通信网基础

通信网基础第一章总论•1.1通信网的概念及其发展•一.通信网的定义•所谓通信是指人们日常生活和工作中相互传递信息的过程。为了达到通信的目的，以电信号作为传递信息载体而建造的信息传递网络称为通信网。•二.通信网的类型•目前常用的通信网有三大类：电信网、计算机网和广播电视网。三.通信网的发展•由模拟向数字发展；由单一业务向综合业务发展；由三大网络相对独立向三网合一，并且建立统一的信息高速公路发展。这其中包括不断融合新技术、新材料、新概念，使通信网为社会提供更加可靠、方便和个性化的全方位服务。•1.2通信网络简介•一.通信网的组成•通信网络是由各种终端设备、各种传输设备和各种交换设备组成。•1.终端设备•功能：传输信息的形成和还原；完成与传输设备的接口任务。•类型：电话机、传真机、电视机、计算机、各种手持终端等。•2.传输设备•功能：完成信息传输任务。•类型：根据不同的传输媒介可分为有线和无线两大类，有线包括各种电缆和光缆传输设备；无线则以无线电磁波为载体的各种卫星和微波传输设备。•3.交换设备•功能：解决信息传输的方向问题，包括传输路径、传输协议等。•类型：电话交换机、X.25交换机、以太网交换机、帧中继交换机、ATM交换机等。•二.网络模型•由节点和链路组成。•节点：信息的汇聚点和发散点是网络的核心。对应的是交换设备。•链路：是连接节点与节点之间、节点与用户终端设备之间的通路。对应的是传输设备。•三.网络拓扑结构•常用的网络拓扑结构有网状网、星状网和复合网。•1.网状网（全网）•特点：任意两个节点之间均有直达的链路相连。高速、稳定、可靠、流量大。•缺点：随着节点数量增加，链路数量将成倍增加，所以建网投资大。•应用：节点少、流量大的骨干网。•2.星状网•特点：通过一个中心节点与各个节点相连，N个节点只需N-1条链路，所以建网投资小。•缺点：可靠性差、流量相对较小。•应用：节点多、流量小的局域网。•3.复合网•特点：集网状网和星状的优点。•应用：在实际通信网络中常用。•1.3通信网分类•通信网从功能上可划分为：应用层、业务网、传送网、支撑网。•一.应用层（平台）•是直接面向用户，满足用户各种通信需求的服务层面（平台），主要包括电话、传真、电子邮件、多媒体通信、电子商务、智能网、广播电视等服务。•二.业务网•是直接向用户提供各种通信业务的网络。如公用电话网、综合业务数据网、数字数据网、帧中继网、分组交换网、移动通信网、公用无线分组数据网、因特网、有线电视网等。•三.传送网•主要完成信息传送任务，由传输介质和传输系统设备组成。•1.电缆线•2.微波•3.卫星•4.光纤•四.支撑网•为业务网、传输网提供技术服务和支持，保障网络正常运行，增强网络功能，提高网络运行效率。它传送的不是一般的业务信息，而是网络运行所需要的监测和控制信息。•1.No.7公共信道信令网•由信令节点、信令转接点和信令链路组成。我国采用三级信令网结构。第一级为高级信令转接点，第二级为低级信令转接点，第三级为信令点。•2.数字同步网•为某些业务网内通信设备的统一协调工作提高同步控制信号，使其收、发端设备在时间和相位上达到完全同步。•数字同步网可分为准同步网和同步网两大类，控制方式又可分为主从控制和外基准时钟控制，我国采用四级主从控制法。•3.电信管理网•实现对电信网络统一综合维护管理。•1.3通信网分类•为了把开放式系统连接起来，国际标准化组织定义了建设计算机网络的参考模型，称为开放互联参考模型（OpenSystemInterconnection），简称OSI模型。•一.OSI参考模型•1.物理层•提供机械、电气、功能和过程特性。如用多少伏电压•表示“1”或“0”；一个bit位持续多少时间，网络接插件有多少针以及各针的用途等。•2.数据链路层•实现数据无差错传送。如：把原始数据位流分装在数据帧里，并按顺序传送各帧，帧内含有源站点和目的站点的物理地址。•3.网络层•处理网络之间的路由问题，确保数据及时传送。