第一章--概论-1.ppt

第一章第一章 概论概论2023/2/4现代通信网 现代通信是当今社会的3大基础结构（能源、交通、通信）之一。现代通信网是由一系列设备、信道和规范（或信令）组成的有机整体，使与之相连的终端设备可以进行信息交流。现代通信网所传送的信息分为3大类，即音频、视频和数据，相应地有3类主要的通信技术，即语音通信、图像通信和数据通信，所对应的信息网络有电话通信网、广播电视网和计算机互联网。本章主要介绍通信网定义、分类、构成及发展趋势。2023/2/4现代通信网 第一节第一节 现代通信网的概述与基本结构现代通信网的概述与基本结构 能够将各种语言、声音、图像、图表、文字、数据、视频等媒体变换成电信号，并且在任何两地间的任何两个人、两个通信终端设备、人和通信终端设备之间，按照预先约定的规则（或称协议）进行传输和交换的网络，就称为通信网。2023/2/4现代通信网 1.1.1 现代通信网概述现代通信网概述 通信网的特点：通信双方既可以进行文字的交流，也可以交换和共享数据信息；通信网络是社会的神经系统，已成为社会活动的主要机能之一，人们希望传递信息安全、可靠；通信网络配有强大功能的通信终端，可为用户提供方便的使用，既可以进行真诚的语音交流，也可以进行富有感情色彩的多媒体信息交流，拉近了人们之间的距离。2023/2/4现代通信网 网状网网状网：多个节点或用户之间互连而成的通信网称为网状网，也叫直接互连网（完全或部分互连网）；星型网星型网：星型网拓扑结构是一种以中央节点为中心，把若干外围节点（或终端）连接起来的辐射式互连结构；复合型网复合型网：复合型网是由网状网和星型网复合而成的网络；环型网环型网：通信网各节点被连接成闭合的环路；总线型网总线型网：总线型网把所有的节点连接在同一总线上，是一种通路共享的结构；树型网树型网：是总线网的扩充。通信网类型通信网类型2023/2/4现代通信网 通信网可以有各种不同的分类 1）按业务类型进行分类按业务类型进行分类：电话网、广播电视网、数据网、传真网、综合业务网、多媒体网、智能网、信令网、同步网、管理网、计算机通信网（局域网、城域网和广域网）等。2）按传输媒介进行分类按传输媒介进行分类:有线网（电线、电缆、光缆等）；无线网（长波、中波、短波、超短波、微波、卫星等）。2023/2/4现代通信网 3）按通信通信范围进行分类按通信通信范围进行分类:本地通信网、市话通信网、长话通信网和国际通信网或局域网、城域网和广域网等。4）按通信服务的对象分类按通信服务的对象分类:公用网、专用网。5）按通信传输处理信号的形式分类按通信传输处理信号的形式分类:模拟网、数字网、混合网。6）按通信的终端分类按通信的终端分类：固定网、移动网。7）按通信的性质分类按通信的性质分类：业务网、传输网、支撑网。2023/2/4现代通信网 电信网电信网（两大类共十四个网）（1）业务网：公用交换电话网（PSTN）、公用交换分组数据网（PSPDN）、公用陆地移动通信网（PLMN）、窄带综合业务数字网（N-ISDN）、宽带综合业务数字网（B-ISDN）、智能网（IN）、接入网（AN）、多媒体通信网、计算机互连网（Internet and Intranet）、数字数据网（DDN）、同步数字系列传送网（SDH）。2023/2/4现代通信网（2）支撑网：七号公共信道信令网（No.7 CCS）、数字同步网、电信管理网（TMN）。广播电视网广播电视网 无线电视网、无线广播网、有线广播电视网（CATV）。计算机网计算机网 局域网（LAN）、城域网(MAN)、广域网(WAN)、互联网（Intrenet）等。2023/2/4现代通信网 以下给出各种网络的缩写含义以下给出各种网络的缩写含义 电话通信网电话通信网 PSTN：Public Switched Telephone Network 传输系统传输系统 PDH:PDH:PlesiochronousPlesiochronous Digital Hierarchy Digital Hierarchy SDH:Synchronous Digital Hierarchy SDH:Synchronous Digital Hierarchy WDM/DWDM:WDM/DWDM:(Wavelength Division Multiplexing)/(Dense WDM)ASON:Automatically Switched Optical Network ASON:Automatically