第三章现代通信网一

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1、第三章第三章 现代通信网现代通信网2024/7/272第一节第一节 通信网的基本概念通信网的基本概念1. 通信的构成要素通信的构成要素2. 通信网的分类通信网的分类3. 通信网的基本结构（拓扑关系）通信网的基本结构（拓扑关系）4. 现代通信网的构成现代通信网的构成5. 通信网的质量要求通信网的质量要求2024/7/2731.1 通信网的构成要素通信网的构成要素通信网概念的引入通信网概念的引入在许多场合下，有若干设备需要相互通信在许多场合下，有若干设备需要相互通信2024/7/2741.1 通信网的构成要素通信网的构成要素通信网概念的引入通信网概念的引入 将若干需要通信的设备引至同一将若干需要通

2、信的设备引至同一地点，在该点设立交换设备地点，在该点设立交换设备2024/7/2751.1 通信网的构成要素通信网的构成要素通信网概念的引入通信网概念的引入 将各交换设备用线路相连以形成将各交换设备用线路相连以形成网络，可以实现更大范围的通信网络，可以实现更大范围的通信2024/7/2761.1 通信网的构成要素通信网的构成要素通信网的发展历史通信网的发展历史电话交换电话交换网络时代网络时代程控交换和程控交换和数字传输时代数字传输时代数据网络和数据网络和分组交换时代分组交换时代综合业务数字网综合业务数字网和移动通信时代和移动通信时代始于始于1919世纪末世纪末始于始于2020世世纪纪6060年

3、代年代始于始于2020世世纪纪7070年代年代始于始于2020世世纪纪8080年代年代2024/7/2771.1 通信网的构成要素通信网的构成要素通信网的发展动向通信网的发展动向业务数据化和网络综合化业务数据化和网络综合化网络宽带化网络宽带化网络个人化和智能化网络个人化和智能化网络光纤化网络光纤化2024/7/2781.1 通信网的构成要素通信网的构成要素通信网概念的引入通信网概念的引入定义：定义：通信网就是在一定范围内以通信网就是在一定范围内以终端设备终端设备和和交换设备交换设备为为点点，以，以传输传输设备设备为为线线，按一定顺序，按一定顺序点线相连点线相连形形成的有机组合的系统，它可以完成

4、成的有机组合的系统，它可以完成多个对多个用户间的通信。多个对多个用户间的通信。2024/7/2791.1 通信网的构成要素通信网的构成要素构成通信网的基本要素：构成通信网的基本要素： 终端设备终端设备、传输链路传输链路、交换设备交换设备。线点通信网2024/7/27101.1 通信网的构成要素通信网的构成要素终端设备终端设备构成：构成：信源、信宿与变换器、反变换器的一部分。主要功能：主要功能：将信源待传送的信息转换成传输链路上传送的信号；将传输链路上传送的信号转换成信宿的信息；对信息的处理。2024/7/2711终端设备终端设备终端设备的种类：终端设备的种类：电话终端、数字终端、数据通信终端、

5、图像通信终端、移动通信终端、多媒体终端1.1 通信网的构成要素通信网的构成要素2024/7/27121.1 通信网的构成要素通信网的构成要素传输链路传输链路 构成：构成：信道与变换器、反变换器的一部分主要功能：主要功能：网络节点的连接媒介，是信息与信号的传输通路具有波形变换、调制解调、多路复用、发信与收信等功能。传输介质的种类：传输介质的种类：有线或无线传输线路。通信网传输链路的发展方向是宽带化、高速率。通信网传输链路的发展方向是宽带化、高速率。2024/7/27131.1 通信网的构成要素通信网的构成要素交换设备（交换机）交换设备（交换机） 通信网的核心通信网的核心基本功能：基本功能：完成接

