《现代通信网及其关键技术》第一章(1)

1、1.5 通信网络的模型与结构 1) 通信网的概念 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互有机地组合在一起，以实现两个或多个规定点间信息传输的通信体系。简单地说：通信网是在用户之间提供通信功能的网络。 通信网在硬件设备方面的构成要素是终端设备、传输链路和交换设备。为了使全网协调合理地工作，一个完整的通信网除了包括硬件以外，还要有相应的软件。 通信网从物理结构或从硬件设施方面去看, 它由终端设备、交换设备及传输设备三大要素组成。交换设备终端交换设备终端传输链路2)通信网的构成要素 终端设备是用户与通信网之间的接口设备，其功能有三个： 将待传送的信息和在传输链路上

2、传送的信号进行相互转换。 将信号与传输链路相匹配，由信号处理设备完成。 信令的产生和识别，即用来产生和识别网内所需的信令，以完成一系列控制作用。(1)终端设备(2)传输链路 传输链路是信息的传输通道，是连接网路节点的媒介。(3)交换设备 交换设备是构成通信网的核心要素，它的基本功能是完成接入交换节点链路的汇集、转接接续和分配，实现一个呼叫终端(用户)和它所要求的另一个或多个用户终端之间的路由选择的连接。 通信网技术是规划、设计、建设和维护通信网络的相关技术。 要想把通信网建设和维护好，必须了解各种类型通信网的结构、接口、协议和技术指标，了解各类通信网之间的关系和互连。1.6 通信网的分类通信网

3、按不同的分类体系可以划分如下: 1. 按电信业务的种类分为:电话网、电报网、用户电报网、数据通信网，传真通信网、图像通信网、有线电视网等。 2.按服务区域范围分为:本地电信网、农村电信网、长途电信网、移动通信网、国际电信网等。 按传输媒介种类分为:架空明线网、电缆通信网、光缆通信网、用户光纤网、卫星通信网、低轨道卫星移动通信网等。有线通信网无线通信网按交换方式分为:电路交换网、报文交换网、分组交换网、宽带交换网等。按结构形式分为:网状网、星形网、环形网、栅格网、总线网等。 按信息信号形式分为:模拟通信网、数字通信网、数字模拟混合网等。 按信息传递方式分为:同步转移模式(STM)的综合业务数字网

4、(ISDN)和异地转移模式(ATM)的宽带综合业务数字网(B-ISDN)等。按运营方式分为公用网是指由通信运营商建设和管理，为公众提供通信服务的网络。专用网是由其它部门兴建并供自己本部门服务的网络，如铁路网、军队网、民航网、银行网等。虚拟专用网是利用公用网的设施建设为本单位服务的专用网络(VPN).1.7 通信网的组网结构通信网的基本组网结构主要有星型网、环型网、网状网、树型网、总线型网和复合型网等。 1、星型网 这种网络结构简单，节省线路，但中心交换节点的处理能力和可靠性会影响整个网络，因而全网的安全性较差，网络覆盖范围较小，适于网径较小的网络。 图1.24星形网 2、环型网 环型网的结构简

5、单,容易实现，但可靠性较差.3、网状网 网状网中所有交换节点两两互联，网络结构复杂，线路投资大，但可靠性高.4、树型网树型网也叫分级网，网络结构的复杂性、线路投资的大小以及可靠性介于星型网和网状网之间。 图1.27树型网 5、总线型网 在总线型网中，所有交换节点都连接在总线上，这种网络线路投资经济，组网简单，但网络覆盖范围较小，可靠性不高。图1.28 总线型网 6、复合型网 复合型网是上述几种结构的混合形式，是根据具体应用情况的不同采用不同的网络结构组合而成。图1.29复合型网 1.8 通信网的分层结构骨干传送网接入网传送网应用层SN1业务网1SNn业务网n业务网CPE/CPN用户驻地网支撑网