Switched Optical Network EPON/GPON:Ethernet/Gigabit Passive Optical EPON/GPON:Ethernet/Gigabit Passive Optical NetworkNetwork MSTP:Multi-Service Transport Platform MSTP:Multi-Service Transport Platform 2023/2/4现代通信网移动通信移动通信 GSM:Globe System for Mobile Communication GPRS:General Packet Radio Service PLMN:Public Land Mobile Network FPLMTS:Future Public Land Mobile Telecommunication System 2023/2/4现代通信网 IMT-2000:International Mobile Telecommunication-2000 WiMAX:World interoperability for Microwave Access,全球微波接入互操作 FDMA:Frequency Division Multiple Access TDMA:Time Division Multiple Access CDMA:Code Division Multiple Access2023/2/4现代通信网数据通信数据通信 PSPDN:Packet Switched Public Data Network DDN:Digital Data Network FRN:Frame Relay Network计算机通信网计算机通信网 LAN：Local Area Network MAN：Metropolitan Area Network WAN：Wide Area Network FDDI:Fiber Distributed Data Interface DQDB:Distributed Queue Dual Bus SMDS:Switched Multi-megabit Data Service Internet2023/2/4现代通信网 智能网智能网 IN:IntelligentIN:Intelligent Network Network专用通信网专用通信网 PABXPABX PBX CENTREX公共信令系统公共信令系统 CCSS:CCSS:Common Channel Signaling System数字同步网数字同步网 DSN:DSN:Digital Synchronous Network2023/2/4现代通信网网络管理系统网络管理系统 SNMP:SNMP:Simple Network Management Protocol TMN:TMN:Telecommunication Management Network 综合业务数字网综合业务数字网 ISDN:ISDN:Integrated Services Digital Network B-ISDN:B-ISDN:Broadband-Integrated Services Digital Network ATMATM:Asynchronous Transfer Mode 2023/2/4现代通信网宽带宽带IPIP网网 IP Over ATM IP Over ATM IP Over SDH IP Over SDH IP Over WDM/DWDM IP Over WDM/DWDM (Wavelength Division Multiplexing)/(Dense WDM)IP IP交换交换(IP Switch)(IP Switch)标签交换（标签交换（Tag Switch)Tag Switch)MPLS(Multi-Protocol Label Switch)MPLS(Multi-Protocol Label Switch)2023/2/4现代通信网 1.1.2 通信网的基本构成通信网的基本构成 通信网是整个信息网络的核心，从图1.1中我们可以看到组成通信网的三个要素：终端设备、传输系统和交换节点，再通过好的网络技术就可以连接成一个通信网络。要完成一个通信过程主要由信源、变换器、信道、反变换器和信宿等部分组成。2023/2/4现代通信网图1.1 通信网的基本构成示意图2023/2/4现代通信网（1）信源和信宿信源：指发出信息的基本设施。