通信基础入门知识.doc

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1、-_第一章第一章概概 述述通信的目的是为了信息的传递。携带信息的信号可分为模拟信号（如话音）和数字信 号（计算机输出的信号） 。信息的传递由通信系统来完成。1.1通信系统的组成通信系统的组成通信系统由硬件和软件组成。硬件包括终端、传输和交换三大部分。 终端：包括普通电话、移动电话、计算机、数据终端、可视电话、会议电视终端 等。 传输系统：信息传递的通道，一般叫信道。 交换系统：完成接入交换节点链路的汇集、转接和分配。 通信系统软件：为能更好完成信息的传递和转接交换所必须的一整套协议、标准， 包括网络结构、网内信令、协议和借口以及技术体制、接口标准等。注释注释1.2通信系统的分类通信系统的分类按

2、照系统所传输的信号来分类，则系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。 模拟通信系统模拟通信系统：用模拟信号传递消息的系统。 数字通信系统数字通信系统：用数字信号传递消息的系统。 由于光纤通信的普及和集成工艺的发展，数字通信系统具有抗干扰能力强，数字信号 可再生，可综合各种业务，便于和计算机系统连接，易于集成等优点，所以逐渐取代了模 拟通信系统。1.3 标准化组织标准化组织标准可以被看作是将不同厂商制造的硬件和软件连接起来以便协调工作的“粘接剂” 。 在美国和其他许多国家，全国的标准化组织定义了多种物理特性和操作特性的规范，以便 厂商生产与通信公司的线路设施及其他制造商的产品兼容的设备。在全球范围

3、内，标准化 组织颁布了一系列与通信有关的建议。这些建议虽不是强制性的，但在全球的通信设备和 设施的开发过程中具有很强的影响力，并已被数百个大型企业和通信公司采纳。下面介绍 几个重要的组织。1 1ITUITU ITUInternational Telecommunications Union 国际电信联盟。ITU 的前身是 CCITT（国际电报电话咨询委员会） ，1994 年更名，它由联合国的一个 机构主办，属政府间组织。总部设在日内瓦，直接负责制定数据通信标准，由 15 个工作 组组成。ITU-TITU-T 是其电信标准局是其电信标准局。区分交换和传输的概念，有助于我们对一些概念的理解。但随着

4、通信的发展，区分交换和传输的概念，有助于我们对一些概念的理解。但随着通信的发展， 它们之间的界限越来越不明显，很多新的标准已经把传输和交换融合到一起。它们之间的界限越来越不明显，很多新的标准已经把传输和交换融合到一起。-_2 2ISOISO ISOInternational Organization for Standardization 国际标准化组织。它是联合国经济和社会理事会下的咨询性非政府组织。3 3ANSIANSI ANSIAmerican National Standars Institute 美国国家标准化组织。它是美国最主要的标准制定机构，是非营利性非政府组织。4 4IEEEI

5、EEE IEEEInstitute of Electrical and Electronic Engineers 电气和电子工程师协会。它是美国的工程师社团组织。第二章第二章 传输基础知识传输基础知识2.1 传输基本概念传输基本概念传输的基本模型如图 1.2.1 所示。 1. 信道信道信道一般分为模拟信道和数字信道。 模拟信道传输模拟信号；数字信道传输数字信号。 模拟信号的传输 在模拟信道上的传输一般为实线传输或频分多路复用。模拟信号数字化为数字信号便 可以在数字信道上传输。 数字信号的传输 数字信号在这两种信道上传输，不同的传输信道采用不同的信号变换设备。对模拟信 道，变换设备为 MODEM

6、，把数字信号变为模拟信号再传输。对数字信道，信号变换器即 接口设备，其作用是实现信号码型与电平的转换等。 注释注释信源变换器信道反变换器信宿噪声源图图 1.2.1 传输模型传输模型数据传输是一种特殊的数字信号传输，它是计算机终端之间的通信。数据传输模型数据传输是一种特殊的数字信号传输，它是计算机终端之间的通信。数据传输模型 如图所示。如图所示。DTE 为数据终端设备，对数据进行处理。为数据终端设备，对数据进行处理。DCE 是数据通信设备，如是数据通信设备，如 MODEM 等。等。-_数据传输模型如图 1.2.2 所示。2. 数据传输方式数据传输方式 并行传输并行传输 数据的每一位在多条并行信道