6、入交换节点链路的汇集、转接连续和分配，实现一个呼叫终端和他所要求的另一个或多个用户终端之间的路由选择的连接。2024/7/2714交换设备（交换机）交换设备（交换机）交换设备的交换设备的基本功能基本功能：交换、控制、管理、执行交换交换功能：功能：根据终端要求与传输链路的转接能力，完成信源与信宿之间的接续转换；控制控制与与管理管理功能：功能：交换机能依据通信流量的状态，有效地选择中继路由、进行通信流量控制和差错恢复等。执行执行功能：功能：进行各种业务的通信与交换等等。1.1 通信网的构成要素通信网的构成要素2024/7/27151.1 通信网的构成要素通信网的构成要素一个最简单的通信系统是只有两

7、个用户终端和连接这两一个最简单的通信系统是只有两个用户终端和连接这两个终端的传输线路所构成的通信系统，这种通信系统个终端的传输线路所构成的通信系统，这种通信系统所实现的通信方式，我们称之为点到点通信方式，如所实现的通信方式，我们称之为点到点通信方式，如图所示。图所示。1.1.1 交换原理交换原理 点到点通信方式点到点通信方式 2024/7/27161.1.1 交换原理交换原理87 7654321用户话机87 7654321电话交换机用户个个相连用户个个相连交换节点的引入交换节点的引入N N的增加的增加2024/7/27171.1.1 交换原理交换原理采用多个交换节点采用多个交换节点2024/7

8、/2718连接释放阶段连接释放阶段1.1.1.1 电路交换电路交换建立阶段建立阶段信息传送（通话）信息传送（通话）1 1、电路交换的基本过程：电路交换的基本过程：交换技术分类：电路交换、报文交换、分组交换交换技术分类：电路交换、报文交换、分组交换2024/7/27191.1.1.1 电路交换电路交换交换节点交换节点A交换节点交换节点B交换节点交换节点C建建立立传传送送释释放放电路交换的基本过程电路交换的基本过程2024/7/27201.1.1.1 电路交换电路交换 仅当呼叫建立与释放时间相对于通信的持续时间仅当呼叫建立与释放时间相对于通信的持续时间很小时才呈现高效率很小时才呈现高效率 在通信前

9、要有连接建立过程在通信前要有连接建立过程 只要用户不发出释放信号即使通信暂时停顿物理连只要用户不发出释放信号即使通信暂时停顿物理连接仍然保持；接仍然保持； 物理连接的任何部分发生故障都会引起通信的中断；物理连接的任何部分发生故障都会引起通信的中断；要在通信的用户间建立专门的要在通信的用户间建立专门的物理连接通路物理连接通路, ,从而从而又引起以下的特点：又引起以下的特点：2024/7/27211.1.1.1 电路交换电路交换信息具有透明性信息具有透明性: :对通信信息对通信信息不做不做处理（信令除外）处理（信令除外），而是，而是原封不动原封不动地传送，用地传送，用低速低速数据传送时数据传送时不

10、进不进行行速率、码型的变换。所以，也没有差错控制速率、码型的变换。所以，也没有差错控制同步时分复用（固定分配带宽）如图同步时分复用（固定分配带宽）如图: :同步时分复用的基本原理同步时分复用的基本原理 2024/7/2722 1.通信网的业务特性决定了所采用的交换方式的特点: 电话通信网中的话音业务，具有实时性强、可靠性要求不高的特点，而电路交换不管是其面向连接的特点，还是对信息无差错控制、透明传输以及基于呼叫损失制的流量控制特点，都满足了话音业务的特性，因而电话通信网采用电路交换方式。 2.电路交换由于无差错控制机制,因而对数据交换的可靠性没有分组交换高，不适合对差错敏感的数据业务； 3.由

11、于电路交换采用固定带宽分配方式，因而其电路利用率低、不适合突发（burst）业务。电路交换适合于实时性、恒定速率的业务。1.1.1.1 电路交换电路交换2024/7/27231.1.1.2 报文交换报文交换报文交换（又称存储转发交换）：报文交换（又称存储转发交换）：传送内容传送内容: :用户信息用户信息+ +目的地址目的地址+ +源地址源地址交换节点交换节点: :分析目的地址和选择路由分析目的地址和选择路由应用：公用电信网的电报自动交换应用：公用电信网的电报自动交换 与电路交换的原理不同，与电路交换的原理不同，不需要提供通信双方不需要提供通信双方 的物理连接的物理连接，而是将所有接收的报文暂时

