通信网技术基础 ch06通信网理论分析
通信网理论基础
通信网理论基础
1 计算机通信网理论基础
计算机通信网理论是计算机网络的理论基础，它的主要内容包括网络结构、网络协议、通信协议、网络通信处理、信息安全、信道分析、信息管理等理论。
通信网理论与计算机网络相结合，形成了计算机网络技术的复合体。
网络结构
网络结构是计算机网络理论中最重要的一部分，它指定了计算机网络的拓扑结构、路由选择、网络拓扑结构、数据传输拓扑结构等，以及数据传输模型、网络分层结构、网络通信的中间节点协议、网络设施的组织结构等。
网络结构为计算机网络提供了基础支撑，并为计算机网络上的数据传输提供可靠的基础保证。
网络协议
网络协议是计算机网络通信的活动规格，协议的存在是为了让计算机网络中的计算机和通信设备之间的沟通双方统一采用一种协议约定进行配合。
有效的网络协议不仅能指导多媒体数据的传输，还能够管理网络服务质量、网络资源使用情况，确保网络通信的可靠性、安全性及有效利用网络资源。
通信协议
通信协议是指在计算机网络中节点之间传送数据、发送控制信息
而达成沟通的一种协议。
其主要作用是规范双方通信的格式，统一通
信双方的语言，建立沟通的桥梁，使多台计算机可以组成网络工作。
它可以定义多媒体数据传输的方式，也可以对网络资源分配、网络访问、网络状态监视等等进行管理。
计算机通信网理论是计算机网络技术的重要理论基础，网络结构、网络协议和通信协议都必须有效实现才能使计算机网络具有安全、可靠、有效的通信能力，使计算机网络发挥更大的作用。
通信网理论基础总结
第一章1,什么是通信网：通信网是由一定数量的节点(包括终端节点、交换节点)和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起的，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。
用户使用它可以克服空间、时间等障碍来进行有效的信息交换。
2，通信网实现的4个主要的网络功能：(1) 信息传送：(2) 信息处理：(3) 信令机制(4) 网络管理3，通信网的类型：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)、广播电视网等。
按空间距离可以将通信网分为广域网(WAN：Wide Area Network)、城域网(MAN：Metropolitan Area Network)和局域网(LAN：Local Area Network)。
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。
按运营方式，可以将通信网分为公用通信网和专用通信网。
第二章1，传输介质：有线介质目前常用的有双绞线、同轴电缆和光纤；无线传输常用的电磁波段主要有无线电、微波、红外线等。
2，基带传输系统：基带传输系统是指在短距离内直接在传输介质上传输模拟基带信号的系统。
基带传输的优点是线路设备简单；缺点是传输媒介的带宽利用率不高，不适于在长途线路上使用。
3，频分复用传输系统：频分复用传输系统是指在传输介质上采用FDM技术的系统，FDM是利用传输介质的带宽高于单路信号的带宽这一特点，将多路信号经过高频载波信号调制后在同一介质上传输的复用技术。
为防止各路信号之间相互干扰，要求每路信号要调制到不同的载波频段上，而且各频段之间要保持一定的间隔,这样各路信号通过占用同一介质不同的频带实现了复用4，OTN的分层结构：OTN是在传统SDH网络中引入光层发展而来的，光层负责传送电层适配到物理媒介层的信息，在ITU-T G.872建议中，它被细分成三个子层，由上至下依次为：光信道层(OCh：Optical Channel Layer)、光复用段层(OMS：Optical Multiplexing Section Layer)、光传输段层(OTS：Optical Transmission Section Layer)。
通信网理论基础概述
动电话的用户超过固定电话用户
用户数 (单位：百万)
Source：ITU ICT key indication
00
00 03年，在国内和国际上移动
00 00
00
电话的用户都超过固定电话的 用户
世界移动电话用户
00
00 Penetration:
世界固定电话用户
00 Fixed 24.9%; Mobile 25.9%
