通信与广电精讲讲义之通信网

1L411000  通信与广电工程专业技术
1L411010  通信网
1L411011掌握通信网的构成

考点(掌握)：
     •通信网及其构成要素
     •通信网的类型及拓扑结构
•通信网的基本结构


一、通信网及其构成要素
（一）通信网的作用
    1)用户使用通信网可以克服空间、时间等障碍来进行有效的信息交换. 
2)通信网上任意两个用户间、设备间或一个用户和一个设备间均可进行信息的交换。
交换的信息包括用户信息（如话音、数据、图像等）、控制信息（如信令信息、路由信息等）和网络管理信息三类。
（二）通信网的构成要素
通信网是由一定数量的节点（包括终端节点、交换节点）和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。
一个完整的通信网是由硬件和软件两大部分组成。
软件设施则包括信令、协议、控制、管理、计费等，它们主要完成通信网的控制、管理、运营和维护，实现通信网的智能化。
通信网的硬件即构成通信网的设备，由终端节点、交换节点、业务节点和传输系统构成，它们完成通信网的基本功能：接入、交换和传输。
    1．终端节点
最常见的终端节点有电话机、传真机、计算机、视频终端和PBX（程控交换机）。
    (1)用户信息的处理：主要包括用户信息的发送和接收，将用户信息转换成适合传输系统传输的信号以及相应的反变换。
(2)信令信息的处理：主要包括产生和识别连接建立、业务管理等所需的控制信息。
    2．交换节点
交换节点是通信网的核心设备。
最常见的有电话交换机、分组交换机、路由器、转发器等。交换节点负责集中、转发终端节点产生的用户信息，但它自己并不产生和使用这些信息。
主要功能有：
    (1) 用户业务的集中和接入功能，通常由各类用户接口和中继接口组成。
    (2) 交换功能，通常由交换矩阵完成任意入线到出线的数据交换。
    (3）信令功能，负责呼叫控制和连接的建立、监视、释放等。
(4）其他控制功能，路由信息的更新和维护、计费、话务统计、维护管理等。
    3．业务节点
最常见的业务节点有智能网中的业务控制节点（SCP)、智能外设、语音信箱系统，以及Internet上的各种信息服务器等。
它们通常由连接到通信网络边缘的计算机系统、数据库系统组成。
主要功能是： 
    (1)实现独立于交换节点的业务的执行和控制。
    (2)实现对交换节点呼叫建立的控制。
    (3)为用户提供智能化、个性化、有差异的服务。
    4．传输系统
传输系统为信息的传输提供传输信道，并将网络节点连接在一起。
其硬件组成应包括：线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备等。
   
 二、通信网的类型及拓扑结构
    （一）通信网的类型
    1．按业务类型分，可分为电话通信网（如PSTN、移动通信网等）、数据通信网（如X.25, Internet、帧中继网等）、广播电视网等。
    2．按空间距离和覆盖范围分，可分为广域网、城域网和局域网。
    3．按信号传输方式分，可分为模拟通信网和数字通信网。
    4．按运营方式分，可分为公用通信网和专用通信网。
    （二）通信网的拓扑结构
在通信网中，所谓拓扑结构是指构成通信网的节点之间的互连方式。
基本的拓扑结构有：网状网、星形网、环形网、总线型网、复合型网等。
1．    网状网：
.结构：所形成的网络链路较多，形成的拓扑结构象网状。
.具有代表性的网形网就是完全互连网(网内任意两节点间均由直达线路连接)。
.具有N 个节点的完全互连网需要有1/2•N•（N 一1 ）条传输链路。
.优点：线路冗余度大，网络可靠性高，任意两点间可直接通信； 
.缺点: 线路利用率低(N 值较大时传输链路数将很大)，网络成本高，另外网络的扩容也不方便，每增加一个节点，就需增加N条线路。
          .适用场合：通常用于节点数目少，又有很高可靠性要求的场合。

如图1 电信网的基本结构
2．星形网又称辐射网
.结构：星形结构由一个功能较强的转接中心S以及一些各自连到中心的从节点组成。
.具有N 个节点的星形网共需（N 一1 ）条传输链路。
.优点：与网形网相比，降低了传输链路的成本，提高了线路的利用率
.缺点: 网络的可靠性差，一旦中心转接节点发生故障或转接能力不足时，全网的通信都会受到影响。
      .适用场合：传输链路费用高于转接设备、可靠性要求又不高的场合，以降低建网成本。
    3．复合型网
.结构：是由网状网和星形网复合而成的。它以星形网为基础，在业务量较大的转接交换中心之间采用网状网结构.
.优点：兼并了网状网和星形网的优点。整个网络结构比较经济，且稳定性较好。
.适用场合：规模较大的局域网和电信骨干网中广泛采用分级的复合型网络结构。
4．总线型网属于共享传输介质型网络
.结构：网中的所有节点都连至一个公共的总线上，任何时候只允许一个用户占用总线发送或接送数据。
.优点：需要的传输链路少，节点间通信无需转接节点，控制方式简单，增减节点也很方便；
.缺点：网络服务性能的稳定性差，节点数目不宜过多，网络覆盖范围也较小。
          .适用场合：主要用于计算机局域网、电信接入网等网络中。
5.环形网
.结构：网中所有节点首尾相连，组成一个环。
.N个节点的环网需要N条传输链路。环网可以是单向环，也可以是双向环。
.优点：是结构简单，容易实现，双向自愈环结构可以对网络进行自动保护；
.缺点：是节点数较多时转接时延无法控制，并且环形结构不好扩容。
          .适用场合：目前主要用于计算机局域网、光纤接入网、城域网、光传输网等网络中。

三、通信网的基本结构
    任何通信网络都具有信息传送、信息处理、信令机制、网络管理功能。因此，从功能的角度看，一个完整的现代通信网可分为相互依存的三部分：业务网、传送网、支撑网。
    （一）业务网
1)功能：业务网负责向用户提供各种通信业务，如基本话音、数据、多媒体、租用线、VPN(Virtual Private Network, 虚拟专用网络)等。
2)构成一个业务网的主要技术要素包括网络拓扑结构、交换节点设备、编号计划、信令技术、路由选择、业务类型、计费方式、服务性能保证机制等。
3) 交换节点设备
.其中交换节点设备是构成业务网的核心要素。采用不同交换技术的交换节点设备通过传送网互连在一起就形成了不同类型的业务网。
.业务网交换节点的基本交换单位本质上是面向终端业务的，粒度很小，例如一个时隙、一个虚连接。
.业务网交换节点的连接在信令系统的控制下建立和释放。
（二）支撑网
    支撑网负责提供业务网正常运行所必需的信令、同步、网络管理、业务管理、运营管理等功能，以提供用户满意的服务质量。支撑网包含同步网、信令网、管理网三部分。
   （三）传送网
1)传送网又称基础网。传送网为各类业务网提供业务信息传送手段，负责将节点连接起来，并提供任意两点之间信息的透明传输。传送网是由传输线路、传输设备组成的网络，所以又称之为基础网。
2)功能：具有电路调度网络性能监视、故障自动切换等相应的管理功能。
3)构成传送网的主要技术要素有：传输介质、复用体制、传送网节点技术等。
传送网节点：
a)其中传送网节点主要有分插复用设备（ADM）和交叉连接设备（DXC）两种类型，它们是构成传送网的核心要素。
b)传送网节点也具有交换功能。
c)传送网节点的基本交换单位度很大
d)传送网节点之间的连接则主要是通过管理层面来指配建立或释放的，每一个连接需要长期维持和相对固定。