信宿：信息传输的终点，也就是信息的接收者。在有人参与的通信中，信源和信宿指的是直接发出和接收信息的人和终端设备。（2）变换器和反变换器 变换器：将信源发出的信息按一定的要求进行变换。通过变换器的变换，信源发出的信息被变换成适合在信道上传输的信息。反变换器的工作过程是变换器的逆工作过程。它们可以通过终端设备（如调制解调器）或边缘交换节点来实现。2023/2/4现代通信网用户环路：用户环路通过UNI连接。干线：也称主干线，是主干网（Backbone）上的某个连接。干线通过NNI连接。信道：是指在两点间的单向或双向通道，它分为逻辑信道、传输信道和物理信道。电路：应该是强调物理层（或节点设备接口）的连接能力，一条电路就是两个或多个节点之间的一个物理路径。链路：应该是与数据链路层有关的连接，由链路控制协议来建立的连接。有时，链路也被统称为通道、线路、电路和通路等。传输系统2023/2/4现代通信网 路由（Route）：应该是与网络层协议有关的行为和动作，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的，带有方向性的某个连接通路，通常在信令网、路由器中强调路由的概念。面向连接（Connection）：两个节点在数据交换或传递之前必须先建立连接，通信结束后要释放。无连接（Connectionless）：两个节点之间的通信不需要先建立一个连接，靠每个报文携带的目的地址，经系统节点选定的路线传递。2023/2/4现代通信网 接续网络接续网络：从金属接点发展到数字开关（分立元件集成元件光开关）；信息形式信息形式：从模拟（电流）发展到数字（电脉冲光脉冲）；复用方式复用方式：从空分到时分，再发展到统计时分，现在又有波分（密集波分）；控制方式控制方式：从人工到机电,再到电子，最后发展到存储程序控制（SPC）；信令方式信令方式：从信令与呼叫信息交替用同一信道（随路信令）发展到专用信道(公共信令)；交换方式交换方式：从电路交换到分组交换（或称IP交换）；信息带宽信息带宽：从窄带（音频）发展到宽带（1100MHz）。交换节点交换节点2023/2/4现代通信网（1）无线传输信道无线传输信道中信息主要是通过自由空间进行传输的，但必须通过发射机系统、发射天线系统、接收天线系统和接收机系统才能使携带信息的信号正常传输，从而组成一条无线传输信道。以下给出一些无线信道：长波信道、中波信道、短波信道、超短波信道、微波信道、卫星信道、散射信道等。2023/2/4现代通信网（2）有线传输信道 在有线传输信道中，电磁波是沿有形媒介传播的，而且通常是构成直接信息流通的通路，适合于基带传输或频带传输。平衡电缆：也称双绞线，每对信号传输线间的距离比明线小，而且包扎在绝缘体内。同轴电缆：是容量较大的有线信道。常用的有两种：一种外径为4.4mm的细同轴电缆；另一种外径为9.5mm的粗同轴电缆。光纤信道：光纤信道是以光为载波，以光导纤维（光纤）为传输介质的一种通信信道。2023/2/4现代通信网 第二节第二节 现代信息网的发展趋势现代信息网的发展趋势 近几十年来，通信技术获得了迅猛的发展，通信网正向智能化、个人化、标准化发展，通信体制正由模拟网向全数字网发展，通信业务由单一的电话网向综合业务数字网（ISDN）方向发展。下面是对现代信息网的发展趋势的预测。2023/2/4现代通信网1、网络业务数据化网络业务数据化 目前的PSTN用户随照时间的推移将逐步减少使用传统的固话，取而代之的是移动或VoIP。现代信息网络应用系统将向更深和更宽的数据业务方向发展。如：远程会议、远程教学、远程医疗、远程购物及网络多媒体技术的应用等。今后，数据化业务主要分以下五类：视频类业务（包括流媒体组播、点播电视、视频电话等）；高速上网业务；VoIP业务；互动游戏等媒体游戏类应用；信息服务类应用 2023/2/4现代通信网2、网络传输光纤化网络传输光纤化鉴于光纤的巨大带宽、低成本和易维护等一系列优点，特别是波分复用（WDM）技术的日益成熟，自动交换光网络(ASON)的逐步推出，以及基于SDH的多业务传送节点（MSTP）的应用领域在不断拓宽。因此，传输系统的光纤化是信息网发展的主要趋势之一，也便于今后传统的传输网向业务网方向的演进。2023/2/4现代通信网 2、网络传输光纤化网络传输光纤化鉴于光纤的巨大带宽、低成本和易维护等一系列优点，特别是波分复用（WDM）技术的日益成熟，自动交换光网络(ASON)的逐步推出，以及基于SDH的多业务传送节点（MSTP）的应用领域在不断拓宽。