如：将数据链路层提供的帧组成数据包，包内含有源站点和目的站点地址的网络地址。•4.运输层•提供建立、维护和取消传输连接功能，负责可靠地传•输数据。如：会话层每请求建立一个传输连接，运输层就为其创建一个独立的网络连接，如果传输连接需要较高的信息吞吐量，传输层也可以为之创建多个网络连接，让数据分流，以提高吞吐量。•5.会话层•允许不同的机器建立会话关系，包括访问、验证和会话管理等。如：服务器验证、用户登录等。•6.表示层•提供格式化的表示和转换数据服务。如：数据的压缩、解压缩，加密、解密等。•7.应用层•提供网络与用户应用软件之间的接口服务。应用层包•含大量人们所需要的协议。如文本传输、电子邮件等。•二.TCP/IP协议分层结构•是目前最流行的商业化网络通信协议。•1.网络接口层•负责将上层传来的信息单元形成数据帧，以bit流形式通过传输介质发送到对方；同时负责将对方传送来的bit流数据帧接收并传送到上一层。•2.网络层•在网络层使用互连协议将上层的数据包封装成网际互连数据包，并进行必要的路由算法；同时接收下层送来的网际数据包，并进行路由分析和处理。•此层包含四个协议：•网际协议（IP）：负责在主机和网络之间寻找地址和路由数据包。•地址解析协议（ARP）：获得同一物理网中的硬件主机地址。•网际控制消息协议（ICMP）：发送消息并报告有关数据包的传送错误。•3.运输层•传输协议在计算机之间提供通信会话。此层包含两个协议：•传输控制协议（TCP）：为应用程序提供可靠的通信连接，适合于一次传输大量数据的情况，并适用要求得到响应的应用程序。•用户数据包响应（UDP）：提供无连接通信，并且不对传送包进行可靠的保证。适合于一次传输少量数据。可靠性则由应用层来负责。•4.应用层•用户应用程序通过应用层使用计算机网络。主要包括•高层协议服务，如：虚拟终端协议、文件传输协议、电子邮件协议等。第二章固定电话网•2.1概述•电话网络的特点是采用电路交换方式，以电话业务为主，并逐步向综合业务方向发展。•一.基本要求•1.在网内任一用户都能呼叫其他每一个用户，包括国内、国外用户，并且具有相同的呼叫方式和满意的服务质量。•2.业务和技术适应能力强，升级、改造方便。•3.管理和维护方便。•二.电话网的组成•电话网是由传输系统、交换系统、用户系统和信令系统组成。•1.传输系统•主要是以有线的电缆和光缆为主，传输体系也有PDH过度到SDH。•2.交换系统•由交换机构成，现已基本实现程控化、数字化。•3.用户系统•由各类用户终端组成，如电话机、传真机、用户环路等，并基本实现数字化、智能化。•4.信令系统•为实现用户之间通信，在交换局之间提供呼叫释放等各种控制信号。•2.2电话交换技术•一.发展•从人工到程控，成模拟到数字。•二.程控交换机的特点•1.技术特点•维护管理方便，可靠性高。•适应性强，灵活性好。•便于向综合业务方向发展。•便于采用公共信令系统。•2.功能特点•业务功能和管理、维护功能强大。•三.电话交换机的类型•1.分局交换机•分局交换机上对外有大量连接用户终端的用户线和与其它交换机连接的中继线。若干台分局交换机能够相互连接构成分局制市话网。•2.汇接交换机•汇接交换机的主要功能是话务转接，若干台汇接交换机和分局交换机联合，可构成规模更大的汇接制市话网。•3.用户交换机•4.用户交换机•用于企、事业单位内部电话网的交换机，有一定数量的内线和单位各个分机终端连接和一定数量的外线与市话网的交换机连接。•5.长途交换机•主要起长途话务转接功能。•2.3电话通信网的结构•一.本地网•由用户（和用户交换机）—用户线路—端局（或支局）—中继续线路—汇接局构成。•一般有单汇接局制和多汇接局制两种基本方式。通常大、中城市由多汇接局制构成。•市话交换网一般分为两级，即端局和汇接局。•二.长途网•1.长途网的等级结构•电话网是由本地网和长途网组成的等级树状网，我国长途网包括四级交换中心。•第一级交换中心，省间中心或大区中心（国际长途）。