通信信息网络 第1章 绪论

《通信信息网》鲜永菊办公地址：逸夫楼四楼414联系电话：[phone]E－mail:[e-mail]2课程特点：广、基、新课程的考核及要求:3参考书目主要教材现代通信网络现代通信网概论沈庆国杨武军、郭娟、张继荣人民邮电出版社西安电子科技大学出版社《现代通信网络实用教程》姚玉坤、鲜永菊、赵国锋机械工业出版社计算机网络（第五版）谢希仁大连理工出版社其它参考书目信息通信网络技术陆学锋清华大学出版社《通信信息网》陶洋人民邮电出版社通信网基础王承恕人民邮电出版社通信网理论基础周炯槃人民邮电出版社通信网陶洋重庆邮电学院出版网络通信技术实用大全（上、下）上海市科学技术委员会组织编写上海科学技术文献出版社互联网接入——基础与技术谷红勋人民邮电出版社电信网技术基础唐宝民人民邮电出版社计算机通信网基础顾尚杰电子工业出版社IP宽带通信网络技术毕厚杰北京邮电大学出版社4第1章绪论第2章传送网第3章支撑网同步网信令网管理网第4章CPN与接入网第5章电话通信网电话网智能网第6章FR、DDN、ATM第7章计算机网络及Internet目录5第1章绪论1.1通信网的基本概念及发展史1.2通信网的交换技术1.3通信网的体系结构及标准化组织1.4通信网的服务质量思考题61.1.1通信网的基本概念–通信：通过某种媒体进行的信息传输与交换.传输—克服时间和空间的限制；信息：是指消息中所包含的有意义的内容，消息（数值、文字、图形、图象、声音和动画等）是信息的载体，消息又是以具体信号（如电信号、光信号等）形式表现出来的。信息(information)；消息(message)；信号(signal)通信实例：–古代的烽火报警、舰船上的灯语和旗语–传统的文字书信–现代四通八达的电话和绚丽多彩的电视–精彩纷呈的计算机互连网络Internet7什么是通信网？不同的角度，有不同的观点。通信信息网（通信网）：所有用于信息通信的网络总称。8书上给定的通信网的定义：通信网：由一定数量的节点(包括终端节点、交换节点)和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起的，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。用户使用它可以克服空间、时间等障碍来进行有效的信息交换。9通信网上交换的信息包括三类：用户信息(如话音、数据、图像等)控制信息(如信令信息、路由信息等)网络管理信息。由于信息在网上通常以电或光信号的形式进行传输，因而现代通信网又称电信网。101.1.2通信、通信网的发展交流→语言(通信产生的雏形)记录与保存→文字(通信的第一次革命)大规模复制→印刷术(通信的第二次革命)具有通信实时性等→电通信(通信的第三次革命)一、通信的发展突破时空和记忆力的限制递增111837年，莫尔斯发明了电报；1864年，麦克斯韦提出了电磁波的存在；1896年，马可尼利用电磁波发明了无线电报机；1876年，贝尔发明了电话；1878年，建立了人工电话交换局；1892年，建立了自动电话交换局,标志着电话从此开始进入自动交换时代。电通信时代通信(Communication)作为电信(Telecommunication)是从19世纪30年代开始的(续)12“交换”概念背后的思想是：动态按需分配，网络根据用户实际的需求为其分配通信所需的网络资源当用户有通信需求时，网络为其分配资源通信结束后，网络再回收分配给用户的资源，让其他用户使用从而达到网络资源共享，降低通信成本的目的。13交换模式变革14二、通信网的发展史1．第一阶段：模拟通信网时代约在1880～1970年之间：网络的主要特征是模拟化、单业务单技术。电话通信网占统治地位，电话业务也是网络运营商主要的业务和收入来源15二、通信网的发展史1．第一阶段整个通信网都是面向话音业务来优化设计，主要的技术特点：(1)交换技术：电路交换技术，为用户业务静态分配固定的带宽资源，带宽资源利用率不高16(2)信令技术：模拟的随路信令系统。(3)传输技术：终端设备、交换设备和传输设备基本是模拟设备，传输系统采用FDM技术、铜线介质，网络上传输的是模拟信号。