通信网络构成

通信网络构成CONTANTS目录一、通信网概述二、通信网基础知识三、网络基础框架四、传输与介质五、路由与交换通信网概述通信系统通信是信息在不同时空节点之间的传递。任何通信系统归根究底都可以简化为：信源，信道，信宿以及信息变换器这几个部分。信源和发送设备的一部分组合成发送端设备,接收设备的一部分和信宿组合成接收端设备。发送变换器的一部分和接收变换器的一部分以及它们之间的信道构成传输系统/链路。终端设备和传输系统/链路就组成一个通信系统。通信网概述通信网多个通信系统通过交换系统按照一定的拓扑结构组合在一起,就形成一个通信网。通信网的基本构成要素是终端设备、传输设备、转接交换设备。通信网通信基础知识编码与解码编码是信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程。用预先规定的方法将文字、数字或其它对象编成数码，或将信息、数据转换成规定的电脉冲信号。编码是信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程。解码，是编码的逆过程。通信基础知识模数／数模转换（A/D和D/A）模数转换包括采样、保持、量化和编码四个过程。采样就是将一个连续变化的信号x(t)转换成时间上离散的采样信号x(n)。根据奈奎斯特采样定理，对于采样信号x(t)，如果采样频率fs大于或等于2fmax（fmax为x(t)最高频率成分），则可以无失真地重建恢复原始信号x（t）。保持：通常采样脉冲的宽度tw是很短的，故采样输出是断续的窄脉冲，要把一个采样输出信号数字化，需要将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间，这就是保持过程通信基础知识模数／数模转换（A/D和D/A）量化是将连续幅度的抽样信号转换成离散时间、离散幅度的数字信号，量化的主要问题就是量化误差。假设噪声信号在量化电平中是均匀分布的，则量化噪声均方值与量化间隔和模数转换器的输入阻抗值有关。编码是将量化后的信号编码成二进制代码输出。这些过程有些是合并进行的，例如，采样和保持就利用一个电路连续完成，量化和编码也是在转换过程同时实现的，且所用时间又是保持时间的一部分。通信基础知识复用与解复用复用技术是指一种在传输路径上综合多路信道，然后恢复原机制或解除终端各信道复用技术的过程。在数据通信中，复用技术提高了信道传输效率，有广泛应用。多路复用技术是在发送端将多路信号进行组合，在一条专用的物理信道上实现传输，接收端再将复合信号分离出来。复用技术按照复用方式可以分为：确定复用和统计复用两大类。通信基础知识复用与解复用确定复用，是指将通道拆成若干部分（无论是用频率拆分还是用时隙拆分），每个部分确定由某条业务连接独占，多条业务连接各行其道，相安无事。以下都属于确定复用范畴：●FDM；●PDH；●SDH；●WDM通信基础知识复用与解复用统计复用，是指将通道不作确定的“拆分”，而是每条业务连接通过各自的标识号来做区分，各个业务连接根据自身需要来争抢资源，系统会定义争抢的优先级以及拥塞时的抛弃优先级。下列技术都属于统计复用范畴：●PSPDN(X.25)；●帧中继；●PPP；●ATM；●以太网通信基础知识网络拓扑通信基础知识一般的电信网，都会分为核心层、会聚层和接入层。在上述每个层次中，它们的“布阵方法”又千差万别。如总线型、星形、网状、环状、树形等。每一种类型都不是用“好”和“不好”来评价，而只能以“合理”和“不合理”来衡量。面向连接和非面向连接通信基础知识传送信息所占用的通道，究竟是传送前就通过信令建立起来的，还是在传送过程中一站一站地向前推进而没有所谓的“连接”，根据这两种不同方式把通信分为“面向连接”和“非面向连接”。面向连接和非面向连接通信基础知识面向连接在一次通信过程中，信令在需要通信的双方或者多方之间呼叫，利用网络资源建立起一条通道，并在这条通道上传递信号，在通信结束后关闭这一通道，这就是面向连接。最早的面向连接的技术体制是传统的PSTN；接着，在数据网中也被广泛应用，如帧中继、ATM等都是面向连接的传送。面向连接和非面向连接通信基础知识非面向连接在一次数据传送过程中，数据包逐节点传递，在每个网络节点上，根据数据包中的目的地地址，借助于网络节点的路由信息，选择通往下一个节点的通道；由于在数据传送前并没有预约带宽，因此在每个节点上，都需要进行“竞争”接入，并最终到达目的地。这就是非面向连接，也叫做无连接操作。