通信網絡構成CONTANTS目錄一、通信網概述二、通信網基礎知識三、網絡基礎框架四、傳輸與介質五、路由與交換通信網概述通信系統通信是信息在不同時空節點之間的傳遞。任何通信系統歸根究底都可以簡化為：信源，信道，信宿以及信息變換器這幾個部分。信源和發送設備的一部分組合成發送端設備,接收設備的一部分和信宿組合成接收端設備。發送變換器的一部分和接收變換器的一部分以及它們之間的信道構成傳輸系統/鏈路。終端設備和傳輸系統/鏈路就組成一個通信系統。通信網概述通信網多個通信系統通過交換系統按照一定的拓撲結構組合在一起,就形成一個通信網。通信網的基本構成要素是終端設備、傳輸設備、轉接交換設備。通信網通信基礎知識編碼與解碼編碼是信息從一種形式或格式轉換為另一種形式的過程。用預先規定的方法將文字、數字或其它對象編成數碼，或將信息、數據轉換成規定的電脈沖信號。編碼是信息從一種形式或格式轉換為另一種形式的過程。解碼，是編碼的逆過程。通信基礎知識模數／數模轉換（A/D和D/A）模數轉換包括采樣、保持、量化和編碼四個過程。采樣就是將一個連續變化的信號x(t)轉換成時間上離散的采樣信號x(n)。根據奈奎斯特采樣定理，對于采樣信號x(t)，如果采樣頻率fs大于或等于2fmax（fmax為x(t)最高頻率成分），則可以無失真地重建恢復原始信號x（t）。保持：通常采樣脈沖的寬度tw是很短的，故采樣輸出是斷續的窄脈沖，要把一個采樣輸出信號數字化，需要將采樣輸出所得的瞬時模擬信號保持一段時間，這就是保持過程通信基礎知識模數／數模轉換（A/D和D/A）量化是將連續幅度的抽樣信號轉換成離散時間、離散幅度的數字信號，量化的主要問題就是量化誤差。假設噪聲信號在量化電平中是均勻分布的，則量化噪聲均方值與量化間隔和模數轉換器的輸入阻抗值有關。編碼是將量化后的信號編碼成二進制代碼輸出。這些過程有些是合并進行的，例如，采樣和保持就利用一個電路連續完成，量化和編碼也是在轉換過程同時實現的，且所用時間又是保持時間的一部分。通信基礎知識復用與解復用復用技術是指一種在傳輸路徑上綜合多路信道，然后恢復原機制或解除終端各信道復用技術的過程。在數據通信中，復用技術提高了信道傳輸效率，有廣泛應用。多路復用技術是在發送端將多路信號進行組合，在一條專用的物理信道上實現傳輸，接收端再將復合信號分離出來。復用技術按照復用方式可以分為：確定復用和統計復用兩大類。通信基礎知識復用與解復用確定復用，是指將通道拆成若干部分（無論是用頻率拆分還是用時隙拆分），每個部分確定由某條業務連接獨占，多條業務連接各行其道，相安無事。以下都屬于確定復用范疇：●FDM；●PDH；●SDH；●WDM通信基礎知識復用與解復用統計復用，是指將通道不作確定的“拆分”，而是每條業務連接通過各自的標識號來做區分，各個業務連接根據自身需要來爭搶資源，系統會定義爭搶的優先級以及擁塞時的拋棄優先級。下列技術都屬于統計復用范疇：●PSPDN(X.25)；●幀中繼；●PPP；●ATM；●以太網通信基礎知識網絡拓撲通信基礎知識一般的電信網，都會分為核心層、會聚層和接入層。在上述每個層次中，它們的“布陣方法”又千差萬別。如總線型、星形、網狀、環狀、樹形等。每一種類型都不是用“好”和“不好”來評價，而只能以“合理”和“不合理”來衡量。面向連接和非面向連接通信基礎知識傳送信息所占用的通道，究竟是傳送前就通過信令建立起來的，還是在傳送過程中一站一站地向前推進而沒有所謂的“連接”，根據這兩種不同方式把通信分為“面向連接”和“非面向連接”。面向連接和非面向連接通信基礎知識面向連接在一次通信過程中，信令在需要通信的雙方或者多方之間呼叫，利用網絡資源建立起一條通道，并在這條通道上傳遞信號，在通信結束后關閉這一通道，這就是面向連接。最早的面向連接的技術體制是傳統的PSTN；接著，在數據網中也被廣泛應用，如幀中繼、ATM等都是面向連接的傳送。面向連接和非面向連接通信基礎知識非面向連接在一次數據傳送過程中，數據包逐節點傳遞，在每個網絡節點上，根據數據包中的目的地地址，借助于網絡節點的路由信息，選擇通往下一個節點的通道；由于在數據傳送前并沒有預約帶寬，因此在每個節點上，都需要進行“競爭”接入，并最終到達目的地。這就是非面向連接，也叫做無連接操作。