通信网是指由多个通信节点（如终端、交换机、路由器等）通过传输链路连接起来，实现信息传递的系统

原创于 2025-11-28 00:00:00 发布 · 631 阅读

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通信网基本概念

通信网是指由多个通信节点（如终端、交换机、路由器等）通过传输链路连接起来，实现信息传递的系统。其目标是提供高效、可靠、安全的信息传输服务。

一、通信网的网络结构

网络结构指通信网中各节点之间的连接方式和拓扑关系，常见的有以下几种：

拓扑类型	特点	应用场景
星型网络	所有节点连接到一个中心节点（如基站或交换机），控制简单，中心节点故障则全网瘫痪	移动通信蜂窝网、Wi-Fi局域网
环型网络	节点首尾相连成环，数据单向或双向传输，延迟固定	光纤分布式数据接口 FDDI
总线型网络	所有节点共享一条公共信道，结构简单但易冲突	早期以太网（同轴电缆）
网状网络	节点多路径互联，可靠性高，成本高	军事通信、核心骨干网
树型网络	分层结构，适合广播和多播	有线电视网络（CATV）、PON光接入网

✅ 实际网络往往是混合型结构（如因特网为复杂网状结构）

二、通信网中的交换技术

交换是指在通信网中为两个用户之间建立临时通路的技术。主要类型包括：

1. 电路交换（Circuit Switching）

在通信前需建立专用物理通路
整个通信过程独占带宽
优点：时延小、实时性好
缺点：资源利用率低
📌 应用：传统电话网（PSTN）

2. 报文交换（Message Switching）

将整个报文作为一个整体进行存储转发
不需要预先建立连接
缺点：延迟大，不适合实时通信
已基本被分组交换取代

3. 分组交换（Packet Switching）

将报文分割为多个“分组”（packet），每个分组独立传输
支持统计复用，资源利用率高
分为两种模式：
- 虚电路方式（面向连接，如X.25、ATM）
- 数据报方式（无连接，如IP）

📌 因特网采用的是无连接的数据报分组交换

三、通信网的信令和通信协议

1. 信令（Signaling）

是用于控制通信连接建立、维护和释放的控制信息
类似“对话前的打招呼”

常见信令系统：

No.7 信令系统（SS7）：广泛用于电话网中局间信令
SIP（会话发起协议）：用于VoIP、视频会议等多媒体通信

✅ 信令可以带内（与数据共用信道）或带外（专用信道）传输

2. 通信协议（Communication Protocol）

是通信双方必须遵守的规则集合，确保正确、有序、同步地交换数据
协议具有分层结构（如OSI七层模型、TCP/IP四层模型）

四、多址方式（Multiple Access Techniques）

多址方式解决多个用户如何共享同一通信资源（如频率、时间、码字）的问题，主要用于无线通信。

多址方式	原理	特点	应用
频分多址 FDMA	不同用户使用不同频段	简单，但频谱效率低	第一代模拟蜂窝系统（AMPS）
时分多址 TDMA	用户轮流使用相同频段	提高频谱利用率	GSM、D-AMPS
码分多址 CDMA	所有用户同时使用全频段，靠正交码区分	抗干扰强，容量大	IS-95、CDMA2000、WCDMA
正交频分多址 OFDMA	将OFDM子载波分配给不同用户	高效抗多径衰落	LTE、5G下行
空分多址 SDMA	利用空间方向性（如波束成形）区分用户	提升容量	5G Massive MIMO

✅ 多址技术常结合使用，如 LTE 使用 OFDMA + TDMA

五、因特网及 TCP/IP 协议

1. 因特网（Internet）概述

是全球最大的开放式计算机网络，基于分组交换和IP协议
采用“端到端”原则，核心只负责转发，智能在边缘（终端）

2. TCP/IP 协议体系结构

TCP/IP 是因特网的核心协议族，分为四层：

层次	主要协议	功能
应用层	HTTP, FTP, SMTP, DNS, SIP	提供用户服务（网页、邮件、域名解析等）
传输层	TCP, UDP	提供端到端的数据传输服务 • TCP：面向连接、可靠传输 • UDP：无连接、低延迟
网络层（IP层）	IP（IPv4/IPv6）、ICMP、ARP	负责路由选择和逻辑寻址（IP地址）
网络接口层	Ethernet, Wi-Fi, PPP	控制物理介质访问，帧封装与传输

✅ 数据封装过程：
应用数据 → TCP段 → IP包 → 以太网帧 → 比特流

3. IP 地址与路由

IPv4 地址：32位，格式如 192.168.1.1
子网划分与CIDR支持灵活编址
路由器根据路由表转发IP包

4. TCP 的可靠性机制

连接管理：三次握手建立连接，四次挥手断开
流量控制：滑动窗口机制
拥塞控制：慢启动、拥塞避免
差错控制：确认应答（ACK）、超时重传

5. UDP 的特点

无连接，开销小
不保证可靠交付
适用于实时音视频、DNS查询等

电路交换与分组交换的根本区别在于资源分配方式和数据传输机制。

一、根本区别

比较项目	电路交换	分组交换
连接建立	必须预先建立专用物理通路（面向连接）	无需建立连接（无连接）或逻辑连接（虚电路）
资源占用	通信期间独占带宽，资源静态分配	动态共享带宽，按需使用（统计复用）
数据形式	连续比特流传输	将数据分割为“分组”独立传输
路由方式	固定路径，全程一致	每个分组可走不同路径（数据报）或相同路径（虚电路）
时延特性	建立连接有延迟，但传输时延小且稳定	存储转发导致排队时延，实时性较差
可靠性	单路径，中心节点故障则中断	多路径容错，健壮性强
效率	资源利用率低（空闲也占用）	利用率高，适合突发性数据