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1、第第1章通信网络概论章通信网络概论1本讲稿第一页，共六十七页n n通信网通常是指采用电信号作为传递信息的载体，实现信息传递的通信网。通信网的种类很多，不同的通信网为各种用户提供不同的通信服务。2本讲稿第二页，共六十七页n n固定电话通信网是一个典型的通信网，它是以传递人们的话音信息为主要目的通信网。如今这一传统的通信网从原来的模拟通信网向数字通信网方向发展，从原来的小容量、单一话音业务传输向大容量、综合业务传输方向发展。现在，使用电话通信网不但可以为我们提供语音传输服务，还可以提供用户上国际互连网的连接、短消息传送、可视电话的传输等诸多服务，电话通信网正以其网络结构简单、分布范围广的优势，不断
2、向社会提供越来越多的崭新的通信服务。3本讲稿第三页，共六十七页n n现代社会的发展促进了通信网的发展，为通信网提出了更新、更高的要求。为了满足社会需求，在通信网中不断融合新技术、新材料、新理念，使通信网为社会提供更加可靠的、方便快捷的、个性化的全方位服务，成为整个社会的信息传输高速公路，带动各行各业，促进社会发展。4本讲稿第四页，共六十七页1.2 1.2 通信网络通信网络1 12 21 1 通信网的组成通信网的组成 传统的通信网络作为用户间传递信息的通路是由各种用户终端设备、各种传输设备、各种交换设备这三大类设备组成。点对点通信系统的组成:5本讲稿第五页，共六十七页（1 1）信源：即信息源，是
3、发出信息的基本设施。根据发出的信息的）信源：即信息源，是发出信息的基本设施。根据发出的信息的不同，可以是电话机、传真机、计算机等。不同，可以是电话机、传真机、计算机等。（2 2）信宿：即受信者，是信息传输的终点设施。负责将信息转换为相）信宿：即受信者，是信息传输的终点设施。负责将信息转换为相应的消息，可与信源一致，也可不一致。应的消息，可与信源一致，也可不一致。（3 3）信道：即信息的传输介质。通常的情况下，信道的划分标）信道：即信息的传输介质。通常的情况下，信道的划分标准有以下两种方式。准有以下两种方式。n n 按传输介质的不同可分为无线信道和有线信道。按传输介质的不同可分为无线信道和有线信
4、道。n n 按传输信号形式的不同可分为模拟信道和数字信道。按传输信号形式的不同可分为模拟信道和数字信道。（4 4）调制发射系统：该系统的任务是将信源产生的基带信号调制成适）调制发射系统：该系统的任务是将信源产生的基带信号调制成适合在给定信道中传输的信号，然后通过发射系统将信号发射出去。合在给定信道中传输的信号，然后通过发射系统将信号发射出去。（5 5）解调接收系统：该系统基本任务正好与调制发射系统相反，它）解调接收系统：该系统基本任务正好与调制发射系统相反，它是将信道传输中带有噪声和干扰的信号解调成基带信号交给信宿。是将信道传输中带有噪声和干扰的信号解调成基带信号交给信宿。6本讲稿第六页，共六
5、十七页7本讲稿第七页，共六十七页1.终端设备：n n是用户与通信网的桥梁，用户通过终端设备才能接入通信网，使用通信网传递信息。终端设备在通信网中可以是信息发出者，也可以是信息接受者。除了完成传输信息的形成/还原任务外，终端设备还需要完成与传输设备的接口任务，以使传输的信息正确输入/输出到传输设备中。常用的终端设备有固定电话机、传真机、各种计算机终端、各种手持机等.8本讲稿第八页，共六十七页2 传输设备：n n完成信息传送任务。把发送端（发送终端设备、交换设备）发出的待传送信息通过传输信道传送到接收端（接收终端设备、交换设备）。传输设备根据传输介质的不同有光纤传输设备、卫星（微波）传输设备、无线
6、传输设备、缆线（同轴电缆与双绞线）传输设备等。在交换设备之间的干线传输设备中，以光纤传输设备为主，其它传输设备为辅；而在终端设备与交换设备之间的传输设备中，以缆线传输设备、无线传输设备为主，其它传输设备为辅。9本讲稿第九页，共六十七页3 3 交换设备：交换设备：n n解决信息传输的传输方向问题。根据信息发送端解决信息传输的传输方向问题。根据信息发送端要求，为把信息从发送端传递到接收端而选择正要求，为把信息从发送端传递到接收端而选择正确的、合理的、高效的传输路径。为了保证信息确的、合理的、高效的传输路径。为了保证信息传输的质量，交换设备之间必须具有统一的传输传输的质量，交换设备之间必须具有统一的
7、传输规程（传输协议），它规定了传输线路的连接方规程（传输协议），它规定了传输线路的连接方式（面向连接与面向非连接）、收发双方的同步式（面向连接与面向非连接）、收发双方的同步方式（异步传输与同步传输）、传输设备工作方方式（异步传输与同步传输）、传输设备工作方式（单工、半双工与双工）、传输过程的差错控式（单工、半双工与双工）、传输过程的差错控制方式（端到端方式与点到点方式）、流量的控制方式（端到端方式与点到点方式）、流量的控制形式（硬件流控与软件流控）等等。常用的交制形式（硬件流控与软件流控）等等。常用的交换设备是各种类型的交换机，如电话交换机、换设备是各种类型的交换机，如电话交换机、X.25X.