7、上同时传输，传输速率较高，但并行信道实现较为困难， 不适合远距离传输。 串行传输串行传输 数据流以串行方式在一条信道上传输，为了在收方识别发方信息，需要保持发、收方 信号同步。这种方式易于实现，经济适用。所以大部分采用串行通信。 3. 数据同步方式数据同步方式 同步系统是数字通信系统的重要主成部分，同步是将通信系统的发送端和接收端的收 发信息的时间统一在规定的时间节拍内，使收发系统步调一致。 异步传输异步传输 以字符为单位实现同步，也称位同步。该种方式需要在每个字符前后加起止位，故不 要求双方时钟严格同步，但开销大，效率低。 同步传输同步传输 以固定的时钟节拍发送数据信号。数据发送以帧为单位。

8、同步传输开销小，传输效率 高，但实现复杂，必须有收发定时信号。4. 数据传输速率与带宽数据传输速率与带宽 数据传输速率是衡量传输系统传输能力的主要指标。主要有比特速率和码元速率。 比特率：比特率：在单位时间内传送的比特数，单位是 bit/sbit/s。 码元速率：码元速率：在单位时间内传送的码元（波形）数，单位是 bandband（波特（波特） 。 通常，我们也用传输速率表示信道的通信能力带宽带宽。5. 数据传输差错率数据传输差错率 一般用误码率表示。 误码率=接收出现的差错比特（字符、码元）数/总的发送比特（字符、码元）数100%6. 基带与频带传输基带与频带传输 基带传输基带传输 没有经过

9、调制的信号称为基带信号，这种信号在某些有线信道上可直接传输，这种传 输叫做基带传输。 频带传输频带传输 在很多时候，基带信号必须经过调制，将信号频谱搬移到高频率处，才能在信道中传 输。这种称为载波传输或频带传输。频带传输又分为调频、调幅和调相调频、调幅和调相。2.2传输介质传输介质传输系统按传输介质的不同可分为有线传输系统和无线传输系统。有线传输的介质主DTEDCE信道DCEDTE噪声源图图 1.2.2 数据传输模型数据传输模型-_要有双绞线、同轴电缆和光纤等。无线传输的主要介质有长波、短波、超短波、地面微波 和卫星等。1. 双绞线双绞线 双绞线属于平衡电缆，主要用于基带传输。电话用户线一般用

10、一对；数字电话（ISDN 电话）用 14 对；以太网 10BASE-T 用 2 对。2. 同轴电缆同轴电缆 同轴电缆属于不平衡电缆，它的两种基本形式是基带基带和宽带宽带。基带用于以太网的连接， 宽带用于 CATV 系统，正逐渐被光纤所取代。光纤和卫星传输系统我们将在后面有关章节做详细介绍。2.3复用技术复用技术复用技术一般有： 频分多路复用频分多路复用 FDMFDM 时分多路复用时分多路复用 TDMTDM 统计时分复用统计时分复用1. 频分多路复用频分多路复用 一般多适用于模拟通信，它把信道频带划分成若干逻辑信道，每个用户独占某些频段。2. 时分多路复用时分多路复用 在时分复用系统中，各路信号

11、共用一个信道，轮流在不同的时刻进行传输。其特点是 各路信号在时间上互不重叠，但将占据全部带宽。3. 统计时分多路复用统计时分多路复用 动态地分配集合信道的时隙，只给那些确实要传输信息的终端分配线路，大大提高了 线路利用率。 时分复用多用于数字通信中。2.42.4脉冲编码调制脉冲编码调制 PCMPCMPCM 是实现模拟信号数字化的最常用的一种方法。将时间连续、取值连续的模拟信号 转换成为时间离散、取值离散的数字信号，并按一定规律组合编码，形成 PCM 信号序列。 它的基本过程是抽样、量化和编码。 抽样抽样：以一定频率的取样信号将信号在时间上进行离散。取样频率应大于 2 倍的信 号带宽。 量化量化

12、：将信号在幅度上离散。 编码：编码：把量化后的取值用一定位数的二进制码来表示。 常用传输码型：常用传输码型：在基带传输中，主要的码型有传号反转码（CMI 码） 、传号极性交 替码（AMI 码） 、三阶高密度双极性码（HDB3码） 。 以语音信号为例，声音信号从 300Hz3.3kHz，带宽为 3kHz，取样频率为 8kHz，每个 抽样的编码为 8bit。因此每秒 8000 个抽样将产生 64kbit 的数据流，即抽样后的话路速率 为 64kbit/s。-_2.5 时分复用系统时分复用系统帧帧（Frame）：一个取样周期定为一帧，用 F 表示。对同一信号相邻两次抽样的时间间 隔为帧长帧长。每个样

