用户。
相关概念
通信服务模块完成一般的通信服务功能。
第1章 通信网概论及数学基础
1.2.1 分层的概念
再设计一个网络接入模块
计算机 1 计算机 2
文件传送模块
通信服务模块 网络接入模块
文件传送模块
通信服务模块
网络 接口
通信网络
网络 接口
网络接入模块
网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作 例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。
CDMA上网卡： 数据传输速率最高达256Kbps，实际 接入速度平均可达每秒233Kbps，网 速是GPRS的3-4倍，拨号上网（56KB） 的4倍，CDMA网络升级到3G之后，速 度更可高达1.9Mbps。
第1章 通信网概论及数学基础
网络链路举例
SDH链路： SDH（同步数字系统）是在美国贝尔 实验室提出的SONET（光同步数字网） 的基础上制定的技术标准，它具有一 套标准化的结构等级STM-N （N=1,4,16,64）,它们的传输速率分别 为： • STM-1 (155.520Mb/s); • STM-4 (622.080Mb/s);
第1章 通信网概论及数学基础
分层的好处
各层之间 彼此独立
灵活性好
结构上 可分割开
易于 实现和维护
能促进 标准化工作
第1章 通信网概论及数学基础
三个概念
对等模块：由于信息的交换必须在双方进行，通信的双 方必须有相同（或相应）的功能块才能完成给定的功能， 因此在每一层双方两个功能相应的模块就称为对等模块
文件传送模块直接使用命令或 函数调用发送和接收文件。
第1章 通信网概论及数学基础
1.2.1 分层的概念
再设计一个通信服务模块
计算机 1 计算机 2
文件传送模块
通信服务模块
只看这两个通信服务模块 好像可直接把文件 可靠地传送到对方
文件传送模块
通信服务模块
把文件交给下层模块 进行发送
把收到的文件交给 上层模块
第1章 通信网概论及数学基础
实现全网互连的两个基本条件
全网 互连
全网 统一编址
路由 算法
第1章 通信网概论及数学基础
通信网络举例
第1章 通信网概论及数学基础
1.2 协议体系及分层的概念
分层的概念
1.2.1
•
1.2.2
1.2.3
Text in here
•
OSI协议的体系结构
TCP/IP协议的体系结构
第1章 通信网概论及数学基础
1.1.1 数据传输链路
数据传输链路分为两大类
接入链路：
用户到网络节点（路由 器或交换机）之间的链 路。
例如：modern链路； xDSL链路； ISDN链路； 无线链路； 局域网链路等
网络链路：
网络节点（路由器或交 换机）到网络节点（路 由器或交换机）之间的 链路 例如：帧中继； SDH(同步数字系 统); WDM(光波分复 用)
电路交换
第1章 通信网概论及数学基础
ATM网络
-ATM 用户（终端）到ATM 交换机（网络）之间的接口称为 -UNI( User-Network Interface,用户网络接口) -交换机（网络节点）之间的接口称为NNI（Network–Node, 网络节点接口）
第1章 通信网概论及数学基础
第1章 通信网概论及数学基础
分组交换网
第1章 通信网概论及数学基础
分组交换网
如何选择一条 合适的传输路 径？
虚 电 路 方 式
数 据 报 方 式
第1章 通信网概论及数学基础
虚电路方式
数据报方式
第1章 通信网概论及数学基础
ATM 网 络
1、采用全网统一的固定长度的 分组（信元）进行传输与交换； 2、采用面向连接 （虚电路）方式，以提高信息传 送的实时性。 分组交换网
第1章 通信网概论及数学基础
通信协议
通信协议的概念
通信协议（communications protocol）是指双方实体完成通信或 服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式， 信息单元应该包含的信息与含义，连接方式，信息发送和接收的时 序，从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。
现 代 通 信 网
天津大学仁爱学院信息工程系
第1章 通信网概论及数学基础
本章结构
1
2 3 4 通信网的基本构成 协议体系及分层的概念 通信网络中的数学问题（选学） 通信网络的基本理论问题
第1章 通信网概论及数学基础
通信网的概念
通信网是由一定数量的节点（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的组合在一起， 以实现两个或多个规定点间信息传输 的通信体系。
应用领域：
军用、民用/公用、专用
第1章 通信网概论及数学基础
第1章 通信网概论及数学基础
1.1 通信网络的基本构成
1.1.1 1.1.2
•
数据传输链路 数据传输网络
•
1.1.3
Text in here
•
网络的互连
第1章 通信网概论及数学基础
1.1.1 数据传输链路 所谓数据传输链路是指在物理 传输媒介（双绞线、同轴电缆、 光纤、微波传输系统、卫星传输 电路等）上利用一定的传输标准 （它通常规定了电气接口、调制 解调方式、数据编码方式、比特 同步、帧格式和复分接的方式等） 形成的传输规定速率（和方式） 的数据比特通道。
协议三要素
1. 语法：“如何讲”，数据的格式、编码和信号等级； 2. 语义：“讲什么”，数据内容、含义以及控制信息； 3. 定时： 速率匹配和排序。
第1章 通信网概论及数学基础
通信协议的重要性
占据两个山顶的红军与驻扎在 这山谷的蓝军作战。力量对比是： 一个山顶上的红军打不过蓝军，但 两个山顶的红军协同作战就可战胜 蓝军。一个山顶上的红军拟于次日 正午向蓝军发起攻击。于是发送电 文给另一山顶上的友军。但通信线 路很不好，电文出错的可能性很大。 因此要求收到电文的友军必须发送 确认电文。但确认电文也可能出错。 试问能否设计出一种协议，使得红 军能实现协同作战且一定 (即100 %) 取得胜利？
1.2.1 分层的概念
计算机 1 向计算机 2 通过网络发送文件
可以将要做的工作进行如下的划分： 与文件本身有关一些工作。 确信对方已做好接收和存储文件的准备。 双方协调好一致的文件格式。
两个计算机将文件传送模块作为最高层 。
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25%
协议：控制两个系统中的对等实体通信的规则的集合。 协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间 通信的规则。