现代通信网 第一章 概论

1、 第一章第一章 概论概论1.1 1.1 通信网的基本概念通信网的基本概念一、通信系统的组成一、通信系统的组成 1.1.通信系统的定义通信系统的定义 通信系统就是用电信号（或光信号）传通信系统就是用电信号（或光信号）传递信息的系统。递信息的系统。 2. 2. 通信系统的组成通信系统的组成 一个通信系统主要包括：信源、变换器、一个通信系统主要包括：信源、变换器、信道、噪声源、反变换器和信宿等六部分。信道、噪声源、反变换器和信宿等六部分。 信源变换器信道反变换器噪声源信宿图图1.11.1 通信系统基本模型示意图通信系统基本模型示意图 （1 1）信源：是指发出信息的基本设施。在）信源：是指发出信息的基

2、本设施。在 在人与人之间进行通信时，信源指的就是直接在人与人之间进行通信时，信源指的就是直接发出信息的人。发出信息的人。 （2 2）变换器是将信源发出的信息按一定的）变换器是将信源发出的信息按一定的目的进行变换的设备。通过变换器的变换，信目的进行变换的设备。通过变换器的变换，信源发出的信息被变换成适合在信道上传输的信源发出的信息被变换成适合在信道上传输的信息。息。 （3 3）信道：是信息传输介质的总称。如前信道：是信息传输介质的总称。如前所述，不同的信源形式所对应的变换处理方式所述，不同的信源形式所对应的变换处理方式不同，与之对应的信道形式也会不同。通常的不同，与之对应的信道形式也会不同。通常

3、的情况下，信道的划分标准有两种方式。情况下，信道的划分标准有两种方式。 其一，信道按传输介质的不同可分为无线其一，信道按传输介质的不同可分为无线信道和有线信道。其二，信道按传输信号形式信道和有线信道。其二，信道按传输信号形式的不同可分为模拟信道和数字信道。的不同可分为模拟信道和数字信道。 （4 4）反变换器：将从信道上接收的信号反变换器：将从信道上接收的信号变换成信息接收者可以接收的信息，其工作变换成信息接收者可以接收的信息，其工作过程是变换器的逆工作过程。过程是变换器的逆工作过程。 （5 5）信宿：是信息传输的终点，也就是信宿：是信息传输的终点，也就是信息的接收者。信息的接收者。 （6 6）

4、噪声源：是系统内各种干扰影响的）噪声源：是系统内各种干扰影响的等效结果。一般将系统内所存在的干扰折合等效结果。一般将系统内所存在的干扰折合到信道中进行分析。到信道中进行分析。 3. 3. 通信系统的分类通信系统的分类 （1 1）按通信业务分类）按通信业务分类 （2 2）按传输的信号形式分类）按传输的信号形式分类二、通信网的概念及构成要素二、通信网的概念及构成要素 1.1. 通信网的概念通信网的概念 通信网是由一定数量的节点（包括终端通信网是由一定数量的节点（包括终端设备和交换设备）和连接节点的传输链路相设备和交换设备）和连接节点的传输链路相互有机地组合在一起，以实现两个或多个规互有机地组合在一

5、起，以实现两个或多个规定点之间信息传输的通信体系。定点之间信息传输的通信体系。 2.2.通信网的构成要素通信网的构成要素 （1 1）终端设备：）终端设备：终端设备是通信网中的终端设备是通信网中的源点和终点，是用户与通信网之间的接口。源点和终点，是用户与通信网之间的接口。它除对应于信源和信宿之外还包括了一部分它除对应于信源和信宿之外还包括了一部分变换和反变换装置。变换和反变换装置。 终端设备主要功能是：第一种功能是发终端设备主要功能是：第一种功能是发送端将发送的信息转变成适合信道上传送的送端将发送的信息转变成适合信道上传送的信号，接收端则从信道上接收信号，并将之信号，接收端则从信道上接收信号，并

6、将之恢复成能被利用的信息，第二种功能是能产恢复成能被利用的信息，第二种功能是能产生和识别网内所需的信令信号或规则，以便生和识别网内所需的信令信号或规则，以便相互联系和应答。相互联系和应答。 （2 2）传输链路：是信息的传输通道，是）传输链路：是信息的传输通道，是连接网路节点的媒介，包括信道与变换器、连接网路节点的媒介，包括信道与变换器、反变换器的一部分。反变换器的一部分。 传输链路分为不同的类型，各有不同的传输链路分为不同的类型，各有不同的实现方式和适用范围。实现方式和适用范围。 （3 3）交换设备：根据寻址信息和网控指）交换设备：根据寻址信息和网控指令进行链路连接或信号导向，以使通信网中令进