因此，传输系统的光纤化是信息网发展的主要趋势之一，也便于今后传统的传输网向业务网方向的演进。2023/2/4现代通信网 3网络交换分组化网络交换分组化 目前，PSTN以电路交换为主，实时性好。电路交换技术尽管有其不可磨灭的历史功绩和内在的高质量、严管理优势，但由于采用了同步的时分复用方法，呼叫建立时间长，存在呼损，电路利用率低，属于窄带范畴，交换速率仅为64kbit/s。分组化通信网具有传统电路交换通信网无法比拟的优势：信息的传输时延较小；易于实现链路的统计时分复用，提高了链路的利用率等。今后一段时间内，将逐步形成以分组交换为主、电路交换为辅，软交换、IMS、PSTN共存的网络架构。IP over ATM、IP over SDH和IP over WDM将会共存互补。2023/2/4现代通信网 4、网络组成宽带化网络组成宽带化随着数据业务量特别是IP业务量的飞速增长，数据网由分组网到帧中继、ATM网络。根据业务的需求，以电话业务量为主的窄带传统通信网和提供综合业务的宽带数据通信网要共同生存较长的一段时间，并逐步淘汰电路交换机。特别是软交换技术的进展，信息网络宽带化会得到快速的发展，使宽带综合业务数字网（B-ISDN）的实现成为可能。2023/2/4现代通信网 5、网络接入多样化网络接入多样化 网络接入就是指“最后一公里”，又大体分成有线和无线接入网两大类。现在，网络接入向多样化的方向发展：光纤接入网（如FTTH等）、铜线接入网（如ADSL等）、用混合光纤同轴接入网（如HFC）及无线接入的电话接入网（如远端模块等）、无线局域网（WLAN）等，以后还会有更多更好的接入方式出现。如：在基于IEEE802.16的WiMAX、FTTH中将的EPON、IPTV等。2023/2/4现代通信网5、网络交换分组化网络交换分组化PSTN网络以电路交换（CS，Circuit Switching）为主，它是一种直接的交换方式，具有下列特点：对传输信息没有差错控制，电路连通后提供给用户的是“透明通道”；数据信息以信号形式在通路中“透明”传输，交换机对它不进行存储、分析和处理，对通信信息不做任何处理（信令除外）。因此，交换机的处理开销少；要在通信用户间建立专用的物理连接通路；实时性较好，那一个终端发起呼叫或出现其它动作，系统能够及时发现，并做出相应的处理。2023/2/4现代通信网 6、网络融合快速化、网络融合快速化 通信网、计算机网、广播电视网的三网融合是人们所期待的，但涉及到这个问题的除技术之外还有运营机制等环境因素。目前有的运营商已开始尝试，从社区的接入网下手，开始通过FTTH实现三网融合。现代技术的发展也促进了业务的相互融合，如VoIP、IPTV等技术的出现，就是指IP网中可以实现语音、电视等业务。2023/2/4现代通信网 7、网络设备管理综合化网络设备管理综合化 ITU-T提出电信管理网（TMN）就是要实现各种管理系统的平滑过度。NetManager是为了保证通信网络高效、可靠、安全运行，且成本最优化的管理系统。能够对不同地域的交换等网络设备进行全面地、统一地网络管理。2023/2/4现代通信网 8网络发展天基化网络发展天基化 天基综合信息网络是由不同轨道上的不同种类、不同性能的卫星或星座系统以及相应的地面设施，按照信息资源的最大有效综合利用原则，通过星地、星间链路构成的天地一体化综合通信系统。我国卫星通信网在今后十几年将有一个快速的发展，并将以我国自主的大容量通信卫星为主体，建立起完善、长期稳定运行的卫星通信系统。2023/2/4现代通信网 9、网络信令协议优选化网络信令协议优选化 在相当一段时间内，IPv6、NO.7 BISUP(或BICC)将占据信息网络的主导地位；目前的VoIP是基于H.323协议开发，在H.323的基础上会出现全新的视频、音频通信协议；在NGN中SIP（会话初始协议）的应用将逐步增大，它是下一代软交换与软交换之间、软交换与应用服务之间、软交换与智能终端之间的呼叫控制协议，也是3GPP IMS呼叫控制服务器之间的多媒体控制协议。2023/2/4现代通信网 11、网络经营专业化网络经营专业化 未来的网络及提供的业务可能会出现专业化经营，如业务（电视、娱乐节目等）提供商、业务（如数据、语音等）经营商、传输系统主干网（如长途干线）经营商、城市线路（如管道线路）经营商、信息服务平台（存放信息、咨询信息等）提供商、接入网（最后一公里，统一的业务接入管理平台，实现综合接入）经营商、终端设备（专营终端设备）经销商、设备运营维护（网络设备维护）支撑商等。