無連接的操作來源于傳統數據網，傳輸時延不確定，傳遞過程不需要外界控制，如果不限制傳輸最大時延，只要尚存一條通道，數據包就能到達目的地。最典型的無連接網絡是X.25（PSPDN）分組網、IP網和廣播電視網。尋址技術通信基礎知識現代通信技術的核心環節之一就是尋址，也就是有了基本的信息傳送方式和傳送通道之后，解決數據包如何順利到達目的地的技術。電信網絡按照機理分為“有連接操作尋址技術”和“無連接操作尋址技術”。前者是針對那些有連接操作的技術體制，而后者正好相反。尋址技術通信基礎知識任何接入通信網絡的終端A，若需要從通信網絡另外一個終端B獲取信息，必須知道B所在的位置。這個位置，就要用地址來表達。在任何一個通信網絡上，每個節點都需要有規范的、可查詢的地址標識。比如在電話交換網上，電話號碼就是地址標識；在IP網上，IP地址就是地址標識；在以太網上，以太網MAC地址就是地址標識；在互聯網上，網址或者超文本鏈接地址就是地址標識。通信網絡基礎框架概述通信網絡基礎框架演進，是通信網永恒的主題。永遠處于發展中的通信技術，其分類法多種多樣，無論哪種分類，都很難做到完全嚴格和完全清晰。這符合自然辯證法。通信網是人類誕生以后創造的，是新生事物，其發展也隨著人的創造發明以及其他學科的進步而同步發展；新技術不斷涌現，有的能明確歸為其中某類，有的卻不能，有的還同時具備幾個類別的特征；而跨技術類別的新鮮事物的出現，本身就是通信網演進的特點之一。為了便于研究，專家們只是粗略地將所有通信網歸結為傳輸網、交換網、數據網和支撐網幾大類傳輸網通信網絡基礎框架傳輸網是指用作傳輸通道的網絡，它一般架構在交換網、數據網和支撐網之下，用來提供信號傳送和轉換的網絡，是上述3種網絡的基礎網。傳送網一般研究的介質實體是光纜光纖、銅線、信號放大器、接口和接頭、接口轉換器、微波系統、PDH光端機、MUX復用器、SDH設備、WDM、ASON、衛星通信中的衛星，等等，一般研究的技術類型有光纖原理、光纖放大器、熔接技術、調制解調技術、頻譜技術、SDH倒換技術、PCM復用技術、信道與噪聲、差錯控制，等等。傳送網和數據網、語音網的結合都非常緊密，而與電信業務的距離則相對較遠。語音網通信網絡基礎框架最早的通信網、最成熟的通信網、發展周期最長的通信網，這些描述都適合于一種通信網絡——PSTN。簡單地說，語音網為用戶提供相互之間的語音通信，當然包括固定網和移動網的語音通信。語音網一般研究的介質實體是程控交換機、移動基站、接入網設備、電話機、傳真機、手機、SIM卡等；一般研究的技術有A/D和D/A轉換、交換原理、電話號碼管理、傳真技術、語音壓縮技術等。語音網是最早的電信網，和數據網的結合越來越緊密。隨著NGN/IMS技術的發展，語音將逐步承載在以TCP/IP為核心的數據網之上。數據網通信網絡基礎框架數據網是在20世紀最后十幾年高速發展起來的，是相對發展較晚、技術變化較快的網絡。數據網是用來傳送數據的，包括互聯網數據、DDN、幀中繼、VPN、視頻業務等，隨著業務的不斷融合，也可以提供語音業務。數據網研究的介質實體包括路由器、交換機、防火墻、服務器、視頻終端、MCU等；一般研究的技術類型有幀中繼技術、ATM技術、TCP/IP、路由協議、MPLS、P2P、視頻分發、流媒體、地址規劃等。數據網技術體制多樣，應用廣泛，以TCP/IP為基礎的數據網將成為未來電信網的基礎承載網絡。支撐網通信網絡基礎框架支撐網是為了配合通信網正常工作而建立的信令網、智能網、同步網、營賬系統、網管系統等。支撐網研究的介質實體包括時鐘、七號信令系統、智能網系統、網管網等；一般研究的技術類型有同步技術、智能網技術、網絡管理（如TMN、SNMP等）、經營管理支撐系統、計算機軟件等。傳輸與介質傳送介質傳輸與介質傳輸介質是指在網絡中傳輸信息的載體，常用的傳輸介質分為有線傳輸介質和無線傳輸介質兩大類。有線傳輸介質是指在兩個通信設備之間實現的物理連接部分，它能將信號從一方傳輸到另一方，有線傳輸介質主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。雙絞線和同軸電纜傳輸電信號，光纖傳輸光信號。無線傳輸介質即電磁波，在自由空間傳輸的電磁波根據頻譜可將其分為無線電波、微波、紅外線、激光等，信息被加載在電磁波上進行傳輸。