通信网理论与应用

1、通信2011级编著电子工业出版社课程介绍2内容课程意义和培养目标课程内容先修课程、考评方式及主要参考书课程意义70年代以来，随着计算机、程控交换、分组交换、IP、ISDN、ATM等技术的出现，通信网络技术飞速发展思考：为什么会出现这些技术？你了解技术演进的历史吗？你了解技术演进的背后动机吗？计算机导致程控交换出现，从而不再使用手工的方式；计算机导致数据传输成为重要需求，从而出现分组交换21世纪的通信将是一个融合了语音、数据和图像业务的超高速、宽带、可移动的多媒体网络思考：这对于网络理论带来了哪些问题？如何比较提炼出这些问题？3课程意义通信的多样化和大规模化要求对网络进行周密的预测、有效的控制以

2、及合理的优化思考：你了解目前能做到这样吗？不去理会所谓的多样化和大规模化又会带来什么样的问题？随着硬件技术的不断成熟，网络管理和性能优化已经成为决定通信网络公司（运营商）成败的决定因素思考：都有哪些因素被认为是决定通信网络公司成败的决定因素？竞争的不断激烈（通信自由化）大大促进了网络运营商和制造商对网络性能和成本的关注思考：你认为性能分析与理论的关系是什么？5课程意义时代的变化需要我们培养懂得网络运营和管理的高级专门人才思考：科学运营管理的依据是什么？具体地讲，我们需要懂得链路层、网络层及网络层之上的功能，尤其是懂得网络控制平面和管理平面的人才思考：通信网络的管理与控制方式与通信网理论是什么关

3、系？通信网理论正是将通信网络抽象出来，利用排队论和图论等从理论上对其进行研究和分析，并将成果应用到实际中以调整、管理与控制网络使其发挥最大性能6培养目标学会用数学的语言研究通信网思考：如果是你负责构建通信网的理论研究框架，你会如何入手？学会从应用的角度理解通信网思考：为什么要从应用的角度理解通信网？学会用随机的思想看待通信网思考：随机的思想都用在哪里？能否举出一些例子？随机的思想最显著的一个例子即无论经过如何设计的通信网，总会时而闲置致使成本提高，时而又拥塞致使性能下降，而变化从来无法事先准确的知道7培养目标掌握各种通信网的性能分析技巧思考：有哪些性能可以分析？还有其他什么性能指标吗？通信网的

4、性能：容量、通过率、阻塞率、转接时间等，基本都涉及服务质量或QoS加深对通信网工作原理的理解思考：你认为通信网工作的原理是什么？你思考过此前的工程师为什么要这样设计网络吗？一个通信网重要设计的举例：汇接，即采用大规模效应，增强主干线的能力，在承载相同的话务量时效率最高（即使用最少的物理链路）培养目标不仅要知其然，还要知其所以然思考：你自己学习通信网知识的时候看paper吗？会去考虑各种通信网设计的理论依据吗？89内容课程意义和培养目标课程内容先修课程、考评方式及主要参考书10课程内容通信网概述通信网理论排队论 &网络业务分析图论 &网络拓扑分析常见通信网12课程内容第一部分：通信网概论1. 系

5、统和网 & 通信网的类型2. 通信网的设计要素（对通信网的要求）网络的外部特性、网络内部能力经济规模、业务提供3. 网络的历史、现状和未来13课程内容4. 网络服务网络组成部分（主要组成部分：终端、信道、交换设备）应用（固定比特速率、可变比特速率）网络服务（面向连接服务、无连接服务）基本网络机制多路复用、交换与路由差错控制、流量工程、资源分配5. 网络分层模型简介OSI分层体系Internet体系与OSI体系的对应Internet的成功与局限性14课程内容第二部分：通信网业务分析1. 排队论基础排队论概述如何描述一个排队系统（三要素：m、）M | M |1M | M | m（n）问题推广：M

6、| G | 1，G | M | 1和G | G | 1问题15课程内容2. 业务模型与分析测度（业务量、呼叫量）和指标（呼损与阻塞、时延、通过量与信道利用率）业务分析举例有限用户即时拒绝系统主备线即时拒绝系统公用备线即时拒绝系统优先制系统排队论基础知识的应用！课程内容3. 多址接入系统的分析1617课程内容第三部分：图论与通信网拓扑结构分析1. 图论基础图论引论基本定义（端、边、图的运算）图的联接性树、割和环图的矩阵表示18课程内容2. 最短径问题最短主树端间的最短径（指定端与其它端、任意端间）网的中心与中点3. 流量分配问题源宿间最大流问题最佳流（费用最小流）问题18课程内容1. 电话通信网

7、2.数据网3.IP网4.支撑网第四部分：常见通信网18课程内容v政务网政务网第四部分：常见通信网课程内容vIPIP电话网电话网第四部分：常见通信网课程内容v车辆车辆GPSGPS监控网监控网第四部分：常见通信网课程内容19内容课程意义和培养目标课程内容先修课程、考评方式及主要参考书20先修课程概率论随机事件概念随机事件的独立性与相关性条件概率与全概率定理常见概率分布及其特性离散型分布：二项分布、泊松分布、几何分布等连续型分布：均匀分布、正态分布、指数分布等多维随机变量及其分布函数随机变量的特征量（均值、方差、相关系数等）21先修课程随机过程大数定律及中心极限定理随机过程的特征量与特征函数泊松过程

