通信网的理论基础:陈鑫林本的组成要素（一）

* *通信网络的理论基础讲师：陈新林本课程包括（一）简介（二）通信要素四）内网服务分析（五）通信网络可靠性（< @六）通信网络优化（一）介绍（1)基本概念（2)通信网络要求（3)现代通信网络的组成与发展）（1)基本概念通信是信息的传递和交换。通信是人类日常生活必不可少的；通信大大促进了人类文明；通信大大增加了社会的财富。在硬件方面，通信网络应包括：终端、渠道、和交换设备；在软件方面，通信网络应包括：信令、协议（程序）和标准。网络要优化（在许多意义上）网络需要可靠的通信系统和通信阳离子网络将信息从一个用户发送到另一个用户。所有的设施通常被称为一个通信系统，它主要包括一个发起者：它可以将源信息转换成一个信道，可以信道：传输线及其附属设备；接收器：可将信号还原为用户需要的信息。 (2）信号*信号分为模拟信号和数字信号。每个信号又分为基带信号和频带信号。*基带信号：包含低频成分甚至直流成分的信号。通常原始信号为基带信号。*基带信号占用的频率带宽相对于其中心频率来说非常宽，不适合更远距离的传输，更不用说无线电传输了。

语音信号是基带信号，频率在几十赫兹到几十千赫兹之间。计算机数据也是基带信号。 * 频带信号的中心频率较高，带宽较窄，适合在信道内传输。可以通过各种正弦调制将基带信号转换为频带信号。 * 模拟信号主要有两个特点：一是时间连续，二是状态连续。 * 数字信号是离散的有限状态信号，常见的是二进制信号，两种状态分别用0和1表示。模拟信号更适合传输，数字信号适合处理。模拟和数字信号可以相互关联和转换。模拟信号通过 A/D 转换为数字信号，数字信号通过 D/A 转换为模拟信号。当数字信号要在模拟信道中传输时，数字基带信号必须经过正弦调制以将基带信号转换为频带信号。发射器和接收器一般安装在一起，通常称为终端单元或终端。在数据通信中，终端设备有数据电路终端设备（DTE）和数据电路终端设备（DCE），后者如调制解调器。 DTE——数据终端设备； DCE-数据电路终端设备；在数据通信领域，“数据”是指由一组数字和字符组成的代码，在两个设备之间交换，即这些代码用来表示一串数字或者是存储在计算机上的文件。

为了防止错误，有必要为两个通信实体（DTE）交换一些额外的控制信息。因此，通过数据传输设备交换的所有内容（包括数据和控制信息）都称为“信息”。发送和接收共用一个信道，正向和反向传输分时进行，称为半双工通信系统。双工是指两个设备同时相互交换数据。通信网络是通信系统的系统，它包括所有通信设备和通信程序。每个特定的通信设备都是通信网络的一部分。需要强调的是，在检查一个设备或通信系统时，如果不从整个通信网络入手，这些设备或系统是无法发挥其应有的功能的。他们，也许是好的，但如果进不去网络，就只能起到部分作用。相反，在研究整个网络时，需要了解构成网络的各个组件的性能。因此，通信网络课程的内容包括通信专业的所有课程。但不可能形成一门内容如此庞大的课程，即使只涉及综合性和整体性的问题，不涉及具体的设备，也太复杂了。因此，本课程的内容只包括相对成熟的、具有广泛意义的理论基础，并侧重于定量分析，这是改进和发展所必需的。通信网络整体上的任何改进、发展或突破都会带来可观的经济效益（包括节省投资和创收）。理论改进可以使许多论点更容易统一。另一方面，如果技术条件跟不上，比如集成电路还没有发展起来，脉冲编码调制技术还不能经济地实现，再谈数字通信的优越性，再好的创意也很难实现。

因此，只有科技的发展才能推动社会的进步。世界上有许多大大小小的通信网络，小型网络用于建筑物或复合式综合体中，用于连接数据终端和计算机；大网覆盖全国，甚至延伸到全世界。有些网络是私有的，有些是公共网络。要形成一个通信网络，交换是必不可少的环节，它是一些传输的“中转站”。在系统上，交换分为电路交换和分组交换。一些网络使用电路交换技术，例如电话网络。当一对或一组用户要通话时，首先要在他们之间建立一条专用的传输路径，并在传输过程中一直保持到通信结束，然后再移除这条路径。一些网络使用分组交换技术在通信过程中将“分组”（数据块）从源端发送到接收端。源（接收器）可以是用户终端、计算机、打印机或其他形式的数据通信和/或数据处理设备，来自不同用户的“组”共享同一组分配和传输设备。这两种交换技术现在正在结合起来形成一个集成网络。传统的电话网络是模拟信号。如果用来传输数据信号，必须经过Modem，但是速率很低。因为公用电话网络只能容纳1200---2400bps。 （现在电话网络已经完全数字化，这种情况已经改变）从1960年代初开始，电话网络使用数字传输和交换设施，AT&T率先将数字载波系统投入商业使用。