8、25交换机、以太网交换机、帧中继交换机、交换机、以太网交换机、帧中继交换机、ATMATM交换机等。10本讲稿第十页，共六十七页1 1 1 12 2 2 22 2 2 2 通信网网络模型通信网网络模型通信网网络模型通信网网络模型n n信息从信息从A A点发出，经过节点点发出，经过节点1 1、链路、链路L L、节点、节点2 2传送到传送到B B点。点。网络节点是信息的汇聚点和发散点，它在网络中起网络节点是信息的汇聚点和发散点，它在网络中起核心作用。网络节点可对流经节点的各种信息流的核心作用。网络节点可对流经节点的各种信息流的流向、流速进行直接控制，以保证网络的信息传输流向、流速进行直接控制，以保证
9、网络的信息传输正常、高效运行正常、高效运行。11本讲稿第十一页，共六十七页1 12 23 3 通信网网络结构通信网网络结构常用的通信网网络结构有网状网、星型网、复合网和环行网。1 网状网：n n网中任何两个节点之间都有直达链路相连接 12本讲稿第十二页，共六十七页2、星型网：n n网中有一个中心节点，其它节点都与中心节点相连，构成一个辐射形状，因此又称为辐射网。13本讲稿第十三页，共六十七页3、复合网：n n在实际使用中，结合网状网和星型网各自的特点，常采用复合网结构建造实用通信网 14本讲稿第十四页，共六十七页1.2.4 对通信网的要求对通信网的要求1.接通的任意性和快速性2.运行的可靠性3
10、.信息的透明性4.质量的一致性5.较好的灵活性 6.经济的合理性15本讲稿第十五页，共六十七页1.接通的任意性和快速性 要能使网内任意两个用户能互通信息,这是任意性;当对某用户之间的接通需要很长时间的话,在某种情况下这种接通可能是无效的.因此必须顾及接通的速度.在网的拓朴结构允许接通的前提下,影响接通率的因素有:转接次数太多或在某些环节中出现阻塞(属资源不足或结构不合理);通路的某些环节发生物理性故障而又不能及时修复(属可靠性)。平均能在某一时限内接通,就可认为已满足快速性要求。16本讲稿第十六页，共六十七页2.运行的可靠性 可靠是在概率意义上而言的。要提高可靠程度需有备用信道和设备,这就要增
11、加投资或维护力量.要在增加可靠程度和减少成本二者取得妥协和平衡.由于呼损而需等待也常作为可靠性来处理,尤其是线路故障以致通路不足而引起的呼损。通信的安全性也被作为可靠性处理。17本讲稿第十七页，共六十七页3.信息的透明性 所有信息都可在网内传递而不加任何限制,网对用户不应有太多的要求.理想的网应使用户的任何形式的信息都可在网内传递。4.质量的一致性 任何通信系统都必须规定某些质量指标.这些质量指标应对所有用户“一视同仁”,即都能达到高于某个最低要求。18本讲稿第十八页，共六十七页5.较好的灵活性 一个网应当允许新用户或新业务进网,也能与其它网互联.灵活性还应包括过载能力,即当业务量超过网的设计
12、容量时,具有适应能力。根据现有网的运行情况,网内业务的总通过量与用户的总需求(总呼叫量)有这样的关系:当呼叫量远小于网的设计容量时,总通过量随呼叫量的增加按线性规律上升,由于网内资源限制而被拒绝损失掉的部分只占很小的比例.但当需求量进一步增加时,通过量的上升就缓慢,这是允许的。19本讲稿第十九页，共六十七页当需求量再增加时,总通过量达到饱和点,以后通过量反而随总需求量的增加而下降,这就是阻塞现象;这饱和点称阻塞点,是网的过载能力的限度;除了采取一些恰当的控制和管理方式来加大阻塞点的总需求量值外,一个优良的网应有足够的灵活性以适应这类过载状态,尽量避免或推后阻塞点。20本讲稿第二十页，共六十七页
13、6.经济的合理性 一个网的投资常要分阶段进行,以使达到最大的经济效益.规划一个在经济上合理的网不但有技术因素,还有社会条件和人为的因素。一个网络是由传输链路相互连结起来的网络交换机组成的。链路可以是导线,电缆,无线电,卫星,光纤.这样的网能容纳大量的用户,直到交换机处理能力的极限。用户,在数据网中可以是坐在键盘或PC机前的人,也可以是远处的一个由计算机控制的视频终端或打印机,可以是一台计算机,或机内的一个应用程序。因此,它实际上是通信实体(Communication entity)21本讲稿第二十一页，共六十七页1.2.5 1.2.5 现代通信网的构成现代通信网的构成:一个完整的现代通信网一个
