《现代通信网理论论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代通信网理论论文（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、现代通信网理论结课论文院 系：专 业：年级班级：学 号：姓 名：指导教师：设计日期： 计算机科学与技术学院 通信工程 对于通信专业的学生来说，通信系统的概念并不陌生，因为在我们的课本中出现的概率很高。就我个人而言，通信系统的模型很清楚，但是深入到每一个组成系统的时候，就会发觉自己的知识原来是如此的匮乏。现代通信网理论是一门很综合的课程，它结合通信网的发展史，把我们了解到的，没了解到的，学过的，没有学过的，有机的串在一起，呈现出一个更完整的网络体系。一、 通信网概论1.1 通信网的基本概念定义：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
2、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。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：通信网由终端节点、交换节点、业务节点和传输系统构成，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。通信网的硬件构成：1) 终端节点 最常见的终端节点有电话机、传真机、计算机、视频终端等，它们是通信网上信息的产生者，同时也是通信网上信息的使用者。其主要功能有：用户信息
3、的处理：主要包括用户信息的发送和接收，将用户信息转换成适合传输系统传输的信号以及相应的反变换。信令信息的处理：主要包括产生和识别连接建立、业务管理等所需的控制信息。2) 交换节点 交换节点是通信网的核心设备，最常见的有电话交换机、分组交换机、路由器、转发器等。交换节点负责集中、转发终端节点产生的用户信息，但它自己并不产生和使用这些信息。其主要功能有：用户业务的集中和接入功能。通常由各类用户接口和中接口组成。交换功能。通常由交换矩阵完成任意入线到出线的数据交换。信令功能。负责呼叫控制和连接的建立、监视、释放等。其他控制功能。路由信息的更新和维护、计费、话务统计、维护管理等。3) 业务节点最常见的
4、业务节点有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。它们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。其主要功能是：实现独立于交换节点的业务的执行和控制。实现对交换节点呼叫建立的控制。为用户提供智能化、个性化、有差异的服务。目前，基本电信业务的呼叫建立、执行控制等由于历史的原因仍然在交换节点中实现，但很多新的电信业务则将其转移到业务节点中了。4) 传输系统传输系统为信息的传输提供传输信道，并将网络节点连接在一起。通常传输系统的硬件组成应包括：线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备等。传输系统一个主要的设计目标就是如何提高物理线路的
5、使用效率，因此通常传输系统都采用了多路复用技术，如频分复用、时分复用、波分复用等。另外，为保证交换节点能正确接收和识别传输系统的数据流，交换节点必须与传输系统协调一致，这包括保持帧同步和位同步，遵守相同的传输体制。1.2 通信网的基本结构从功能的角度看，一个完整的现代通信网可分为相互依存的三部分：业务网、传送网、支撑网。u 业务网业务网负责向用户提供各种通信业务，如基本话音、数据、多媒体、租用线、VPN等，采用不同交换技术的交换节点设备通过传送网互连在一起就形成了不同类型的业务网。构成一个业务网的主要技术要素有以下几方面内容：网络拓扑结构、交换节点技术、编号计划、信令技术、路由选择、业务类型、
6、计费方式、服务性能保证机制等，其中交换节点设备是构成业务网的核心要素。u 传送网 传送网是随着光传输技术的发展，在传统传输系统的基础上引入管理和交换智能后形成的。传送网独立于具体业务网，负责按需为交换节点/业务节点之间的互连分配电路，在这些节点之间提供信息的透明传输通道，它还包含相应的管理功能，如电路调度、网络性能监视、故障切换等。构成传送网的主要技术要素有：传输介质、复用体制、传送网节点技术等，其中传送网节点主要有分插复用设备(ADM)和交叉连接设备(DXC)两种类型，它们是构成传送网的核心要素。u 支撑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，以
7、提供用户满意的服务质量。1.3 通信网的类型按业务类型，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，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，将通信网分为模拟通信网和数字通信网。按运营方式分，将通信网分为公用通信网和专用通信网。1.4 通信网的业务由传统ITU-T建议的方式，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
8、和多媒体业务。1电话业务目前通信网提供固定电话业务、移动电话业务、VoIP、会议电话业务和电话语音信息服务业务等。该类业务不需要复杂的终端设备，所需带宽小于64 kb/s，采用电路或分组方式承载。2数据业务低速数据业务主要包括电报、电子邮件、数据检索、Web浏览等。该类业务主要通过分组网络承载，所需带宽小于64 kb/s。高速数据业务包括局域网互连、文件传输、面向事务的数据处理业务，所需带宽均大于64 kb/s, 采用电路或分组方式承载。3图像业务 图像业务主要包括传真、CAD/CAM图像传送等。该类业务所需带宽差别较大，G4类传真需要2.464 kb/s的带宽，而CAD/CAM则需要64 k