6、应用网业务网传送网支撑网1.8 通信网络的层次结构用户网业务网，传送网和支撑网之间的关系业务网是指向公众提供电信业务的网络，包括固定电话网、移动电话网、互联网、IP电话网、数据通信网、智能网、窄带综合业务数字网（N-ISDN）、宽带综合业务数字网（B-ISDN）等。业务网的种类及其应用特点 传送网是指数字信号传送网。 包括：骨干传送网（核心网CN）和接入网AN。用户端接入网 交换网 传送网用户端接入网用户驻地网是指用户网络接口(UNI)到用户终端之间的相关网络设施。传送网 :指在不同地点的各点之间完成传递信息功能的一种网络 .传送与传输 传送与传送网（逻辑功能实现） 传输与传输网（物理功能实现

7、） 电信支撑网络是为通信网络提供支撑的系统，保障网络的正常运行，提供网络的业务服务功能。 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求的网络。在各个支撑网中传送相应的控制、监测信号。 支撑网包括信令网、同步网和管理网。这3种网络从3个不同的方面对电信网进行支持：信令网通过公共的网络传送信令信号；数字同步网提供全网同步的时钟；电信管理网则通过计算机系统对全网进行统一的管理。支撑网1.9 通信网络的技术基础及特点 191 技术基础1. 微电子技术的发展2.光通信技术的发展3. 通信技术的标准化4. 现代通信理论的发展192 主要特点 1. 快速中继技术1）帧中继技术2）A

8、TM 信元中继技术2. 按需带宽业务，动态分配带宽3. 高速和大容量网络能力，保证带宽4. 支持多业务应用，网络融合5. 优良的网络管理1、数字化2、综合化3、宽带化4、智能化5、个人化110 现代通信网络的发展二、通信网发展趋势业务数据化与网络综合化计算机互联网的广泛应用，数据业务正呈指数增长趋势，在未来一段时间内将赶上和超过电话业务量，从而使得电信网所承载的业务朝数据化方向发展。全球网络的分组化和IP化趋势也正在加速。传统的电路交换技术已不适应将来以非对称数据业务为主体的业务需求，以数据分组为交换与传输单元的大容量高带宽网络是业界公认的下一代网络。分组化网络的形式可以是ATM信元分组，也可

9、以是IP或其它形式，但IP目前占据优势。IP正在成为各种业务的载体，业务IP化成为必然。业务数据化与网络综合化（续）非语音业务如传真、电报等的飞速发展要求将语音、数据、图像等信息传输业务综合在一个网内，于是提出了ISDN的概念ISDN是通信网数字化发展的结果，也是通信网向业务综合化方向发展的目标。为更好地实现向ISDN的过渡，当前还出现了一种值得注意的通信网发展动态，即各类通信网的合一趋势。首先是电信网、数据网、有线电视网三网合一。网络宽带化及光纤化提供传统业务的通信网越来越不能满足数据业务所需带宽，特别是图像等固有带宽应用更是对网络形成巨大压力。通信网的宽带化已成为其发展的必然趋势。从骨干网

10、来说，波分复用等技术的应用正把由SDH所带来的高速率提升到一个新的高度，10GB/s的SDH和1.6TB/s速率的密集波分复用（DWDM）系统已经商用。从接入网来看，以FTTX为基础，xDSL、HFC、FTTLAN等技术的结合已经把传统的低速用户接入速率速率提高到了数MB/s甚至更高。网络宽带化及光纤化（续1）提高网络带宽的重要措施之一是网络光纤化，原先主要用于骨干网长途中继线路上的高带宽光纤因其成本的逐渐降低和OXC等光传输设备性能的突破，正成为网络的主流传输媒介，目前应用到接入网的馈线段已经很普及。随着大带宽应用的不断增加，光纤到小区，光纤到路边，光纤到户将成为网络发展的必然。采用非零色散