8、、生灭过程、更新过程马尔可夫过程的状态转移概率与切普曼 柯尔莫哥洛夫方程式高斯过程通信网络电路交换、分组交换、ATM交换的概念局域网、广域网等网络计算机网络基本工作原理（七层协议等）22考评方式考试成绩100考试：开卷 ? 理论计算（40%），填空、选择题目等NO!24主要参考书通信网理论基础，周炯磐，人民邮电出版社高性能通信网络，J. Walrand，P. Varaiya，电子工业出版社排队论在通信网络中的应用，盛友招，北邮出版社现代通信中的排队论，陈鑫林， 电子工业出版社信息网络理论基础 李建东， 西安电子科技大学出版社计算机网络谢希仁，第四版， 电子工业出版社25有问题吗？第一章第一章

9、通信网概述通信网概述 通信网技术是通信网技术是规划、设计、建设和维护规划、设计、建设和维护网络方网络方面的技术。面的技术。要想把通信网建设好维护好，必须了解各种类要想把通信网建设好维护好，必须了解各种类型的型的通信网的结构、接口、协议和技术指标通信网的结构、接口、协议和技术指标，了解各类了解各类通信网之间的关系和互连通信网之间的关系和互连，网络技术，网络技术已经成为一门专门的学科，其内容十分丰富，已经成为一门专门的学科，其内容十分丰富，已成为通信工程领域重要的基础知识。已成为通信工程领域重要的基础知识。 第一章 通信网概述 1.1 通信网的概念通信网的概念 1.2 通信网组网结构通信网组网结构

10、 1.3 通信网的质量要求通信网的质量要求 1.4 通信网的发展趋势通信网的发展趋势 1.1 通信网的概念1.1.1通信系统的基本组成通信系统的基本组成1.1.2 通信网的概念及构成要素通信网的概念及构成要素1.1.3 通信网的分层结构通信网的分层结构 1.1.4 通信网的业务及网络分类通信网的业务及网络分类 对于双向通信还需要另一个通信系统完成相反方向的信息传对于双向通信还需要另一个通信系统完成相反方向的信息传送工作。送工作。而要实现多用户间的通信，则需要将多个通信系统有机地组而要实现多用户间的通信，则需要将多个通信系统有机地组成一个整体，使它们能协同工作，即形成通信网。成一个整体，使它们能

11、协同工作，即形成通信网。 1.1.2 通信系统的基本组成1.1 通信网的概念1.1.1通信系统的基本组成通信系统的基本组成1.1.2 通信网的概念及构成要素通信网的概念及构成要素1.1.3 通信网的分层结构通信网的分层结构 1.1.4 通信网的业务及网络分类通信网的业务及网络分类 1. 通信网的概念通信网的概念 定义：通信网是由一定数量的节点（包括终端节定义：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，按约定的信令或协议完成任意地组织在一起的，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。用户间信

12、息交换的通信体系。功能：就是适应用户呼叫的需要，以用户满意的功能：就是适应用户呼叫的需要，以用户满意的效果传输网内任意两个或多个用户的信息。效果传输网内任意两个或多个用户的信息。 1.1.3 通信网的概念及构成要素 在通信网上，信息的交换可以在两个用户间进行，在在通信网上，信息的交换可以在两个用户间进行，在两个计算机进程间进行，还可以在一个用户和一个设两个计算机进程间进行，还可以在一个用户和一个设备间进行。备间进行。 交换的信息包括交换的信息包括用户信息用户信息( (如话音、数据、图像等如话音、数据、图像等) )、控制信息控制信息( (如信令信息、路由信息等如信令信息、路由信息等) )和和网络

13、管理信息网络管理信息三类。三类。 由于信息在网上通常以电或光信号的形式进行传输，由于信息在网上通常以电或光信号的形式进行传输，因而现代通信网又称电信网。因而现代通信网又称电信网。 1.1.3 通信网的概念及构成要素2. 通信网的构成要素通信网的构成要素 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。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：通信网由终端设备、交换设备从硬件构成来看：通信网由终端设备、交换设备和传输系统构成，他们完成通信网的基本功能：和传输系统构成，他

14、们完成通信网的基本功能：接入、交换和传输。接入、交换和传输。 软件设施则包括信令、协议、控制、管理、计费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。维护，实现通信网的智能化。 1.1.3 通信网的概念及构成要素构成通信网的硬件设备构成通信网的硬件设备 终端设备终端设备 传输系统传输系统 交换设备交换设备1.1.3 通信网的概念及构成要素（1 1）终端设备终端设备1.1.3 通信网的概念及构成要素 终端设备终端设备（2 2）传输系统）传输系统 传输系统（传输链路）是信息的传输通道，传输系统

15、（传输链路）是信息的传输通道，是连接网络节点的媒介。它一般包括信道是连接网络节点的媒介。它一般包括信道与变换器、反变换器的一部分。与变换器、反变换器的一部分。狭义信道：是单纯的传输媒介（比如光缆等）；狭义信道：是单纯的传输媒介（比如光缆等）；广义信道：除了传输媒介以外，还包括相应的变广义信道：除了传输媒介以外，还包括相应的变换设备。换设备。 传输链路指的是广义信道。传输链路指的是广义信道。 1.1.3 通信网的概念及构成要素通常传输系统的硬件组成应包括：通常传输系统的硬件组成应包括： 线路接口设备线路接口设备传输媒介传输媒介交叉连接设备交叉连接设备1.1.3 通信网的概念及构成要素传输系统一个

