通信网概论-2015秋季更新

1

授课教师:江微微2015090762282262通信网概论实习课介绍一、通信认识实习的目的

通信认识实习是本科教学中重要的实践性教学环节之一。通过实验室的参观考察，使学生对通信网建立一定的感性认识。二、通信认识实习的内容通信网理论课-4学时宽带网络实验室实习-2教138-4学时无线通信实验室实习-2教127-4学时光纤通信实验室实习-2教112-4学时通信认识实习注意事项学生实习时间安排见附件1学生分组安排见附件2实习成绩考勤占实习总成绩的百分之五十实习报告占实习总成绩的百分之五十考勤:考勤满分100，理论课10分，三个实验室考勤共90分，每次实习单独考勤,缺勤一次扣15分，缺勤三次总成绩不及格。请假需交病假条实习报告写作要求实习报告格式要求报告字数：不少于2000字报告首页是一个封面页，内容包括标题：通信认识实习报告。以及学号、姓名、所属组号。具体格式可以自己设计。报告形式：可以采用普通稿纸或信纸进行书写，禁止采用打印方式。报告内容需与实习内容相关(具体内容上完实习课后确定)。交实习报告实习结束每人交一份《北京邮电大学实习报告》表(网上打印)及《实习报告》实习报告表中的个人信息请事先填好请每个班的班长或学委收齐实习报告及实习报告表并按学号顺序分别排好。交报告地点：教二楼112室电话：62282262江老师交报告时间:：第一周上课班级：9.21上班时间；第二周上课班级：9.28上班时间；第三周上课班级：9.30上班时间；4-11周上课的班级：11.30上班时间；12-19周上课的班级：1.22上班时间。十一调课特别提醒！！！

6主要内容：通信-通信系统-通信网第一章通信系统基础知识第二章通信网基础知识第二章通信网中的业务网及交换技术第三章通信网中的传送网及传输技术通信发展史通信，指人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递消息(message)：是物质或精神状态的一种反映，例如语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像等。信息(information)：是消息中包含的有效内容。通信发展的几个阶段：语言和文字阶段电阶段电子信息阶段通信发展史语言文字阶段：千百年来，人们一直在用语言、图符、钟鼓、烟火、竹简、纸书等传递信息，古代人的烽火狼烟、飞鸽传信、驿马邮递就是这方面的例子。通信发展史电阶段：利用电流传递信息，电流传递信息需要导体。莫尔斯和电报：现代通信技术起源于1838年塞缪尔-莫尔斯发明的有线电报。电报通信是把发报人需要发送的文字变成电信号，通过电路迅速传到远方，然后再恢复成文字，交给收报人。1876年贝尔发明了电话机。著名英国物理学家麦克斯韦，于1864年提出了总结电磁现象的两组方程，预言了电磁波的存在，定义了电磁波。1887年德国青年物理学家赫兹证实了电磁波的存在。1894年，意大利工程师马可尼和俄国科学家波波夫在麦克斯韦的电磁波理论和赫兹电磁波实验的基础上，采用电磁波作为传播媒介，分别发明了能够快速、远距离传输信息的无线电报，开创了人类现代通信事业的新纪元。10通信历史回顾电磁波的发现，使人类的通信领域产生巨大变革。利用电磁波通信的历史大致可分为三个阶段：简单通信系统—通信网模拟通信—数字通信以电信网为主体—数据网和IP网电子通信—光通信单媒体通信—综合业务和多媒体通信第一阶段大约在1880～1970年之间，是典型的模拟通信网时代，网络的主要特征是模拟化、单业务单技术。这一时期电话通信网占统治地位，电话业务也是网络运营商主要的业务和收入来源，因此整个通信网都是面向话音业务来优化设计的。

11通信历史回顾第二阶段大约在1970～1994年，是骨干通信网由模拟网向数字网转变的阶段。这一时期数字技术和计算机技术(80年代：开通数字网络的公用业务，个人计算机和计算机局域网出现)在网络中被广泛使用，除传统PSTN外，还出现了多种不同的业务网(90年代：蜂窝电话系统开通，各种无线通信和数据移动通信技术不断涌现，同时互联网技术兴起)。网络的主要特征是数模混合、多业务多技术并存，这一阶段业界主要是通过数字计算机技术的引入来解决话音、数据业务的服务质量。

12通信历史回顾从1995年一直到目前，这一时期可以说是信息通信技术发展的黄金时期，是新技术、新业务产生最多的时期。在这一阶段，骨干通信网实现了全数字化，骨干传输网实现了光纤化，同时数据通信业务增长迅速，独立于业务网(业务网负责向用户提供各种通信业务，如基本话音、数据、多媒体的网络)的传送网也已形成(便于各自独立发展，标准制定上互不干涉)。在技术方面，对网络结构产生重大影响的主要有以下三方面：

计算机技术:硬件方面，计算成本下降，计算能力大大提高；软件方面，分布处理技术、数据库技术已发展成熟，极大地提高了大型信息处理系统的处理能力，降低了其开发成本。其影响是PC得以普及，智能网IN、电信管理网等得以实现(智能网以及电信管理网都要依赖于计算机的控制和存储功能)，这些为下一步的网络智能以及业务智能奠定了基础。另外，终端智能化(智能手机)使得许多原来由网络执行的控制和处理功能可以转移到终端来完成，骨干网的功能可由此而简化，这有利于提高其稳定性和信息吞吐能力。

