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1、通信网性能分析基础,苏驷希 ,1.1 电信网络概述,通信意味着信息的传递和交换。通信对于人类社会来说是必不可少的，它是联系人类社会各组成要素的重要手段。通信网理论基础或性能分析就是研究如何提高通信网络整体的快速性、有效性、可靠性、多样化和经济性，以较低的成本实现网络的性能，满足社会需求。,通信系统和通信网络,将一个用户的信息传送到另一个用户的全部设施通常称为一个通信系统。这些系统大部分应用在点对点环境，有微波系统、光通信系统和卫星通信系统等。通信网络可以看作是用于完成任意用户之间信息传递和交换的全部设备的总和，是通信系统的系统。,通信网的构成元素,从物理空间上看，通信网的组成元素可以说主要有如
2、下部分：终端机，传输线路和交换设备以及相应的信令、协议和标准；当然从整体上还应该包括网络的拓扑结构和路由计划等。,复用,为了提高传输线路的利用率，信道中还包括复用设备。信道的复用也就是分割信道给不同的终端用户使用，常用的复用方式有频分复用，同步时分复用，码分复用，统计复用等 。,交换,交换设备是电信网络的核心设备。由于成本的原因，为保证网络中任意两个用户都能够交换信息，必须使用交换设备。常用的交换方式有电路交换、分组交换、多址随机接入以及ATM中的信元交换和IP交换等方式。,电路交换,这种交换方式的特点是信息传递的过程包括呼叫建立，信息传输和呼叫清除三个阶段，交换信息的双方通过呼叫建立过程建立
3、端对端通信链路并且独占这一部分线路资源，在通信结束后拆除链路并释放其占用的线路资源。,分组交换,分组交换，适合于数据网络。有两种典型工作模式，面向连接和无连接网络。下面主要考虑面向连接的数据网络。这种工作方式下，通信的双方占用一个固定的逻辑链路而非实际的物理链路，具有较高的线路利用率，信道的复用方式为统计复用，但是难以保障时延特性，不适合实时通信，适合数据业务。,多址接入,多址接入，与电路交换和分组交换不同，这种方式下，用户信息可以不必集中到交换设备，事实上可能根本就没有交换设备。在这种工作方式下，用户可以直接送到线路上传输，每个用户都具有一个地址，通过地址来区分不同用户的信息。信息的交换实际
4、上是通过众多用户的参与来完成。典型的多址接入方式如ALOHA方式，老式的以太网就是这样的例子。,ATM,ATM的信元交换， ATM一度被认为是宽带综合业务数字网的解决方式，有专门的复用和交换方式，信元交换是其特有的交换方式，更类似快速分组交换，但由于高速的接入和信源流的复杂性，难度远胜于一般分组交换。,TCP/IP,IP交换，目前因特网络发展非常迅速，IP交换处理IP数据包，网络以无连接的方式工作，这种方式与传统的面向连接的方式有很大区别。由于IP技术的发展并且迅速进入传统的电信领域，当今的电信正处于历史的大变革前沿。,通信协议和标准,通信协议和标准是电信网络中另外一个很重要的因素。在具备了终
5、端设备、传输线路和交换设备这些硬件后，一个通信系统要能正确运行，还需要具备相应的软件和标准。,通信网络的分类,按照网络中传输的信息或者是网络承载的业务来划分，可以将网络划分为电话网、数据网、广播和电视网等。 按照网络覆盖的物理范围来划分，通信网络可以划分为局域网、城域网、广域网等。,1.2 电话网络概述 1.2.1 模拟电话网,电话网络的拓扑结构,1.2.2 综合数字网,从上个世纪70年代末到90年代，电话网络经历了另外一个重大变化，公网逐步完成了模拟到数字的转化，实现了数字化传输、程控交换和7号信令系统，具备上面这些特征的网络也叫综合数字网，综合数字网标志电话网络具备了现代电话网络的基本特征
6、。,1.3 数据网络概述,数据业务是电信网络的另一大类业务，它和语音业务有很大的不同。首先，数据信源相对语音信源要复杂很多，数据信源一方面速率差别较大，另一方面信源的速率在通信过程中可能会变化，而语音信源是简单的恒定速率信源。在对电信网络的要求上，数据对错误敏感，对延时的要求低一些；语音对时延和时延的波动很敏感，对错误的要求低一些。,数据网络的分类,影响数据网络的两个主要因素是线路的误码率和网络的通信范围。 面向连接和无连接的网络。,面向连接的数据网络,1.4 课程内容介绍,通信网络的性能分析希望从全局和整体出发，考虑如何了解和分析电信网络的性能，进而规划设计和优化网络。网络性能分析不但要有通信网络的基础知识，还应该掌握较深入的数学理论，是一个很综合的内容。本课程将主要对两个网络进行性能分析，这两个网络是电路交换网络和面向连接的数据网络。,第一章 习题,1. 分析比较电路交换网络和分组交换网络的区别。2. 分析比较面向连接的网络和无连接网络的区别。3. 叙述网络拓扑结构和网络路由的关系，以及它们对网络性能的影响。,
