通信网概论第1章

通信系统的基本组成：信源、发送器、信道、接收器和信宿。
第1章 绪 论
源系统 信源 发送器 信道 目的系统 接收器 信宿
(a)
公共电话网 工作站 Modem
PSTN
(b)
Modem
信息服务器
图1.1 点到点通信系统模型
(a) 模型图
(b) 实例
第1章 绪 论

信源：产生各种信息的信息源。
发送器：将信源发出的信息转换成适合在传输系统中传输的 信号。 信道：信号的传输媒介，负责在发送器和接收器之间传输信 号。
第1章 绪 论 3．按信号传输方式分
可分为模拟通信网和数字通信网。 4．按运营方式分 可分为公用通信网和专用通信网。 注意： 从管理和工程的角度看，网络之间本质的区别在于实现技术（交 换技术、控制技术以及业务实现方式）的不同。 决定采用何种技术实现网络的主要因素：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
交换技术
电路交换 电路/分组交换 电路交换
分组交换网(X.25)
帧中继网 数字数据网DDN 计算机局域网 Internet ATM 网络
低速数据业务(≤64 kb/s)
局域网互连(≥2 Mb/s) 数据专线业务 本地高速数据(≥10 Mb/s) Web、数据业务 综合业务
分组交换机
帧中继交换机 DXC 和复用设备
第1章 绪 论

终端节点
是用户与通信网络之间的接口设备。
例如：电话机、传真机、计算机、视频终端和PBX等。
主要功能： (1) 用户信息的处理 (2) 信令信息的处理

交换节点
是通信网的核心设备。 例如：电话交换机、分组交换机、路由器、转发器等。
第1章 绪 论
用户 接口
交换 功能
中继 接口
交换节点主要功能： (1) 用户业务的集中 和接入功能。 (2) 交换功能。 (3) 信令功能。 (4) 其他控制功能。
可用的软硬件技术的信息处理能力等。
第1章 绪 论
1.1.4 通信网的拓扑结构 1．网状网
是一种完全互连的网，网内任意两点
间均由直达线路连接。
优点：线路冗余度大，网络可靠性高；
缺点：线路利用率低，网络成本高，
(a)
网络的扩容不便。
适用范围：通常用于节点数目少，有
很高可靠性要求的场合。
第1章 绪 论
•
交换的信息：
用户信息(如话音、数据、图像等)
控制信息(如信令信息、路由信息等)
网络管理信息
第1章 绪 论
注：网络只是实现大规模、远距离通信系统的一种手段。 通信的有效性和可靠性是网络设计时要解决的两个基本问题。
2．通信网的构成要素 通信网是由软件和硬件按特定方式构成的一个通信系统。 硬件：终端节点、交换节点、业务节点和传输系统构成。 软件：包括信令、协议、控制、管理、计费等。
一个完整的现代通信网可分为三部分：业务网、传送网、支撑网。
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。
第1章 绪 论
电话网 ATM 网
Internet FR 网
移动网 支撑网 业务网 信令网 管理网
SDH/SONET
传送网 同步网
接入网
光传送网
用户驻地网CPN
(f )
适用范围：用于用户接入网等。
第1章 绪 论 1.1.5 通信网的业务
根据信息类型的不同将业务分为四类： 话音业务、数据业务、图像业务、视频和多媒体业务。
10 kb/s 100 kb/s 1 Mb/s 10 Mb/s 100 Mb/s
音频业务
视频业务
电话
语音业务， CD 音频 音视频会议/VOD
虚连接；传送网节点的基本交换单位粒度很大，例如SDH传送网 基本的交换单位是一个虚容器(最小是2 Mb/s) 。 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是通过管理面控制建立或释放。
•
目前主要的传送网有SDH/SONET和光传送网(OTN)两种类型。
第1章 绪 论

传输系统
为信息Βιβλιοθήκη Baidu传输提供传输信道，是完成信息传输的介质和设备总称。
传输系统的硬件包括：线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备
等。
第1章 绪 论
3．通信网的基本结构 网络功能：
(1) 信息传送。
(3) 信令机制。
(2) 信息处理。
(4) 网络管理。
已有的网络管理标准：
电信管理网标准TMN系列，计算机网络管理标准SNMP等。
(d)
第1章 绪 论
5．环型网 所有节点首尾相连，组成一个环。环网
可以是单向环，也可以是双向环。
优点：结构简单，容易实现，抗故障能
力强；
缺点：节点数较多时转接时延无法控制， 并且不易扩容。 适用范围：用于计算机局域网、光纤接 入网、城域网、光传输网等网络中。
(e)
第1章 绪 论 6．树型网
是星型网络的扩充。 优点：结构简单，线路成本低，线 路利用率高； 缺点：抗故障能力低，稳定性差。
构成传送网的主要技术要素：
传输介质、复用体制、传送网节点（分插复用设备(ADM)和交
叉连接设备(DXC)）技术等。
第1章 绪 论
•
传送网节点与业务网的交换节点相似之处：
传送网节点也具有交换功能。
•
传送网节点与业务网的交换节点不同之处：
基本交换单位；节点间的连接控制机制。
业务网交换节点的基本交换单位粒度很小，例如一个时隙、一个
有线接入方式，无线接入方式； 点到点接入方式，共享介质接入方式。
共享介质方式接入方式，需要解决多址接入的问题。 目前常用的多址接入方式有：
频分多址接入(FDMA)、时分多址接入(TDMA)、
码分多址接入(CDMA)、空分多址接入（SDMA)
第1章 绪 论
FDMA（Frequency Division Multiple Access）
(a)
点到点的网络
第1章 绪 论
多用户全互连式连接
第1章 绪 论