光传输技术:大容量光传输技术的成熟和成本的下降，使得基于光纤的传输系统在骨干网中迅速普及并取代了铜线技术。实现宽带多媒体业务，在网络带宽上已不存在问题(光纤到户理论值带宽非常高，一根光纤传输带宽10G，100G,1000G都可以。实际带宽由服务商分配，目前上限一般20M，以满足2路高清电视（一路至少需要8M带宽）和一路宽带)。Internet:1995年后，基于IP技术的Internet的发展和迅速普及，使得数据业务的增长速率远远超过电话业务，在主要的工业化国家，数据业务的年增长率为800%，而电话业务的增长率只有4%左右。在近几年内，数据业务将全面超越电话业务，成为运营商的主营业务和主要收入来源。这使得继续在以话音业务为主进行优化设计的电路交换网络上运行数据业务，不但效率低下、价格昂贵，而且严重影响了传统电话业务服务的稳定性。重组网络结构，实现综合业务网成为这一时期最迫切的问题。人们在数字电话网的基础上发展起来综合业务数字网，能够以一个网络支持电话业务和非电话业务。通信的发展网络业务的数据化趋势—相比于语音业务网络业务宽带化趋势—普通语音电话64k，IPTV2.5M,高清电视20M带宽网络业务的光纤化趋势—光纤主干传输，光纤到户接入，光纤到楼接入等网络业务的分组化趋势—主要是在业务的传送方面网络业务的IP化趋势—业务通过IP网络进行传输，例如VoIP

网络业务的综合化—多种业务的综合，例如三网合一(三合并不意味着三大网络的物理合一，而主要是指高层业务应用的融合。三网融合应用广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居等多个领域。以后的手机可以看电视、上网，电视可以打电话、上网，电脑也可以打电话、看电视。三者之间相互交叉)

16消息、信息与信号消息：将语言、文字、图象和数据统称为消息信息：指对消息接受者来说预先不知道的消息信号：信息本身是一个抽象的概念，信息的存在，传递，存储以及处理等必须依赖于客观存在的具体的一个事物，也就是我们这里讲的信号，所以说信号是载有信息的一个客观物理量，例如光信号，电信号。

信号分类：模拟信号和数字信号17模拟信号模拟信号：通过连续变化的物理量（如信号的幅度）来表示信息，例如人们打电话或者播音员播音时声音经话筒(麦克风)转换得到的电信号；举例：语音信号，信息承载在取值连续的声波波形中18数字信号数字信号：使用有限个状态(一般是2个状态)来表示（编码）信息，例如电报机、传真机和计算机发出的信号都是数字信号开关010011011bit1bit载有的数字信息为01001101信号：载有信息的一个客观物理量

在电信号中使用最多的信号形状是正弦信号时域含义：时间的函数：

频域表达式(傅里叶变换，类似于傅里叶级数中用很多有规律的函数叠加来表示一个周期函数是一个道理)：

时域波形频域波形信号的数学分析频域的思想会贯穿始终~~语音信号的波形和频谱人声音频率范围20-20kHz,能量主要集中在300-3.4kHz21通信：信息的发出者按照双方一致同意的协定以某种方式通过某种途径将信息传递给接收者的过程电信：是以电信号(包括有线电和无线电)的形式进行通信的通信方式通信系统定义：是指完成点到点通信的全部设备通信系统的组成：信源，信道，信宿三、通信系统通信系统通信系统模型信源：产生各种信息人或机器，如声音(话筒)，符号源(计算机)，图像源(摄像机)等，将原始信息转换成基带电信号。发送器：将信源发出的信息转换成适合在传输系统中传输的信号(电或光信号)，例如编码，调制等。传输媒介：在发送器和接收器间传输信号，如电缆，光纤或空间。接收器：将从传输系统中收到的信号转换成信宿可以接收的信息形式。信宿：接收信息的人或机器，如听筒，显示器等，将基带信号恢复为原始信号。基带信号信号信号基带信号通信系统模型通信系统分类：按照信息的传输方向和时间的关系，分为：单工通信系统(消息只能单方向传输，比如单向广播)，半双工通信通信(双方都能收发消息，但是不能同时进行收发工作，比如早期的对讲机)；全双工通信系统(指的是通信双方可以同时进行消息的收发工作，比如固定电话及移动电话等)对通信系统的一般要求远距离：传输距离要远低成本：传输成本要低高速度：从发生到接收的延迟时间要短可靠：传输的信息不能有错误方便：任何时间和地点都能通信安全：传输的信息要保密，不能泄漏26狭义信道：发送设备和接收设备之间传输信号的传输媒介，称之为狭义信道。架空明线、对称电缆或同轴电缆、光缆(有线信道，需要施工铺设)及自由空间、电离层、对流层(无线信道，自然存在的)等都可以被称为信道广义信道：在通信系统的研究中，为了简化系统模型和突出重点，往往根据研究的问题，把信道的范围适当扩大，除传输媒介外，还包括天线和馈线、功率放大器、混频器、调制解调器等有关部件和电路，把这种信道称为广义信道。许多时候就直称为信道。信道27信道对信号的影响信号带宽：信号在频域上的宽度，即信号的最高频率分量与最低频率分量之差信道带宽：信道允许通过的最高频率分量与最低频率分量之差，是由信道的物理特性决定的信号通过信道传输时，频率在带宽以内的信号分量通过，在带宽以外的信号分量丢失。信道对信号的影响：带宽限制，衰减，失真，噪声，干扰高保真设备能够产生产生30Hz到20k～30kHz频率范围内的声音。而电话机能够传输的信号频率在300～3.4kHz之间。因此，原始信号将丢失它在较高和较低频率的那部分内容。听起来的效果就是高音和低音部分被丢失了，从而导致声音的畸变。SignalStrengthFrequency300Hz3.4kHzSpeechBandwidth(3.1kHz)通信之前，约定保留的信息量：语音占4KHz带宽，彩色电视占6.5KHz带宽数字信号通过实际的信道有失真，但可识别失真大，无法识别实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）发送信号波形接收信号波形发送信号波形实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）接收信号波形“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫(Hz)（或千赫、兆赫、吉赫等）。现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或b/s(bit/s)。香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽一定且有噪声干扰的信道的极限信息传输速率C可表达为C=Wlog2(1+S/N)b/sW为信道的带宽（以Hz为单位）；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的高斯噪声功率。