14、完整的现代通信网,除了具有传递各种用除了具有传递各种用户信息的业务网外户信息的业务网外,还需要有支撑网还需要有支撑网,以使网络更好以使网络更好地运行地运行.业务网管理网信令网同步网22本讲稿第二十二页，共六十七页 业务网就是用户信息网业务网就是用户信息网,它是现代通信网的主体它是现代通信网的主体,是向用是向用户提供诸如电话户提供诸如电话,电报电报,传真传真,数据数据,图像等各种电信业务的网图像等各种电信业务的网络络.业务网按功能又可分为业务网按功能又可分为 用户接入网用户接入网 交换网交换网 传输网传输网 用户接入网负责将电信业务透明地送到用户用户接入网负责将电信业务透明地送到用户,即用户即用
15、户通过接入网的传输通过接入网的传输,能灵活地接入到不同的电信业务节点上能灵活地接入到不同的电信业务节点上.23本讲稿第二十三页，共六十七页 支撑网是使业务网正常运行,增强网络的功能,提高全网的服务质量以满足用户要求的网络.支撑网中传输的是相应的控制、监测信号.(一)信令网:它是专门传送信令的网络.其功能是实现网络节点之间(包括交换局,网络管理中心等)信令的传输和转接.24本讲稿第二十四页，共六十七页 (二二)同步网同步网:实现数字传输后实现数字传输后,在数字交换局间在数字交换局间,数字交换局数字交换局和传输设备之间均需要实现信号时钟的同步和传输设备之间均需要实现信号时钟的同步.同步网的同步网的
16、功能就是实现这些设备间的时钟同步功能就是实现这些设备间的时钟同步.(三三)管理网管理网:为提高全网质量和充分利用网络设备而设为提高全网质量和充分利用网络设备而设,实时监视实时监视网络的运行网络的运行.25本讲稿第二十五页，共六十七页1.2.6 1.2.6 通信网的分类通信网的分类n n通信网从各个不同的角度出发，常见的有：通信网从各个不同的角度出发，常见的有：通信网从各个不同的角度出发，常见的有：通信网从各个不同的角度出发，常见的有：1 1按业务类型划分按业务类型划分（1 1）电话网传输电话业务的网络，交换方式一般采传输电话业务的网络，交换方式一般采用电路交换方式；用电路交换方式；（2 2）电
17、报网传输电报业务的网络；传输电报业务的网络；（3 3）传真网传输传真业务的网络；传输传真业务的网络；（4）广播电视网传输广播电视业务的网络；传输广播电视业务的网络；（5 5）数据通信网）数据通信网传输数据业务的网络，交换方式一传输数据业务的网络，交换方式一般采用存储般采用存储转发交换方式。转发交换方式。26本讲稿第二十六页，共六十七页2按服务范围划分按服务范围划分（1 1）本地网、长途网和国际网）本地网、长途网和国际网（2 2）广域网、城域网和局域网。3按所传输的信号形式分按所传输的信号形式分（1）数字网）数字网网中传输和交换的是数字信号；网中传输和交换的是数字信号；（2 2）模拟网）模拟网网
18、中传输和交换的是模拟信号。27本讲稿第二十七页，共六十七页4按传输介质划分按传输介质划分（1 1）有线通信网）有线通信网使用双绞线、同轴电缆和光纤等传输使用双绞线、同轴电缆和光纤等传输信号的通信网；信号的通信网；（2 2）无线通信网）无线通信网使用无线电波线等在空间传输信号的通使用无线电波线等在空间传输信号的通信网。根据电磁波波长的不同又可以分为中、长波通信、信网。根据电磁波波长的不同又可以分为中、长波通信、短波通信、微波通信网、卫星通信网等，如表所示短波通信、微波通信网、卫星通信网等，如表所示 28本讲稿第二十八页，共六十七页表1-11-1电磁波频段的划分及适用的传输介质频段及波段名称频段及