HDSL——高速数字用户环路 两对电话线 提供E1速率接入 误码<10-7（传输距离3km）
ADSL——非对称数字用户环路 •克服近端串话 •每对线上E1速率
ADSL-NT
µçО Ö Ô¶¶ËÄ£ T
1.5-6Mb/s
R
VOD
¿é R 16-640Kb/s
T
POTS
Set-
POTS 16-640Kb/s
通信网理论基础概述
第一章 概述
一、通信系统与通信网
点点——通信系统 （含发端机 、 信道、 收端机）
二个用户：双工系统（正向传，反向传） n 用户 n(n-1)
半双工系统（时分使用正反向） n 用户 n(n-1)/2
半工系统
提高效率——转接、交换——联网
通信网——通信系统的系统： 含所有通信设备,协议、标准
四、通信网的发展
世界三大网
电信部门：话音、数据 广电部门：同轴入户（700M），但单向 互联网： •发展活跃
•文字、数据、图像、话音 •问题：速度瓶颈，实时性差
三网竞争 域名，IP地址
种通信技术的发展：
X.25 链路层逐段ARQ，可靠，无差错时延大，节点 理复杂，不能传图、话
帧中继 简化差错控制，取消逐段ARQ，把复杂处理 向网络末端和用户
通信网基础-通信网概述
1. 现代通信网是如何定义的?通信网是由一定数量的节点(包括终端节点、交换节点)和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起的，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。
通信网的功能就是适应用户呼叫的需要，以用户满意的效果传输网内任意两个或多个用户的信息。
通信网交换的信息包括用户信息(如语音、数据、图像等)、控制信息(如信令信息、路由信息等)和网络管理信息三类。
由于信息在网上通常以电或光信号的形式进行传输，因而现代通信网又称电信网。
2. 试述通信网的构成要素。
实际的通信网是由软件和硬件按特定方式构成的一个通信系统，每一次通信都需要软硬件设施的协调配合来完成。
从硬件构成来看：通信网由终端设备、交换设备和传输系统构成，它们完成通信网的基本功能：接入、交换和传输。
软件设施则包括信令、协议、控制、管理、计费等，它们主要完成通信网的控制、管理、运营和维护，实现通信网的智能化。
3.给出一种现代通信网络的分层结构。
1.网络结构的垂直描述从网络垂直分层的观点来看，可根据不同的功能将网络分解成多个功能层，上下层之间的关系为客户-服务器关系。
我们可以把开放系统互连(Open Systems Interconnection ，OSI )七层模型进行简化，在垂直结构上，根据功能将通信网分为应用层、业务网和传送网，如图1.3所示。
应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应图1.3 垂直观点的网络结构应用层面：表示各种信息应用与服务种类；业务网层面：表示为支持各种信息服务的业务提供手段与装备，它是现代通信网的主体，是向用户提供诸如电话、电报、传真、数据、图像等各种通信业务的网络。
传送网层面：表示支持业务网的传送手段和基础设施，包括骨干传送网和接入网。
支撑网：用以支持全部三个层面的工作，提供保证通信网有效正常运行的各种控制和管理能力，传统的通信支撑网包括信令网、同步网和电信管理网。
2.网络结构的水平描述水平描述是基于用户接入网络实际的物理连接来划分的，可分为用户驻地网(Customer PremisesNetwork ，CPN)、接入网(Access Network ，AN)和核心网(Center/Core Network ，CN)，如图1.4所示，或分为局域网(Local Area Network ，LAN)、城域网(Metropolitan Area Network ，MAN)和广域网(Wide Area Network ，WAN)等。
ch06通信网理论分析
Δt t
a
a+Δt
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通信网基础
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利用上述三点，我们可以求得在T间隔内有k个顾客 到达的概率p(k)：
p(k) (T )k eT / k! (k 0,1,2......)