7、行链路连接或信号导向，以使通信网中的多对用户建立信号通路，交换设备以节点的多对用户建立信号通路，交换设备以节点的形式与邻接的传输链路一起构成各种拓扑的形式与邻接的传输链路一起构成各种拓扑结构的通信网，是现代通信网的核心。结构的通信网，是现代通信网的核心。三、通信网的分类三、通信网的分类 现代通信网从各个不同的角度出发，可现代通信网从各个不同的角度出发，可有各种不同的分类。常见的有：有各种不同的分类。常见的有： （1 1）按通信的业务类型进行分类：电话按通信的业务类型进行分类：电话通信网、电报通信网、电视网、数据通信网、通信网、电报通信网、电视网、数据通信网、计算机通信网（局域网、城域网和广域网

8、）、计算机通信网（局域网、城域网和广域网）、多媒体通信网和综合业务数字网等。多媒体通信网和综合业务数字网等。 （2 2）按通信的传输手段进行分类：长波）按通信的传输手段进行分类：长波通信网、载波通信网、光纤通信网、卫星通通信网、载波通信网、光纤通信网、卫星通信网、微波接力网等。信网、微波接力网等。 （3 3）按通信服务的区域进行分类：市话按通信服务的区域进行分类：市话通信网、长话通信网和国际通信网或局域网、通信网、长话通信网和国际通信网或局域网、城域网和广域网等。城域网和广域网等。 （4 4）按通信服务的对象进行分类：公用）按通信服务的对象进行分类：公用通信网、专用通信网等。通信网、专用通信网

9、等。 （5 5）按通信传输处理信号的形式分：模）按通信传输处理信号的形式分：模拟通信网和数字通信网等。拟通信网和数字通信网等。 （6 6）按通信的活动方式分：固定通信网）按通信的活动方式分：固定通信网和移动通信网等。和移动通信网等。四、通信网的基本结构四、通信网的基本结构 拓扑结构主要有：网型、星形、复合型、拓扑结构主要有：网型、星形、复合型、总线形、环形、树形和线形。总线形、环形、树形和线形。 如图如图1.21.2所示：所示： (a) 网 状 网 (b) 星 型 网 (c) 复 合 型 网 (d) 环 型 网 (e) 总 线 型 网 图图1.2 1.2 通信网的基本拓扑结构通信网的基本拓扑结

10、构 1.1.网形网：网形网：多个节点或用户之间互连而多个节点或用户之间互连而成的通信网称为网形网。成的通信网称为网形网。 如果有如果有 N N 个节点，对于网形网，有多少个节点，对于网形网，有多少条传输链路？条传输链路？ 网孔形网是网形网的一种变形，是不完网孔形网是网形网的一种变形，是不完全网形网。全网形网。 2. 2.星型网：拓扑结构是一种以中央节点星型网：拓扑结构是一种以中央节点为中心，把若干外围节点（或终端）连接起为中心，把若干外围节点（或终端）连接起来的辐射式互连结构。来的辐射式互连结构。 3.3.复合型网：是由网状网和星型网复合复合型网：是由网状网和星型网复合而成的网络。而成的网络。

11、 4. 4.环型网：如果通信网各节点被连接成环型网：如果通信网各节点被连接成闭合的环路，则称为环型网。闭合的环路，则称为环型网。 在环路中，每个节点的地位和作用是相在环路中，每个节点的地位和作用是相同的，不需要进行路径选择，控制比较简单。同的，不需要进行路径选择，控制比较简单。 5.5.总线型网：把所有的节点连接在同一总线型网：把所有的节点连接在同一总线上，是一种通路共享的结构。总线上，是一种通路共享的结构。 总线型网具有良好的扩充性能，可以使总线型网具有良好的扩充性能，可以使用多种存取控制方式，例如，载波侦听多路用多种存取控制方式，例如，载波侦听多路访问访问/碰撞检测方式等。碰撞检测方式等。

12、1.2 1.2 通信网的质量要求通信网的质量要求 通信网的质量要求主要表现在以下三个通信网的质量要求主要表现在以下三个方面：方面： 1.1.接通的任意性与快速性接通的任意性与快速性 这是通信网的最基本要求，是指网内的这是通信网的最基本要求，是指网内的一个用户能够快速地接通网内任一其它用户。一个用户能够快速地接通网内任一其它用户。主要由通信网的拓扑结构、网路资源和可靠主要由通信网的拓扑结构、网路资源和可靠性决定。性决定。 2.2.信号传输的透明性与传输质量的一致性信号传输的透明性与传输质量的一致性 透明性：在规定的业务范围内的信息都可透明性：在规定的业务范围内的信息都可以在网内传输，对用户不加任

