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第二代通信网
• 从第一代到第二代通信网，通信技术由模拟通信技术转向数字通 信技术，发生了革命性的变化，实现了更新换代。由于第二代通 信网的业务(电话、电报)类型和业务的工作方式(面向连接，资源 独占)都没有发生变化，特别是用户环路与终端设备没有发生改变 (仍为模拟工作方式)，因而过渡进展得很顺利，我国仅用数年就 完成了全部通信网的数字化工程，建成了第二代通信网。
• 传送网是指数字信号传送网，包括骨干传送网和接入网。 • 支撑网包括信令网、数字同步网和电信管理网。
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三大业务网
• 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
• 通信业务划分：电话网、数据网、有线电视网 • 通信范围划分：公用网 、局部网、专用网 • 信号形式划分：模拟网、数字网、综合网 • 信道划分：有线网、无线网、移动网
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通信网的划分
• 根据网络功能从水平方向划分：用户驻地网CPN、接入网AN和核 心网CN。
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第一代通信网
• 以模拟通信技术为核心技术的通信网，通信网中的全部设备都是采用模拟通 信技术来设计、制造的。
• 这一代通信网的业务种类简单(电话、电报)，业务的全程全网是模拟信息的 处理。电信业务是采用面向连接的工作方式，为每一对用户连接提供的资源 都是独占的(一个频段和一组交换触点)，从而可保证电信业务的服务质量。
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2020/10/30
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提纲
• 通信网与先修课程的关系 • 通信网的类型 • 通信网的分代及演变 • 网络体系结构
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通信系统与通信网
• 通信系统
• 点点，含发端机、信道、收端机 • 全双工系统 n 用户 n(n-1) • 半双工系统 n 用户 n(n-1)/2 • 单工系统 • 目标：在有效性和可靠性之间到达最佳平衡。
媒体有双绞线、同轴电缆、光纤、卫星、微波塔和无线电波。连 接策略共有三种形式：电路交换、报文交换和分组交换
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数据链路层
• 链路和数据链路
• 链路：是一条无源的点到点的物理线路 • 数据链路：物理线路和控制传输的协议，也成为逻辑链路 • 当采用复用技术时，一条链路上可以有多条数据链路 • 数据链路层最重要的作用就是通过数据链路层协议，在不太可靠的物理
• 推动第一代向第二代发展的动力，来自对提高业务质量的要求，特别是对提 高长途电话质量的要求。在技术上，“纳奎斯特”定理证明了可以从两倍于 模拟频率的抽象中完全无失真地恢复原模拟信号，奠定了数字通信的基础。 半导体技术的发展使数字通信技术的应用成为可能，于是第二代通信网蓬勃 发展起来。
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交换与通信网
• 交换系统
• 提高传输效率，引入转接、交换设备 • 从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传
输线路的资源。
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交换机
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各种网络结构
• 网状网 • 星形网 • 复合型网络 • 环形网 • ……
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链路上实现可靠的数据传输
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链路与数据链路
节点交换机
链路控制
Modem
数据传输
链路 数据链路
Modem
节点交换机
链路控制
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数据链路层的功能
• 链路管理：数据链路的建立、维持和释放 • 帧同步：收方能从收到的比特流中区分一帧的开始和结束 • 流量控制：发送数据的速率必须使收方来得及接收 • 差错控制：以帧为单位检错重发 • 将数据和控制信息分开：使收方区分同一帧中的数据和控制信息 • 透明传输：传输与数据的内容无关 • 寻址：在多点连接的情况下，保证每一帧都能送到正确的地址；收方也应知
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提纲
• 通信网与先修课程的关系 • 通信网的类型 • 通信网的分代及演变 • 网络体系结构
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通信网的类型
• 早期的公用通信网仅包括电话网和电报网，随着通信技术的发展， 通信网的类型以及通信网向公众提供的通信业务的类型不断增加， 服务质量不断提高。划分方法很多，很乱。
• 协议 • OSI参考模型 • TCP/IP协议模型 • 通信网的分层
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ISO/OSI参考模型
发送信息的进程
每一层执行功 能并将信息送 往下一层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
层间的逻辑通信 数据流的物理传输
接收信息的进程
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
道发方是哪个站
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网络层
• 网络层为传输层提供建立端对端通信的功能。它让传输层可以专 注于自己的工作，而不必关心两站点间来回传送信息的具体细节
• 网络层包含在两点间寻找最佳路径的算法 • 网络层协议规定了网络节点和虚拟线路的一种标准接口，完成虚
拟线路的建立、拆除和通信管理 • 网络层一般给传输层提供两种类型的接口：虚电路和数据报
每一层执行功 能并将信息送 往上一层
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物理层
• 完成相邻节点之间原始比特流的传输 • 通过执行建立物理连接和数据传输等功能向数据链路层提供服务 • 物理层的设计主要涉及物理层接口的机械、电气、功能和过程特
性，以及物理层接口连接的传输介质等问题 • 物理层由两个主要部分组成：传输媒体和连接策略。典型的传输
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第三代通信网 （NGN）
• 基于IP的分组交换通信网，通信网中的全部设备都是用IP分组的数字通信技 术来设计、制造的。
• 第三代通信网中的所有设备均是用于产生、存储、交换、传输数字化电信信 息，实现电信信息的通信设备。下一代通信网这个概念并不是现在才有的， 而是在上世纪80年代末、90年代初就已经提出来了。电信专家为此作出了不 屈不挠的努力，在摸索中不断前进。经过10余年的研究和实践，认识到基于 IP分组的数字通信技术才是第三代通信网的核心技术。