其平均值E(k)和 方差：
E(k) kp(k) T k 0
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通信网基础
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泊松过程的附加特性
假定有m个独立的泊松流，它们的到达率分 别为λ1 λ2 ……λn，则复合流本身也是泊松流， 其速率参数
m
i i 1
（证明略）
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排队论基础
排队模型 泊松过程 M/M/1排队 M/M/m排队
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通信网基础
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根据所得到的状态概率Pn，可以求得不同的排队统计 特性。根据随机变量平均值的定义，排队系统中的平 均顾客数(包括正在被服务的一个)可以表示为：
E(n)
0
nPn
1
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M/M/1排队的平均队长
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通信网基础
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Little公式
Little公式是排队论中的一个重要公式，它说明了平 均到达率λ、平均时延E(T)和平均队长E(n)三者之间 的关系，这一关系式对所有排队系统，包括具有优 先级排队规则的系统都是适用的。
依此类推，
Pn n P0
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通信网基础
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在M/M/1排队系统的存储容量为无穷大时，可以利用
通信网的应用原理及
实现通信网的应用原理及实现一、引言通信网是指用于信息传递和数据交换的网络系统。
它在现代社会中起到了极为重要的作用，不仅仅是实现人与人之间的沟通，还承载了大量的数据传输和信息交换。
本文将介绍通信网的应用原理和实现方法。
二、通信网的基础原理通信网的基础原理是基于通信协议的，它由一系列的硬件设备和软件组成，用于实现数据的传输和交换。
以下是通信网的基础原理：1.网络拓扑结构：通信网可以采用不同的网络拓扑结构，包括星型、环形、总线型、网状等。
不同的拓扑结构适用于不同的通信需求，例如星型拓扑适用于集中式通信，网状拓扑适用于分布式通信等。
2.通信协议：通信协议是通信网络中数据传输的规则和标准。
常见的通信协议有TCP/IP协议、UDP协议等。
通信协议确保数据能够在通信网络中进行正确、可靠的传输。
3.路由选择：路由选择是指在通信网络中确定数据传输的路径。
路由选择算法可以从多条可能的路径中选择一条最佳路径，以保证数据的高效传输。
4.数据压缩和加密：为了提高通信的效率和安全性，通信网络通常会采用数据压缩和加密技术。
数据压缩可以减少数据的传输量，加密技术可以防止数据在传输过程中被窃取和篡改。
三、通信网的应用通信网的应用非常广泛，几乎涵盖了现代社会的方方面面。
以下是通信网常见的几种应用场景：1.电话通信：电话通信是通信网络最基本的应用之一。
通过通信网，人们可以通过电话进行语音通话，并实现远程的语音交流。
2.网络通信：网络通信是指通过通信网进行数据传输和信息交换。
人们可以通过互联网实现电子邮件的发送和接收，浏览网页，进行在线聊天等活动。
3.移动通信：移动通信是指通过无线通信网络实现移动设备之间的通信。
目前常见的移动通信网络包括GSM、WCDMA、LTE等，人们可以通过手机实现语音通话、短信发送和移动互联网访问等功能。
4.物联网：物联网是指通过通信网将各种智能设备和物体连接起来，实现信息的互联互通。
物联网的应用非常广泛，包括智能家居、智能交通、智能医疗等领域。
通信技术的知识储备与基础理论解析
通信技术的知识储备与基础理论解析通信技术是指在信息传输过程中使用的技术手段和方法，它的发展对现代社会的信息交流起到了至关重要的作用。
通信技术的知识储备和基础理论是了解和应用通信技术的基础，本文将对通信技术的知识储备和基础理论进行解析。
了解通信技术的基本概念是建立起扎实的知识储备的第一步。
通信技术是指通过传输媒介将信息从发送方传输到接收方的技术。
传输媒介可以包括有线媒介（如电缆、光纤）和无线媒介（如电磁波）。
通信技术的基本原理包括信号的产生、编码与调制、传输与解调、信道编码与纠错等。
通信技术的基础理论是指通信技术实践中所遵循的基本原则和规律。
其中最基本的理论是信号传输。
信号传输有两个重要概念：带宽和信噪比。
带宽是指信号所占据的频率范围，决定了信号能够传输的信息量大小；信噪比是指信号与噪声的比值，衡量了信号的质量。
通信技术的目标是通过适当的信号编码和调制技术，尽可能提高信噪比，使信息能够准确传输。
除了信号传输，还有其他重要的基础理论。
一个重要的理论是信息论。
信息论是研究信息内容、传输速率、信道容量等问题的数学理论。
它提出了如香农编码和汉明编码等一系列编码方法，用于提高信息传输效率和信道容量。
信息论的应用在数据压缩、信道编码和错误纠正上有着广泛的应用。
网络理论也是通信技术的重要基础理论之一。