16、主要的设计目标传输系统一个主要的设计目标提高物理线路的使用效率。提高物理线路的使用效率。通常传输系统都采用了多路复用技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、波分术，如频分复用、时分复用、波分复用等。复用等。 1.1.3 通信网的概念及构成要素传输系统必须与交换节点协调一致 保持帧同步和位同步保持帧同步和位同步遵守相同的传输体制遵守相同的传输体制(如如PDH、SDH等等)以保证交换节点能正确接收和识别传输系统的数据流。（3 3）交换设备）交换设备1.1.3 通信网的概念及构成要素交换设备是构成通信网的核心要素，它的基本功能是：最常见的交换设备有v电话交换机电话交换机v分组交换机

17、分组交换机v路由器路由器v转发器转发器图图1.2 1.2 交换节点的基本功能结构交换节点的基本功能结构 1.1.3 通信网的概念及构成要素电话交换机的基本功能结构如图电话交换机的基本功能结构如图1.2所所示，其主要功能有：示，其主要功能有：1.1 通信网的概念1.1.1通信系统的基本组成通信系统的基本组成1.1.2 通信网的概念及构成要素通信网的概念及构成要素1.1.3 通信网的分层结构通信网的分层结构 1.1.4 通信网的业务及网络分类通信网的业务及网络分类 背景背景u通信技术发展、用户需求日益多样化通信技术发展、用户需求日益多样化u现代通信网正处于变革与发展之中现代通信网正处于变革与发展之

18、中u网络类型及所提供的业务种类不断增加和更新网络类型及所提供的业务种类不断增加和更新u形成了复杂的通信网络体系形成了复杂的通信网络体系1.1.4 通信网的分层结构u更清晰地描述现代通信网络结构更清晰地描述现代通信网络结构u网络的分层使网络规范与具体实施方法无关网络的分层使网络规范与具体实施方法无关u简化了网络的规划和设计简化了网络的规划和设计u使各层的功能相对独立使各层的功能相对独立引入网络的分层结构引入网络的分层结构网络的分层结构网络的分层结构网络结构的垂直描述网络结构的垂直描述网络结构的水平描述网络结构的水平描述1.1.4 通信网的分层结构1. 网络结构的垂直描述网络结构的垂直描述 v根据

19、不同的功能将网络分解成多个根据不同的功能将网络分解成多个功能层功能层v上下层之间的关系为客户上下层之间的关系为客户/ /服务者服务者关系关系1.1.4 通信网的分层结构图图1.3 垂直观点的网络结构垂直观点的网络结构 把把OSIOSI七层模型进行简化，从垂直结构上，从功能上将通信网分七层模型进行简化，从垂直结构上，从功能上将通信网分为应用层、业务网和传送网，如图为应用层、业务网和传送网，如图1.31.3所示所示1.1.4 通信网的分层结构图图1.3 垂直观点的网络结构垂直观点的网络结构 把把OSIOSI七层模型进行简化，从垂直结构上，从功能上将通信网分七层模型进行简化，从垂直结构上，从功能上将

20、通信网分为应用层、业务网和传送网，如图为应用层、业务网和传送网，如图1.31.3所示所示v应用层面：表示各种信息应用与服务种类应用层面：表示各种信息应用与服务种类1.1.4 通信网的分层结构图图1.3 垂直观点的网络结构垂直观点的网络结构 把把OSIOSI七层模型进行简化，从垂直结构上，从功能上将通信网分七层模型进行简化，从垂直结构上，从功能上将通信网分为应用层、业务网和传送网，如图为应用层、业务网和传送网，如图1.31.3所示所示v业务网层面：表示支持各种信息服务的业业务网层面：表示支持各种信息服务的业务提供手段与装备，它是现代通信网的主务提供手段与装备，它是现代通信网的主体，是向用户提供诸

21、如电话、电报、传真、体，是向用户提供诸如电话、电报、传真、数据、图像等各种通信业务的网络。数据、图像等各种通信业务的网络。1.1.4 通信网的分层结构图图1.3 垂直观点的网络结构垂直观点的网络结构 把把OSIOSI七层模型进行简化，从垂直结构上，从功能上将通信网分七层模型进行简化，从垂直结构上，从功能上将通信网分为应用层、业务网和传送网，如图为应用层、业务网和传送网，如图1.31.3所示所示v传送网层面：表示支持业务网的传送手段传送网层面：表示支持业务网的传送手段和基础设施，包括骨干传送网和接入网。和基础设施，包括骨干传送网和接入网。1.1.4 通信网的分层结构图图1.3 垂直观点的网络结构

22、垂直观点的网络结构 把把OSIOSI七层模型进行简化，从垂直结构上，从功能上将通信网分七层模型进行简化，从垂直结构上，从功能上将通信网分为应用层、业务网和传送网，如图为应用层、业务网和传送网，如图1.31.3所示所示v支撑网用以支持全部三个层支撑网用以支持全部三个层面的工作，提供保证通信网面的工作，提供保证通信网有效正常运行的各种控制和有效正常运行的各种控制和管理能力，传统的通信支撑管理能力，传统的通信支撑网包括信令网、同步网和电网包括信令网、同步网和电信管理网。信管理网。1.1.4 通信网的分层结构2. 网络结构的水平描述网络结构的水平描述 水平描述是基于用户接入网络实际的物理连接来划分的，

23、水平描述是基于用户接入网络实际的物理连接来划分的，可分为可分为v 用户驻地网（用户驻地网（CPNCPN：Customer premises NetworkCustomer premises Network）v 接入网（接入网（ANAN：Access NetworkAccess Network）v 核心网（核心网（CNCN：Core NetworkCore Network）图1.4 水平观点的网络结构 UNIUNI：用户网络接口：用户网络接口SNISNI：业务节点接口：业务节点接口 1.1.4 通信网的分层结构网络结构的水平描述网络结构的水平描述 vCPNCPN：指用户终端到用户网络接口（：指用