光纖傳輸與介質通信中使用的光纖，其核心部分是由圓柱形玻璃纖芯和玻璃包層構成，最外層是一種彈性耐磨的聚乙烯護套，整根光纖呈圓柱形，其典型結構如圖。同軸電纜傳輸與介質金屬電纜在通信網的應用中，以同軸電纜和雙絞線最為廣泛。同軸電纜由同軸的內外兩個導體組成，內導體是一根金屬線，外導體是一根圓柱形的套管，一般是細金屬線編制成的網狀結構，內外導體之間有絕緣層。雙絞線傳輸與介質雙絞線（twistedpair，TP）是一種綜合布線工程中最常用的傳輸介質，是由兩根具有絕緣保護層的銅導線組成的。把兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起，每一根導線在傳輸中輻射出來的電波會被另一根線上發出的電波抵消，有效降低信號干擾的程度。雙絞線一般由兩根22～26號絕緣銅導線相互纏繞而成，“雙絞線”的名字也是由此而來。實際使用時，雙絞線是由多對雙絞線一起包在一個絕緣電纜套管里的。如果把一對或多對雙絞線放在一個絕緣套管中便成了雙絞線電纜，但日常生活中一般把“雙絞線電纜”直接稱為“雙絞線”。光纖收發器（光貓）傳輸與介質光纖收發器，是一種將短距離的雙絞線電信號和長距離的光信號進行互換的以太網傳輸媒體轉換單元，在很多地方也被稱之為光電轉換器（FiberConverter）。產品一般應用在以太網電纜無法覆蓋、必須使用光纖來延長傳輸距離的實際網絡環境中，且通常定位于寬帶城域網的接入層應用；PDH光端機傳輸與介質PDH意思是“準同步數字序列”，采用準同步數字系列（PDH）的系統，是在數字通信網的每個節點上都分別設置高精度的時鐘，這些時鐘的信號都具有統一的標準速率。盡管每個時鐘的精度都很高，但總還是有一些微小的差別。為了保證通信的質量，要求這些時鐘的差別不能超過規定的范圍。因此，這種同步方式嚴格來說不是真正的同步，所以叫做“準同步”。PDH和光纖收發器的區別，這里強調一下，光纖收發器是用來傳送IP數據包的，而PDH則是用來傳送TDM信號的。SDH/MSTP傳輸技術傳輸與介質同步數宇體系(SDH,synchronousDigitalHierarchY),它主要針對光纖傳輸,是在SONET的標準基礎上形成的。它把北美(日本)和歐洲(中國)的兩種PDH體制融合在統一標準——同步傳送模塊STM-N之中,第一次真正實現了數字傳輸體制上的世界性標準。多業務傳輸平臺(MSTP,Multi-serviceTransmissionplatform),是以SDH技術為基礎,將傳統的SDH復用器、數字交叉連接器(DXC)、網絡二層交換機和IP邊緣路由器等多個獨立設備集成為一個網絡設備,實現多業務的綜合接入和傳送。MSTP技術是對SDH技術的進一步發展。SDH技術特點傳輸與介質●它擁有一套標準化的信息結構等級，稱為同步傳送模塊（STM），并采用同步復用方式，使得利用軟件就可以從高速復用信號中一次分出、插入低速支路信號，不僅簡化了上下話路的業務，也使交叉連接得以方便實現?！馭DH擁有豐富的開銷比特（約占信號的5％），以用于網絡的運行、維護，并實現了遠程管理。●SDH具有自愈保護功能，可大大提高網絡的通信質量和應付緊急狀況的能力。即SDH的環保護能力。●SDH網結構有很強的適應性，可以裝載多種類型的信號，PDH、ATM、IP以及以太網。波分復用WDM傳輸與介質WDM利用一根光纖可以同時傳輸多個不同波長的光載波的特點，把光纖可能應用的波長范圍劃分成若干個“波段”，每個波段作為一個獨立的通道，來傳輸一種預定波長的光信號。光波分復用的實質是在光纖上進行光頻分復用（OFDM），只是因為光波通常采用波長參數而不用頻率參數來描述、監測與控制。隨著電—光技術的向前發展，在同一光纖中波長的密度會變得很高。因而，使用術語“密集波分復用（DWDM,DenseWDM）”。與此對照，還有波長密度較低的WDM系統，較低密度的就稱為“粗波分復用（CWDM,CoarseWDM）”。路由與交換路由與交換概述路由與交換路由器與交換機是數據網中最重要的網絡節點設備，交換機是利用物理地址或者說MAC地址來確定轉發數據的目的地址。而路由器則是利用不同網絡的ID號(即IP地址)來確定數據轉發的地址。路由器與交換機分別工作在網絡層和數據鏈路層，遵循TCP/IP協議共同構建數據網。OSI七層模型簡介路由與交換TCP/IP模型路由與交換TCP/IP協議模型（Tra