13、值编码所占的时间宽度叫时隙时隙 TSTS，各路时隙之和为一帧。1.1. 帧结构帧结构 根据时分多路复用的原理和各种传输媒介的特点，在数字通信系统中，常将多路信源 信号组合成具有不同数码率的群路信号，以适应各种传输条件和不同介质的传输。ITU-T 为了便于国际通信电路的发展，推荐了两类群路数码率系列和数字复接等级。并建议 24 路基础群（T1）为美国和日本采用。 30/32 路基础群（E1）为欧洲和中国等地区采用，其码率为 2048kbit/s，简称基 群或一次群。帧结构如表 1.2.1 所示。表 1.2.1 基本帧结构0 2 3 4 5 6 7 8 931 一共 32 个时隙，从 TS0TS3

14、1。每时隙 8bit，传送一路信号为 64Kbit/s 的 PCM 信号。 每帧 8bit32=256bit，抽样频率为 8kHz，所以速率为 256bit8kHz=2048kbit/s。 在基本帧中，TS0传送帧同步码，TS16 传送信令信号。 在话音传输中，有 CRC（循环冗余校验）复帧和信令复帧，一个复帧由 16 个基本帧组 成。2. 数字复接数字复接 在通信系统中，为扩大传输容量和提高传输效率，通常需要将若干个低速数字信号合 并成一个高速数字信号流，以便在高速信道中传输，数字复接就是解决 PCM 信号由低次 群到高次群的合成技术。 按时分复用方式将两个或两个以上的分支数字信号汇接成为单

15、一复合数字信号的过程 称为数字复接。 表 1.2.2 所示为不同制式的复接群速率。表 1.2.2 复接速率 速率速率北美、日本北美、日本欧洲、中国欧洲、中国 基群1.5Mbit/s2.048 Mbit/s 二次群6.312 Mbit/s8.448 Mbit/s 三次群32.064 Mbit/s34.368 Mbit/s2.6 光纤通信系统光纤通信系统1光纤通信的特点光纤通信的特点 用高频率的高频作为载频传输信号； 用光导纤维构成的光缆作为传输线路。 优点 传输频带宽，通信容量大； 损耗低，通信距离远。2光纤的种类光纤的种类-_光纤按传输的总模数来分可分为 单模光纤单模光纤 多模光纤多模光纤 所

16、谓模式模式，实际上是电磁场的一种分配形式，模式不同，分布也不同。 单模光纤单模光纤传输一种模式。单模光纤传输频带较宽，传输容量大。适用于大容量、长距 离的光纤通信，但是，费用较高。 多模光纤多模光纤是多个模式在光纤中传输。多模光纤带宽较窄，容量也较少，上限在 1G 以 下。3光纤通信系统光纤通信系统 光纤通信系统一般由电端机、光端机和光纤传输等组成。 主要技术是数字编码强度调制直接检波通信系统。 电端机指 PCM 多路复用设备。 光端机主要完成光电转换。 目前，很多是将光端机和电端机合为一体。2.7 PDH/SDH/SONET 数字体系数字体系数字复接方式一般有三种：同步复接方式、异步复接方式

17、和准同步复接方式。 同步复接同步复接如果复接器输入支路信号与本机定时信号是同步的，那么调整单元只 需调整相位，有时连相位也无需调整。 异步复接异步复接如果输入各支路信号与本机定时信号是非严格同步关系，那么调整单 元要对各支路信号实施频率和相位调整，使之成为同步数字信号。 准同步复接准同步复接如果输入各支路信号与复接器复接的各支路数字信号的时钟由不同 的时钟源提供，但码速率在一定容差范围内为标称相等情况。这时两个信号为准同 步信号。2.7.12.7.1 准同步数字系列准同步数字系列 PDHPDH PDH 是靠从外界添加帧同步码组的方法实现从低阶到高阶的同步复用，这种同步是不 完整的、不精确的，所

18、以叫做准同步。 在 2.5 节中所介绍的时分复用系统即为 PDH。 PDHPDH 的特点：的特点： 属异步复用； 上下电路需要一级级地对整个码流拆开并重组； 各厂家 PDH 设备的光接口标准不同，所以光信号无法直通。2.7.22.7.2 SONET/SDHSONET/SDH 随着光纤通信的发展，为了提供统一的光传输接口，全世界的标准化组织致力于形成 一套规范，使所有厂商的传输系统互连。于是同步光网络 SONET 和同步数字系列 SDH 标准 应运而生。 SONET 是为美国和加拿大规定的，SDH 是对欧洲和其他国家规定的，二者很接近，但不 完全一样，新的 SDH 正被世界范围内所接受。1.1.