24、户终端到用户网络接口（UNIUNI）之间所包含的机线设备，）之间所包含的机线设备，是属于用户自己的网络。是属于用户自己的网络。vCNCN：包含了交换网和传输网的功能，或者说包含了长途网和中继网：包含了交换网和传输网的功能，或者说包含了长途网和中继网的功能，在实际网络中一般分为省际干线（即一级干线）、省内干的功能，在实际网络中一般分为省际干线（即一级干线）、省内干线（即二级干线）和局间中继网（即本地网或城域网）。线（即二级干线）和局间中继网（即本地网或城域网）。vANAN：位于：位于CNCN和和CPNCPN之间，包含了连接两者的所有设施设备与线路。之间，包含了连接两者的所有设施设备与线路。ANA

25、N已经从功能和概念上替代了传统的用户环路结构，成为通信网的已经从功能和概念上替代了传统的用户环路结构，成为通信网的重要组成部分，被称为通信网的重要组成部分，被称为通信网的“最后一公里最后一公里” ” 。 1.1.4 通信网的分层结构v局域网（局域网（LANLAN：Local Area NetworkLocal Area Network）v城域网（城域网（MANMAN：Metropolitan Area NetworkMetropolitan Area Network）v广域网（广域网（WANWAN：Wide Area NetworkWide Area Network）网络结构的水平描述网络结构

26、的水平描述 1.1.4 通信网的分层结构1.1 通信网的概念1.1.1通信系统的基本组成通信系统的基本组成1.1.2 通信网的概念及构成要素通信网的概念及构成要素1.1.3 通信网的分层结构通信网的分层结构 1.1.4 通信网的业务及网络分类通信网的业务及网络分类 业务的分类并无统一的方式业务的分类并无统一的方式好的业务分类有助于运营商进行网络规划好的业务分类有助于运营商进行网络规划和运营管理和运营管理1.1.5 通信网的业务及网络分类通信网的业务及网络分类 1. 通信网的业务通信网的业务 现代通信网建设与运行的真正目的是要为用户现代通信网建设与运行的真正目的是要为用户提供他们所需的各类通信业

27、务，满足他们对不提供他们所需的各类通信业务，满足他们对不同业务服务质量的需求。因此通信业务是最直同业务服务质量的需求。因此通信业务是最直接面向用户的。接面向用户的。 v语音业务语音业务 固定电话业务、移动电话业务、固定电话业务、移动电话业务、VOIPVOIP、会议电话业务和电话语音信息、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，所需带宽服务业务等。该类业务不需要复杂的终端设备，所需带宽64kb/s64kb/s，采，采用电路或分组方式承载。用电路或分组方式承载。v数据业务数据业务 电子邮件、数据检索、电子邮件、数据检索、webweb浏览、文件传输、局域网互连、面向事务的

28、浏览、文件传输、局域网互连、面向事务的数据处理业务等，所需带宽差别较大，一般需要大于数据处理业务等，所需带宽差别较大，一般需要大于64kb/s64kb/s的带宽，的带宽，采用电路和分组方式承载。采用电路和分组方式承载。 v图像业务图像业务 传真、传真、CAD/CAMCAD/CAM图像传送等。该类业务所需带宽差别较大，图像传送等。该类业务所需带宽差别较大，G4G4类传真类传真需要需要2.4-64kb/s2.4-64kb/s带宽，而带宽，而CAD/CAMCAD/CAM则需要则需要64kb/s-34Mb/s64kb/s-34Mb/s的带宽。的带宽。 v视频和多媒体业务视频和多媒体业务 可视电话、视频

29、会议、视频点播、普通电视、高清晰度电视等。该类可视电话、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，会议电视需要业务所需的带宽差别很大，例如，会议电视需要64k-2Mb/s64k-2Mb/s，而高清，而高清晰度电视需要晰度电视需要140Mb/s140Mb/s左右。左右。 1.1.5 通信网的业务及网络分类通信网的业务及网络分类 根据信息类型的不同业务分为：根据信息类型的不同业务分为： 按照网络提供业务的方式业务分为按照网络提供业务的方式业务分为 v 承载业务：承载业务：网络在网络在UNIUNI处提供的单纯的信息传送业务。网络用电路或处提供的单纯的信息传送业务

30、。网络用电路或分组交换方式将信息从一个分组交换方式将信息从一个UNIUNI透明地传送到另一个透明地传送到另一个UNIUNI，而不对信息，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式（分组还是电路交换）、承载速率、承载能力（语音、数据、多媒式（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。体）来定义。v 用户终端业务：用户终端业务：所有面向用户的业务，它在与终端的接口上提供。它所有面向用户的业务，它在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，终端业务既反映

31、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、传真、数据、多媒体等。一般来讲，用户终端业务都是在包括电话、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。承载业务的基础上增加了高层功能而形成的。v 补充业务：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、三方本业务一起提供。常见的补充业务有主叫号码显