19、波段名称频率、波长范围频率、波长范围传传 输输 介介 质质主主 要要 用用 途途极低频极低频极长波极长波30303000Hz3000Hz10104 4100km100km有线线对有线线对极长波无线电极长波无线电对潜艇通信、矿井通信对潜艇通信、矿井通信甚低频甚低频超长波超长波3 330kHz30kHz10010010km10km有线线对有线线对超长波无线电超长波无线电对潜艇通信、远程无线电通信、远程导航对潜艇通信、远程无线电通信、远程导航低频低频长波长波3030300kHz300kHz10101km1km有线线对有线线对长波无线电长波无线电中远距离通信、地下通信、矿井无线电导航中远距离通信、地下
20、通信、矿井无线电导航中频中频中波中波3003003000kHz3000kHz10001000100m100m同轴电缆同轴电缆中波无线电中波无线电调幅广播、导航、业余无线电调幅广播、导航、业余无线电高频高频短波短波3 330MHz30MHz10010010m10m同轴电缆同轴电缆短波无线电短波无线电调幅广播、移动通信、军事通信、远距离短波调幅广播、移动通信、军事通信、远距离短波通信通信甚高频甚高频超短波超短波3030300MHz300MHz10101m1m同轴电缆同轴电缆超短波无线电超短波无线电调幅广播、电视、移动通信、电离层散射通信调幅广播、电视、移动通信、电离层散射通信微微波波特高频特高频分
21、米波分米波0.30.33GHz3GHz10010010cm10cm波导波导分米波无线电分米波无线电微波中继、移动通信、空间遥测雷达、电视微波中继、移动通信、空间遥测雷达、电视超高频超高频厘米波厘米波3 330GHz30GHz10101cm1cm波导波导厘米波无线电厘米波无线电雷达、微波中继、卫星与空间通信雷达、微波中继、卫星与空间通信极高频极高频毫米波毫米波3030300GHz300GHz10101mm1mm波导波导毫米波无线电毫米波无线电雷达、微波中继、射电天文雷达、微波中继、射电天文紫外线、可见光、红外线紫外线、可见光、红外线10105 510107 7GHzGHz3 30.030.03
22、mm光纤光纤激光传播激光传播光通信光通信29本讲稿第二十九页，共六十七页5按运营方式划分按运营方式划分（1）公用通信网）公用通信网由国家邮电部门组建的网络，网络内由国家邮电部门组建的网络，网络内的传输和转接装置可供任何部门使用；的传输和转接装置可供任何部门使用；（2 2）专用通信网）专用通信网某个部门为本系统的特殊业务工作的某个部门为本系统的特殊业务工作的需要而建造的网络，这种网络不向本系统以外的人提供需要而建造的网络，这种网络不向本系统以外的人提供服务，即不允许其他部门和单位使用。服务，即不允许其他部门和单位使用。30本讲稿第三十页，共六十七页1.3 通信网中的信息处理技术通信网中的信息处理
23、技术 1.3.1 信息处理技术 1信源编码 2信道编码 31本讲稿第三十一页，共六十七页1.3.2 差错控制技术差错控制技术 差错控制可分为三种方式：差错重发（自动请求重发ARQ）前向纠错（FEC）混合纠错方式（FEC+ARQ）32本讲稿第三十二页，共六十七页（1）差错重发）差错重发 差错重发又称为自动请求重发（ARQ），它是指发送端信源送出信息序列，一方面经编码器编码由发送机送入信道，另一方面把它存入存储器以备重传。33本讲稿第三十三页，共六十七页（2）前向纠错）前向纠错 前向纠错（FEC）又称为自动纠错，它是指在检测端检测到所接收的信息出现误码的情况下，可按一定的算法自动确定发生误码的位置
24、，并自动予以纠正。34本讲稿第三十四页，共六十七页（3）混合纠错）混合纠错 混合纠错方式记作HEC，是FEC和ARQ方式的结合。在此种方式中，当接收端检测到所接收的信息存在差错时，只对其中少量的错误自动进行纠正，而超过纠正能力的差错仍通过反向信道发回信息，要求重发此信息。35本讲稿第三十五页，共六十七页差错控制技术中的编码差错控制技术中的编码差错控制技术中的编码又可分为检错码和纠错码差错控制技术中的编码又可分为检错码和纠错码 n n检错码只能检查出传输中出现的差错，发送端只有重传数检错码只能检查出传输中出现的差错，发送端只有重传数据才能纠正差错；据才能纠正差错；n n而纠错码不仅能检查出差错也