11、光纤加大网络容量，增加光纤中光纤芯数满足日益增大的接入需求，将DWDM等技术的应用从网络骨干发展到网络的边缘和区域，是当前光纤化网络建设中的主要特点。全光接入（FTTH）则是光纤化的最终目标。网络宽带化及光纤化（续2）采用ATM信元交换和光交换方式等新型交换技术也是实现通信网的宽带化的重要措施。ATM 本质上是一种高速分组交换模式，能适应速率从每秒低于数千比特到高达数百兆比特的各种业务，是实现B-ISDN的关键技术；光交换方式则是指现有通信网在采用了光纤传输系统的基础上，进一步导入光交换技术，以实现光交换与光传输一体化的全光交换网。实现网络业务层节点的宽带化，ATM交换机和高速路由器的性能突破

12、将发挥重要作用，而且ATM交换机正向网络边缘转移，路由器已经取代ATM交换机成为IP分组数据网络的核心。网络智能化与个人化随着新业务的不断增多，交换机变得越来越复杂，而且效率下降。因而需要网络的智能化。人们为此提出了智能网（IN）的概念，也就是说通过智能处理与通信的结合，使得通信网提供包括个人通信在内的各种高级通信业务。IN能够提供对用户信息的高级处理功能，并且对通信线路实现“高级接续业务”。IN可把呼叫控制与业务控制分开，从而快速、灵活、准确地生成新的电信业务。传输网向自动交换光纤网（ASON）发展是网络智能化的一个值得注意的动向。网络智能化与个人化（续1）ASON是在ASON信令网控制之下

13、，完成光传输网内自动交换功能的新型网络。ASON可提供按需分配带宽的业务、光层VPN（虚拟专用网）、交换的2.5或10GB/s电路ASON采用分布式故障恢复，恢复时间较短, 能不同质量业务实现不同等级效率的故障恢复。ASON可自动进行网络配置，简化网络管理管，简化通路建立和时间。网络智能化与个人化（续2）另一方面，个人通信网是通信网的又一个演进目标，它要求在任意时间任意地点与任何人进行通信。在此方面，应致力于发展使用户能在移动中接入的无线接入系统以及进行移动管理的高级接续业务。网络功能简洁化和网络结构扁平化目前运营的数据网大都具有四层结构，从上到下即IP层、ATM层、SDH层和光纤物理层。信息

14、传输的实现是将业务映射进IP包，再封装进ATM信元，ATM信元再映射进SDH层，最后转换为光信号在WDM光层上传送。 随着网络中IP业务逐渐成为主导业务后，这种经典四层功能结构正暴露出日益严重的内在缺陷。这种结构下带宽的支配十分麻烦。不仅需要很长的人工配置时间，而且带宽的支配受限于每一设备的可用带宽。即便绝大多数的设备有空闲带宽可用，但四层结构中任意一层的任意单个设备的带宽瓶颈，都可能限制整个网络的带宽或容量的可扩展性。网络功能简洁化和网络结构扁平化（续）四层结构功能上重叠，其带宽分为四种完全不同(实际应用并不需要这么多)的颗粒，即IP包，ATM信元，SDH帧和WDM波长，且每一层都多少带有其

15、他相邻层的功能，特别是保护恢复功能，几乎层层都有，造成十分复杂乃至可能冲突的局面。数据业务量的带宽达到2.5Gb/s甚至10Gb/s后，各层中不少为话音业务设计的功能成为多余。因此，今后发展趋势是两层功能结构，层次简单，趋向扁平化。作为独立层次的ATM和SDH层将逐步消失，其功能分别融入IP/MPLS层和WDM/OTN层中去。二、通信网发展趋势通信网的整体结构，不论是何种网络或何种业务类型，都在向着OSI开放互联的模型靠近。随着ATM/SDH技术、超大规模集成电路、光纤技术和分布式网络技术的应用，交换与传输、宽带与窄带、有线与无线、主干与接入、公网与专网等通信功能的一体化将成为电信网络发展的大趋势。全球多媒体网络是通信网发展和计算机网络发展共同的最终目标。“数字地球”或