19、 基本概念基本概念 SONETSONET SONET 标准以 51.84Mbit/s 作为新的复用系列的基本信号，称为第一级同步传送信号 STS-1。其在光纤线路传输的映射信号称为第 1 级光载波 OC-1。SONET 复用系列及其线速如 表 1.2.3 所示。-_表 1.2.3 SONET 复用系列及线速 光级号光级号电级号电级号速率速率 OC1STS-151.84 Mbit/s OC3STS-3155.52 Mbit/s OC12STS-12622.08 Mbit/s OC24STS-241.244Gbit/s OC48STS-482.488 Gbit/s OC192STS-1929.6

20、Gbit/sSDHSDH SDH 基本模块信号是 STM-1，速率为 155.520Mbit/s。高阶 STM-N 由 N 个 STM-1 信号经 同步复用而成。目前，N 只能取 4、16、64。详见表 1.2.4 SONET 和 SDH 的速率在 155.52Mbit/s 上得到统一。它们的优点也是相似的。2.2.SDHSDH 标准标准 ITU-T 对 SDH 的接口、速率和帧结构等做了一系列的建议，表 1.2.5 列出了部分关于 SDH 的建议。表 1.2.4 SDH 等级速率 SDHSDH 等级等级速率速率 STM-1155.52 Mbit/s STM-4622.08 Mbit/s ST

21、M-162488.32 Mbit/s STM-649953.28 Mbit/s表 1.2.5 ITU 关于 SDH 的建议 建议号建议号名称名称 G502数字系列比特率 G503数字系列接口的物理/电气特性 G505同步数字系列的比特率 G508用于同步数字系列的网络节点接口 NNI G509同步复用结构 G955同步数字系列的用户设备和系统的光接口3.3.优点优点 统一了速率和接口统一了速率和接口 把 E1 和 T1 两种数字传输体制融合在统一的标准之中，即在 STM-1 等级 （155.52Mbit/s）上得到统一。同时兼容 PDH 系统；并统一了光接口。 采用同步复用方式采用同步复用方式

22、 由于采用同步复用方式，使得复用/解复用一次到位，各支路信号能直接复 用到更高速率的 SDH 信号中，而不经过中间级别的复用，分插信号方便。图 1.2.3 为 PDH 系统上下电路图；图 1.2.4 为 SDH 上下电路图。-_统一的网络接口标准统一的网络接口标准 具有全世界统一的网络节点接口 NNI。 网管能力强网管能力强 SDH 帧结构中规定了丰富的网管字节，专门安 排了 5%的带宽分配用来支持网络管理和维护。具有强大的组网能力和网络自愈能力具有强大的组网能力和网络自愈能力 采用先进的分插复用器（ADM）和数字交叉连 接（DXC）等设备使组网能力和自愈能力大大 增强，同时也降低了网络的维护

23、管理费用。 4 4SDHSDH 网络设备网络设备 SDH 网络是由一些网络单元（复用器、数字交叉连接设备等）组成，在光纤（或微波） 网进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络。 分插复用设备分插复用设备 ADMADM ADM 的主要任务是将各种 PDH 支路信号或 STM-1 信号分插到 STM-N 的光信号中。 同时具有内部交叉连接功能。 数字交叉设备数字交叉设备 DXCDXC DXC 是一种用软件控制的数字配线系统，它可以对各种端口速率进行可控制的连 接和再连接。主要功能是进行业务分流并提供路由。 终端复用设备终端复用设备 TMTM 将各种接口与速率的信号复用到 STM-N 上 。 网络管理

24、系统网络管理系统 进行网络配置、性能、安全、故障等管理。5.5.SDHSDH 的自愈混合环形网的自愈混合环形网自愈网就是无须人为的干预，网络就能从失效的故障中实时地自动恢复所携带的业 务。常见的自愈网是环形，即由首尾相接的 DXC 和 ADM 组成，如图 1.2.5 所示。正常工作 时，信息是同时沿顺时针和逆时针两个方向在环上传送。在接收节点，两个方向收到的信 号都是有效的，只需选择其一作为主信号，另一个作为备用信号即可。一旦光缆切断，上 述环形网就变成了线形网。既主备信号在光缆切断处两侧的节点中分插复用器 光接口光接口155Mbit/s155Mbit/s2Mbit/s图图 1.2.4 SDH