32、示、呼叫转移、三方通话、虚拟专网等。通话、虚拟专网等。 图1.5 承载业务和用户终端业务 1.1.5 通信网的业务及网络分类通信网的业务及网络分类 承载业务和用户终端业务的实现位置承载业务和用户终端业务的实现位置目前通信网业务存在的主要问题是：目前通信网业务存在的主要问题是： v大多数业务都是基于旧的技术和现存的网络结构大多数业务都是基于旧的技术和现存的网络结构来实现来实现v除了基本的语音和低速数据业务外，大多数业务除了基本的语音和低速数据业务外，大多数业务的服务性能都与用户实际的要求存在不小的差距的服务性能都与用户实际的要求存在不小的差距1.1.5 通信网的业务及网络分类通信网的业务及网络分

33、类 未来通信网提供的业务应呈现以下特征：未来通信网提供的业务应呈现以下特征： v移动性，包括终端移动性、个人移动性移动性，包括终端移动性、个人移动性v带宽按需分配带宽按需分配v多媒体性多媒体性 v交互性交互性 v按通信的业务类型进行分类，即业务网有：按通信的业务类型进行分类，即业务网有：固定电话通固定电话通信网、移动电话通信网、传真通信网、数据通信网、计信网、移动电话通信网、传真通信网、数据通信网、计算机通信网、广播电视网、多媒体通信网和综合业务数算机通信网、广播电视网、多媒体通信网和综合业务数字网等。字网等。 v按通信的传输媒介进行分类：按通信的传输媒介进行分类：电缆通信网、光缆通信网、电缆

34、通信网、光缆通信网、微波通信网、卫星通信网等。微波通信网、卫星通信网等。 v按通信传输处理信号的形式进行分类：按通信传输处理信号的形式进行分类：模拟通信网和数模拟通信网和数字通信网等。字通信网等。v按通信服务的范围进行分类：按通信服务的范围进行分类：本地通信网、长途通信网本地通信网、长途通信网和国际通信网或局域网（和国际通信网或局域网（LANLAN）、城域网（）、城域网（MANMAN）和广域）和广域网（网（WANWAN）等。）等。 v按通信服务的对象进行分类：按通信服务的对象进行分类：公用通信网、专用通信网公用通信网、专用通信网等。等。v按通信的活动方式分：按通信的活动方式分：固定通信网和移动

35、通信网等。固定通信网和移动通信网等。1.1.5 通信网的业务及网络分类通信网的业务及网络分类 2. 通信网的分类通信网的分类第一章 通信网概述 1.1 通信网的概念通信网的概念 1.2 通信网组网结构通信网组网结构 1.3 通信网的质量要求通信网的质量要求 1.4 通信网的发展趋势通信网的发展趋势 1.2 通信网组网结构p在通信网的规划、设计、建设及优化过程中，需在通信网的规划、设计、建设及优化过程中，需要对网内的各节点（或网元）进行合理的配置和要对网内的各节点（或网元）进行合理的配置和连接，以实现可靠、迅速、高质及经济的现代通连接，以实现可靠、迅速、高质及经济的现代通信网，也就是要对网络进行

36、合理的组网。信网，也就是要对网络进行合理的组网。p组网结构一般用网络拓扑结构描述，所谓拓扑结组网结构一般用网络拓扑结构描述，所谓拓扑结构是指构成通信网的节点之间的互连方式。构是指构成通信网的节点之间的互连方式。基本组网结构基本组网结构非基本组网结构非基本组网结构通信网组网结构通信网组网结构 1.2.1 基本组网结构形式基本组网结构形式 1. 1. 网状网（点点相连制）网状网（点点相连制） ) 1(21NN （1.1）传输链路数传输链路数 ) 1(21NNH1.2.1 基本组网结构网状网的优点：网状网的优点： 点点相连，每个节点之间都有直达线路，信息传递迅速；点点相连，每个节点之间都有直达线路，

37、信息传递迅速； 灵活性大，可靠性高，当其中任意线路发生阻断时，迂回灵活性大，可靠性高，当其中任意线路发生阻断时，迂回线路多，可保证通信畅通；线路多，可保证通信畅通； 通信节点不需要汇接交换功能，交换费用低。通信节点不需要汇接交换功能，交换费用低。缺点：缺点：p 由于每个节点之间都互连，致使线路多，总长度长，建由于每个节点之间都互连，致使线路多，总长度长，建设投资和维护费用都很大；设投资和维护费用都很大；p 在通信业务量不大时，线路利用率低。在通信业务量不大时，线路利用率低。 网状网结构是一种适用于节点数较少，节点间有足网状网结构是一种适用于节点数较少，节点间有足够的通信业务量或有很高可靠性要求

38、的场合。够的通信业务量或有很高可靠性要求的场合。1.2.1 基本组网结构2. 星形网（辐射制）星形网（辐射制） 基本组网结构形式基本组网结构形式 也称为辐射网，它是在网内中心设置一个中心节点，也称为辐射网，它是在网内中心设置一个中心节点，其他节点均有线路与中心节点相连。各节点间的通信其他节点均有线路与中心节点相连。各节点间的通信都经中心节点转接。都经中心节点转接。 传输链路数传输链路数 H=N-H=N-1 11.2.1 基本组网结构星形网的优点：星形网的优点： 结构简单、线路少、总长度短、建设投资和维护费用比较低；结构简单、线路少、总长度短、建设投资和维护费用比较低；由于中心节点具有汇接交换功

39、能，集中了通信业务量，提高了由于中心节点具有汇接交换功能，集中了通信业务量，提高了线路利用率；线路利用率；一次通信最多只经一次转接。一次通信最多只经一次转接。 缺点：缺点： p可靠性低，无迂回线路，若某一链路发生故障，该节点就无法可靠性低，无迂回线路，若某一链路发生故障，该节点就无法接通，特别是如果中心节点出现故障，会造成全网瘫痪；接通，特别是如果中心节点出现故障，会造成全网瘫痪；p通信业务量集中到一个中心节点，负荷过重时中心节点交换能通信业务量集中到一个中心节点，负荷过重时中心节点交换能力将影响传递速度。力将影响传递速度。 适用于通信节点分布比较分散，距离远，相互间的通信业务量不适用于通信节