2023/2/4现代通信网 10网络分布合理化网络分布合理化 随着市场运营的规范发展及有序竞争，在网络资源分配上将更趋于合理。运营公司的资源可以相互使用，实现互联互通，避免重复建设。各个运营公司在同一个区域内重复建设（如管线、基站、接入网等）的现象将会减少。2023/2/4现代通信网 12、网络接口标准化网络接口标准化 网络接口要符合国际、国内的相关标准。标准化是网络相互融合，相互开放的前提。例如V5接口设备的出现，打破了接入网对异型设备无法兼容的禁区；再如管理网络相关标准及接口的有效实施，加速了向具有综合管理功能的TMN目标的过渡。在选用信息网络设备时，应充分考虑具备国际标准接口及开放兼容能力。2023/2/4现代通信网 13、网络通信个人化网络通信个人化 所谓个人通信是指以个人为对象,通信到人而不是通信到终端设备，可解释为“在任何时间(Whenever)，任何地点(Wherever)，任何人(Whoever)可以同任何人(Whomever)进行任何业务(Whatever)的通信”的五个“W”。个人通信有终端移动和个人两种。终端移动指终端有时也能通信；个人移动指用户能在网中任何地理位置,根据其通信要求,选择任一移动终端或固定终端进行通信。个人通信可以先实现个人号码惟一化，如：无论是移动手机，还是固定电话，都是同一个号。发展初期可以通过加拔网号或字冠的方法区别不同的运营商网络。2023/2/4现代通信网 14、网络运行维护人员高层次化网络运行维护人员高层次化 网络维护操作对技术人员提出了更高、更专业的要求：要会使用多种设备或网络实体；能够在隔离故障的同时协调多种资源的运作状态；能拷贝或调用大量的网络管理数据；识别各种事件的优先级，并快速反应；熟练地进行软件升级及数据修改；能分析各种告警信息和预测网络的运行状况；能与其他操作员或维护机构有效地协作等。2023/2/4现代通信网 15、网络服务方便化网络服务方便化 实现网络服务一体化，是方便用户，提高服务质量的重要标志之一。所有接入用户的业务一线化，只需一条光纤入户(FTTH)接到“家庭集线盒”即可接入所有业务。并能实现跟号服务，如用户更换运营公司后，仍能保持原来的号码不变；特服号码一个化，如：拨打“1xx”，所有的紧急情况全部受理；热线服务号码一个化，如：政府、新闻、交通、气象等所有的热线都可以用一个热线号拨入.2023/2/4现代通信网 16、网络收费市场化网络收费市场化 随着网络资源的极大丰富，干线网带宽的足够大，为了鼓励用户多打电话，就要改变网络资费政策。网络收费由目前的主要由政府定价，逐步过渡到资费市场化，即在政府监督下由运营公司自己定价。如：打电话就像现在乘坐市内公交车一样实行一费制，无论国内长途，还是市话都是一样的话费；考虑到网络电话、数据传输将逐步成为主流通信业务，合理的流量收费是较为科学的；个人通信发展到一定程度，则是以个人用户为计费单位,而不是以终端或用户线为计费单位。2023/2/4现代通信网 17、网络终端多功能化网络终端多功能化根据信息网络发展的需要，有些原来是网络部分完成的协议、信令可能要放到终端部分完成，一方面终端开发更趋于复杂化，另一方面终端的功能方面会越来越多。如现在3G手机的功能就非常多，相信以后固定电话信息业务也会多起来，计算机可以作为电视机，电视机可以增加更多的双向互动功能。普通电话机还会在一段时间内长期存在，但实行一线入户后，馈电方式是要改变的。如果每户都配有PC，则实现各种功能就容易得多。2023/2/4现代通信网 18、网络信息服务真人化网络信息服务真人化 信息服务台在有偿服务的前提下，提供更加人性化的服务。回归到人工回答问题，提供信息服务，取消按键式的计算机语音菜单服务，除非是用户提出要听某个录音信息。2023/2/4现代通信网 19、网络选择自由化网络选择自由化 根据客户不同的业务需求，可以自由、方便地选择自己喜欢的运营商。如，携号服务等。2023/2/4现代通信网 20、网络增值业务智能化、网络增值业务智能化 智能化网络是指一个能够快速、方便、经济、有效地生成和实现各种电信新业务的体系。目前智能网提供的增值业务具体有：被叫集中付费、虚拟专用网、电话记帐卡、大众呼叫、电话投票、通用个人号码、广域集中用户交换机等几十种。2023/2/4现代通信网