无连接的操作来源于传统数据网，传输时延不确定，传递过程不需要外界控制，如果不限制传输最大时延，只要尚存一条通道，数据包就能到达目的地。最典型的无连接网络是X.25（PSPDN）分组网、IP网和广播电视网。寻址技术通信基础知识现代通信技术的核心环节之一就是寻址，也就是有了基本的信息传送方式和传送通道之后，解决数据包如何顺利到达目的地的技术。电信网络按照机理分为“有连接操作寻址技术”和“无连接操作寻址技术”。前者是针对那些有连接操作的技术体制，而后者正好相反。寻址技术通信基础知识任何接入通信网络的终端A，若需要从通信网络另外一个终端B获取信息，必须知道B所在的位置。这个位置，就要用地址来表达。在任何一个通信网络上，每个节点都需要有规范的、可查询的地址标识。比如在电话交换网上，电话号码就是地址标识；在IP网上，IP地址就是地址标识；在以太网上，以太网MAC地址就是地址标识；在互联网上，网址或者超文本链接地址就是地址标识。通信网络基础框架概述通信网络基础框架演进，是通信网永恒的主题。永远处于发展中的通信技术，其分类法多种多样，无论哪种分类，都很难做到完全严格和完全清晰。这符合自然辩证法。通信网是人类诞生以后创造的，是新生事物，其发展也随着人的创造发明以及其他学科的进步而同步发展；新技术不断涌现，有的能明确归为其中某类，有的却不能，有的还同时具备几个类别的特征；而跨技术类别的新鲜事物的出现，本身就是通信网演进的特点之一。为了便于研究，专家们只是粗略地将所有通信网归结为传输网、交换网、数据网和支撑网几大类传输网通信网络基础框架传输网是指用作传输通道的网络，它一般架构在交换网、数据网和支撑网之下，用来提供信号传送和转换的网络，是上述3种网络的基础网。传送网一般研究的介质实体是光缆光纤、铜线、信号放大器、接口和接头、接口转换器、微波系统、PDH光端机、MUX复用器、SDH设备、WDM、ASON、卫星通信中的卫星，等等，一般研究的技术类型有光纤原理、光纤放大器、熔接技术、调制解调技术、频谱技术、SDH倒换技术、PCM复用技术、信道与噪声、差错控制，等等。传送网和数据网、语音网的结合都非常紧密，而与电信业务的距离则相对较远。语音网通信网络基础框架最早的通信网、最成熟的通信网、发展周期最长的通信网，这些描述都适合于一种通信网络——PSTN。简单地说，语音网为用户提供相互之间的语音通信，当然包括固定网和移动网的语音通信。语音网一般研究的介质实体是程控交换机、移动基站、接入网设备、电话机、传真机、手机、SIM卡等；一般研究的技术有A/D和D/A转换、交换原理、电话号码管理、传真技术、语音压缩技术等。语音网是最早的电信网，和数据网的结合越来越紧密。随着NGN/IMS技术的发展，语音将逐步承载在以TCP/IP为核心的数据网之上。数据网通信网络基础框架数据网是在20世纪最后十几年高速发展起来的，是相对发展较晚、技术变化较快的网络。数据网是用来传送数据的，包括互联网数据、DDN、帧中继、VPN、视频业务等，随着业务的不断融合，也可以提供语音业务。数据网研究的介质实体包括路由器、交换机、防火墙、服务器、视频终端、MCU等；一般研究的技术类型有帧中继技术、ATM技术、TCP/IP、路由协议、MPLS、P2P、视频分发、流媒体、地址规划等。数据网技术体制多样，应用广泛，以TCP/IP为基础的数据网将成为未来电信网的基础承载网络。支撑网通信网络基础框架支撑网是为了配合通信网正常工作而建立的信令网、智能网、同步网、营账系统、网管系统等。支撑网研究的介质实体包括时钟、七号信令系统、智能网系统、网管网等；一般研究的技术类型有同步技术、智能网技术、网络管理（如TMN、SNMP等）、经营管理支撑系统、计算机软件等。传输与介质传送介质传输与介质传输介质是指在网络中传输信息的载体，常用的传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类。有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分，它能将信号从一方传输到另一方，有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。双绞线和同轴电缆传输电信号，光纤传输光信号。无线传输介质即电磁波，在自由空间传输的电磁波根据频谱可将其分为无线电波、微波、红外线、激光等，信息被加载在电磁波上进行传输。光纤传输与介质通信中使用的光纤，其核心部分是由圆柱形玻璃纤芯和玻璃包层构成，最外层是一种弹性耐磨的聚乙烯护套，整根光纤呈圆柱形，其典型结构如图。