(4)业务实现方式：网络通常只提供单一电话业务，并且业务逻辑和控制系统是在交换节点中用硬件逻辑电路实现的，网络几乎不提供任何新业务。1．第一阶段17数据通信技术还未成熟，基本处于试验阶段。由于通信网主要由模拟设备组成，存在的主要问题是：•成本高、可靠性差、远距离通信的服务质量差。1．第一阶段182．第二阶段：骨干通信网由模拟网向数字网转变约在1970～1994年之间。数字技术和计算机技术广泛使用，除传统PSTN外，出现多种不同的业务网。网络的主要特征是数模混合、多业务多技术并存192．第二阶段：骨干通信网由模拟网向数字网转变数字计算机技术的引入解决话音、数据业务的服务质量。网络技术主要的变化：(1)数字传输技术：基于PCM技术的数字传输设备解决了长途信号传输质量差的问题，降低了传输成本。20(2)数字交换技术：数字交换设备极大地提高了交换的速度和可靠性。(3)公共信道信令技术：公共信道信令系统取代了原来的随路信令系统，实现了话路系统与信令系统之间的分离，提高了整个网络控制的灵活性。(4)业务实现方式：在数字交换设备中，业务逻辑采用软件方式来实现，使得在不改变交换设备硬件的前提下，提供新业务成为可能。2．第二阶段网络技术主要的变化21电话业务仍然是网络运营商主要的业务和收入来源骨干通信网仍是面向话音业务来优化设计的，电路交换技术仍然占主导地位。基于分组交换的数据通信网技术在这一时期发展已成熟，TCP/IP、X.25、帧中继等都是在这期间出现并发展成熟的，数据业务量与话音业务量相比所占份额还很小，因此实际运行的数据通信网大多是构建在电话网的基础设施之上的。光纤技术、移动通信技术、IN技术出现。2．第二阶段22形成了以PSTN为基础，Internet、移动通信网等多种业务网络交叠并存的结构。这种结构主要的缺点是：对用户，要获得多种电信业务就需要多种接入手段，增加用户成本和接入复杂性；对网络运营商，不同的业务网都需要独立配置各自的网络管理和后台运营支撑系统，增加运营商成本不同业务网技术、标准和协议各不相同，使得网络资源和业务很难共享和互通。2．第二阶段23因此在20世纪80年代末，在主要的电信运营商和设备制造商的主导下，开始研究如何实现一个多业务、单技术的综合业务网，其主要的成果是N-ISDN、B-ISDN和ATM技术。243．当前阶段。从1995年一直到目前，是信息通信技术发展的黄金时期，是新技术、新业务产生最多的时期。骨干通信网实现了全数字化骨干传输网实现了光纤化，数据通信业务增长迅速独立于业务网的传送网也已形成。电信市场由垄断转向全面的开放和竞争。251)计算机技术2)光传输技术3)Internet在技术方面，对网络结构产生重大影响的主要有以下三方面：26传统电路交换网是针对话音业务来优化设计的传统的分组交换网技术如IP、X.25、帧中继等则又是针对数据业务来优化设计的它们都不能满足现代网络通信向综合业务发展的需求，因此需要一种新的技术来构建宽带综合业务网，以实现对所有业务的最优综合。27在1995以前，SDH和ATM还被认为是宽带综合数字业务网(B-ISDN)的基本技术在1995年以后，ATM已受到了宽带IP网挑战。宽带IP网的基础是先进的密集波分复用(DWDM)光纤技术和MPLS技术。28图1.14当前电信网的概貌用户驻地网机构/组织HFC校园移动/固定无线SOHO宾馆住宅小区xDSL无线接入普通双绞线光纤TDM(固定/移动话音、数据)ATMIP/MPLSSDH/SONETDWDM电信核心网OADMOXCOADM接入网目前，在通信产业界，基于IP实现多业务汇聚，骨干网采用MPLS技术和WDM技术来构建已成为共识。29网络平台资源的发展趋势：七化最终将形成以光纤为主，无线为辅，覆盖全球，天地一体化的通信网络。数字化综合化标准化智能化全球化宽带化个人化通信网305W–Whoever–Wherever–Whenever–Whomever–Whatever无论什么人在什么地方什么时间跟什么人以什么样的方式通信都支持311.1.3通信系统的基本模型1．