25、 系统的上下电路示意图系统的上下电路示意图解 复 用解 复 用34/8Mbit/s 8/2Mbit/s复 用2/8Mbit/s复 用8/34Mbit/s34Mbit/s34Mbit/s2Mbit/s 电信号图图 1.2.3 PDH 系统上下电路图系统上下电路图-_6.6.SDHSDH 网同步网同步 SDH 网同步结构采用主从同步方式，要求所有 的网络单元时钟都能最终跟踪到全网的基准时钟。2.82.8波分复用系统波分复用系统 WDMWDM单模光纤通信系统的带宽利用率约为 1%左右。 传统增加容量的方法是采用高速时分复用系统 TDM。理论上，基于 TDM 的高速系统还有望进一 步提高到 40Gbp

26、s，但是 40Gbps 的 TDM 系统从性 能价格比上看，需大规模的替换整个系统，不易升 级以及在技术上存在一些问题。在实用中是否能成 功还是个未知数。1.基本原理基本原理 WDM 是在一根光纤中能同时传输多波长信号同时传输多波长信号的一种技术。在发送端将不同波长的光 信号组合（复用） ，在接收端，又将组合的光信号分开（解复用） ，并送到不同的终端。单 通道速率可 10Gbps，在乘上通道数，可达到更高。目前已有的产品可达 80Gbps 或 160bps。2.优势及发展优势及发展 由于每个通道都可以传送不同格式、不同码率、不同业务的信息流，而互不相关。所 以扩容方便。并且可以在 WDM 基础

27、上提供一个多业务平台，以很高的速率支持不论是话 音、数据，还是未来可能的新业务。这个平台的出现相当于在传统的 SDH/SONET 传送网 底层增加了一个光核心传送层。在这一层，可以通过波长来作为路由选择标记。例如，无 论是 ATM 交换机，还是 IP 路由器，都可以在核心网的基础上传送各自的业务。其演变如 图 1.2.6 所示。2.9 卫星通信卫星通信1.概述概述 卫星是利用地球卫星作为中继站转发微波信号，在两个或多个地球站之间进行通信。 地球同步轨道卫星是与地球相对静止的。 覆盖区覆盖区ADMADMADMADMADMADM主用备用图图 1.2.5 自愈混合环形网结构自愈混合环形网结构SDH（

28、可能与 WDM 结合）光纤IPATM电路交换其它图图 1.2.6 光纤传送网的演化趋势光纤传送网的演化趋势WDM光纤开放式光接口SDHATM IP其它-_在通信由卫星发往地球的过程中使用了 17 度的波束，则卫星至地球两切线夹角之间 为电磁波覆盖区。如在卫星的圆形轨道上，以 120 度的相等间隔配 3 颗卫星，则除了南北 极之外，其余部分可全部覆盖。如图 1.2.7 所示。 特点特点覆盖区域大，通信距离远；便于实现多址连接；工作频带宽，通信容量大，适合于多种业务传 输。通信质量好，可靠性高。2.系统组成系统组成 地球站地球站 其由天线、发射系统、接收系统、通信控制系统、终端系统和电源系统组成。

29、 通信卫星通信卫星 其由天线、通信（转发器） 、遥测与指令、控制和电源五个分系统。3.技术体制技术体制 频段分配频段分配 6/4G 频段：上行（5.9256.425）GHz；下行（3.74.2）GHz。 14/11 频段：上行（1414.5）GHz；下行（10.711.2）GHz。 每个频段的总宽为 500MHz，转发器标称带宽 36MHz，转发器中心频率之间间隔为 40MHz。 卫星使用的频段正在向更高的频段发展，30/20GHz 频段已开始使用。 调制和多址方式调制和多址方式调制调制 模拟模拟卫星调制主要采用 FM 制，数字卫星主要采用相移键控方式（PSK） 。多址方式多址方式FDMA网内

30、各地球站共用一个转发器，将带宽分割成若干互不重叠的的部分，分配给各地球站使用。TDMA每个地球站分配一个特定的时隙，各地球站只在指定的时隙内发射信号。CDMA将要传送的信号用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码去调制它。使原数据信号被扩频，再经载波调制后发射出去。 CDMA 方式是靠不同的地址码来区分地球站。4.VSAT 系统系统 VSAT 为甚小天线地球站，其天线口径小，用软件控制。所以有很大的灵活性和适应性， 适合于覆盖范围广，通信业务量不大的稀疏路由网络使用。 VSAT 网由中心站、小型站、和微型站组成。中心站配置全网的控制和管理中心。5.应用应用 目前卫星已广泛应用于广播电视信号传输、