现在世界上有两种数字载波系统：1.以 1.544Mbps 传输和处理 24 个 64Kbps 语音信道，称为 T1，在美国、加拿大、日本。 2.处理30个以2.048Mbps传输的语音通道，称为T2，这是CCITT的推荐。它们用于 25 英里内的短距离通信，而更高的速率用于远程通信。我国采用T2。通信网络的类型分为通信内容：电话网、电报网、电传网、计算机网、传真网、广播电视网等。按范围划分：有局域网、城域网、国内网络、国际网络；还可以分为公网、移动网、专网等。从信道上分：有线网、无线短波网、微波中继网、卫星通信网、光缆网等。完全数字化的任何数据，无论是交互数据、计算机之间通信的数据、数字电话还是数字图像，都可以通过网络传输。各种类型的数据可以进行不同的处理（即单独传输），或者可以组合处理。通信网络的结构一般来说，当n个用户要相互通信时，最简单的方法是建立n(n-1)通信系统或n(n-1)/2个双工通信系统此时就形成了一个全网。通常n个用户为了节省资源，不做全网通信，而是引入切换（switching）后，将各种信道有机地组合起来，形成一个通信网络。：又名作为全组网，每个用户终端通过一条通信链路直接连接，通信不需要任何转接，这种结构连接质量高，网络稳定性好，但成本高，不经济。高级网络或卫星网络采用全连接星型网络：用户终端由同一个交换中心中转。实际的星型网络可以是多级的，这种结构有时也称为树状网络。这种结构类似到网状网络。它节省了大量的通信链路，但需要交换设备，而且这种网络结构只有在链路总成本高于交换设备成本时才使用。

通信的质量和可靠性会因传输而受到一定的影响。环网：每个用户通过中继器进入网络，中继器首尾相连，信息沿环向一个方向逐点传输。该网络传输线路短，初次安装容易，故障诊断相对正确。每个终端的连接，但其可靠性、可扩展性和灵活性都比其他网络差。总线网络：以公共总线为传输介质，各节点通过相应的硬件接口直接与总线相连，信号沿总线广播。由于总线结构共享无源总线，通信是分布式控制，网络接入点必须是智能的，并且能够执行媒体访问协议。总线网络安装方便，可靠性高。但是，由于分布式控制，管理起来并不容易，故障的诊断和隔离也很困难。 （2)对通信网络的要求1.任意快速连接2.运行可靠性3.信息透明4.质量一致性灵活性5.更好的灵活性< @6.经济理性1.连接的任意性和快速性应该使网络中的任意两个用户能够交换信息，这是任意的；当一对用户之间的连接需要很长时间时，这个连接可能是在某些情况下无效。因此必须考虑连接速度。网络拓扑在允许连接的前提下影响连接速度的因素有：传输过多或某些链路阻塞（资源不足或结构不合理）；某些链路的通道有物理故障，无法及时修复（可靠性）。

平均可以在一定时限内开启，可以认为已经达到了快速性要求。 2. 操作可靠性 可靠性是概率性的。提高可靠性需要备用通道和设备，这需要增加投资或维护。必须在提高可靠性和降低成本之间达成妥协和平衡。呼损等待往往被视为可靠性通信网理论基础是什么，尤其是线路故障导致信道不足造成的呼损。通信的安全性也被视为可靠性。 3.信息的透明性 所有的信息都可以在网络内无限制地传输，网络对用户的要求不应该太多。一个理想的网络应该允许任何形式的用户信息在网络传输中可用。 4. 质量一致性任何通信系统都必须指定某些质量指标。这些质量指标对所有用户应该是“平等的”，也就是说，它们都应该在某个最低要求之上。 5. 更好的灵活性 一个网络应该允许新用户或新业务进入网络，也可以与其他网络互联。灵活性还应包括过载能力，即当流量超过网络的设计容量时，具有适应能力。根据现有网络的运行情况，网络中业务的总吞吐量与用户的总需求（总呼叫量）有如下关系：当呼叫量远小于网络的设计容量时，总吞吐量随着调用量的增加按线性规律上升，而由于网络资源限制而被拒绝和丢失的部分只占很小的比例。但是当需求进一步增加时，吞吐量的增加会很慢，这是允许的。当需求再次增加时通信网理论基础是什么，总吞吐量达到饱和点，然后吞吐量随着总需求的增加而减少，这就是阻塞现象；这个饱和点称为阻塞点，是网络过载能力的极限；除了适当的控制和管理来增加阻塞点的总需求值外，一个好的网络应该足够灵活，以适应这种过载情况，并尽量避免或推回阻塞点。

<@6. 经济合理性 网络投资往往分阶段进行，以实现经济效益最大化。规划一个经济合理的网络不仅有技术因素，也有社会条件和人的因素。因素。网络由通过传输链路互连的网络交换机组成。链路可以是电线、电缆、无线电、卫星、光纤。这样的网络可以容纳大量用户，达到交换机处理能力的极限。数据网络中的用户可以是坐在键盘或PC前的人，也可以是由计算机、计算机或机器中的应用程序控制的远程视频终端或打印机。因此，它实际上是一个通信实体（Communication entity） 通信网络的设计涉及到1)接入问题：有拨号接入，比如电话网络。如果多个用户共享一个访问链接，他们在被查询之前不会发送信息。当用户首先接入一个私有的小网络，然后需要进入一个地域分布更广的大网络或进入一组网络时，可以通过不同的接入方式来完成。小型网络可以是 PBX（专用小交换机，Private Branch Exchange）、代币传递和随机竞争的 LAN（局域网）。 2)交换问题：在电路交换的情况下，在开始通信之前，必须在网络上建立一条端到端的专用路径（这里的trunk是指每条链路上连接网络交换机的通道，频道可以是独立的频段、时隙）。

在分组交换的情况下，区分了两种不同的分组交换数据传输方式： 1)虚拟电路：建立了一条路径，该路径穿过网络到达目的地它们被发送的顺序。这些数据包沿路径共享链路和交换设备。它们存储在每个中间节点的缓冲区中，直到它们准备好被读取或沿着适当的传出链。道路向前。这种方法称为面向连接。