带宽与信道容量30模拟通信系统定义：模拟通信系统是指利用模拟信号传递消息的系统，通常信源发出的是模拟信号，信道上传输的也是模拟信号，信宿收到的仍然是模拟信号。

为了使模拟信号与模拟信道匹配，通常要采用调制/解调的方法(对数字通信系统也是如此)基带信号：由消息转化而来的原始模拟信号，一般含有直流和低频成分，不宜直接传输；已调信号：由基带信号转化来的、频域特性适合信道传输的信号，又称频带信号信道基带信号频带信号频带信号基带信号信源信宿调制器解调器信息噪声31数字通信系统定义：利用数字信号传输信息的系统信源编/译码器：实现模拟信号与数字信号之间的转化信道编/译码器：实现差错控制功能，用以对抗由于信道条件造成的误码；调制/解调器：实现从基带信号到频带信号的调制与解调信道模拟信号基带数字信号基带数字信号频带数字信号信源信宿信源编码器信道解码器噪声信道编码器调制器解调器信源解码器32通信系统的基本技术

模拟信号的数字化调制技术

模拟调制技术

数字调制技术复用技术33模拟信号的数字化

为什么要将模拟信号数字化：许多信源产生的都是模拟信号(固定电话、模拟电视)。而数字通信系统有许多优点(相比模拟通信系统)，模拟信号在数字系统上传输前(例如接入数字公用网)，需要将模拟信号数字化(A/D)

实际上涉及数字通信系统的两部分：信源编码器(完成模拟/数字(A/D)转换)和接收端的译码器(完成数字/模拟(D/A)转换，将模拟信号发给信宿)分为脉冲幅度调制(PulseAmplitudeModulation，

PAM)和脉冲编码调制(PulseCodeModulation，PCM)两种。34模拟信号的数字化采样：周期性地以某一时间间隔截取信号，把函数值连续的模拟信号转化为函数值离散的数字信号的过程。具体实现技术之一-脉冲幅度调制PAM：按一定的时间间隔对模拟信号进行采样，产生一个振幅等于采样信号的脉冲。特点：采样脉冲幅度反映模拟信号所携带的信息35模拟信号的数字化（续）实现技术之二-脉冲编码调制PCM：包括三个过程：取样、量化和编码;在接收端进行与发送端相逆的处理，利用译码将接收到的数字编码信号转换成脉冲幅度，同时通过滤波器将高频分量滤除才能还原成原来的信号。特点：用一组编码脉冲来反映模拟信号携带的信息量。

以语音信号为例说明将模拟信号数字化的过程…三、通信系统的基本技术36AnalogueSignal300-3400Hz8000SamplespersecondSamplesoftheanaloguesignal125s(1/8000sec)m取样过程定义：对模拟信号进行周期性的扫描，将时间上连续的信号变换成时间上离散的信号。奈奎斯特抽样定理：由于涉及在接收端还原的问题，如何保证还原后的数据不失真呢？---对一个模拟信号取样时，如果取样频率大于信号最高频率的2倍，取样后的信号可以不失真的回复为原始信号。37Samples+4+3+2+1+0-0-1-2-3-4-2+127-127+4量化定义：将幅度连续的信号变换成幅度离散的信号，即用某个特定的量化电平值代替原始信号幅度。量化将取样后的信号限定在有限的几个数值上，便于进行编码。过程中有失真，最小量化间隔越小，失真越小。量化等级为25638QuantisationandEncoding10110100010100010110000111018bitsrepresentingonesampleforchannel243218bitsrepresentingonesampleforchannel18bitsrepresentingonesampleforchannel3编码过程定义：用一组特定的二进制代码来代表每个量化电平值。