网络理论研究的是通过交换节点连接起来的节点集合，也就是我们常说的通信网络。
网络理论中的常见问题包括网络拓扑结构、路由选择、流量控制等。
通过建立合理的网络拓扑和有效的路由算法，可以提高网络的传输效率和可靠性。
另一个重要的基础理论是调制与解调技术。
调制与解调是指将数字信号转换为模拟信号或者将模拟信号转换为数字信号的过程。
调制技术可以根据不同的传输媒介和应用需求选择合适的调制方式，如幅度调制、频率调制、相位调制等。
解调技术则是将接收到的信号恢复为原始的数字信号或模拟信号。
总之，通信技术的知识储备和基础理论是了解和应用通信技术不可或缺的基础。
通讯网络的基础理论和应用
通讯网络的基础理论和应用随着数字化时代的到来，通讯网络已经成为人们日常工作和生活的必要工具。
通讯网络的基础理论和应用是支撑网络运行的重要一环。
本文将介绍通讯网络的基础理论和应用。
一、通讯网络的基础理论1.数据传输数据传输是通讯网络的基础，它是指将数据从源设备传输到目标设备的过程。
数据传输可以通过有线和无线电波实现。
对于有线传输，主要有双绞线、同轴电缆和光缆等；对于无线传输，则包括WiFi、蓝牙、移动通讯网等。
2.通讯协议通讯协议是通信双方约定的传输规则。
通讯协议可以分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层等。
其中，物理层负责将数据通过物理介质传输，数据链路层将数据分成数据帧进行传输，网络层则负责路由选择、分组传输等。
传输层则实现端到端的数据传输，应用层则为用户提供各种应用服务。
3.路由选择路由选择是网络中数据传输的重要环节，它是指根据网络拓扑结构和路由策略，选择最优路径将数据从源节点发送到目标节点。
路由选择可以根据网络拓扑结构分为静态路由和动态路由。
静态路由是由网络管理员预先设置路由表，动态路由则是通过路由协议进行动态获取。
二、通讯网络的应用1.互联网互联网是目前最大规模的通讯网络，它已经成为人类日常工作和生活中不可缺少的一部分。
互联网的应用包括电子邮件、在线购物、社交网络、在线娱乐等。
互联网还是信息传递、知识获取和文化交流的重要平台。
2.移动通讯网络移动通讯网络是一种无线通信技术，它可以将数据和语音传输到移动设备。
移动通讯网络的应用包括手机、平板电脑、笔记本电脑等。
移动通讯网络已经成为现代社会的重要组成部分，它不仅方便人们日常生活，还为商业、医疗、科研等领域提供了便利。
3.物联网物联网是指通过互联网将各种设备相互连接，形成一个智能化的系统。
物联网的应用包括智能家居、智能交通、智能医疗等。
物联网可以连接各种物品，并实现远程控制和数据交换，具有广阔的发展前景。
4.5G通讯网络5G通讯网络是一种高速通讯技术，它可以实现更高速的数据传输和更低的延迟。
第2章 通信网基础技术[75页]
![第2章 通信网基础技术[75页]](https://img.taocdn.com/s3/m/6f05c562195f312b3169a5c8.png)
❖ 涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。 涂覆层的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机 械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。
2.1.1 传输介质
❖ 多模光纤的纤芯直径比较大，一般为50μm或62.5μm，允许存在多种光传 导模式。
❖ 多个光信号进入光纤时会沿着多个角度反射，产生模式色散，从而影响传输 的速度和距离。
❖ 多模光纤的带宽小、色散大、损耗也大。
❖ 多模光纤主要用于短距离、低速率传输。如接入网和局域网，一般传输距离 小于2km。
❖ 传输损耗低、抗干扰能力强。
2.1.1 传输介质
❖ 2．无线介质 ❖ 通过无线介质（也称自由空间）传输光、电信号的通信形式叫作无线通信。
无线通信使用的传输介质为电磁波。
❖ （1）无线电波 ❖ 无线电波是指在自由空间传播的射频频段的电磁波，其工作频率范围在几十
兆赫兹到三百兆赫兹。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技 术。
2.1.1 传输介质
❖ ③ 光纤的优点。
❖ 频带宽。频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高，可以传输信号 的频带宽度就越大。
❖ 重量轻。因为光纤非常细，单模光纤芯线直径一般为4μm～10μm，外径也 只有125μm；加上防水层、加强筋、护套等，用4～48根光纤组成的光缆直 径还不到13mm，比标准同轴电缆的直径47mm要小得多。并且光纤是玻璃 纤维，具有直径小、重量轻的特点，安装十分方便。
通常人们将多条双绞线放在一个护套中组成一条电缆。采用双线扭绞的形式 主要是为了减少线间的低频干扰，扭绞得越紧密，双绞线的抗干扰能力越强 。
通信网理论基础课件
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Cable Modem
例如：The DCM-201 has a
maximum downloading speed at 38Mbps (256 QAM) and a maximum uploading speed at 10Mbps (16 QAM). The DCM-201 uses the Reed-Solomon error correction method for data packet integrity.