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下一代交换网
• 下一代交换网 • 业务提供和呼叫控制分开； • 呼叫控制和承载连接分开； • 开放的接口，便h01通信网概述
下一代互联网
• 下一代互联网具有比当前的互联网更大、更快、更安全、更及时和更方便的 特征，IPv6技术是实现这些特征的主要技术之一。IPv6将地址空间从IPv4的 32位改变为128位，并提高网络的可管理性、安全性、可移动性、QoS能力 等。 • 拥有足够的IP地址资源。 • 具有足够宽的带宽，传输速度达到2.5Gbit/s到 10Gbit/s。 • 具有较好的安全性能。 • 拓宽了业务的应用范围
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现阶段网络特点
• 现阶段通信网处于二代到三代过渡末期，以基于IP的分组交换的 数字通信技术为主，尚有部分基于TDM的电路交换方式业务网络， 目标是统一的多业务承载网。
• 从业务上看，它应支持语音、数据、视频和多媒体业务。 • 从网络层面上看，在垂直方向它应包括业务层、传送层等不同层面，在
• 三网竞争：域名，IP地址
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提纲
• 通信网与先修课程的关系 • 通信网的类型 • 通信网的分代及演变 • 网络体系结构
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通信网的分代及演变
• 按通信网的核心技术分代：
• 第一代通信网的核心技术：模拟通信技术。 • 第二代通信网的核心技术：基于TDM电路交换的数字通信技术。 • 第三代通信网的核心技术：基于IP的分组交换的数字通信技术。
水平方向它应覆盖核心网和边缘网。
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• ITU-T定义的“NGN”实际是一把几乎可以覆盖所有通信网络领域 的大伞。
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下一代传送网
• 传送网作为传送层面，为NGN业务提供承载，根据业务对于传送 层面的需求来提出对传送网的要求。其主要特征有以下几个方面: （1）高速率、大容量 （2）多业务能力 （3）传送网的智能化
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数据多层封装
段头 网络头 段头
帧头
网络头 段头
011101000011000010100101111010110
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数据
封装
拆封
数据
数据 数据
段 数据包
数据
帧尾
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帧
比特 电脉冲
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提纲
• 通信网的组成 • 通信网的类型 • 通信网的分代及演变 • 网络体系结构
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第二代通信网
• 基于TDM电路交换数字通信技术的通信网，通信网中的全部设备 都是采用基于TDM电路交换的数字通信技术来设计、制造的。第 二代通信网中，终端设备仍采用模拟终端
• 第二代通信网的业务种类简单(电话、电报、用户电报)，业务的 全程全网除了用户环路外，全部采用基于TDM的数字通信技术， 业务是面向连接的业务，每一对用户间的连接资源在通信的全过 程中均是独占的(一个或多个时隙)，以保证电信业务的服务质量。
问题： 有什么方法能合理的 组织网络的结构？
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• 网络体系结构中每一层都要依靠下一层提供的服务。为了提供服 务，下层把上层的PDU作为本层的数据封装，然后加入本层的头 部（和尾部）。头部中含有完成数据传输所需的控制信息。
• 数据自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的 地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。由此可知，在物 理线路上传输的数据，其外面实际上被包封了多层“信封”。
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网络协议的概念
• 协议是用来描述进程之间信息交换过程的术语，是通信双方为了 实现通信所进行的约定或对话规则
• 协议由语义、语法和定时三部分组成
• 语义：规定通信双方彼此“讲什么”，即确定协议元素的类型，如规定 通信双方要发出什么控制信号，执行的动作和返回的应答
• 语法： 规定通信双方彼此“如何讲”，即确定协议元素的格式，如数据 和控制信息的格式
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通信网的组成部件
• 通信系统的部件是网的部件 • 交换系统是网的部件 • 硬件：终端，信道，路由、交换设备 • 软件：信令，协议，标准
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通信网要达到的目标
• 转接的任意性与快速性——网的基本要求 • 可靠性：不可靠，常故障——不可用；绝对可靠——不存在 • 信道的透明性：所有信息均可在网中传递，对用户不提太多的要求 • 质量的一致性：通信质量指标——得有一致性指标 • 网的可发展性（灵活性）：允许新用户，新业务入网及网间互联 • 经济的合理性
• 定时关系：规定事件执行的顺序，即确定通信过程中通信状态的变化
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层次性的协议
• 网络是非常复杂的！存在许多 异质性 “部分”：
• hosts • routers • links of various media • applications • protocols • hardware, software
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下一代移动网
• UMTS的网络结构主要由3部分组成，即无线接入网、Iu接口和核
心网。
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提纲
• 通信网与先修课程的关系 • 通信网的类型 • 通信网的分代及演变 • 网络体系结构
• 协议 • OSI参考模型 • TCP/IP协议模型 • 通信网的分层
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通信网的划分
• 根据网络功能从垂直方向划分：业务网、传送网和支撑网（ITU-T 网络分层的概念）
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业务网，传送网和支撑网
• 业务网是指向公众提供电信业务的网络，包括固定电话网、移动 电话网、互联网、IP电话网、数据通信网、智能网、窄带综合业 务数字网（N-ISDN）、宽带综合业务数字网（B-ISDN）等。