（基干路由）•第二级交换中心，省中心。•（基干路由）•第三级交换中心，地区中心。•（基干路由）•第四级交换中心，区县中心。•各级之间除了有基干路由连接外，还设置了一些高效直达路由和低呼损路由，以提高长话接续的灵活性和可靠性。•长途网的发展趋势由多级逐步过渡到三级、二级，最后将成为无级网络。•2.长途网的路由选择•路由选择顺序遵循的原则：•直达路由——迂回路由——基干路由。•路由选择方式：固定和动态•固定路由选择方式：交换机始终按照事先排定的路由顺序运作。•动态路由选择方式：交换局选择路由通常根据时间和（或）状态经常自动变化。•2.4电话通信网的编号规划•符合国家标准《国家通信网自动电话编号》•一.国内长途电话用户编号方法•长途字冠+长途区号+市内电话号码（局号+用户号）•02位（10，2X）•3位（3X1X~9X1X）（除6外）•4位（3X2XX~9X2XX）（除6外）•其中，X=0~9，X1外奇数，X2外偶数。•二.国际长途电话的编号•国际长途字冠+国家号码+国内长途区号+市内号码•0086•三.本地网用户及本地网用户编号•1.本地网用户编号•局号+用户号•2.呼叫网外国内用户•0+国内长途编号•3.呼叫国际用户•00+国际长途编号•四.特种业务编号•1XX（X=0~9）•2.5NO.7信令简介•一.NO.7信令概述•1.基本概念•功能：保证通信网正常运行（协调终端、交换和传输系统的运行），在指定的终端建立连接，维护网络本身的正常运行和提供各种服务等。•信令方式：信令是通信网中，用户与交换机、交换机与交换机之间有关呼叫建立、拆线、和设备运行等信息的交换，信令传送必须遵循的协议和规程称为信令方式。•信令系统：•信令方式和完成信令传递、控制的设备构成了信令系统。•信令传递方式：有随路信令（信令和语音在同一通路传送）和共路信令（信令和语音的通路是分开）两种。•信令类型：按工作区域可分用户线信令和局间信令。•用户线信令是用户和交换机之间的信令，包括用户状态信令（摘机、挂机等）、被叫号码信令、令流和信号音信令。•局间信令的交换机之间的信令，包括占用信令、拆线信令、被叫应答信令、被叫挂机信令。•2.NO.7信令系统的主要应用•主要有电话网、ISDN、电路交换数据网、智能网、移动通信网、电信管理网等•3.主要优点•信息处理快、质量好、可靠性强、故障率低、效率高、成本低、信号容量大、灵活性好、开展新业务方便等。二.NO.7信令的协议体系结构•NO.7信令的通用性决定了整个信令系统必然包含有许多不同的应用功能，而且结构上应该能够灵活扩展，因此它的一个重要特点就是采用模块化功能结构。•INAPOMAPMAPISUDTUPDUP（智能网应用协议）（操作维护应用）（移动应用）••TCAP（事务能力应用部分）•ISP（中间业务部分）•SCCP（信令连接控制部分）•MTP1MTP2（信令链路级）MTP3（信令网络级）•（消息传递部分）•三.NO.7信令的消息格式•1.消息信号单元（MSU）•真正携带消息的信号单元。•2.链路状态信号单元（LSSU）•传送链路状态的信号单元。•3.填充信号单元（FISU）•不含任何信息的空信号，作用是在网络节点无信息传输时，使链路保持通信状态，并对对方发来的消息进行证实。•2.6电话通信网的发展•——数字化、综合化、智能化、宽带化和个性化。第三章数据通信网•3.1概述•一.数字通信系统的组成信源加密编码调制（信道）解调解码解密受信二.主要技术1.信源编/解码技术目的是为了压缩数据。主要依据信号本身的相关性和人感官的心理感觉特点。2.加密/解密•目的是为了信息的安全。•3.信道编码/解码•目的是为了提高抗干扰能力，实现可靠的传输。•4.调制/解调•目的是为了使数字信号适合于不同的信道传输，通常有基带传输（只需要码形状变换）和调制传输（数字频带传输）。•5.多路和多址•目的是为了提高和充分利用通信资源，增加传输的信息量。常用的方法有：频分、时分、码分、空分、极化、波分等