25、能自动纠正差错，避免了而纠错码不仅能检查出差错也能自动纠正差错，避免了重传。重传。检错码有：奇偶校验码、循环码。检错码有：奇偶校验码、循环码。纠错码有：线性分组码、循环码、纠错码有：线性分组码、循环码、BCHBCH码、卷积码、码、卷积码、比特交织奇偶效验（比特交织奇偶效验（BIPBIP）码以及）码以及TurboTurbo码等。码等。36本讲稿第三十六页，共六十七页1.4 1.4 通信网的体系结构通信网的体系结构1.4.1 通信网的体系结构 通信网层次结构模型和各层协议的集合定义为通信网的网络体系结构。37本讲稿第三十七页，共六十七页网络协议的定义及组成网络协议的定义及组成为网络信息交换而制定的
26、规则、约定与标准被称为网络协议。通信网的网络协议主要由以下3个要素组成：（1）语法，即用户数据与控制信息的结构和格式；（2）语义，即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应；（3）时序，即对事件实现顺序的详细说明。38本讲稿第三十八页，共六十七页通信网层次化优点通信网层次化优点（1 1）各层之间相互独立。高层并不需要知道低层是如何实现的，仅需要知道该层通过层间的接口所提供的服务。（2 2）各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技）各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层。术的改变不影响其他层。（3 3）灵活性好。当任何一层发生变化时，只要接口保持不）灵活性好
27、。当任何一层发生变化时，只要接口保持不变，则在该层以上或以下各层均不受影响。另外，当某层变，则在该层以上或以下各层均不受影响。另外，当某层提供的服务不再需要时，甚至可将这层取消。提供的服务不再需要时，甚至可将这层取消。（4 4）易于实现和维护。因为整个的系统已被分解为若）易于实现和维护。因为整个的系统已被分解为若干个易于处理的部分，这种结构使得一个庞大而又复干个易于处理的部分，这种结构使得一个庞大而又复杂系统的实现和维护变得容易控制。杂系统的实现和维护变得容易控制。（5 5）有利于促进标准化。39本讲稿第三十九页，共六十七页1.4.2 1.4.2 开放系统互联开放系统互联OSIOSI参考模型参
28、考模型开放系统互联开放系统互联OSIOSI（Open Systems Interconnection）参考模型是一种国际上公认的、通用的网络体系结）参考模型是一种国际上公认的、通用的网络体系结构，它定义了网络互联的标准框架。构，它定义了网络互联的标准框架。OSIOSI参考模型采用参考模型采用分层结构化技术，将网络通信功能分成七层，每一层分层结构化技术，将网络通信功能分成七层，每一层规定了不同的网络协议，每层都可以实现一个明确的规定了不同的网络协议，每层都可以实现一个明确的功能，每一层使用下层提供的服务，并向其上一层提功能，每一层使用下层提供的服务，并向其上一层提供服务。七个层次由最下层到最上层
29、分别是：物理层、供服务。七个层次由最下层到最上层分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。用层。40本讲稿第四十页，共六十七页41本讲稿第四十一页，共六十七页143 TCP/IP协议分层结构TCP是指传输控制协议（Transmission Control Protocol）IP是互联网络协议(Internet protocol)TCP/IP TCP/IP是在是在2020世纪世纪7070年代由美国国防部资助，年代由美国国防部资助，由美国加州大学等研究机构开发的一个协议由美国加州大学等研究机构开发的一个协议体系结构，并用于世界
30、上第一个分组交换网体系结构，并用于世界上第一个分组交换网ARPANETARPANET。TCP/IPTCP/IP协议是指一个协议协议是指一个协议族，其中族，其中TCPTCP和和IPIP是这个协议族中最有代表是这个协议族中最有代表性、最能体现该体系核心思想的协议，因此性、最能体现该体系核心思想的协议，因此人们用人们用TCP/IPTCP/IP来称呼整个协议族和它们代来称呼整个协议族和它们代表的网络体系结构。表的网络体系结构。42本讲稿第四十二页，共六十七页n n（1 1）TCP/IPTCP/IP体系结构的层次明显比体系结构的层次明显比OSIOSI参考模型少。参考模型少。n n（2 2）OSIOSI参