31、数据传输等业务领域。第三章第三章 交换基础知识交换基础知识地球卫星卫星卫星17.34 度图图 1.2.7 卫星覆盖卫星覆盖-_3.1 概述概述在通信系统中，由传输系统提供了若干条通路，那么同时必须实现从源节点到目的节 点间找到一条快捷、高效的通道，这种技术称为交换技术。从本质上讲，交换的目的是为 了提高网络性能，减少网络阻塞。同时，交换技术能够加快数据的移动速度。 交换系统的主要设备是交换机。交换系统的主要设备是交换机。 交换技术起源于电话网络的电路交换，先后出现了报文交换、分组交换、帧中继、 ATM、多层交换等交换技术。 注释注释3.2 电路交换电路交换1.基本原理基本原理 在用户终端之间建

32、立一条临时的专用物理通道（时间或空间） 。主要特点是接续采用 物理连接，在通道接通后数据透明传输。2.优点优点 信息传输延时小。 信息透明传输，实时性好。3.缺点缺点 双方独占电路资源，电路利用低。 透明传输要求双方具有完全兼容的速率、格式，因此限制了不同速率及格式 的用户之间的互通。目前的电话交换网都是使用电路交换原理。3.3 报文交换报文交换1.基本原理基本原理 基本思想是存储转发。当双方通信时，不必在双方之间建立通道，只需发送方与交 换机接通，由交换机接收并保存，并根据接收方的地址，等待线路空闲时，再将报文发送 出去。2.优点优点 由于交换机可存储信息，可实现不同速率、格式的相互通信，并

33、可实现一点 对多点通信。 可提高线路利用率。3.缺点缺点 延时较大，不利于实时通信 需要交换机有高速的处理能力和较大的存储容量，否则会出现阻塞现象。在本章我们主要介绍基本概念，每种技术的具体应用将在第二部分的通信网中在本章我们主要介绍基本概念，每种技术的具体应用将在第二部分的通信网中 具体介绍。多层交换将在第三部分中介绍。具体介绍。多层交换将在第三部分中介绍。-_3.4分组交换分组交换1.基本原理基本原理 也属“存储转发”方式，但其不以报文为单位，而是将报文分成被规格化了的包 （Packet）进行交换和传输。 主要特点是更短的具有统一规格的分组包，而且每个分组都带有控制信息和地址信息， 因此，

34、分组更利于交换机存储和处理，还可在网内独立的传输，以分组进行流量控制、路 由选择和差错控制等处理。2.优点优点 由于采用差错控制等措施，所以传输质量高。 线路利用率高，采用动态统计时分复用技术。 可靠性高。 互通性好。3.缺点缺点 传输开销大，所以效率低。 技术实现复杂。最典型的应用是 X.25 分组交换网。3.53.5 帧中继帧中继1.1. 基本原理基本原理 帧中继是在分组交换技术基础上，随着光纤传输广泛应用以及用户终端处理能力的增 强而发展的。 帧中继也称快速分组交换技术，保留了分组交换的统计复用的优点。去掉了差错控制、 流量控制，把其留给用户终端处理，提高了传输速率，同时取消了分组层，增

35、加了路由功 能，即在第二层以帧为单位进行路由选择。2.2. 优点优点 对帧中继包统计复用，简化协议，所以效率高。 组网灵活，由于帧中继协议简单，在现有数据网上稍加改造，便可实现。 可动态分配带宽，解决突发数据。 帧中继技术目前已经被广泛应用。3.63.6 ATMATM1.基本原理基本原理 ATM 的基本原理是分割与封装分割与封装。处理大量信息的最好办法是把信息分割成尽可能小的 单元以便易于处理。 ATM 采用固定长度的分组信元进行交换。信元的长度是固定的，为 53 个字节， 其中 48 个字节携带信息负荷，5 个字节为信头。信头带有足够的信息为信元在 ATM 网中 指示路径。 ATM 交换对信

36、元的发送采用统计时分复用，允许收发时钟异步工作。所以 ATM 为异 步传输模式。-_2.优点优点 与分组交换相比，缩短了包头，简化了控制格式，可以更快地完成路由选择，增 加、去除、复用 ATM 信元，易于处理。 可支持多种业务，不关心信息的内容和形式。 与传统同步时分复用的固定带宽相比，ATM 分配带宽是动态的。资源利用率高。基于 ATM 的网络与服务将在后面介绍。3.7 小结小结几种不同的交换方式体现在对信息的处理方法上：电路交换电路交换在物理层数据透明传输。 分组交换分组交换在分组层（第三层）数据以分组形式被存储转发。 帧中继帧中继在链路层数据以帧的形式传输。 ATMATM 交换交换在链路