对于语音信号，用８个二进制位表示每一个量化后的值，得到语音信号速率：8000/s×8bit=64kbit/s39

输入抽样量化编码PCM输出解码低通滤波器

输出传输线路PCM输入（模拟信号）...T≤1/2f0………取f0＝4kHz,则T＝125µsPCM的调制过程模拟信号如何传输？近距离传输：直接传输(如：MP3播放器－>耳机；)远距离传输：通过载波来传输模拟信号(如：广播电台－>收音机)什么是载波？研究发现，高频振荡的正弦波信号在长距离通信中能够比其他信号传送得更远。因此若把高频振荡的正弦波信号作为携带信息的载波，把模拟信号放在(调制在)载波上传输，则可比直接传输远得多，正弦信号有三个参量。How-用基带信号对载波的某些参量进行控制，使载波的这些参量随着基带信号的变化而变化，即所谓的调制模拟信号如何进行载波传输？

——

三种调制方法调制后的载波信号传输信号调制器载波信号调制后的载波信号传输信号解调器载波信号调制信号(连续信号)调幅(AM)调频(FM)调相(PM)载波信号(高频正弦波)实现信号调制与解调的设备分别称为“调制器”和“解调器”：数字信号如何传输？近距离传输方法——基带传输近距离传输时：不加处理直接进行（如：USB连接）较长距离传输(局域网)：需作码型转换（如：以太网中传输数字信号）双绞线计算机计算机NRZ码曼彻斯特编码码型变换器码型变换器曼彻斯特编码NRZ码（网卡）（网卡）远距离传输方法——通过载波来传输数字信号(频带传输)数字信号的三种调制方法(ASK)幅移键控(FSK)频移键控00110100010调制信号(两个状态)(PSK)相移键控载波信号(高频正弦波)数字调制、解调器：调制后的载波信号传输信号解调器载波信号调制后的载波信号传输信号调制器载波信号44复用技术由于一条传输线路的能力远远超过传输一个用户信号所需的能力，为了提高线路利用率，降低传输成本，经常让多个信号同时共用一条物理线路。实现在同一信道中传递多路信号的技术就是复用技术。目前常用的多路复用技术有：频分复用，时分复用，波分复用。共享信道信道A1A1B1B1C1C1信道信道A1A1B1B1C1C1复用分用(a)不使用复用技术(b)使用复用技术45复用技术目前常用的多路复用技术有：频分复用(FrequencyDivisionMultiplexing,FDM)，主要应用在广播电视系统中。时分复用(TimeDivisionMultiplexing,TDM)，主要应用在计算机网络系统中。波分复用(WavelengthDivisionMultiplexing,WDM)，主要应用在光纤通信中。

码分复用CDM时分多路复用TDM思想：各通信终端（计算机、电话）以规定的顺序和时间轮流使用同一传输线路进行数据传输工作原理：HFGEDCBA传输线路时间片GC终端1终端2终端3终端4HDFBEA多路复用器43214321数据tMultiplexer多路分路器终端甲终端乙终端丙终端丁EAFBGCHDDemultiplexer应用：主要使用在数字通信领域，如电话中继通信、GSM手机、总线式以太网等频分多路复用FDM思想：将每个通信终端发送的信号调制在不同频率的载波上，通过频分多路复用器(MUX)将它们复合成为一个信号，然后在同一传输线路上进行传输。抵达接收端之后，借助分路器(DEMUX)把不同频率的载波分离出来，送到不同的接收设备工作原理：DEMUXMUX

共享的传输信道载波频率f1调制调制载波频率fn载波频率f1解调解调载波频率fnf将不同频率的载波信号合成在一起使用一组滤波器分解出不同频率的载波信号频分多路复用举例1广播电台节目的发送与接收频分多路复用分路器(带通滤波器)信号发射信号接收常见广播电台使用的载波频率中波900KHz(南京经济台)■

中波1008KHz(南京新闻台)短波15.28MHz(英国BBC)■

短波15.29MHz(VOA美国之音)调频104.3MHz(南京体育台)■

调频105.8MHz(南京音乐台)频分多路复用举例2电视节目的发送与接收频道载波频率(MHz)频道载波频率(MHz)频道载波频率(MHz)187.755123.259230.25295.75

6206.2510238.253103.757214.2511246.254115.258222.2512254.25多路复用器解调器在天空中传输的电磁波器电视信号发射器电视信号接收器电视节目调制器载波1电视图像及其伴音调制器载波2电视图像及其伴音调制器载波n电视图像及其伴音电视调谐器(分路器)码分复用CDMCDM：是靠不同的编码来区分原始信号的复用形式。特点：所有子信道在同一时间可以利用整个信道进行数据传输，在信道与时间资料上均为共享，信道效率高，系统容量大。各个用户使用经过特殊挑选的码型，不会造成彼此干扰。用户1用户2用户3频率时间FDMA码频率时间CDMA用户3用户2用户1用户1用户2用户3频率时间TDMA多路复用可以降低通信成本通信系统的原理示意图复用（分路）信道信源（宿）调制解调器信源（宿）调制解调器信源（宿）调制解调器复用（分路）信源（宿）调制解调器信源（宿）调制解调器信源（宿）调制解调器······多路复用技术使得成千上万路通信可以在同一条传输线上同时进行，大大节省了通信成本频分多路、时分多路和波分多路等技术可以同时使用，以提高复用效率52主要内容：通信-通信系统-通信网第一章通信系统基础知识第二章通信网基础知识第二章通信网中的业务网及交换技术第三章通信网中的传送网及传输技术通信网的定义：将通信系统通过交换设备按照一定的顺序相连构成的有机整体。通信系统是点到点的通信，通信网可以完成多个用户到多个用户的通信。从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