40、点分布比较分散，距离远，相互间的通信业务量不大，而且大部分通信都来往于中心节点之间的情况。大，而且大部分通信都来往于中心节点之间的情况。 1.2.1 基本组网结构3.3.环形网环形网 基本组网结构形式基本组网结构形式 所有节点用闭环形式首尾相连所有节点用闭环形式首尾相连 传输链路数传输链路数 H=NH=N1.2.1 基本组网结构环型网在同样节点数情况下所需线路较网环型网在同样节点数情况下所需线路较网状网少，可靠性比星形网要高；状网少，可靠性比星形网要高；当任何两点间的线路发生阻断时，通信仍当任何两点间的线路发生阻断时，通信仍可通过迂回实现，但会因转接多而影响通可通过迂回实现，但会因转接多而影响

41、通信速度。信速度。环形网可以是单向环也可以是双向环，双环形网可以是单向环也可以是双向环，双向自愈环结构可以对网络进行自动保护。向自愈环结构可以对网络进行自动保护。环型结构目前主要用于计算机局域网、光环型结构目前主要用于计算机局域网、光纤接入网、城域网、光传输网等网络中。纤接入网、城域网、光传输网等网络中。 1.2.1 基本组网结构线形网的网线形网的网络结构与环络结构与环形网不同之形网不同之处是首尾不处是首尾不相连。相连。 线形网线形网1.2.1 基本组网结构4.4.总线形网总线形网 基本组网结构形式基本组网结构形式 一个节点发出的信息可以被网络上的多个节点接收一个节点发出的信息可以被网络上的多

42、个节点接收 n优点：节点接入方便，成本低。优点：节点接入方便，成本低。n缺点：当网络通信负荷较重时时延缺点：当网络通信负荷较重时时延加大，网络效率下降；传输时延不加大，网络效率下降；传输时延不定；如果传输媒质损坏，整个网络定；如果传输媒质损坏，整个网络可能瘫痪。可能瘫痪。 目前主要用于计算机局域网、接入网中。目前主要用于计算机局域网、接入网中。 1.2.1 基本组网结构1.2.2 非基本组网结构非基本组网结构1.1.复合网（辐射汇接制）复合网（辐射汇接制） 以星形网为基以星形网为基础，在通信业础，在通信业务量较大的交务量较大的交换中心区间构换中心区间构成网状网。成网状网。 1.2.2 非基本组

43、网结构复合形网复合形网吸取了网状网和星形网的优点，比较经济合理，吸取了网状网和星形网的优点，比较经济合理，而且有一定的可靠性。而且有一定的可靠性。在规模较大的局域网和通信骨干网中广泛采用在规模较大的局域网和通信骨干网中广泛采用分级的复合型网络结构。分级的复合型网络结构。在实际运用时，要根据具体情况和发展趋势来在实际运用时，要根据具体情况和发展趋势来考虑复合网的级数。考虑复合网的级数。 1.2.2 非基本组网结构1.2.2 非基本组网结构2.2.格形网格形网 非基本组网结构非基本组网结构格形网也称栅格形网。格形网也称栅格形网。它可由复合网结构演它可由复合网结构演化而成，也可由网状化而成，也可由网

44、状网退化而成，是复合网退化而成，是复合网向网状网发展的中网向网状网发展的中间状态。间状态。 1.2.2 非基本组网结构 网络的大部分节点相互之间有线路相连。一小网络的大部分节点相互之间有线路相连。一小部分节点与其他节点之间没有线路直接相连。部分节点与其他节点之间没有线路直接相连。 哪些节点间不需直达线路，视具体情况而定哪些节点间不需直达线路，视具体情况而定（一般是这些节点之间业务量相对较少）。（一般是这些节点之间业务量相对较少）。 格形网与网状网相比，可适当节省一些线路，格形网与网状网相比，可适当节省一些线路，即线路利用率有所提高，经济性有所改善。即线路利用率有所提高，经济性有所改善。 网络的

45、可靠性有所降低。网络的可靠性有所降低。 1.2.2 非基本组网结构3.3.树形网树形网 非基本组网结构非基本组网结构树形网是星形网拓树形网是星形网拓扑结构的扩展。扑结构的扩展。节点按层次进行连节点按层次进行连接，信息交换主要接，信息交换主要在上下节点之间进在上下节点之间进行。行。 1.2.2 非基本组网结构这种结构与星形结构相比降低了通信线路的这种结构与星形结构相比降低了通信线路的成本，但增加了网络复杂性。成本，但增加了网络复杂性。网络中除最低层节点及其连线外，任一节点网络中除最低层节点及其连线外，任一节点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作。工作。

46、树形结构主要用于用户接入网中，另外，主树形结构主要用于用户接入网中，另外，主从网同步方式中的时钟分配网也采用树形网从网同步方式中的时钟分配网也采用树形网结构。结构。 1.2.2 非基本组网结构4.4.蜂窝网蜂窝网 非基本组网结构非基本组网结构是无线接入网中常用的结构是无线接入网中常用的结构1.2.2 非基本组网结构 目的是解决常规移动通信系统频谱匮乏、容目的是解决常规移动通信系统频谱匮乏、容量小、服务质量差及频谱利用率低等问题。量小、服务质量差及频谱利用率低等问题。 它以无线传输媒质（微波、卫星、红外等）它以无线传输媒质（微波、卫星、红外等）点到点和多点传输为特征。点到点和多点传输为特征。 适