交换式网络
共享连接
交换节点的功能：
负责用户的接入；
业务量的集中； 用户通信连接的创建； 信道资源的分配； 用户信息的转发；
(b)
交换机 交换机
必要的网络管理与控制。
交换式网络
“交换”概念的思想：根据用户实际的需求为其分配所需的网 络资源，实现 “按需分配”，从而达到网络资源共享，降低 通信成本的目的。
第1章 绪 论
第1章 绪 论
1.1 通信网的基本概念
1.2 通信网的交换技术
1.3 通信网的体系结构及标准化组织
1.4 通信网的服务质量
1.5 通信网的发展史
思考题
第1章 绪 论
1.1 通信网的基本概念
1.1.1 通信系统的基本模型
1．点到点的通信系统
通信系统－－使用光信号或电信号传递信息的通信系统。
图1.4 现代通信网的功能结构
第1章 绪 论

业务网
负责向用户提供各种通信业务。
例如基本话音、数据、多媒体、租用线、VPN等。 表 1.1 主要业务网的类型
业务网
公共电话网 移动通信网 智能网 IN
基本业务
普通电话业务 移动话音、数据 以普通电话业务为基础的增值 业务和智能业务
交换节点设备
数字程控交换机 移动交换机 业务交换节点、业务 控制节点
和电信骨干网中广泛采用分级的 复合型网络结构。
(c)
第1章 绪 论
4．总线型网 属于共享传输介质型网络。 优点：需要的传输链路少，节点间通信 无需转接节点，控制方式简单，增减节
点也很方便；
缺点：网络服务性能的稳定性差，节点 数目不宜过多，网络覆盖范围也较小。 适用范围：用于计算机局域网、电信接 入网等网络中。
多址技术 FDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/FDD FDMA/TDD TDMA/TDD CDMA/FDD
第1章 绪 论
•
中继线复用技术：
静态复用（包括频分多路复用FDM、同步时分复用TDM、波分
复用WDM等）
动态复用(统计复用)
第1章 绪 论
1.1.2 通信网的定义和构成 1．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。 信息在网上通常以电或光信号传输，因而现代通信网又称电信网。

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。 包含三部分： (1) 同步网 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的通信网） 负责在网络节点之间传送业务相关或无关的控制信息流。
高速传真
电视
高清晰图像
数据业务 可视图文 远程 CAD
大批量文件传输
局域网互连
图1.6 通信业务的带宽需求
第1章 绪 论 按照网络提供业务的方式，将业务分为三类：
承载业务、用户终端业务和补充业务。 (1) 承载业务：网络提供的单纯的信息传送业务。 在用户网络接口处提供的。 一个承载业务通常用承载方式(分组还是电路交换)、承载速率、 承载能力(语音、数据、多媒体)来定义。 (2) 用户终端业务：所有面向用户的业务，包括电话、电报、传 真、数据、多媒体等。 在人与终端的接口上提供。
第1章 绪 论 (3) 管理网
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，充分利用网络资源，保证通信的服务质量。
1.1.3 通信网的类型 1．按业务类型分
可分为电话通信网(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。 2．按空间距离分 可分为广域网(WAN：Wide Area Network)、城域网(MAN： Metropolitan Area Network)和局域网(LAN：Local Area Network)。
控制功能
信令功能
图1.3 交换节点的基本功能结构
第1章 绪 论

业务节点
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。 例如：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。 主要功能：
(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。
TDMA（Time Division Multiple Access）
第1章 绪 论
CDMA（Code Division Multiple Access）
SDMA（Space Division Multiple Access）
第1章 绪 论
蜂窝移动 通信系统 高级移动电话系统（AMPS） 全球移动通信系统（GSM） 美国数字蜂窝（USDC） 日本数字蜂窝（JDC） CT2（无绳电话） 欧洲数字无绳电话（DECT） 美国窄带扩频（IS－95）
2．星型网 又称辐射网。 优点：降低传输链路的成本，提高 线路的利用率；
缺点：网络的可靠性差。
适用范围：通常在传输链路费用高 于转接设备，可靠性要求又不高的 场合。
(b)
第1章 绪 论
3．复合型网 由网状网和星型网复合而成。 优点：整个网络结构比较经济， 且稳定性较好。
适用范围：在规模较大的局域网
分组交换
帧交换 电路交换
集线器(Hub)、网桥、 共享介质、随机 交换机 竞争式 路由器、服务器 ATM 交换机 分组交换 信元交换
第1章 绪 论

传送网
在传统传输系统的基础上引入管理和交换智能后形成的。 独立于具体业务网，负责为交换节点/业务节点的互连分配电路， 提供信息的透明传输通道，还包含管理功能。
可分为有线信道和无线信道；模拟信道和数字信道。

接收器：将从传输系统中收到的信号转换成信宿可以接收的 信息。 信宿：负责接收信息。
第1章 绪 论
实现多用户间的通信： 一个合理的拓扑结构； 定义标准的通信协议； 形成一个通信网络。
第1章 绪 论 2．交换式网络

网状网结构
缺点： (1) 成本太高; (2) 信道资源独占，线路利 用率低； (3) 难以集中控制和管理。
第1章 绪 论 (3) 补充业务：又叫附加业务，由网络提供，在承载业务和用户终
端业务的基础上附加的业务性能。 常见的补充业务有主叫号码显示、呼叫转移、三方通话、闭合用 户群等。 注：补充业务不能单独存在，必须与基本业务一起提供。
第1章 绪 论
汇接交换机 市话交换机 用户交换机 中继线 用户线 通信网
多台交换机组成的通信网
第1章 绪 论

交换式网络的优点：
(1) 便于用少量的中继线路以共享的方式为大量用 户服务，大大降低了建设成本。
(2) 易于网络扩容，便于网络的控制与管理。
第1章 绪 论
•
用户终端至交换节点（用户线）的接入方式：