37、层数据以信元的形式传输。对应于不同的信息格式，其寻址方式也不同。第四章第四章 分层通信体系结构分层通信体系结构随着通信的发展，为了将使用不同传输介质、传输技术、交换技术、用户终端，传送 不同业务的通信网互连，允许系统之间透明的通信和数据转换，ISO 建立了一个通信系统 标准化框架开放系统互连模型 OSI（Open System Interconnection） 。 OSI 是一个七层结构。通信过程被分割成七个不同的层次，每一层均包含了一组功能， 以便提供一组确定的服务。同层之间用相同的协议通信，层间通过接口来传递信息。这种 分层结构使得当给定的某层做了改动以后，只要该层提供的服务不变，系统中的

38、其它部分 就不受影响。 OSI 与现存的许多通信网并不完全兼容，因为许多技术是先于 OSI 的。尽管如此，许 多通信厂商以不同的方式实现 OSI 兼容性。各层功能描述各层功能描述1.物理层物理层 规范设备间电气和物理连接的一组规则，包括物理设 备间的电气、机械和规程方面的协议和接口。如 V.24 接口， 其控制 DCE 和 DTE 之间的连接。2.数据链路层数据链路层 负责访问物理层规定的介质，包括相邻节点间帧的构成，差错控制、流量控制及链路 控制等。 这里的帧是指通过通信线路被传输信息的基本单位。与 PCM 时分复用系统中的帧不同。数据链路是两个相邻节点间经双方确认后可开始传输数据的逻辑连接

39、，它是建立在物应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层图图 1.2.8 OSI 七层参七层参 考考模型7 6 5 4 3 2 1-_理连接基础之上的。链路控制包括数据链路的建立、数据传送和拆除链路等。 典型的数据链路层协议是高级数据链路控制 HDLC。3.网络层网络层 负责从源节点到目的节点间路由选择（包括寻址、选路和交换） ，对数据进行分割和组 合，并进行流控和差错控制。 在网络层已经有多种协议，如 X.25 分组交换协议，X.75 网关协议和 IP 协议等。4.传输层传输层 提供端到端的数据管理，包括差错和流量控制，保证端到端的可靠传输。 下三层主要负责传送数据，属通信子网。上三层负

40、责数据处理，主要在用户端到端之 间进行。5.会话层会话层 负责不同用户和系统间连接的建立和维护。6.表示层表示层 对数据进行转换，包括格式和代码转换，数据表示、压缩和加密等。7.应用层应用层 和应用的直接接口，应用程序获得服务的窗口，包括文件传输、数据共享和数据库访 问等。 在这七层中，最低的四层是严格定义好的，但最高的三层是值得考虑的，他们取决于 用何种网络协议。在很多通信网中，只有底下的几层，并不是严格的七层。第二部分第二部分 通信网络通信网络在第一部分我们主要介绍了通信系统中传输、交换等基本技术。在这一部分我们将重 点介绍目前应用较广泛的几种网络。这些网络按业务可分为电话网、数据通信网、

41、移动通电话网、数据通信网、移动通 信网和多媒体业务网信网和多媒体业务网等。但是，随着技术的发展，目前的网络和业务正不断的交叉、融合。基础传送网基础传送网 电话网、ISDN、DDN 等业务网均依赖于基础传送网。我国传送网传输媒介以光 纤为主，采用 SDH 技术，目前也正在发展 WDM 技术。其次是卫星和数字微波。 支撑网支撑网 支撑网是为保证电信基础网和业务网正常运行，增强网路功能，提高服务质量。 包括： 信令网信令网为 7 号公共信道信令系统的一个或多个使用者传送信令的专用数据网。同步网同步网为电信网中所有电信设备的时钟提供同步控制信号，使它们同步工作 在共同速率上的一个同步基准参考信号的分配

42、网络。 管理网管理网电信管理网（TMN）是建立在基础电信网络基础上的管理网络。支撑 电信网和电信业务的规划、配置、安装、操作及组织。第一章第一章电话网电话网-_2.12.1概述概述为公众用户提供电话业务而建立和经营的电信网称为公众电话网，即 PSTN。它是最基 本的应用最广泛的电信业务网。1.1. 交换方式交换方式 电话网采用电路交换方式。由时分或空分交换机完成。2.2. 电话网组成电话网组成 电话网由用户终端设备（如电话机） 、用户小交换机、局间电话交换机、用户线和中继 线及信令网等组成。 用户线用户线用户电话机到端局之间的通信线路。一般为模拟线路。用户小交换机 与端局之间也有数字线路，如