通信网基础知识通信网的构成通信网的组成：硬件构成：终端设备，传输线路，交换设备；软件构成：通信协议。

网络拓补结构

是通信网络节点和通信链路所组成的几何形状常见的网络拓补结构：总线结构

星型结构

树型结构

环型结构

网状结构

混合型结构网络拓补结构网状拓扑星状拓扑中心控制器树状拓扑中心控制器中心控制器中心控制器总线拓扑环状拓扑混合拓扑环状网络通信网中的协议

通信协议：是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定，协议需要标准化，以实现遵循相应标准的产品之间的互联互通。

协议类似于人类的语言

规范协议的几个组织：ISO-国际标准化组织，出台了OSI参考模型ITU-国际电信联盟，出台了H.26x系列视频压缩标准IEEE-电气和电子工程师协会，出台了局域网系列标准，例如以太网标准802.3EIA-电子工业协会…

协议举例OSI参考模型：每一种网络所使用的通讯协议都不太一样，比较著名的是计算机网络的七层协议OSI，OSI采用了分层的思想，把复杂的计算机网络协调问题进行分解，再分别处理，使复杂的问题简化，以便于网络的理解及各部分的设计和实现。

协议最终体现在层层封装的首部。主机

1

向主机

2

发送数据5432154321主机

1AP2AP1主机

2应用程序数据应用层首部H510100110100101比特流110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应用程序数据H5应用程序数据H4H5应用程序数据H3H4H5应用程序数据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部通信网有不同的分类方法，按照所实现的功能可分为业务网、传送网和支撑网。业务网：用于向公众提供业务的网络，包括固定电话网、移动电话网、IP电话网、数据通信网、智能网、综合业务数字网等。传送网：用于数字信号的传送，包括骨干传送网和接入网。支撑网：包括NO.7信令网、数字同步网和电信管理网。业务的概念：定义就是电信运营商提供给用户的一类特殊的“商品”。这些商品各自具有一些特殊的属性，包括通信的能力（话音、数据还是视频等等），覆盖范围、计费方式和定价等等。用户是根据这些属性来决定购买这种商品，这些商品就是一系列的通信服务。

业务分类：基础业务和增值业务；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、视频和多媒体业务。通信网分类三种网络之间的关系电话网internet移动网ATM网有线电视网信令网同步网管理网SDH/SONET光传输网业务网传送网支撑网按业务类型，可以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，可以将通信网分为广域网(WAN：WideAreaNetwork)、城域网(MAN：MetropolitanAreaNetwork)和局域网(LAN：LocalAreaNetwork)。按信号传输方式，可以将通信网分为模拟通信网和数字通信网。按运营方式，可以将通信网分为公用通信网(中国公用数字数据网—ChinaDDN,中国公用分组交换网(CHINAPAC)和专用通信网(各机关、企业、铁路、航空、军事、气象等单位为本单位业务需要而设置的通信网,例如北邮的校园网)通信网分类68主要内容：通信-通信系统-通信网第一章通信系统基础知识第二章通信网基础知识第二章通信网中的业务网及交换技术第三章通信网中的传送网及传输技术

传统业务网

电话网PSTN及NGN

移动通信网

数据通信网

智能网ISDN通信网介绍固定电话网PSTN－PublicSwitchedTelephoneNetwork又称公众电话网，包括本地电话网、长途电话网和国际电话网。用户A程控电话交换机西直门传输链路（用户线）用户C传输链路（中继线）用户B用户D（传输网）传输链路（用户线）（用户线）程控电话交换机北太平庄71电话网

本地电话网：是指在同一长途编号区内的网络

长途电话网：是指在不同的长途编号区之间通话的网络，由设置在各本地区域内的长途交换中心组成，长途电话网中应有一个或几个一级交换中心直接与国际电话网的国际接口局连接，完成国际电话业务的接续。

国际电话网：由设置在各个国家的国际接口局组成，国际接口局负责来往于国内和国外的国际电话，也可以转接另外两个国家之间的电话。我国在北京、上海和广州设立了三个国际电话接口局。

长途网本地网A省B省本地网1本地网2本地网3本地网4DC1省际交换中心DC2省内交换中心TM本地网汇接局LS本地网端局至国际出入口局电话呼叫上海用户88886666上海LS上海TM上海DC2上海DC1广州用户33334444广州LS广州TM广州DC2广东DC2((A电路交换：电路交换是指交换系统为通信的双方寻找并建立一条全程物理通路，以供双方传输信息，直至信息交换结束。通话前先拨号建立连接。可能只要经过一个交换机（如A到B）可能要经过多个交换机（如C到D）通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接。通话结束后，挂机释放连接。电话通信的交换方式交换机交换机交换机交换机((((((交换机交换机BCD电话网特点