31、考模型对参考模型对“服务服务”与与“协议协议”的定义结合起来，的定义结合起来，使得参考模型变得格外复杂，相应的软件运行效率低下。使得参考模型变得格外复杂，相应的软件运行效率低下。而而TCP/IPTCP/IP可以允许像物理网络的最大帧长（可以允许像物理网络的最大帧长（Maximum Maximum Transmission UnitTransmission Unit，MTUMTU）等信息向上层广播。这样做可）等信息向上层广播。这样做可以减少一些不必要的开销，提高了数据传输的效率。以减少一些不必要的开销，提高了数据传输的效率。n n（3 3）OSIOSI参考模型对服务、协议和接口的定义是很清晰的，
32、参考模型对服务、协议和接口的定义是很清晰的，而而TCP/IPTCP/IP对这些概念区分并不清楚。对这些概念区分并不清楚。n n（4 4）OSIOSI参考模型在设计时忽略了异种网的存在。而参考模型在设计时忽略了异种网的存在。而TCP/IPTCP/IP模型在设计时就充分考虑了对异构网的互连与互操模型在设计时就充分考虑了对异构网的互连与互操作的问题。作的问题。n n（5 5）TCP/IPTCP/IP向用户同时提供可靠服务和不可靠服务，而向用户同时提供可靠服务和不可靠服务，而OSIOSI参考模型在开始时只考虑到向用户提供可靠服务。可以说参考模型在开始时只考虑到向用户提供可靠服务。可以说TCP/IPTC
33、P/IP体系结构比体系结构比OSIOSI参考模型有更大的灵活性。参考模型有更大的灵活性。n n（6 6）TCP/IPTCP/IP体系结构的网络管理功能优于体系结构的网络管理功能优于OSIOSI体系结构。体系结构。3OSI和和TCP/IP参考模型的比较参考模型的比较 43本讲稿第四十三页，共六十七页1.5通信网的发展趋势通信网的发展趋势n n1.5.1现代通信网的主要特点现代通信网的主要特点n n一、使用方便n n功能强大的通信终端可为用户提供方便的使用条件。n n二、安全可靠n n现代通信网是社会的神经系统，已成为社会活动的主要机能之一，人们迫切希望现代通信网传递信息安全、可靠。44本讲稿第四
34、十四页，共六十七页n n三、灵活多样n n在现代通信网络中，双方既可以进行文字的交流，也可以交换和共享数据信息；既可以进行真诚的语音交流，也可以进行富有感情色彩的多媒体信息交流。n n四、覆盖范围广n n“海内存知己，天涯若比邻”，现代通信网拉近了人与人之间的距离。45本讲稿第四十五页，共六十七页1.5.2 现代通信网的发展n n目前的通信网还存在许多问题，如容量有限、转目前的通信网还存在许多问题，如容量有限、转移效率不高等。最重要的问题是：现有各种通信网在移效率不高等。最重要的问题是：现有各种通信网在技术上过于个性化，即为保障实时通信，通信网采用技术上过于个性化，即为保障实时通信，通信网采用
35、了电路交换技术，因而不能充分有效地利用传输资源；了电路交换技术，因而不能充分有效地利用传输资源；为适应非实时数据通信，计算机通信网采用分组交换，为适应非实时数据通信，计算机通信网采用分组交换，这样又不能有效支持实时通信的要求；为适应电视点这样又不能有效支持实时通信的要求；为适应电视点对面的广播性质，采用了单向传输技术，这又不利于对面的广播性质，采用了单向传输技术，这又不利于实现互动和交互的双向通信。实现互动和交互的双向通信。46本讲稿第四十六页，共六十七页n n一、现代通信网的发展过程n n现代通信网的发展过程，大体可分为以下四个阶段。n n1第一阶段n n现代通信网发展的第一阶段是19世纪中