43、E1 线路。 中继线中继线交换局之间的通信 线路。长途交换局之间有时会 通过传送网组成。 交换机交换机完成任意两个电话 用户的连接。 信令网信令网7 号公共信道信令系 统。 信令网是独立于电话网的支撑 网络。3.3. 我国电话网等级结构我国电话网等级结构 我国的电话网采用五级汇接的 等级结构，结构图如图 2.2.1 所示。分级划分原则是：根据业务流量和 行政区划。 一级交换中心一级交换中心 C1C1大区 共有 8 个，分别是北京、 沈阳、上海、南京、广州、 武汉、西安、成都。 有 3 个国际出口，分别是北京、 上海、广州。 二级交换中心二级交换中心 C2C2省 三级交换中心三级交换中心 C3C

44、3地区 四级交换中心四级交换中心 C4C4县 五级端局五级端局 C5C5 汇接局汇接局 TmTm2.22.2电话交换机电话交换机1.发展发展 电话交换机经历了从人工到自动，空分到时分，模拟到数字等几个阶段的发展。目前 所使用的大部分为数字程控交换机。C1C2C3C4C5A 用户C1C2C3C4C5B 用户长途网本地网Tm图图 2.2.12.2.1 电话网路等级结构电话网路等级结构-_2.2.功能功能 程控交换机是把各种控制功能、步骤、方法编成程序，防入存储器，用存储器所存储 的程序来控制整个交换机的工作。3.3.数字程控交换机的结构组成数字程控交换机的结构组成 话路系统话路系统 数字交换网络完

45、成交换功能。 中继器中继线与交换网络的接口电路。模拟模拟中继线的接口电路。数字数字中继线的接口电路。 用户电路用户线与交换机接口电路。 用户集线器 控制系统控制系统采用多处理机分散控制。 数字交换数字交换 时分交换采用时分（T）接线器，通过话音存储器和控制存储器完成时隙交换。空分交换采用空分（S）接线器，通过交叉矩阵和控制存储器完成 PCM 线之 间的交叉连接。 时间接线器的容量不大，还必须进行空间交换，以扩大其容量。 在实际应用中，多采用 T-S 结合方式。 软件结构软件结构 程控交换机软件由运行软件和支援软件组成。 运行软件程控交换机在运行中直接使用的软件，包括运行程序和数 据。 支援软件

46、用于开发和生成交换局的软件和数据。 4.4. 接口接口 交换机可以可以提供多种信令方式的用户和中继接口。 模拟接口模拟接口 Z 接口两线模拟用户接口。 C 接口两线或四线模拟中继接口 数字接口数字接口 V 接口用户线侧的数字接口。 A 接口速率 2Mbit/s 数字中继接口。 B 接口速率 8Mbit/s 数字中继接口。2.32.3 信令系统信令系统信令是通信网中各个交换局在完成各种呼叫接续时所采用的一种通信语言。1.1. 信令种类信令种类 按功能功能分-_ 线路信令监视设备和线路状态。 路由信令对于主叫所拨的电话号码进行路由选择。 管理信令用于电话网的管理和维护。 按工作区域工作区域分 用户

47、线信令用户和交换机之间的信令，在用户线上传送。 局间信令交换机和交换机之间的信令，在局间中继线上传送。 按信令的信道信令的信道分 随路信令信令和话音在同一条话路中传送信令的方式。 公共信道信令以时分复用方式在一条高速链路上传送一群话路的信令的 信令方式，一般用于局间。2.2. 随路信令随路信令 随路信令目前在我国电话网上广泛使用，称为中国一号信令中国一号信令。 由于信令和话音在同一条话路上传送，所以其具有如下特点。 特点特点 信令传送速度慢； 信令容量有限； 传送与呼叫无关的信令信息能力有限，更不能传送非话业务和管理信息； 有些系统在通话期间不能传送信令。 线路信号线路信号 前向信号发端局发向

48、收端局的信号 后向信号收端局发向发端局的信号 记发器信号记发器信号 采用多频互控方式多频互控方式 MFCMFC 3.3. 公共信道信令公共信道信令 在我国，公共信道信令称为中国中国 7 7 号信令号信令。它是在 ITU-T 7 号信令的基础上，结合我 国通信网情况制定的。特点特点 信令的传送和交换与语音分开，改变、增加信令灵活； 信令传送速度快，缩短了呼叫建立时间； 信令容量大，便于增加各种管理功能，能在国际、国内电话网、数据网和 ISDN 同时并存时使用； 统一了信令系统，不再像随路信令系统是针对某一网络的专用信号，可以设 计成一个通用的信令系统； 信令网与语音网分离，不存在互相干扰问题，便于维护和管理； 信道利用率高。在随路信令中，30 个 TS16 时隙只为 30 个话路服务，而在 NO.7 中一个 64kbit/s 信令链路最多能传送 1 万多个中继话路信令。功能级结构功能级结构如