所谓数据传输链路是指在物理传输媒 介（如双绞线、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、调制解调的方式、数据编码 的方式、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 格式）的数据比特通道。
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1.1.1 数据传输链路（2）
数据传输链路分为两大类： 一类是用户到网络节点（路由器或交换机） 之间的链路（简称为接入链路）； 另一类是网络节点（路由器或交换机）到网 络节点（路由器或交换机）之间的链路（简 称为网络链路）。
1.4 通信网络的基本理论问题
8
1.1通信网络的基本构成
1.1.1 数据传输链路 1.1.2 数据传输网络 1.1.3 网络的互连
3
1.1通信网络的基本构成
传输链路 （电话线、 光纤） 用户终端
（电话机、 传真机、计 算机）
链路汇聚点 （路由器、程控交换机）
基本网络由物理传输 链路和链路汇聚点组成
•Downstream Modulation: 64QAM,256QAM
通信网络：基础知识与技术
通信网络：基础知识与技术导论：1. 通信网络是现代社会中的重要基础设施，它连接了世界各地的人与信息。
2. 本文将介绍通信网络的基础知识和技术，并分析其在日常生活和商业领域的重要性。
一、通信网络的定义和功能1. 通信网络是指将多个计算设备和用户连接起来，以使它们可以互相交换信息和资源的系统。
2. 通信网络的功能包括数据传输、远程通信、资源共享和信息存储等。
二、通信网络的组成部分1. 物理设备：a. 服务器和路由器：用于处理和转发数据包。
b. 网络交换机和集线器：用于连接多个设备。
c. 光纤和电缆：用于实现数据的传输。
2. 协议和编码：a. TCP/IP协议：用于将数据分成数据包并将其传输到目标设备。
b. HTTP和HTTPS协议：用于在客户端和服务器之间传输网页和其他信息。
c. 压缩和加密编码：保护通信内容的安全性和隐私。
三、通信网络的类型1. 局域网（LAN）：覆盖较小区域，如家庭或办公楼，用于内部通信和资源共享。
2. 城域网（MAN）：覆盖较大的城市或地理区域，用于连接不同的局域网。
3. 广域网（WAN）：覆盖更大的地理范围，例如国家或全球范围，用于连接不同城市和国家的局域网。
四、通信网络的技术1. 有线网络技术：a. 以太网（Ethernet）：使用光纤或电缆进行数据传输。
b. DSL（Digital Subscriber Line）：通过电话线提供高速互联网接入。
2. 无线网络技术：a. Wi-Fi：通过无线电波实现设备之间的互联。
b. 蜂窝网络：使用移动电话基站连接用户设备。
c. 蓝牙：用于短距离设备之间的无线通信。
五、通信网络在日常生活中的应用1. 互联网：人们使用通信网络进行在线购物、社交媒体和娱乐等活动。
2. 移动通信：手机和智能设备的普及使人们能够随时随地进行通信。
3. 远程办公和远程教育：通过通信网络进行远程工作和学习。
六、通信网络在商业领域中的重要性1. 电子商务：企业通过通信网络进行在线销售和交易。
通信网理论与技术
1.1 通信网的概念
1.1.1通信系统的基本组成 1.1.2 通信网的概念及构成要素 1.1.3 通信网的分层结构 1.1.4 通信网的业务及网络分类
更清晰地描述现代通信网络结构 网络的分层使网络规范与具体实施方法无关 简化了网络的规划和设计 使各层的功能相对独立
1.1.3 通信网的分层结构
网络的分层结构
➢网络结构的垂直描述 ➢网络结构的水平描述
1.1.3 通信网的分层结构
1. 网络结构的垂直描述
❖ 根据不同的功能将网络分解成多个 功能层
❖ 上下层之间的关系为客户/服务者 关系
1.1.3 通信网的分层结构
把OSI七层模型进行简化，从垂直结构上，从功能上将通信网分 为应用层、业务网和传送网，如图1.3所示
远程教育
应用层 会议电视
文件传送
业务网
电话网
移动网
数据网
支 撑
网
传送网
链路层 物理层
图1.3 垂直观点的网络结构
1.1.3 通信网的分层结构
把OSI七层模型进行简化，从垂直结构上，从功能上将通信网分 为应用层、业务网和传送网，如图1.3所示
1.1.2 通信网的概念及构成要素
1. 通信网的概念
➢ 定义：通信网是由一定数量的节点（包括终端节 点、交换节点）和连接这些节点的传输系统有机 地组织在一起的，按约定的信令或协议完成任意 用户间信息交换的通信体系。
➢ 功能：就是适应用户呼叫的需要，以用户满意的 效果传输网内任意两个或多个用户的信息。
水平描述是基于用户接入网络实际的物理连接来划分的， 可分为 ❖ 用户驻地网（CPN：Customer premises Network） ❖ 接入网（AN：Access Network） ❖ 核心网（CN：Core Network）
