第一章 通信系统及通信网.ppt

1、第一章通信系统和通信网，1.1通信系统概要1.2通信系统的定义及其构成1.3通信系统的分类1.4通信网概要1.5通信网的构成和构成1.6现代通信网分类1.7现代通信网的发展学习问题，1.1通信系统概要，是在有人活动之后产生了通信。 今天的世界进入了“信息时代”。 信息已成为现代社会，特别是21世纪最重要的战略资源。 信息技术是当前社会乃至未来社会生产力的基本要素，是最活跃应用最广泛的领域。 信息产业已成为国民经济的支柱产业，在国民经济总产值中占有越来越大的比例。 进入20世纪90年代，许多发达国家为了维持21世纪的科学技术、经济上的领导地位，在当时大力发展了信息技术和信息产业。 1.2通信系统

2、的定义及其构成1.2.1通信系统的定义1 .模拟通信系统和数字通信系统人类的社会活动离不开信息的传递和交换。 随着生产力的迅速发展，人们对获取信息的要求越来越高。 2 .数字通信的优点与模拟通信相比，数字通信系统可以满足人类对通信的更高要求。 (1)数字信号容易存储、处理。 (2)数字通信的抗干扰性很高。 (3)数字信号便于交换和传输。 (4)可靠性高，传输中的错误可以想办法控制。 (5)数字信号容易加密，机密性高。 (6)通用性和灵活性好。 3 .数字通信的缺点通常分为两种，其中数字通信的许多优点占用比模拟通信更宽的系统带宽。 1.2.2构成通信系统的最基本模型包括：个源、转换器、信道、噪声

3、源、反转换器和汇的部分，如图1-1所示。 图11所示的系统是单向传输系统。 广播、无线寻呼系统等都是单向通信系统。 图1-1通信系统构成模型、1.2.3数字通信基本质量指标在设定或评价1个通信系统时涉及通信系统的质量指标。 通信系统最重要的质量指标是有效性和可靠性。 1 .传输率是测量通信系统传输能力的质量指示符，反映了系统有效性，如以下三种指示符3360 (1) -信号率rs是经常使用的。 (2)信息率rb。 (3)消息速率rm。 2 .传输差错率传输差错率是测量通信系统的传输质量的一个主要指标，通常： (1)码元差错率PeB被定义为已出错的码元数与传输码元总数之比，而有时被简称为差错率。

4、(2)位错误率Peb被定义为传输错误率的位数与总位数的比，简称为错误率。 用二进制码传输时的PeBPeb； 另一方面，以m码元传输时，两者不同。 1.3通信系统的分类1 .根据传输信号的特征将通过信道传输的信号分类为数字信号还是模拟信号，并且通信可以分为数字通信系统和模拟通信系统。 2 .按照传输介质和系统结构特征，实用的通信系统有以下5种： (1)短波通信系统。 (2)微波中继通信系统。 (3)卫星通信系统。 (4)光纤通信。 (5)移动通信系统。 1.4通信网的概要，1 .通信网的概念物理构造上的网可视为线的集合，自然界中常见的蜘蛛网、鱼网、网袋都是用线织成的。 在日常生活中，亲身经历的运

5、输网、交通网和铁路网、航空网、道路网、邮政运输网等，可以将其分解为线的集合。 通信网络的定义可被描述为通信系统，其中一定数量的节点(包括终端和交换设备)有机地耦合在一起，以实现在两个或多个被定义节点之间的信息传输。 2 .通信系统和通信网络以上的通信系统和通信网络的记述表明了两个概念及它们之间的密切关系。1.5通信网络的配置和配置、1.5.1通信网络的组件1 .终端装置的终端设备的功能是用于三个(1)通信的信息和通过传输链路传输的信号相互转换。 (2)匹配信号和传输链路。 这由信号处理装置进行。 (3)生成并标识该信号，即，在网络中生成并标识所需信号，以完成该系列控制操作。 2 .传输链路的传

