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第3章通信网 计算机与通信工程学院 信息技术 辽宁石油化工大学 3 1通信概论 通信的任务是克服距离的限制 及时准确地完成信息在空间上的传递 现代社会已经跨入信息时代 对通信的要求也与日俱增 3 1 1通信技术发展概况 3 1 1通信技术发展概况 3 1 2通信系统的组成 通信的任务是在空间上传递信息 传递的信息有声音 文字 符号 音乐 图像和数据等 实际系统中主要采用以电信号的形式来传递信息的方式 将信息从一个地方的发信者传递给另一个地方的收信者 此间所需要的一切技术设备的总和 统称为通信系统 3 1 2通信系统的组成 信源 信息的产生者 根据信源输出信息的不同可分为模拟信源和离散信源 编码器 也称作发信机 其功能是将消息转换成适合于信道传输的信号 信道 信号的传输媒介 信号是通过信道传送到接收端的 传输媒介可以是有线 也可以是无线 译码器 也称作接收机 实现与编码器对应部分相反的功能 即从信号中恢复消息 信宿 包括人和设备 其功能是接收信息 3 1 5性能度量和技术指标 传输信息的有效性和可靠性是通信系统最主要的质量指标 有效性 在给定信道内能传输的信息内容的多少 可靠性 接收信息的准确程度 模拟通信系统的有效性可用有效传输频带来度量 可靠性用接收端输出信噪比来度量 数字通信系统 有效性可用信息传输速率来衡量 可靠性可用传输错误率来衡量 3 2通信网概论 有将众多的通信系统按一定拓扑结构组合在一起 实现某一区域内任意两个终端用户的相互连接才构成通信网 模拟通信系统的有效性可用有效传输频带来度量 可靠性用接收端输出信噪比来度量 通信网由各种终端设备 交换设备 传输设备以及有控制和管理网络运行的软件组成 通信网络可以支持广泛的通信业务 必须建立一种网络的体系结构或规则 3 2 1通信网发展概况 3 2 1通信网发展概况 现代通信的基本特征 3 2 1通信网发展概况 通信网的发展趋势 3 2 1通信网发展概况 三大通信网的特点 公众电话网 可高质量地支持话音业务 网络的效率不高 不能很好地支持高速数据和多媒体业务 满足快速发展的市场需求 目前 电信运营商已经开始考虑从单一电信运营商向综合信息服务商转型 3 2 1通信网发展概况 三大通信网的特点 有线电视网 实时性和宽带能力较好 但是不支持双向通信 无统一的技术标准和网络管理体系 目前基于IP网络来传输电视 IPTV 成为电信运营商和广电部门都普遍看好的新业务 通过广电网与公众电话阿的结合实现IPTV业务已经成为一个新的研究热点 3 2 1通信网发展概况 三大通信网的特点 计算机网络 虽能很好地支持数据业务 但实时性 服务质量 QoS 差 不能支持电话和实时图像业务 网络管理的安全性不够 互联网要想成为真正意义上的电信级业务网 还需要解决许多技术难题 3 2 1通信网发展概况 三大通信网的特点 三种网都在逐步演变 使自己具备其他两网的优点 技术上取长补短 业务上也在相互渗透 从长远发展的角度看 基于全IP的融合网络是通信网的发展方向 3 2 2通信网分类 3 2 2通信网分类 3 2 3通信网的拓扑结构 3 2 4通信网的组成与基本功能 组成 3 2 4通信网的组成与基本功能 基本功能 3 2 4通信网的组成与基本功能 基本功能 3 2 5电话网和互联网 基于电路交换的电话网 包括公众电话网和蜂窝移动网 的基本任务是提供电话业务互联网 也称因特网 为其末端用户提供业务是建立在分组交换的能力基础上的 3 2 5电话网和互联网 电话网与电路交换 电路交换是最早出现的一种交换方式 电路交换的基本过程包括呼叫建立阶段 信息传送 通话 阶段和连接释放阶段 