精品课件-通信网理论与技术-第1章
第1章 概述 1.2 现代通信网特点
1.2.1现代通信网的构成和功能
1．现代通信网的构成
现代通信网的硬件设备由各种业务的用户终端、交换中心、 集中器、连接器以及连接它们之间的传输线路组成。软件由各种 标准、信令、协议来实现各种业务在网络中运行的管理和网络性 能的支撑。
此外，现代通信网与传统通信网的区别在于前者，除了有传 递各种用户信息的业务网之外，还有若干支撑网，以使网络更优 化。
第1章 概述
1.1.2通信网的分类 1．按网络结构分类 通信网的网络结构（即网络拓扑）是指网络在物理上的连通
性问题。根据节点（如交换机）互连的不同方法，可构成多种类 型的结构。常见的网络结构有六种，即树型结构、星型结构、环 型结构、网状结构、总线结构、蜂窝结构。
第1章 概述 图1.2 传统的通信网
第1章 概述 图1.5移动通信网络分类
第1章 概述
现代移动通信网按照网络的覆盖范围和工作方式又可分为： ① 宽域网和局域网； ② 双向对话式蜂窝公共移动通信； ③ 单向或双向对话式专用移动通信； ④ 单向接收式无线电寻呼； ⑤ 家用无绳电话及无线电本地用户环路网； ⑥ 集群移动通信。
第1章 概述
第1章 概述
4．按经营网络的主管部门分类 （1）公用网 公用网又称公众网，是由国家通信主管部门经营管理的，向 全社会开放的通信网。 （2）专用网 专用网是根据各专业部门内部通信需要而组成的内部通信网。 该网只为本专业部门服务，有各行业自己的特点，如军用通信网、 公安通信网、铁路通信网、电力通信网、银行通信网等。
第1章 概述
③ 管理网。在业务网中为防止由于某一路由或局站（节点） 的阻塞而引起全网阻塞，必须对网络实行自动监控。管理网的功 能就是对网络运行进行实时监测，保证网络安全运行，控制异常 状态的扩散。同时做好网络设备的调度，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。
通信网络PPT课件
邮政通信技术及邮政通信网的发展
• 邮政通信技术不断进步
–邮政运输手段的现代化。 –邮政通信生产作业处理的机械化和自动化。 –邮政信息网的建设和发展。
• 加强对邮政通信网的动态管理
–邮政通信网的管理与业务发展不相适应之处 –实现通信网动态管理的途径
• 加强邮政通信网建设
– 移动通信系统的构成图 – 移动通信网的结构图
• 数据通信网数பைடு நூலகம்
–据通信网是为提供数据业务而组成的电信网。 – 数据通信系统的基本构成图 – IP电话网结构图
第三节 电信通信网络的发展
一、我国公用电信通信网的发展现状 二、电信通信网技术的发展 三、电信网发展趋势
我国公用电信通信网的发展现状
• 固定电话交换网 中国交换机增长趋势图 • 接入网 • 光纤通信网络 • 移动通信 我国移动通信网络规模图 • 数据通信 中国因特网用户发展趋势图
• 网络组织方式 –邮区中心局体制 –邮政通信网示意图
• 网络分级和分类 –分级：全国干线网，省网，邮区运递网 –分类（按照传递速度）：快件网，普件网
邮政综合计算机网
• 邮政综合计算机网的构成
–邮政综合计算机网是采集、处理、传输。应用、存 储信息的智能网络。它由物理网络和软件系统两大 部分组成。
• 邮政综合网的物理结构
电信通信网技术的发展
• 数字化－－在通信网上全面使用数字通信技术，包括数 字传输、数字交换和数字终端等。
• 综合化－－把不同的业务综合在一个数字通信网上传 送，为用户提供综合性的信息通信服务。
• 宽带化－－宽带化是针对通信网的网络容量和传输处理 能力而言的。
• 智能化－－在通信网中更多地引入智能因素建立智能 网。
• 功能层次： – 邮政通信网包括物理网络、业务规范和运行控制体系三大部 分。 • 物理网络是生产运行的物质基础 • 业务规范是生产运行的规范 • 运行控制体系则实施运行监控和指挥调度，以保证全网可 靠运行，确保邮政生产的畅通无阻。
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基本排队模型 － 输入过程
主要考察的是顾客到达服务系统的规律。 可以用一定时间内顾客数或相继到达的间隔 时间描述，一般分为确定型和随机型。 随机型的输入是指在时间t内顾客到达数n(t) 服从某一概率分布，如泊松分布。 一般用λ表示单位时间顾客平均到达率，1/λ为 平均间隔时间。
(1 ) N PN 1 N 1
2015-6-21 通信网基础 26
例题2
有一个集中器被模型化为一个M/M/1排队，输 出线的容量为1200bps，平均报文长度为100bit。 它有N个输入端。每个平均输入率为0.1个报文/ 秒。计算：
如果要求报文在集中器中平均延时小于1秒，最多 可容纳多少个输入端？ 假设有60个输入端，系统的业务强度是多少？缓冲 器中存储的报文数有多少？