12、存储；而是将所有接收的报文暂时存储；可进行速率、码型变换，具有差错控制措施可进行速率、码型变换，具有差错控制措施, ,发送多目的地发送多目的地址的报文址的报文2024/7/27241.1.1.2 报文交换报文交换交换节点交换节点A交换节点交换节点B交换节点交换节点C传输时延传输时延存储时延存储时延处理与排队处理与排队时延时延报文交换的时延报文交换的时延报文报文报文报文2024/7/27251.1.1.3 分组交换分组交换分组交分组交换：换：也采用存储转发方式；也采用存储转发方式；与报文交换不同在于：与报文交换不同在于：将用户信息分割为若干分组将用户信息分割为若干分组分组内容分组内容:分组头（选

13、路信息分组头（选路信息+控制信息）控制信息）分组交换节点分组交换节点:对各个分组分别处理，按其中的选路信息对各个分组分别处理，按其中的选路信息选择去向选择去向应用：应用：非实时的数据业务非实时的数据业务2024/7/27261.1.1.3 分组交换分组交换交换节点交换节点A交换节点交换节点B交换节点交换节点C传输时延传输时延图图1.2.4 分组交换的时延分组交换的时延存储时延存储时延处理与排队时延处理与排队时延分组分组2 2分组分组3 3分组分组4 4分组分组5 5分组分组1 1分组分组2 2分组分组3 3分组分组4 4分组分组5 5分组分组1 12024/7/27271.1.1.3 分组交换

14、分组交换分组交换的特点：信息传送的最小单位是分组（Packet） 分组由分组头和用户信息组成(分组头含有选路和控制信息) HDHDHDHDHD2024/7/27281.2 通信网的分类通信网的分类通信网分类：通信网分类：a、按所传输的信号形式可分为数字网和模拟网b、服务范围可分为本地网、长途网和国际网c、按运营方式可分为公用通信网和专用通信网d、按组网方式可分为移动通信网、卫星通信网等。2024/7/27291.2 通信网的分类通信网的分类表表 1.1 主要业务网的类型主要业务网的类型业务网 基本业务 交换节点设备 交换技术 公共电话网 普通电话业务 数字程控交换机 电路交换 移动通信网 移动

15、话音、数据 移动交换机 电路/分组交换 智能网IN 以普通电话业务为基础的增值业务和智能业务 业务交换节点、业务控制节点 电路交换 分组交换网(X.25) 低速数据业务(64 kb/s) 分组交换机 分组交换 帧中继网 局域网互连(2 Mb/s) 帧中继交换机 帧交换 数字数据网DDN 数据专线业务 DXC和复用设备 电路交换 计算机局域网 本地高速数据(10 Mb/s) 集线器(Hub)、网桥、交换机 共享介质、随机竞争式 Internet Web、数据业务 路由器、服务器 分组交换 ATM网络 综合业务 ATM交换机 信元交换 2024/7/27301.3 通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构

16、(重点重点)星型网星型网树型网树型网分布式网络分布式网络环型网环型网总线型网总线型网复合型网络复合型网络2024/7/27311.3 通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构星型网星型网结构：每一个终端均通过单一的传结构：每一个终端均通过单一的传输链路与中心交换节点相连。输链路与中心交换节点相连。 优点：优点：结构简单、建网容易、易于管理。结构简单、建网容易、易于管理。缺点：缺点：中心处理机负载过重，当其发生故障时会导致全网瘫中心处理机负载过重，当其发生故障时会导致全网瘫痪；每一节点均有专线与中心节点相连，线路利用率低。痪；每一节点均有专线与中心节点相连，线路利用率低。2024/7/27321.3 通