9、b/s34 Mb/s的带宽。4视频和多媒体业务视频和多媒体业务包括可视电话、视频会议、视频点播、普通电视、高清晰度电视等。该类业务所需的带宽差别很大，例如，会议电视需要64 k2 Mb/s，而高清晰度电视需要140 Mb/s左右。5承载业务与终端业务目前，还有另外一种广泛使用的业务分类方式，即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，具体地说，是在用户网络接口处提供的。网络用电路或分组交换方式将信息从一个用户网络接口透明地传送到另一个用户网络接口，而不对信息做任何处理和解释，它与终端类型无关。一个承载业务通常用承载方
10、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：所有各种面向用户的业务，它在人与终端的接口上提供。它既反映了网络的信息传递能力，又包含了终端设备的能力，终端业务包括电话、电报、传真、数据、多媒体等。一般来讲，用户终端业务都是在承载业务的基础上增加了高层功能而形成的。(3) 补充业务：又叫附加业务，是由网络提供的，在承载业务和用户终端业务的基础上附加的业务性能。补充业务不能单独存在，它必须与基本业务一起提供。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。1.5 通信网的交换技术1面向连接和无连接根据网络传递用户信息时是否预先建立源
11、端到目的端的连接，我们将网络使用的交换技术分为两类：面向连接型和无连接型。使用相应交换技术的网络也依次称为面向连接型网络和无连接型网络。在面向连接型的网络中，两个通信节点间典型的一次数据交换过程包含三个阶段：连接建立、数据传输和连接释放。其中连接建立和连接释放阶段传递的是控制信息，用户信息则在数据传输阶段传输。三个阶段中最复杂和最重要的阶段是连接建立，该阶段需要确定从源端到目的端的连接应走的路由，并在沿途的交换节点中保存该连接的状态信息，这些连接状态信息说明了属于该连接的信息在交换节点应被如何处理和转发。连接建立创建的连接可以是物理连接，也可以是一个逻辑连接，但这种区别用户并不关心，它本身也不
12、是影响服务质量的主要因素。数据传输完毕后，网络负责释放连接。在无连接型的网络中，数据传输前，不需要在源端和目的端之间先建立通信连接，就可以直接通信。不管是否来自同一数据源，交换节点将分组看成互不依赖的基本单元，独立地处理每一个分组，并为其寻找最佳转发路由，因而来自同一数据源的不同分组可以通过不同的路径到达目的地。两种方式各有优缺点，面向连接方式适用于大批量、可靠的数据传输业务，但网络控制机制复杂；无连接方式控制机制简单，适用于突发性强、数据量少的数据传输业务。2主要的交换技术目前在广域通信网上使用的交换技术主要有电路交换、分组交换、帧中继、ATM技术。其中电路交换和分组交换是通信网中最基本的交
13、换技术，后来发展起来的帧中继、ATM以及近来的各种IP交换技术和MPLS技术都是基于这两种技术综合或改进的。二、 通信网的体系结构及标准化组织目前，现代通信网均采用了分层的体系结构，主要的原因有以下几点：(1)可以降低网络设计的复杂度。网络功能越来越复杂，在单一模块中实现全部功能过于复杂，也不可能。每一层在其下面一层提供的服务之上构建，则简化了系统设计。(2) 方便异构网络设备间的互连互通。用户可以根据自己的需要决定采用哪个层次的设备实现相应层次的互连，例如终端用户关心的往往是在应用层的互连，网络服务商关心的则是在网络层的互连，它们使用的互连设施必然有所不同。(3) 增强了网络的可升级性。层次
14、之间的独立性和良好的接口设计，使得下层设施的更新升级不会对上层业务产生影响，提高了整个网络的稳定性和灵活性。(4) 促进了竞争和设备制造商的分工。分层思想的精髓要开放，任何制造商的产品只要遵循接口标准设计，就可以在网上运行，这打破了以往专用设备的易于形成垄断性的缺点。另外，制造商可以分工制造不同层次的设备，例如软件提供商可以分工设计应用层软件和OS，硬件制造商也可以分工设计不同层次的设备，开发设计工作可以并行开展。网络运营商则可以购买来自不同厂商的设备，并最终将它们互连在一起。在通信领域影响最大的分层体系结构有两个，即TCP/IP协议族和OSI参考模型，它们已成为设计可互操作的通信标准的基础。
15、TCP/IP体系结构以网络互连为基础，提供了一个建立不同计算机网络间通信的标准框架。OSI则是一个标准化了的体系结构，常被用来描述通信功能，但实际中很少实施。1OSI参考模型OSI(Open System Interconnection开放系统互连)参考模型是ISO在1977年提出的开发网络互连协议的标准框架。这里“开放“的含义是指任何两个遵守OSI标准的系统均可进行互连。OSI参考模型分为七层，其中一至三层一般称为通信子网，它只负责在网上任意两个节点之间传送信息，而不负责解释信息的具体语义。五至七层称为资源子网，它们负责进行信息的处理，信息的语义解释等。第四层为运输层，它是下三层与上三层之间的隔离层，负责解决高层应用需求与下三层通信子网提供的服务之间的不匹配问题。例如通信子网不能提供可靠传输服务，而当应用层又有需要时，运输层必须负责提供该机制，反之如果通信子网功能强大，运输层作用则变弱。 (1) 应用层：为用户提供到OSI环境的接入和分布式信息服务。(2) 表示层：将应用进程与不同的数据表示方法