♂
2015-6-21 通信网基础 7
常见排队模型
M/M/1 排队
表示泊松到达、服务时间服从负指数分布、单服务员的排队 系统。
M/M/m 排队
表示泊松到达、服务时间服从负指数服务分布、m个服务员的 排队系统。
表示泊松到达、服务时间服从一般分布的单服务员排队系统。 表示泊松到达、服务时间为常数的单服务员排队系统。
E (n) E (T )
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应用Little公式，M／M／1排队的平均时延E(T)可以表 示为：
E (T )
E ( n)
1/ 1 1
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平均等待时间E(w)和平均等待 顾客数量E(q)
E (T ) E ( w) 1 /
M/G/1 排队
M/D/1 排队
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排队论基础
排队模型 泊松过程
定义 性质
M/M/1排队 M/M/m排队
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泊松过程定义
用下面三个条件来对泊松过程进行定义。
平稳性:在区间[a，a+△t] 内有k个顾客到来的概率与 起点a无关，只与时间区间的长度有关。 无后效性：两顾客到达时刻相互独立。 稀疏性：在足够小的时间间隔△t内，到达两个或两 个以上的顾客的概率为0。
在M/M/1排队系统的存储容量为无穷大时，可以利用 概率归一性条件:
Pn
0
1
求得：
P0 1 (队列空的概率 )
于是，可以得到无限存储容量M／M／1排队的平衡状 态概率：
Pn (1 ) n ( 1)
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根据所得到的状态概率Pn，可以求得不同的排队统计 特性。根据随机变量平均值的定义，排队系统中的平 均顾客数(包括正在被服务的一个)可以表示为：
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总结
网络的性能分析在网络管理中具有重要作用。 排队论是通信网性能分析中的常用工具。 在通信网络中，最常用的排队模型是M/M/m， 其中呼叫（分组）到达和离去过程都服从泊松 分布。 电路交换系统的基本设计模型是M/M/m(m)。
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大群化效应
以PB ≤ 0.1为例，传10爱尔兰业务量，要由10个m=3 系统分散处理，共需30条线，系统效率η=0.31：
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也可用一个M/M/13即拒系统传，同样传10爱尔 兰，保证PB≤0.1，比方案一省17条线，η提高一 倍多（0.31→0.705）。
可见集中器，复用器的必要性！
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M/M/m(m)模型在实际系统的意义
顾客以泊松过程到达，并总能找到一条中继线，直 到全部中继线占完。这时，顾客就不允许再进入了。 这一模型常用于电路交换网的分析，由于系统不允 许排队（无存储），所以被称为呼损系统，其主要 的性能参数是呼损概率。
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排队论基础
排队模型 泊松过程 M/M/1排队 M/M/m排队
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M/M/m排队
M/M/m排队系统是一个多服务员指数排队系统， 属于到达率和离开率依赖于系统状态的排队系 统。例如没有“顾客等候室”的电路交换系统 属于这一种。
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模型及状态转移图
μ1 λ ┇ μm
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系统平衡方程
0 P0 1 P1
(1 1 ) P 1 0 P 0 2 P 2
(n n ) Pn n1 Pn1 n1 Pn1
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第八章 通信网理论分析
参考教材第十一章
提纲
排队论基础 电路交换网分析 分组交换网分析
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排队论基础