6、输链路是信息的传输路径，即连接网络节点的介质。 一般包括图1-1中的信道和变换器、逆变换器的一部分。 信道有狭义信道和广义信道，狭义信道是简单传输介质(例如线缆)的广义信道除了传输介质之外还包括对应的转换设备。 3、交换设备交换设备是构成通信网的核心要素。 其基本功能是完成接入交换节点链路的聚合、转送连接和分配，并且实现一个呼叫终端(用户)与该呼叫终端所请求的另一用户终端之间的路由连接。 交换设备的交换方式可分为两种类型：线路交换方式和存储传输交换方式。 1.5.2通信网的物理拓扑图1-2是由二级交换中心构成的通信网的硬件示意图，从终端站到中继站的传输设备一般被称为中继电路。 另外，图1-2通

7、信网的基本形式是，1 .网节点数多的情况下所需的传输链路数变大。 网络是经济性差的网络结构，但如图13所示，该网络的冗馀性很大。 图1-3网格，2 .星形网格星形网格如图1-4所示。 图1-4星形网、3 .环状网结构简单，容易实现，而且能够通过自我修复环自动保护网络，因此稳定性高，其形状如图1-5所示。 另外，还存在被称为线性网络的网络结构，并且如图16所示，该网络结构不同于环路网络，其首尾未相连。 图1-5环形网络、图1-6线性网络、4 .总线网络总线网络是所有节点连接到1个共用传输线路总线的网络结构，是图1-7所示的形状。 图1-7总线网格，5 .复合网格复合网格是组合了以上网格的网格，例

8、如是组合了网格和星形网格的市场网格。 以这样的星形网络为基础，在通信量大的区间构成的网络结构兼有上述2种网络的优点，比较经济且具有一定的可靠性，其形状如图1-8所示。 形成图1-8复合型网络，1.5.3现代通信网络的完整的现代通信网络，除了传达各种用户信息的业务网络之外，还需要若干支持网络来使网络更好地运作。 现代通信网的结构图如图19所示。 图1-9现代通信网的构成图、1 .服务网服务网、即用户信息网是现代通信网的主体，是向用户提供电话、电报、传真、数据、图像等各种通信服务的网络。 业务网根据其功能可以分为用户接入网、交换网、传输网3个部分。 业务网的位置关系如图1-10所示。 图1-10业

9、务网结构，2 .支持网(1)信令网。 (2)同步网。 (3)管理网。 1.5.4通信网的质量要求1 .连接的任意性和快速性连接的任意性和快速性意味着网络中的一个用户可以快速地连接到网络中的任何其他用户。 2 .信号传输的透明性和传输质量的一致性透明性表示预定业务范围内的信息能够在网络中传输，不对用户施加任何限制。 3 .网络的可靠性和经济合理性的可靠性对于通信网来说很重要，不可靠的网络经常发生故障或中断通信，这样的网络不能使用。 对于电话通信网，从以下3个方面要求： (1)的连接质量。 (2)传输质量。 (3)稳定质量。 1.6现代通信网的分类、1.6.1通信网的分类现代通信网的分类有多种，可

10、以根据功能、作用、性质及其服务范围等分为多种网络。 其分类如表1-1所示。 表1-1的通信网的分类，(1)根据通信网完成的功能可分为公共网、专用网、支持网。其中公众网可分为电话网、数据网、图像网、移动网等。 (2)根据传输的信号分为数字网和模拟网。 现在的长途网络、市场网络、数据网络都是数字网络，在广播电视中有线电视(CATV，Cable Television )和用户终端的接入仍然属于模拟通信的范畴。 (3)根据集团网络的方式可以分为移动通信网、卫星通信网等。 1.6.2电话网1 .本地通信网站之间的连接多为网络方式。 在大城市，如图1-11所示，需要设置汇款站，形成等级网络，汇款站所属的终

11、端站是星形连接，汇款站之间采用网络连接。 图1-11本地通信网的构成示意图，2 .长途电话网长途电话由长途交换中心、长途线路和长途中继线构成，其功能是通过本地网之间的电话业务。 四级长距离网络如图1-12所示。图1-12长途电话三级网结构、1.6.3数据网1 .数据通信网和计算机网络的数据通信通常是在计算机和计算机或者计算机和终端之间利用通信线路进行信息传输和交换的通信方式，包括数据传输和数据传输前后的处理。 数据通信是继电报电话通信之后发展起来的一种新的通信形式，是纠错机与通信技术紧密结合而成的。 数据通信是指根据一定协议(或规程)具有用数字、字母、符号等表示的离散形式的信息来完成传输和交换