13、何限制。以在网内传输，对用户不加任何限制。 传输质量的一致性：是指网内任何两个用传输质量的一致性：是指网内任何两个用户通信时，应该具有相同或相仿的传输质量，户通信时，应该具有相同或相仿的传输质量，而与用户之间的距离无关。而与用户之间的距离无关。 3. 3.网路的可靠性与经济合理性网路的可靠性与经济合理性 可靠性：是指在概率的意义上，是平均可靠性：是指在概率的意义上，是平均故障间隔时间到达一定要求。故障间隔时间到达一定要求。 可靠性必须与经济合理性结合起来。可靠性必须与经济合理性结合起来。1.3 1.3 现代通信网的构成及发展现代通信网的构成及发展一、现代通信网的构成一、现代通信网的构成 现代通

14、信网根据其组成功能，可以划分现代通信网根据其组成功能，可以划分为业务网和支撑网。为业务网和支撑网。 1.1.业务网：就是用户信息网，是现代通业务网：就是用户信息网，是现代通信网的主体，是向用户提供电话、电报、传信网的主体，是向用户提供电话、电报、传真、数据、图像等各种电信业务的网内。可真、数据、图像等各种电信业务的网内。可以分为用户接入网、交换网和传输网。以分为用户接入网、交换网和传输网。 2. 2.支撑网：是使业务网正常运行、增强支撑网：是使业务网正常运行、增强网络功能，提供全网服务质量以满足用户要网络功能，提供全网服务质量以满足用户要求的网络。求的网络。 支撑网包括信令网、同步网和管理网。

15、支撑网包括信令网、同步网和管理网。 现代通信网构成见教材图现代通信网构成见教材图1.91.9。二、现代通信网的发展二、现代通信网的发展 现代通信网的发展过程，大体可分为以现代通信网的发展过程，大体可分为以下四个阶段。下四个阶段。 1.1.第一阶段：是第一阶段：是 1919世纪中叶至世纪中叶至 2020世纪世纪40 40 年代。从有线通信的角度来看，年代。从有线通信的角度来看，1844 1844 年年有线电报的发明人莫尔斯（有线电报的发明人莫尔斯（ Samuel MorseSamuel Morse）亲自从华盛顿向其他的大学发出第一份电报；亲自从华盛顿向其他的大学发出第一份电报； 1854 185

16、4年美国军队在克里米亚战争中，建年美国军队在克里米亚战争中，建立了从司令部到下属部队的电报通信网；美立了从司令部到下属部队的电报通信网；美国在内战中，联邦政府共架设了国在内战中，联邦政府共架设了 2.42.4万公里万公里的电报线。的电报线。 2.2.第二阶段：现代通信网发展的第二阶第二阶段：现代通信网发展的第二阶段是在段是在2020世纪世纪50507070年代。晶体管、半导体年代。晶体管、半导体集成电路和计算机等技术的发展，为通信网集成电路和计算机等技术的发展，为通信网的发展起到了关键作用。的发展起到了关键作用。 3. 3.第三阶段：现代通信网发展的第三阶第三阶段：现代通信网发展的第三阶段大致

17、在段大致在2020世纪的世纪的70708080年代。年代。19701970年一根年一根涂有二氧化硅的光导纤维的传输损耗达到了涂有二氧化硅的光导纤维的传输损耗达到了20dB/km20dB/km，而，而 19591959年激光的发明导致光通信年激光的发明导致光通信技术的起步。技术的起步。 4. 4.第四阶段：现代通信网发展的第四阶第四阶段：现代通信网发展的第四阶段开始于段开始于2020世纪世纪8080年代中期。年代中期。19721972年原年原CCITTCCITT（现为（现为ITU-TITU-T）在）在G.703G.703建议中初步定义了综建议中初步定义了综合业务数字网（合业务数字网（ISDNISDN）的概念，）的概念，19841984年通过年通过了了ISDNISDN的的I I系列建议，被称为系列建议，被称为ISDNISDN发展的第一发展的第一个里程碑。个里程碑。 未来通信网的发展方向主要表现在以下未来通信网的发展方向主要表现在以下几个方面：几个方面： 1.1.数字化：在通信网中全面采用数字技数字化：在通信网中全面采用数字技术。术。 2.2.综合化：把各种业务综合在一个数字综合化：把各种业务综合在一个数字通信网中传送，为用户提供综合性服务。通信网中传送，为用户提供综合性服务。