电话网经历了从PSTN纯语音到ISDN综合业务再到NGN的发展采用电路交换技术，时延小，通信质量有保证面向连接，每个连接带宽固定64Kbit/S（PSTN）64Kbit/S或N*64Kbit/S（ISDN）呼叫建立需要时间不传信息时也占有资源，不适用于突发业务75移动通信网移动通信：是指移动中的用户利用无线频段与静止或移动中的用户实时交换信息的通信方式。移动通信的特点：信道传输条件恶劣；强干扰；可使用的资源有限；移动通信系统的发展：移动通信网是20世纪90年代兴起，并得到高速发展的通信网络，具2003年统计，移动电话与固定电话几乎平分秋色，两类用户达到4.8亿户。蜂窝移动通信系统经历了第一代模拟、第二代数字，第三代(3G，2008年国际电信联盟正式公布3G标准)发展，又出现了LTE(LongTermEvolution,长期演进，也称为4G)，目前出现了5G的概念，也是4G之后的延伸，正在研究中，目前还没有相关标准。移动通信系统发展历程4G：下行百兆速度，支持高速移动访问等，兼容性(3G)好等2013年12月4日下午，工业和信息化部（以下简称“工信部”）向中国移动、中国电信、中国联通正式发放了第四代移动通信业务牌照（即4G牌照），中国移动、中国电信、中国联通三家均获得TD-LTE牌照，此举标志着中国电信产业正式进入了4G时代。5G：标志性为“Gbps用户体验速率”；使用毫米波解决无线频谱资源短缺问题。77移动通信网2G移动通信系统构成：一般由移动台(MS)、基站(BS)、移动业务交换中心(MSC)，数据库以及与公用电话交换网(PSTN)相连接的中继线等组成。可以实现服务区内的任意两个移动用户之间的通信，也可以经过中继线与市话局连接，实现移动用户和市话用户之间的通信，构成一个有线、无线综合的移动通信系统。移动通信系统和固定电话系统两个明显的区别首先是连接用户的方式不同固定电话网通过双绞线来连接用户和系统；而移动电话网通过空中的无线电波来连接用户和系统。这就决定了移动电话网要比固定电话系统多出一个设备－－基站。基站就是专门用于完成空中无线电波的调制解调，发射和接收的设备。

用户的移动性是两个网络之间又一主要区别。呼叫一个固定电话用户，只需要知道它的电话号码就够了，因为电话号码和用户的地址是一一对应的。然而，在移动电话网内，用户并没有一个固定的地址，因为它处于不断移动的状态。因此，呼叫一个移动用户，必须首先知道它的位置，移动网因此增加了几个用于储存和管理用户位置信息的设备（当然，不只是位置信息），例如：HLR，VLR等。79数据通信网(计算机网)数据通信是以“数据”为业务的通信系统，数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号等，传输时必须转换成0或1二进制代码。所以在终端以编码方式(一般来说是二进制编码)表示信息，在信道上以脉冲形式传送信息的通信。

现代数据通信指计算机之间、计算机和各种终端之间进行信息的交互，因此，数据通信即计算机通信，数据通信网也就是计算机网。

数据通信网特点：以计算机为中心，是人或终端与计算机的通信，或计算机与计算机的通信。

传输的数据信息通常由计算机加工处理

通信速度较高，可以同时处理大量的数据

主要采用分组交换技术常见的数据通信网分组交换（X.25）数字数据网（DDN－DigitalDataNetwork）帧中继（FR－FrameRelay）异步传递模式（ATM－AsynchronousTransferMode）互联网技术（Internet）主机E主机D主机C主机B主机A主机F路由器路由器路由器网络3网络2网络1数据通信的交换方式分组交换把数据切割成一个个的数据包，按照某种协议加上地址信息和控制信息等分别进行传送。两种方式：数据报、虚电路IPAddressData.....1101010011001....AnyNetwork(e.g.X.25,ATM,LANFrameRelay)IPPacket(Datagram)分组交换工作方式数据报——无连接，每个分组（数据报文）独立地传输和路由，可走不同路径，具有不同时延，要求节点有存储和重排能力。几种分组交换技术X.25分组交换技术按X.25协议族进行数据分组，协议及控制复杂（三层协议栈），以数据报及虚电路方式工作。帧中继技术按帧中继协议以帧为单位进行数据分组，协议及控制较x.25简化（二层协议栈），以虚电路方式工作。ATM技术按ATM协议以信元进行数据分组，协议简单（二层协议栈），以虚电路方式工作。传统IP技术按照TCP/IP协议，以IP包进行数据分组，三层协议栈，以数据报方式工作。CN1（ChinaNet-公众计算机网络）：主要被用作ADSL、拨号等INTERNET接入和浏览业务IP/MPLS的融合技术在TCP/IP协议基础上，引入标签，是IP与ATM技术的结合，虚电路方式工作CN2（优质互联网）：支持重要和赢利的业务分组交换(packetswitching)的出现电话网是为电话通信设计的。电路交换的电话网很适合于电话通信。计算机数据具有很大的突发性。使用电路交换会导致网络资源严重浪费。计算机网络需要使用更加有效的连网技术，这就导致分组交换的问世。

分组交换是一种基于存储-转发的处理方式，将用户信息分成若干个小的数据单元(分组或包)进行传送，每个分组必须携带一个用于路由选择等地址信息的分组头，保证分组能够正确传送到目的地。85分组交换

面向无连接的交换方式分组交换优点：采用分组交换时，同一个报文的多个分组可以同时传输，多个用户的信息也可以共享同一物理链路，因此分组交换可以达到资源共享，并为用户提供可靠、有效的数据服务。它克服了电路交换中独占线路、线路利用率低的缺点。