36、叶至20世纪40年代。从有线通信的角度来看，1844年有线电报的发明人莫尔斯（Samuel Morse）亲自从华盛顿向他的大学发出第一份电报；1854年美国军队在克里米亚战争中，建立了从司令部到下属部队的电报通信网；美国在内战中，联邦政府共架设了2.4万公里的电报线。47本讲稿第四十七页，共六十七页n n2第二阶段n n现代通信网发展的第二阶段是在20世纪5070年代。晶体管、半导体集成电路和计算机等技术的发展，为通信网的发展起到了关键作用。n n3第三阶段n n现代通信网发展的第三阶段大致在20世纪的7080年代。1970年一根涂有二氧化硅的光导纤维的传输损耗达到了20dB/km，而1959
37、年激光的发明导致光通信技术的起步。48本讲稿第四十八页，共六十七页n n4第四阶段n n现代通信网发展的第四阶段开始于20世纪80年代中期。1972年原CCITT（现为ITU-T）：国际电信联盟远程通信标准化组(ITU-T for ITU Telecommunication Standardization Sector),在G.703建议中初步定义了综合业务数字网（ISDN）的概念，1984年通过了ISDN的I系列建议，被称为ISDN发展的第一个里程碑。49本讲稿第四十九页，共六十七页n n二、现代通信网的发展趋势二、现代通信网的发展趋势n n1网络业务数据化n n100多年来，通信网的主要业
38、务一直是电话业务，因而通信网一般称为电话通信网。传统的电话网设计都是以恒定对称的话务量为对象的，网络呈资本密集型，通信网容量与话务容量高度一致，业务和网络均呈稳定低速增长。50本讲稿第五十页，共六十七页n n2网络信道光纤化网络信道光纤化n n鉴于光纤的巨大带宽、小重量、低成本和易维护等一系列优点，从20世纪80年代中期以来，通信网的光纤化一直是包括中国在内的世界各国通信网发展的主要趋势之一。n n3网络容量宽带化网络容量宽带化n n随着数据业务量特别是IP业务量的飞速增长，主要有下面三大类应用对以电话业务量为主的传统通信网形成越来越大的压力：51本讲稿第五十一页，共六十七页n n（1）大量低
39、延时数据业务应用（诸如Web浏览、局域网（Local Area Network）LAN）需要高带宽。n n（2）本身带宽窄，但通信量极大的业务应用（诸如电话、E-mail）也需要很高的网络带宽。n n（3）固有的宽带应用（诸如图像、文件备用）更需要高带宽。52本讲稿第五十二页，共六十七页n n从核心网看，这几年SDH(SynchronosDigitalHierarchy)同步数字数字传输体同步数字数字传输体系已成燎原之势，全世界已敷设了大约系已成燎原之势，全世界已敷设了大约8080万个独万个独立网，其速率已高达立网，其速率已高达10Gbit/s10Gbit/s。n n从长远看，仅有波分复用链路
40、而不消除节从长远看，仅有波分复用链路而不消除节点点“电瓶颈电瓶颈”是无法真正实现通信网络容量宽带化的。53本讲稿第五十三页，共六十七页n n从接入网看，各种宽带接入技术争奇斗妍。ADSL和HFC的下行速率分别可达6Mbit/s（独占）和10Mbit/s（共享），而窄带PON（无源光网络）系统每户可获得2Mbit/s带宽，以ATM为基础的宽带PON（APON）的下行速率和上行速率分别可达622Mbit/s和155Mbit/s。54本讲稿第五十四页，共六十七页n n从现代通信网处理的具体业务上来看，随着信息技术的发展，用户对宽带新业务的需求开始迅速增加。光纤传输、计算机和高速数字信号处理器件等关键
41、技术的进展，使宽带综合业务数字网（B-ISDN）的实现成为可能。n nB-ISDN以灵活的速率为用户提供所希望的几乎所有业务，如高分辨率电视、音乐、可视电话、电视会议、视频图像、语音、电子函件、信息检索、远程教育和商务、高速数据传输、局域网互连等。55本讲稿第五十五页，共六十七页n n4网络接入无线化网络接入无线化n n100多年来，无论是核心网，还是接入网，通信网基本上是有线通信业务的一统天下。只有在一些特殊的时期和特殊的地区，无线才有过短暂的辉煌。56本讲稿第五十六页，共六十七页n n5网络传输分组化网络传输分组化n n具有100年历史的电路交换技术尽管有其不可磨灭的历史功勋和内在的高质量