47、用于移动通信无线网、城域网、局域网。适用于移动通信无线网、城域网、局域网。第一章 通信网概述 1.1 通信网的概念通信网的概念 1.2 通信网组网结构通信网组网结构 1.3 通信网的质量要求通信网的质量要求 1.4 通信网的发展趋势通信网的发展趋势 1.3.1 一般通信网的质量要求一般通信网的质量要求1.3.2 电话通信网的质量要求电话通信网的质量要求1.3 通信网的质量要求p 接通的任意性和快速性接通的任意性和快速性p 信息传输的透明性与传输质量的一致性信息传输的透明性与传输质量的一致性p 网络的可靠性与经济合理性网络的可靠性与经济合理性1.3.1 一般通信网的质量要求p 接通的任意性和快速

48、性接通的任意性和快速性1.3.1 一般通信网的质量要求是指网内的一个用户应能快速地接通网内任一其他用户。如是指网内的一个用户应能快速地接通网内任一其他用户。如果有些用户不能与其他一些用户通信，则这些用户不在同一果有些用户不能与其他一些用户通信，则这些用户不在同一个网内或网内出现了问题；而如果不能快速地接通，有时会个网内或网内出现了问题；而如果不能快速地接通，有时会使要传送的信息失去价值，这种接通将是无效的。使要传送的信息失去价值，这种接通将是无效的。 通信网的拓扑结构：如果网络的拓扑结构不合理会增加转接通信网的拓扑结构：如果网络的拓扑结构不合理会增加转接次数，使阻塞率上升、时延增大；次数，使阻

49、塞率上升、时延增大；通信网的网络资源：网络资源不足的后果是增加阻塞概率；通信网的网络资源：网络资源不足的后果是增加阻塞概率；通信网的可靠性：可靠性降低会造成传输链路或交换设备出通信网的可靠性：可靠性降低会造成传输链路或交换设备出现故障，甚至丧失其应有的功能。现故障，甚至丧失其应有的功能。 v影响接通的任意性与快速性的主要因素包括：影响接通的任意性与快速性的主要因素包括：p 信息传输的透明性与传输质量的一致性信息传输的透明性与传输质量的一致性1.3.1 一般通信网的质量要求是指在规定业务范围内的所有信息都可以在网内传输，是指在规定业务范围内的所有信息都可以在网内传输，对用户不加任何限制。对用户不

50、加任何限制。 是指网内任何两个用户通信时，不论这两个用户的是指网内任何两个用户通信时，不论这两个用户的远近，应具有相同或相仿的传输质量，而与用户之远近，应具有相同或相仿的传输质量，而与用户之间的距离无关。通信网的传输质量直接影响通信的间的距离无关。通信网的传输质量直接影响通信的效果。因此要制定传输质量标准并进行合理分配，效果。因此要制定传输质量标准并进行合理分配，使网中的各部分均满足传输质量指标的要求。使网中的各部分均满足传输质量指标的要求。 v透明透明v传输质量的一致性传输质量的一致性p 网络的可靠性与经济合理性网络的可靠性与经济合理性1.3.1 一般通信网的质量要求一个不可靠的或经常中断的

51、网络是不能用的。但绝对可靠的网一个不可靠的或经常中断的网络是不能用的。但绝对可靠的网也是不存在的。所谓可靠是指在概率的意义上，使也是不存在的。所谓可靠是指在概率的意义上，使MTBF (MTBF (平均平均故障间隔时间故障间隔时间) )达到要求。达到要求。 和用户的要求有关，一个网的投资常常分阶段进行，以便达到最和用户的要求有关，一个网的投资常常分阶段进行，以便达到最大的经济效益。每一个阶段网络容量的建设与需求的预测有密切大的经济效益。每一个阶段网络容量的建设与需求的预测有密切的关系，建多了设备闲置造成经济损失，建少了不能满足要求而的关系，建多了设备闲置造成经济损失，建少了不能满足要求而且丧失了

52、产生效益的机会，这在经济上都是不合理的。且丧失了产生效益的机会，这在经济上都是不合理的。v可靠性可靠性v经济合理性经济合理性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。 提高可靠性往往要增加投资，但造价太高又不易实现，提高可靠性往往要增加投资，但造价太高又不易实现，因此应根据实际需要在可靠性与经济性之间取得折衷和平因此应根据实际需要在可靠性与经济性之间取得折衷和平衡。衡。对于不同业务的通信网，上述各项要求的具体内对于不同业务的通信网，上述各项要求的具体内容和含义将有所差别。容和含义将有所差别。 1.3.1 一般通信网的质量要求1.3.1 一般通信网的质量要求一般通信网的质量

53、要求1.3.2 电话通信网的质量要求电话通信网的质量要求1.3 通信网的质量要求1.接续质量接续质量 它反映的是电话网接续用户通话的速度和难易程度，它反映的是电话网接续用户通话的速度和难易程度， 通通常用常用 接续损失接续损失（呼叫损失率，简称呼损）（呼叫损失率，简称呼损） 接续时延接续时延 来度量。来度量。 电话网的接续标准定义为：电话网的接续标准定义为： 呼损呼损 市话：小于市话：小于3% 长话：长话：10% 接通时延：接通时延：小于小于1min。 1.3.2 电话通信网的质量要求2.传输质量传输质量响度：话音音量，指收听到的话音音量的大响度：话音音量，指收听到的话音音量的大小程度；小程度