同轴电缆传输与介质金属电缆在通信网的应用中，以同轴电缆和双绞线最为广泛。同轴电缆由同轴的内外两个导体组成，内导体是一根金属线，外导体是一根圆柱形的套管，一般是细金属线编制成的网状结构，内外导体之间有绝缘层。双绞线传输与介质双绞线（twistedpair，TP）是一种综合布线工程中最常用的传输介质，是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成的。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根线上发出的电波抵消，有效降低信号干扰的程度。双绞线一般由两根22～26号绝缘铜导线相互缠绕而成，“双绞线”的名字也是由此而来。实际使用时，双绞线是由多对双绞线一起包在一个绝缘电缆套管里的。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆，但日常生活中一般把“双绞线电缆”直接称为“双绞线”。光纤收发器（光猫）传输与介质光纤收发器，是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元，在很多地方也被称之为光电转换器（FiberConverter）。产品一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中，且通常定位于宽带城域网的接入层应用；PDH光端机传输与介质PDH意思是“准同步数字序列”，采用准同步数字系列（PDH）的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。PDH和光纤收发器的区别，这里强调一下，光纤收发器是用来传送IP数据包的，而PDH则是用来传送TDM信号的。SDH/MSTP传输技术传输与介质同步数宇体系(SDH,synchronousDigitalHierarchY),它主要针对光纤传输,是在SONET的标准基础上形成的。它把北美(日本)和欧洲(中国)的两种PDH体制融合在统一标准——同步传送模块STM-N之中,第一次真正实现了数字传输体制上的世界性标准。多业务传输平台(MSTP,Multi-serviceTransmissionplatform),是以SDH技术为基础,将传统的SDH复用器、数字交叉连接器(DXC)、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立设备集成为一个网络设备,实现多业务的综合接入和传送。MSTP技术是对SDH技术的进一步发展。SDH技术特点传输与介质●它拥有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块（STM），并采用同步复用方式，使得利用软件就可以从高速复用信号中一次分出、插入低速支路信号，不仅简化了上下话路的业务，也使交叉连接得以方便实现。●SDH拥有丰富的开销比特（约占信号的5％），以用于网络的运行、维护，并实现了远程管理。●SDH具有自愈保护功能，可大大提高网络的通信质量和应付紧急状况的能力。即SDH的环保护能力。●SDH网结构有很强的适应性，可以装载多种类型的信号，PDH、ATM、IP以及以太网。波分复用WDM传输与介质WDM利用一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波的特点，把光纤可能应用的波长范围划分成若干个“波段”，每个波段作为一个独立的通道，来传输一种预定波长的光信号。光波分复用的实质是在光纤上进行光频分复用（OFDM），只是因为光波通常采用波长参数而不用频率参数来描述、监测与控制。随着电—光技术的向前发展，在同一光纤中波长的密度会变得很高。因而，使用术语“密集波分复用（DWDM,DenseWDM）”。与此对照，还有波长密度较低的WDM系统，较低密度的就称为“粗波分复用（CWDM,CoarseWDM）”。路由与交换路由与交换概述路由与交换路由器与交换机是数据网中最重要的网络节点设备，交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号(即IP地址)来确定数据转发的地址。路由器与交换机分别工作在网络层和数据链路层，遵循TCP/IP协议共同构建数据网。OSI七层模型简介路由与交换TCP/IP模型路由与交换TCP/IP协议模型（Tra