排队模型 泊松过程 M/M/1排队 M/M/m排队
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基本排队模型
排队系统 输入 过程 顾客 队列 服务机构 服务完离开
排队系统的三个基本组成部分. •输入过程 (顾客按照怎样的规律到达); •排队规则 (顾客按照一定规则排队等待服务); •服务机构 (服务机构的设臵,服务员的数量,服务 的方式,服务时间分布等)
PB
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m / m!
l 0
m
( / )
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(1 PB )
m
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l
/ l!
B
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由上表（M/M/m(m)）可知，若要求PB ≤ 0.1， 则:
当a=1爱尔兰时， 须m≥3, η=0.31 当a=10爱尔兰时， 须m≥13, η=0.705 当a=100爱尔兰时，须m≥96, η=0.94 业务量↑―线路m↑―效率η↑
某电话局忙时平均呼叫率为1000次，则平均来 话时间间隔为多少？平均来话间隔小于等于10 秒的概率是多少？
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泊松过程的附加特性
假定有m个独立的泊松流，它们的到达率分 别为λ1 λ2 ……λn，则复合流本身也是泊松流， 其速率参数
i
i 1 m
（证明略）
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M/M/m特例2
M/M/
相当于在分组交换或电路交换两种情况下，传输 线或中继线的数量总是满足需要传输的分组或呼 叫数，因而永远不会有阻塞的可能性。 证明： n, n n
Pn P0 n / n! P0 e Pn n e / n! （也是泊松分布）
Δt t a a+Δt
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利用上述三点，我们可以求得在T间隔内有k个顾客 到达的概率p(k)：
p(k ) (T ) k e T / k! (k 0,1,2......)
其平均值E(k) 和方差：
E (k ) kp(k ) T
k 0
k2 E(k 2 ) E 2 (k )
第一次到达
时间起点
t
这正是随机变量 的概率分布函数：
F (t ) 1 e t (负指数分布) 概率密度函数f (t ) e t E ( ) f ( ) d 1 /
0
2 1 / 2
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例题1
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假设，当系统中有n 个顾客时，称此系统处于 状态n，与此对应出现该状态的概率为Pn。由 此，我们可以用下图表示系统的状态转移关系。
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在系统状态图中，有顾客到达时，状态以λ速 率向右转移一步；有顾客完成服务时状态以速 率μ向左移动一步。在系统处于统计平衡状态 下，可列出系统统计平衡方程： λP0 =μP1 (λ+μ)P1 =λP0 +μP2 ┇ (λ+μ)Pn =λPn-1+μPn+1
E(q) E(w) / E(n)
这四个统计量可以归纳为与λ、μ的关系：
E(n)
(系统中平均顾客数)
E(q)
(平均等待顾客数)
1 E (T ) (顾客平均逗留时间)
E(w)
(平均等待时间)
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E (n) nP n
0
1
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M/M/1排队的平均队长
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Little公式
Little公式是排队论中的一个重要公式，它说明了平 均到达率λ、平均时延E(T)和平均队长E(n)三者之间 的关系，这一关系式对所有排队系统，包括具有优 先级排队规则的系统都是适用的。
E(k ) T
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