54、；清晰度：话音可懂度，即收听到的话音的清清晰度：话音可懂度，即收听到的话音的清晰可懂程度；晰可懂程度；逼真度：话音音色，指收听到的话音音色和逼真度：话音音色，指收听到的话音音色和特征的不失真程度。特征的不失真程度。 实际中对上述三个指标一般由用户主观来评实际中对上述三个指标一般由用户主观来评定。定。是指电话网传输话音信号的准确程度是指电话网传输话音信号的准确程度 1.3.2 电话通信网的质量要求3.稳定性质量稳定性质量失效率失效率 ：系统在单位时间内发生故障的概率：系统在单位时间内发生故障的概率. .平均故障间隔时间平均故障间隔时间(MTBF)(MTBF)：相邻两个故障发生的间隔时间：相邻两个

55、故障发生的间隔时间的平均值的平均值平均修复时间（平均修复时间（MTTRMTTR）：修复一个故障的平均处理时间）：修复一个故障的平均处理时间系统有效度系统有效度(A)(A)：在规定的时间和条件内系统完成规定功：在规定的时间和条件内系统完成规定功能的概率能的概率系统不可利用度系统不可利用度(U)(U)：在规定的时间和条件内系统丧失规：在规定的时间和条件内系统丧失规定功能的概率定功能的概率是指通信网的可靠性是指通信网的可靠性 ()() A A= MTBF /(MTBF+MTTR) = MTBF /(MTBF+MTTR) U U=1-=1-A A=MTTR/(MTBF+MTTR)=MTTR/(MTBF

56、+MTTR) MTBF=1/ MTBF=1/ MTTR=1/MTTR=1/ 1.3.2 电话通信网的质量要求第一章 通信网概述 1.1 通信网的概念通信网的概念 1.2 通信网组网结构通信网组网结构 1.3 通信网的质量要求通信网的质量要求 1.4 通信网的发展趋势通信网的发展趋势 1.4.1 1.4.1 通信技术发展趋势通信技术发展趋势1.4.2 1.4.2 三网融合三网融合 1.4.3 1.4.3 下一代网络下一代网络 1.4 1.4 通信网的发展趋势通信网的发展趋势 1.4.1 通信技术发展趋势 通信技术数字化就是在通信网中全面使用数字技通信技术数字化就是在通信网中全面使用数字技术，包括

57、术，包括l数字传输数字传输l数字交换数字交换l数字终端数字终端数字化是数字化是“信息化信息化”的基础的基础数字化是现代通信技术的基本特性和最突出的发数字化是现代通信技术的基本特性和最突出的发展趋势展趋势 1.4.1 通信技术发展趋势 从核心网看从核心网看 SDHSDH潜力已尽潜力已尽 光纤的容量仅利用了光纤的容量仅利用了1 1左右左右采用采用WDMWDM技术已成为必然趋势。从长远看，可消除节点技术已成为必然趋势。从长远看，可消除节点“电瓶颈电瓶颈”的的光分插复用器和光交叉连接器节点是最终解决网络容量宽带化的手光分插复用器和光交叉连接器节点是最终解决网络容量宽带化的手段。段。 从接入网看从接入网

58、看 xDSLxDSL和和HFCHFC等技术可使等技术可使铜缆接入铜缆接入速率大幅提升速率大幅提升 3G3G、WiMAXWiMAX等技术可实现等技术可实现无线接入宽带化无线接入宽带化 以以FTTHFTTH为代表的为代表的光纤接入技术光纤接入技术。从长远的观点看，面对日益丰富。从长远的观点看，面对日益丰富多彩的多媒体业务和呈爆炸式增长的多彩的多媒体业务和呈爆炸式增长的IPIP业务的压力，一种结合业务的压力，一种结合ATMATM多多业务多比特率支持能力和业务多比特率支持能力和PONPON，即，即APONAPON，可能是透明宽带传送能力的，可能是透明宽带传送能力的比较理想的长远解决方案，代表宽带接入技

59、术的最新发展方向。比较理想的长远解决方案，代表宽带接入技术的最新发展方向。 用户对宽带新业务的需求开始迅速增加用户对宽带新业务的需求开始迅速增加1.4.1 通信技术发展趋势 通信综合化就是把来自各种信息源的通信业务综合通信综合化就是把来自各种信息源的通信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。在一个数字通信网中传送，为用户提供综合性服务。 N-ISDN N-ISDN 192kb/s(2B+D)192kb/s(2B+D)的基本速率的基本速率1.544Mb/s(23B+D)1.544Mb/s(23B+D)或或2.048Mb/s(30B+D)2.048Mb/s(30B+D)的基群速率的

60、基群速率网络采用电路交换或分组交换方式。网络采用电路交换或分组交换方式。 B-ISDNB-ISDNITU-TITU-T（国际电信联盟电信标准化组）已明确提出（国际电信联盟电信标准化组）已明确提出B-ISDNB-ISDN的的信息传递方式采用信息传递方式采用ATMATM，并确定了用户，并确定了用户网络接口速率和结网络接口速率和结构的国际标准，接口速率为构的国际标准，接口速率为155.520Mb/s155.520Mb/s和和622.080Mb/s622.080Mb/s。 1.4.1 通信技术发展趋势 1.4.1 通信技术发展趋势 将传统电话网中交换机的功能予以分解将传统电话网中交换机的功能予以分解交