42、、严管理优势，但其基本设计思想是以恒定对称的话务量为中心，采用了复杂的分等级时分复用方法，语音编码和交换速率为64kbit/s。n n分组化通信网具有传统电路交换通信网所无法具备的优势。n n所谓分组化趋势目前主要是指IP化。57本讲稿第五十七页，共六十七页n n三、未来通信网管理新技术及其发展三、未来通信网管理新技术及其发展n n近几年来，通信技术获得了迅猛的发展，通信近几年来，通信技术获得了迅猛的发展，通信网正向智能化、个人化、标准化发展，通信体制网正向智能化、个人化、标准化发展，通信体制正由模拟网向全数字网发展，通信业务由单一的正由模拟网向全数字网发展，通信业务由单一的电话网向综合业务数
43、字网（电话网向综合业务数字网（ISDNISDN）方向发展。）方向发展。58本讲稿第五十八页，共六十七页n n1网络管理综合化网络管理综合化n n现有的通信网一般是由许多独立管理的专用网和公用交换网互连组成的。它们大多采用各自的管理协议，互不兼容，这样导致了即使是在一个通信网中也有多个不同管理功能和服务设施与通信网管理系统的共存。59本讲稿第五十九页，共六十七页n n2网络管理智能化网络管理智能化n n现代通信网已经发展到使网络的维护和操作相当复杂的程度。本地中心受控于远地的监控中心，维护工作需要预先安排。网络维护对操作人员提出了更高的要求：要会使用多种设备或网络实体；能够在隔离故障的同时协调多
44、种资源的运作状态；拷贝大量的网络管理数据；识别各种事件的优先级，并快速反应；与其他操作员或维护机构协作等。60本讲稿第六十页，共六十七页n n对未来的网络管理来说，人工智能在现代通信网中的应用可以分成四类：n n（1）在网络规划和设计（包括网络配置）中用在线分析、实时交互式专家系统可支持网络配置的动态修改和网络操作中的故障检测、故障诊断和路由选择。61本讲稿第六十一页，共六十七页n n（2）诊断专家系统用于解释网络运行中差错信息、诊断故障，并提供处理建议。n n（3）有人工智能的支持，将能实现用户可剪裁的服务特性，必要时可以轻松地重构服务配置。n n（4）开发环境中的人工智能可以提高网络管理软
45、件的质量。62本讲稿第六十二页，共六十七页n n3网络管理的标准化网络管理的标准化n n在选用通信网络设备时，应考虑它具有开放性，设备可以和其它设备兼容，并与其他用户连通。63本讲稿第六十三页，共六十七页1.5.3 基于软交换的下一代网络基于软交换的下一代网络 下一代网络（Next Generation Network，NGN）是一个定义及其宽松的术语，一般泛指采用了比目前的网络更为先进技术或能够提供更先进业务的网络。64本讲稿第六十四页，共六十七页NGN的主要特征的主要特征（1 1）基于分组传输；）基于分组传输；（2 2）控制功能与承载能力、呼叫与会晤、应用与服务分离；）控制功能与承载能力、
46、呼叫与会晤、应用与服务分离；（3 3）业务提供与网络分离，并提供开放接口；）业务提供与网络分离，并提供开放接口；（4 4）支持广泛的业务，包括实时）支持广泛的业务，包括实时/流流/非实时和多媒体业务；非实时和多媒体业务；（5 5）具有端到端透明传递的宽带能力；）具有端到端透明传递的宽带能力；（6 6）与现有传统网络互通；）与现有传统网络互通；（7 7）具有通用移动性，即允许用户作为单个人始终如一地使用和管理）具有通用移动性，即允许用户作为单个人始终如一地使用和管理其业务，而不管采用什么接入技术；其业务，而不管采用什么接入技术；（8 8）提供用户自由选择业务提供商的功能。）提供用户自由选择业务提供商的功能。65本讲稿第六十五页，共六十七页本章小结本章小结n n1、通信网是由各种用户终端设备、各种传输设备、各种交换设备这三大类设备组成的；n n2、常用通信网的网络结构有网状网、星型网、复合网；n n3、通信网的分类；n n4、通信网的体系结构。66本讲稿第六十六页，共六十七页习题习题n n1.1 什么是通信网？其主要作用是什么？试举出日常常用通信网实例。n n1.2 什么是业务网？其主要功能是什么？n n1.3什么是传输网？其主要功能是什么？n n1.4 什么是支撑网？其主要功能是什么？n n1.5 简述OSI模型七层组成及功能。67本讲稿第六十七页，共六十七页