17、信网的拓扑结构通信网的拓扑结构树型网树型网结构：分层网络，同一线路可以连接结构：分层网络，同一线路可以连接多个终端。多个终端。优点：优点：节省线路、成本较低、易于扩展；节省线路、成本较低、易于扩展；缺点：缺点：对高层节点和链路的要求较高。对高层节点和链路的要求较高。2024/7/27331.3 通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构分布式网络（网型网）分布式网络（网型网）结构：由分布在不同地点且具有多个结构：由分布在不同地点且具有多个终端的节点机互连而成，终端的节点机互连而成，网中任一网中任一节点至少与两条线路相连。节点至少与两条线路相连。优点：当任意一条线路故障时，通信可转经其他链路完优点：当任意

18、一条线路故障时，通信可转经其他链路完成，可靠性较高，且网络易于扩充；成，可靠性较高，且网络易于扩充；缺点：网络控制机构复杂，线路增多使成本增加。缺点：网络控制机构复杂，线路增多使成本增加。全连通网：全连通网：2024/7/27341.3 通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构环型网环型网结构：各设备经环路节点机连成环形，结构：各设备经环路节点机连成环形，线路共用，采用分布控制方式，有线路共用，采用分布控制方式，有单环和双环之分。单环和双环之分。总线型网总线型网结构：通过总线把所有节点连接起来，结构：通过总线把所有节点连接起来，形成共享信道，结构简单，扩展方形成共享信道，结构简单，扩展方便。便。202

19、4/7/27351.3 通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构复合型网络复合型网络结构：将分布式网络与树型网结合起结构：将分布式网络与树型网结合起来，在通信量较大的区域采用网型来，在通信量较大的区域采用网型网结构，在局域区域采用星型网。网结构，在局域区域采用星型网。优点：提高了网络的可靠性，又节省优点：提高了网络的可靠性，又节省了链路。了链路。2024/7/27361.4 现代通信网的构成现代通信网的构成通信网构成：通信网构成：业务网+支撑网（信令网、同步网、管理网）管理网同步网业务网信令网2024/7/27371.4 现代通信网的构成现代通信网的构成信令网：信令网：在通信网中，除了传递业务信息外，

20、还有相当一部分信息在网上流动，这部分信息不是传递给用户的声音、图像或文字等与具体业务有关的信号，而是在通信设备之间传递的控制信号，如占用、释放、设备忙闲状态、被叫用户号码等，这些都属于控制信号。信令就是通信设备（包括用户终端，交换设备等）之间传递的除用户信息以外的控制信号。信令网就是传输这些控制信号的网络。 2024/7/27381.4 现代通信网的构成现代通信网的构成同步网：同步网：电信网内任何两个数字交换设备的时钟速率差超过一定值时，接收信号交换的缓存读写时钟会产生速率差，当该差值超过某一定值时将产生滑码，会造成接收数字流的误码或失步。同步网的功能就在于使交换设备时钟频率相同，以消除或减少

21、滑码。 2024/7/27391.4 现代通信网的构成现代通信网的构成管理网：管理网：主要包括网路管理系统、维护监控系统等。主要功能是：主要功能是： 流量分配； 避免网路过负荷和阻塞扩散； 在出现故障时根据告警信号和异常数据采取封闭、启动、倒换和更换故障部件等。 随着网路不断地扩大和设备更新，维护管理的软硬件系统将进一步加强、完善和集中，从而使维护管理更加机动、灵活、适时、有效。 2024/7/27401.5 通信网的质量要求通信网的质量要求对通信网的基本质量要求对通信网的基本质量要求接通的任意性与快速性：接通的任意性与快速性：影响因数：拓扑结构、网路资源、可靠性。影响因数：拓扑结构、网路资源、可靠性。传送信号的透明性与一致性；传送信号的透明性与一致性；可靠性与经济性。可靠性与经济性。