分组交换缺点：由于采用存储—转发方式处理分组，分组在每个节点机内都要经历存储、排队、转发的过程，所以信息传送时延大。分组交换技术的协议和控制比较复杂。数据数据数据分组交换

在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）依次把各分组发送到接收端(基于存储转发)接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文数据分组11010011101•

•••••••00101001110报文发送端首部分组数据首部分组首部数据发送发送发送在前发送接收端数据首部数据首部数据首部11010011101•

•••••••00101001110分组从A传送到B的过程网络网络网络网络网络网络网络路由器路由器路由器路由器路由器路由器AB查找路由表目的地下一跳路由器查找路由表目的地下一跳路由器查找路由表目的地下一跳路由器这就是基于存储转发的分组交换智能网的引入传统的业务提供方式：各业务网的交换机：程控交换机实质上是采用计算机进行“存储程序控制”的交换机，它将各种控制功能，方法编成程序，存入存储器。业务处理呼叫处理增加新业务修改程控交换机业务软件智能网业务生成/控制/处理呼叫处理89智能网为适应市场需要，运营商需要不断推出新业务，智能网的引入使运营商能更快捷、更便宜地推出数量更多的新业务，从而提高其自身的竞争力。智能网是一个以计算机和数据库为核心的平台，目的是为所有的通信网提供服务，包括：现有的电话网PSTN、综合业务数字网ISDN、移动通信网、宽带综合业务数字网B-ISDN、IP网等。采用智能网方式提供电信新业务—增值业务，交换机仅完成基本接续，全部业务提供由智能网完成，交换与控制相分离可实现快速、经济地引入新业务，缩短了开发新业务的时间、降低了提供新业务的成本、提高了可维护性和可靠性。90智能网业务被叫集中付费业务（800号业务）

比较适合商家使用。其优势在于计费性能，即对该业务用户的呼叫由被叫支付费用，而主叫不付电话费用，俗称免费电话。由于该项业务的接入号码是“800”，所以简称为“800”。记账卡呼叫业务（300号业务）

它允许用户持卡在任何一部电话机(包括长途有权和长途无权的话机)上拨打长途电话和国际电话，而将电话费用计在自己的卡上,与所使用的话机无关,例如校园卡200、300卡等。虚拟专用网业务（600号业务）用户在虚拟专用网内部可以实现真正的四位或更少位拨号，拨打专用网内部电话可以灵活的实现计费，并予以优惠，通过网外呼叫阻截有效地实现控制虚拟网内用户的网外呼叫；通过记帐卡功能控制网内用户的话费支出。大众呼叫业务电话投票业务（VOT）通用个人通信业务（UPT业务）

号码携带业务

亲密号码业务……91智能网业务号码携带业务

当一个电话用户改变其电话号码后仍然可以使用原有的电话号码。例如有人呼叫用户的移机前号码时，智能网将主动将该号码翻译成为移机后的新号码并进行接续；当有用户拨打移机改号用户的时候，通过播放提示音告知用户移机后的新号码.亲密号码业务

用户可以把若干个号码（可以是移动号码，一般设置10个号码）设为自己的亲密号码，当用户拨打这些亲密号码时，将享受一定的费率优惠。大众呼叫业务电话投票业务（VOT）通用个人通信业务（UPT业务）……92综合业务数字网ISDN综合业务数字网ISDN－IntegratedServiceDigitalNetwork

在通信网络发展的第二个显著阶段，PSTN为基础，Internet、移动通信网等多种业务网络交叠并存。对用户而言，要获得多种电信业务就需要多种接入手段，这增加了用户的成本和接入的复杂性，在20世纪80年代末，电信运营商和设备制造商主导开始研究如何实现一个多业务、单技术的综合业务网。ISDN在电话综合数字网络的基础上演变而成，充分利用已有电话网的网络资源，把数字化延伸到用户环路，从而实现在一个单一的网络中(一条普通电话线上)提供语音、数据、图象等综合的业务,称为“一线通”业务。窄带综合业务数字网（N-ISDN）宽带综合业务数字网(B-ISDN)与ATM上网速度110k左右，随着宽带技术的发展，ISDN已被淘汰93主要内容：通信-通信系统-通信网第一章通信系统基础知识第二章通信网基础知识第二章通信网中的业务网及交换技术第三章通信网中的传送网及传输技术94传送网传送网定义：主要用来完成用户信号的传输功能，各类业务网中各种不同的业务信号都将通过传送网进行传输。传送网构成：传输设备和传输媒介传输媒介分类：