12、的通信方式。 2 .修正机网络的分类1 )按照网络的交换方式对修正机网络进行分类的类型很多，根据角度不同有不同的分类方法。 根据网络中是否有交换机器，可以分为交换型网络和广播型网络。 交换型数据网根据网络中的数据交换方式，可以将网络分为线路交换、报纸交换、分组交换和混合交换4种。 2 )按网络拓扑分类按网络拓扑通常可以将校正器网络分类为各种类型，例如网状网络、星形网络等。 网络的拓扑在上一章已经叙述过，但在此不详细叙述。 3 )按照网络的复盖范围分类按照网络的复盖范围将网络分为局域网、城域网、广域网3种。 3 .修正计算机网络架构和协议1 )网络协议修正计算机网络是各种终端经由通信线路连接的复

13、杂系统。 在该系统中，由于计算机的型号不同，终端类型不同，连接方式、同步方式、通信方式、线路类型等有可能不同，所以对网络通信带来一定的困难。 网络协议主要由三个要素构成：语法、语义、时间序列。 2 )网络体系结构和OSI参考模型如上所述，由于网络协议由每层协议组成，因此每层协议必须与网络的特定层相关联。 修正机网络阶层模型和各层协议的集合称为修正机网络架构。 标准化委员会和各主要制造商制定了许多普遍接受的网络架构。 OSI参照模型如图1图13所示，由7个层次构成。 图1-13 OSI参考模型结构，其次简单叙述OSI参考模型的各层的功能。 (1)物理层。 (2)数据链路层。 (3)网络层。 (4

14、)传输层。 (5)会话层。 (6)演示层。 (7)应用层。 1.6.4有线电视网络有线电视之所以迅速发展，是由于具有以下优点： (1)提高微弱信号的接收效果； (2)能够有效地抑制噪声、消除重影，获得良好的视听质量。 (3)不占用空间频率资源，节目容量大。 CATV频道具有40 MHz的带宽，可以传输数十个电视节目和其他数据，提供多种服务。 (4)进行双向传输，便于为特定用户提供特殊节目和特殊信息服务。 1 .广播有线电视网络CATV系统包括三个部分：前端放大器(源)、有线分配网络(信道)和用户终端(信宿)。前端放大器其实是CATV网络的中心，主要产生各种电视节目信号，接收和转播来自无线、微波

15、或卫星的电视信号，有照相机、录像机、CD-ROM或电影电视等自营节目。 2 .在双向有线电视网络双向有线电视系统中，一般以频分方式进行传输，经由同一电缆在不同的频带分别传输上下信号。 此外，通信控制首先通过分配不同的信道来实现，但是在许多终端共享一个信道时，需要进行分时。 用时分通信控制的方法有三种。 第一种是中心对每个终端依次询问有无数据送出的询问方式。 第二种是载波侦听多路访问/冲突检测方式(CSMA/CD、carriersensemultiaccess/collision detection )，不断检测路上有无载波，仅在线路空闲的状态下允许数据的传输， 在检测到数据正在传输的情况下，第

16、三种是令牌控制方法，其中中心循环地向网络中的各个终端指派令牌，并且允许仅在相同时刻具有令牌的终端传送数据。 3、电视网络与电信网络的融合在电信网络中，目前大部分长途干线网络、站间中继网络已采用光纤数字传输系统，如准同步数字系列(PDH，pseudosynchronon 1.6.5接入网1 .接入网的发生图1-14示出了典型的订户环路结构，其中每个线缆包括标准不同的铜线线缆，其中馈送器线缆(主干线缆)通常为35km (很少超过10 k m )，布线线缆通常为数百米在图1图14的现有的电话网用户环路结构例中，2 .接入网的定义和边界接入网(AN )的定义为：业务节点接口(SNI，Service Network Interface )和用户网络接口(AN ) 在用户网络接口(Use Network Interface )之间的传输实体(例如线路设备、传输设备)系列是一种提供传输通信服务所需的传输负载能力的实施方式系统，服务节点(SN )和用户网络接口接入网的物理模型图1-15也是接入网，且图中的CPN是用户驻地网络，例如专用小型交换机、局域网等，但是，其在大多数情况下是用户终端。 图1-15接入网的物理模型在电信网中表示接入网的边界(划定接入网的范围)。图1-16接入网的边界，3 .接入网的接入技术和分类接入网研究的重点是围绕用户对语音、数据和视频等多媒体服务的需求增加，提供具有