现代通信网(第1章绪论)

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本文介绍了通信网的基本概念，包括通信网的定义、构成、类型和拓扑结构，并讨论了通信网的服务质量和业务类型。此外，还深入探讨了通信网的交换技术，包括电路交换、分组交换以及其他交换方式。

1.1 通信网的基本概念

1.1.1从点到点通信到交换式通信网

为了实现任意两个或多个分处异地的用户之间的信息传递,需要采用某种方式将多个用户互联在一起,这样的互联系统就形成了一个用于信息传递的网络,称之为通信网。

1.点到点通信--通信网的特例

信源

信宿

信道

发送器

接收器

2.交换式通信网

3.通信网的基本构成要素

通信网三要素:终端节点、交换节点、传输系统。

1.1.2 现代通信网的定义与构成

1.现代通信网的定义

现代通信网是将一定数量的节点(包括终端节点、交换节点等)和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起,按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。用户使用通信网可以克服空间、时间等障碍来进行有效的信息交换。

2.通信网的构成

1)通信网的垂直划分

业务网、传送网、支撑网

(1)业务网。

业务网负责向用户提供语音、数据、图像、多媒体、租用线、VPN等各种通信业务,如常用的公共电话网、互联网(Internet)、移动通信网等。

(2)传送网

传送网负责按需为交换节点、业务节点等之间提供信息的透明传输通道,包括分配互连通路和相应的管理功能,如电路调度、网络性能监视、故障切换等。传送网独立于具体的业务网,它可为所有的业务网提供公共的传送服务。

(3)支撑网

支撑网不直接面向用户,而是负责提供业务网正常运行必须的信令、同步、网络管理、业务管理、运营管理等功能。电信支撑网通常包含以下三种:

同步网。同步网处于数字通信网的最底层,负责实现各网络节点设备之间和节点设备与传输设备之间信号的时钟同步、帧同步以及全网的网同步,保证地理位置分散的物理设备之间数字信号的正确接收和发送。
信令网。对于采用公共信道令体制的通信网,存在一个逻辑上独立于业务网的信令网,它负责在网络节点之间传送与业务相关或无关的控制信息流。
管理网。管理网的主要目标是实时或近实时地监视业务网的运行情况,并相应地采取各种控制和管理手段,已达到在各种情况下充分利用网络资源,确保通信服务质量的目的。

2)通信网的水平划分

用户驻地网(CPN)是业务网在用户端的延伸,一般是指用户终端至用户网路接口之间的部分,由完成通信和控制功能的用户驻地布线系统组成,其功能是使用户终端可以灵活方便地接入网络。
核心网(CN)就是网络的核心,是网络的主干部分,负责给用户提供各种业务。CN一般由高速的骨干传输网和大型高速交换节点构成,是数据进行交换、转发、接续、路由的地方,用户的数据在核心网上被高速地传递和转发。
接入网(AN)介于用户驻地网和核心网之间,由最初的用户线逐步发展而来,用以实现从用户-网路接口UNI(User Network Interface)到业务节点之间的传送承载功能。接入网负责使用有线或者无线的方式将大量的用户逐级汇接到核心网中,以实现与网络的连接。

1.1.3 通信网的类型与拓扑结构

1.通信网的类型

1)按业务类型分

2)按采用的交换技术分(电路交换网络和分组交换网络)

3)按信号传输分(模拟通信网和数字通信网)

4)按服务范围分(WAN、MAN、LAN)

5)按运营方式分(共用通信网和专用通信网)

2.通信网的拓扑结构

1)网状网

2)星型网

3)复合型网

4)总线型网

5)环型网

1.1.4 通信网的业务

1.音频业务

2.数据业务

3.图像业务

4.视频业务

1.1.5 通信网的服务质量

1.可访问性

2.透明性

3.可靠性

1.2 通信网的交换技术

1.资源复用方式

1)静态复用:(同步复用)包括频分复用(FDM)和时分复用(TDM)

2)动态复用(统计复用)

2.面向连接和无连接

根据传递用户信息是是否预先建立源端到目的端的连接,网络的控制方式可分为面向连接和无连接。

1)面向连接

连接建立、数据传输和连接释放。其中连接建立和连接释放阶段传递的是控制信息,用户信息则是在数据传输阶段传输。三个阶段中最复杂和最重要的是连接建立,该阶段需要确定的是从源端到目的端的连接应走的路由,并在沿途的的交换节点中保存该连接的状态信息,这些连接状态信息说明了属于该连接的信息在交换节点应被如何处理和转发。数据传输完毕后,网络负责释放连接。

2)无连接

在无连接型的网络中,数据传输前不需要在源端和目的端之间先建立通信连接,就可以直接进行通信。不管是否来自同一数据源,交换节点将分组看成互不依赖的基本单元,独立地处理每一个分组,并为其寻找最佳转发路由,因而来自同一数据源的不同分组可以通过不同的路径到达目的地。

面向连接和无连接网络的主要区别如下:

(1)面向连接网络用户的通信总要经过建立连接、信息传送、释放连接三个阶段;而无连接网络不为用户的通信过程建立和释放连接。

(2)面向连接网络中的每一个节点为每一个呼叫选路,节点中需要有维持连接的状态表;而无连接网络中的每一个节点为每一个传送的信息选路,节点中不需要维持连接的状态表;

(3)用户信息较长时,采用面向连接的通信方式的效率高;反之,信息较短时使用无连接的方式要好一些。

面向连接和无连接两种方式各有优缺点,适用于不同的场合。面向连接方式适用于大批量、可靠的数据传输业务,但网络控制机制复杂;无连接方式控制机制简单,适用于突发性强、数据量少的数据传输业务,以及控制面控制指令的传输。

3.资源预留

所谓完全预留是指在连接建立阶段,通信所需的全部缓存和带宽等资源在沿途路径进行分配,并在通信会话期间进行预留。所谓不预留是指连接建立阶段仅仅确定了信息所经过的路径,但在沿途路径上并不进行所需资源的预留,当信息到达时,如果资源被占用,则需要排队等待。部分预留机制介于两者之间,是指在确定路由的同时,为通信预留一部分资源,这通常与所处理的信息类型相关。例如,可以为一个速率可变的业务预留平均带宽或最小带宽。

4.交换方式的分类