有线媒介：双绞线、同轴电缆、光纤

无线媒介：各种无线电波在空气中传播)传送网按照技术分类：SDH，WDM，PTN，OTN等

传送网按照地理位置分类：骨干网和接入网传送网的拓扑结构一级干线DWDM/OTN-95-城域网核心层城域网汇聚层二级干线DWDM/OTNSDH/PTNSDH/PTNSDH/PTNDWDM/OTN城域网接入层集团用户基站个人用户SDH/PON省际省内本地网电话呼叫上海用户88886666上海LS上海TM上海DC2上海DC1广州用户33334444广州LS广州TM广州DC2广东DC2骨干传送网接入网传输网络的组成-传输设备和媒介传输网络系统的构成NE1NE2NE3NE1在机房内实际连接:NE1传输侧DDF/ODF光缆成端ODFNE1-NE3的光缆NE1-NE2的光缆转接尾纤电源线电源BITS设备保护地排保护地线NE1线路板线路板支路板定时模块业务侧DDF/ODF业务设备BSC、MSC；SR\BRAS…业务侧机房传输侧机房传输介质的类型与特点介质类型特点应用金属导体双绞线成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高；传输距离有限固定电话本地回路、计算机局域网同轴电缆传输特性和屏蔽特性良好，可作为传输干线长距离传输载波信号，但成本较高固定电话中继线路、有线电视接入光导纤维光缆传输损耗小，通讯距离长，容量大，屏蔽特性非常好，不易被窃听，重量轻，便于运输和铺设。缺点是精确连接两根光纤很困难电话、电视等通信系统的远程干线，计算机网络的干线无线电波微波红外线激光建设费用低，抗灾能力强，容量大，无线接入使得通信更加方便.但易被窃听、易受干扰广播，电视，移动通信系统，计算机无线局域网双绞线和同轴电缆原理：利用电流(电压)传输信息双绞线分类3类线(10Mb/s)；5类线(100Mb/s)；6类线(200Mb/s)无屏蔽双绞线(UTP)；屏蔽双绞线(STP)同轴电缆内层导线金属屏蔽外绝缘层绝缘体同轴电缆分类基带同轴电缆（50Ω）传输数字信号宽带同轴电缆（75Ω）传输模拟信号信号线地线套管无屏蔽双绞线光纤与光缆多根光纤保护层防止光泄漏的吸收外壳起保护作用的防护层外绝缘层光线光波在光纤中的传播光导纤维（光线的入射角足够大时，就会出现全反射，重复此过程，光就沿着光纤传播下去）纤芯

包层保护层光波光缆光纤保护层微波通信微波：300MHz～300GHz范围内的电磁波，波长为1m～1mm特点：直线传播，不能沿地球表面传播（无绕射性），需要每隔几十公里设立一个中继站容量大、可靠性高建设费用低抗灾能力强应用：长途电话、蜂窝移动电话、全数字高清晰度电视（HDTV）等传输技术--复用技术复用技术的引入：由于一条传输线路的能力远远超过传输一个用户信号所需的能力，为提高线路利用率，经常让多个信号同时共用一条物理线路，在同一信道中传递多路信号的技术就是复用技术。复用定义：将若干个彼此独立的信号，合并为一个可在同一信道上同时传输的复合信号的方法。MUXDEMUX...DWDM

开始建设SDH逐步成为传输主力设备

容量增加/业务多样化WDM规模建设SDH标准完善，PDH仍为主力PDH产品开始规模使用实用化产品出现高锟提出光传输理论196680年代94年99年90年代初98年1976Metro城域网,MSTP逐渐使用2002年以后PDH：准同步数字传输系统；SDH：同步数字传输系统；WDM：波分复用系统；OADM：光分插复用系统；PON：无源光网络；PTN：包传输网络传输网络发展历史PTN/PON/OTN规模建设2008PDH时分通信系统PDH(PlesiochronousDigitalHierarchy)通信系统称为准同步数字体系2Mb/s8Mb/s34Mb/s140Mb/s电端机光端机×4×4×4105SDH时分通信系统

同步数字系列SDH：

采用统一的传输速率标准，易于网络的互连互通。在SDH帧结构中，具有丰富的监控和管理比特，提供网络管理功能。106我国的SDH从“九五”开始，我国传送网的建设就开始从PDH转向SDH，并逐步以SDH技术为基础，主要采用2.5Gbit/s的系统，目前SDH传送网是我国数字传送网的主体。近年来，波分复用(WDM)技术的成熟使得传送网的建设又上了一个新台阶，N*2.5Gbit/s的DWDM的系统已用于我国干线传送网上。SDH传送网分为四个层次：省际干线网、省内干线网、本地中继网和用户接入网WDM波分复用EDFAEDFA12n-1n12n-1nOTMOTMSTM-16STM-16STM-16STM-16STM-16STM-16STM-16STM-16EDFA掺铒光纤放大器DWDM密集波分复用设备OLA...OLAWDM技术的引入传输容量要求(单波长传输速率的再提高受半导体技术的制约)网络可持续发展要求，充分利用已有光纤网络。WDM技术是光纤传输网络增容的主要技术手段WDM的概念是在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，其本质上光域上的频分复用FDM技术。由高速公路和车辆类比一个波分系统高速公路加油站巡逻车图列:高速公路:光纤巡逻车:监控信号加油站:光中继（放大）站灰色汽车:不同的客户侧业务彩色汽车:不同通道（波长）内的承载业务车道:光波长1、SDH系统：高速公路只能走一辆车。2、波分系统：高速公路可以并列走多辆车。简单类比大容量长距离高速率对数据的“透明”传输系统升级时能最大限度地保护已有的投资高度的组网灵活性、经济性以及可靠性可兼容全光网交换WDM的优势接入网的分类移动接入网固定无线接入网铜缆接入网光纤接入网混合接入网有线接入网无线接入网接入网