电路交换是一种实时交换 当任一用户呼叫另一用户时 通过呼叫建立在两个用户问建立电路连接 如果没有空闲的电路 呼叫就不能建立而遭受损失 因此系统应配备足够的连接电路 使呼叫损失率不超过规定值 3 2 5电话网和互联网 电话网与电路交换 电路交换的特点要在通信的用户间建立专用的物理连接通路 对通信信息不作处理 信令除外 而是原封不动地传送 对传送的信息无差错控制措施 用基于呼叫损失制的方法来处理业务流量 过负荷时呼损率增加 但不影响已建立的呼叫 3 2 5电话网和互联网 电话网与电路交换 电路交换的特点电路交换的主要优点是实时性强 QoS有保障 主要缺点是电路利用率低 另一个缺点 就是通信过程中必须保持整个连接的状态信息 一旦链路中交换节点或传输线路的某一部分出现问题 通信就会中断 3 2 5电话网和互联网 互联网与分组交换 计算机网络的基本业务是在与网络相连的任意两台计算机之间传送信息 对计算机网络的附加要求是对允许进入网络的消息长度有限制 因为很长的消息将使排队处理的等待时间太长 分组交换就是要解决这个问题 这种网络传输的信息块长度是可变的 并规定了某一允许的最大值 用户信息不是只放在一个分组里 而是分割成段 放到不同的分组中 3 2 5电话网和互联网 互联网与分组交换 在分组交换中 利用两种基本的寻址和转发方法 产生了两种相应的分组传送模式 第一种是无连接分组传送或称数据报 Datagram 简称DG 即每个分组独立寻址 与其他分组无关 第二种是首先建立端到端的虚电路 VirtualSwitching 简称VS 然后沿此虚电路转发所有的分组 3 2 5电话网和互联网 互联网与分组交换 为了在互联网中提供无连接分组传送 开发了网络互联协议 InternetProtocol 简称IP 在IP网中 各子网通过专门的分组交换机互联 这种交换机就是网关或路由器 IP路由器直接在互联网中传送IP分组 路由确定后 分组被存于缓冲器中等待传送到下一网络 3 2 5电话网和互联网 互联网与分组交换 利用数据报传进单独信息块的方法可以支持很多应用 但也有许多应用要求正确可靠地按次序传送信息流 传输控制协议 TransmissioncontrolProtocol 简称TCP 实现在无连接的IP层之上两末端主机间信息流的可靠传送 TCP为进行可靠的和按次序的传输 提供了一种有效的控制机制 它在端到端的基础上提供差错与流量控制 可以处理由于丢失 延时或错误IP分组所出现的问题 还包括当检测到拥塞时 降低向互联网发送信息速率的机制 3 2 5电话网和互联网 互联网与分组交换 互联网利用无连接分组交换 能绕过故障点 重新寻找路由 从而具有健壮性 无连接分组交换需要花费能力来传送各分组中的头部信息 这种开销减少了可用于传输用户信息的能力 一方面 无连接分组交换避免了电路交换的呼叫建立延时 而且不需要保持连接的任何状态信息 另一方面 对每个分组都要进行处理 以确定其路由 3 2 5电话网和互联网 互联网与分组交换 分组交换的特点分组交换采用存储转发方式 与电路交换的原理不同 不需要提供通信双方的物理连接 分组交换将用户要传送的信息分割为若干个分组 每个分组中有一个分组头 含有可供选路的信息和其他控制信息 分组交换节点对所收到的各个分组分别处理 按其中的选路信息选择去向 以发送到能到达目的地的下一个交换节点 3 2 5电话网和互联网 互联网与分组交换 分组交换的服务方式虚电路方式 就是在用户数据传送前先通过发送呼叫请求分组 建立端到端之间的虚电路 一旦虚电路建立后 属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送 最后通过呼叫清除分组来拆除虚电路 数据报方式不需要预先建立逻辑连接 而是