点到点的通信系统32图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例信源发送器工作站Modem公共电话网Modem信息服务器信道源系统接收器信宿目的系统(a)(b)如图1.1(a）所示的点到点的单向通信模型：通信系统是将用户（信源）要求传递的信息转移到另一个用户（信宿）的全部软硬通信设施。噪声源33图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例信源发送器工作站Modem公共电话网Modem信息服务器信道源系统接收器信宿目的系统(a)(b)产生各种信息的信息源，它可以是人或机器(如计算机等)。噪声源34图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例信源发送器工作站Modem公共电话网Modem信息服务器信道源系统接收器信宿目的系统(a)(b)负责将信源发出的信息转换成适合在传输系统中传输的信号。噪声源35图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例信源发送器工作站Modem公共电话网Modem信息服务器信道源系统接收器信宿目的系统(a)(b)对应不同的信源和传输系统，发送器会有不同的组成和信号变换功能，一般包含编码、调制、放大和加密等功能。噪声源36图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例信源发送器工作站Modem公共电话网Modem信息服务器信道源系统接收器信宿目的系统(a)(b)信号的传输媒介，负责在发送器和接收器之间传输信号。噪声源37图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例信源发送器工作站Modem公共电话网Modem信息服务器信道源系统接收器信宿目的系统(a)(b)按传输媒介的种类可分为有线信道和无线信道；按传输信号的形式则可分为模拟信道和数字信道。噪声源38图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例信源发送器工作站Modem公共电话网Modem信息服务器信道源系统接收器信宿目的系统(a)(b)它的作用与发送器正好相反。主要功能包括信号的解码、解调、放大、均衡和解密等。噪声源是一种随机信号，对通信有害，但不可避免。39图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例信源发送器工作站Modem公共电话网Modem信息服务器信道源系统接收器信宿目的系统(a)(b)负责接收信息。噪声源40图1.1简单通信系统模型(a)模型图；(b)实例信源发送器工作站Modem公共电话网Modem信息服务器信道源系统接收器信宿目的系统(a)(b)下述通信系统只是一个发送点到目的点的单向通信模型噪声源41点到点通信影响因素：业务量和业务种类•网络的结构的变化点—点通信全互连通信网交换式通信网通信网的现状某种拓扑和技术结构的网络交换式全互连全互连:即建立n(n-1)个通信系统；或建立n(n-1)/2个双工或半双工通信系统422．交换式网络交换机(a)(b)交换机共享连接在交换式网络中，用户终端都通过用户线与交换节点相连交换节点之间通过中继线相连任何两个用户之间的通信都要通过交换节点进行转接交换。图1.2点到点的网络与交换式网络43交换式网络主要有如下优点：(1)骨干网上交换节点间可以用少量的中继线路以共享的方式为大量用户服务，降低骨干网的建设成本。(2)交换节点的引入也增加了网络扩容的方便性，便于网络的控制与管理。44实际中的大型交换网络都是由多级复合型网络构成的建立通信网需要引入交换建立大规模通信网需要层次化交换交换机45常见等级制网络结构现代通信网主要建立以城市为中心固定的等级结构网络，区域蜂窝结构的移动通信网络，为用户提供快捷的信息服务。等级制网络结构：全部节点分成多个等级，每一节点属于某一等级，低等级节点与管辖它的高一等级节点相连，形成多级汇接辐射结构。–当最高等级节点间的通信联系非常繁忙且