《通信网基础》课程复习纲要要点.docx
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《通信网基础》课程复习纲要要点
《通信网基础》课程复习纲要
一、教材每章后面的习题
二、教材中的例题
三、重要的知识点：
（一）概论
1点对点的通信模型由五部分组成，分别是：
信源、发送器、信道、接收器和信宿。
2常用的复用技术有：
频分复用（FDMA）、时分复用（TDMA）、码分复用（CDMA）、统计复用（SDMA）等。
3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的，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。
4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。
5支撑网包括三部分：
同步网、信令网、管理网。
6按业务类型，可以将通信网分为电话通信网（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。
7按空间距离，可以将通信网分为广域网（WAN：
WideAreaNetwork）、城域网（MAN：
MetropolitanAreaNetwork）和局域网（LAN：
LocalAreaNetwork）
8按信号传输方式，可以将通信网分为模拟通信网和数字通信网。
9按运营方式，可以将通信网分为公用通信网和专用通信网。
10网状网拓扑结构的优点是线路冗余度大，网络可靠性高，任意两点间可直接通信；缺点是线路利用率低，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。
11星型网拓扑结构的优点是降低了传输链路的成本，提高了线路的利用率；缺点是网络的可靠性差，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。
12总线型拓扑结构的优点是需要的传输链路少，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；缺点是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。
13环型网拓扑结构的优点是结构简单，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，并且环型结构不好扩容，每加入一个节点都要破环。
14通信网的常用拓扑结构有五种类型：
网状网、星型网、复合型网、总线型网、环型网。
15借鉴传统ITU-T建议的方式，根据信息类型的不同将业务分为四类：
话音业务、数据业务、图像业务、视频和多媒体业务。
16网络使用的交换技术分为两类：
面向连接型和无连接型。
17在面向连接型的网络中，两个通信节点间典型的一次数据交换过程包含三个阶段：
连接建立、数据传输和连接释放。
18面向连接方式适用于大批量、可靠的数据传输业务，但网络控制机制复杂；无连接方式控制机制简单，适用于突发性强、数据量少的数据传输业务。
19电路交换的主要特点是：
在连接建立阶段，为用户静态地分配通信所需的全部网络资源；并且在通信期间，资源将始终保持为该连接专用；在数据传输阶段，交换节点只是简单将用户信息在预先建立的连接上进行转发，节点处理时延可忽略不计，效率极高。
电路交换很适合实时性要求高的通信业务，传统电话通信网就采用这种方式，它很好地解决了实时话音通信问题。
它的主要缺点是信道资源的利用率低。
20分组交换是针对数据通信而设计的，主要特点是：
数据以分组为单位进行传输，分组长度一般在1000～2000字节左右；每个分组由用户信息部分和控制部分组成，控制部分包含差错控制信息，可以用于对差错的检测和校正；交换节点以“存储－转发”方式工作，可以方便地支持终端间异步、可变速率的通信要求；为解决电路交换方式信道资源利用率低的缺点，分组交换引入了统计时分复用技术。
21根据网络处理分组方式的不同，分组交换分为两种类型，即数据报和虚电路。
22ATM（AsynchronousTransferMode）即异步传送模式。
23现代通信网均采用了分层的体系结构，主要的原因有：
（1）可以降低网络设计的复杂度。
（2）方便异构网络设备间的互连互通。
（3）增强了网络的可升级性。
（4）促进了竞争和设备制造商的分工。
24协议是指位于一个系统上的第N层与另一个系统上的第N层通信时所使用的规则和约定的集合。
25一个通信协议主要包含以下内容：
（1）语法：
协议的数据格式；
（2）语义：
包括协调和错误处理的控制信息；
（3）时序：
包括同步和顺序控制。
26OSI参考模型包含七层，分别是：
应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层、物理层。
27TCP/IP协议分层结构包含五层：
应用层、运输层、IP层、网络接入层、物理层。
28ITU（InternationalTelecommunicationUnion国际电信联盟）
29ITU-T：
电信标准化部门
30ITU-R：
无线电通信部门
31ITU-D：
电信发展部门
32ISO（InternationalOrganizationforStandardization国际标准化组织）
33IAB（InternetArchitectureBoard）即Internet结构委员会
34对通信网的服务质量一般通过可访问性、透明性和可靠性这三个方面来衡量。
35通信网的可靠性指标主要有：
（1）失效率：
系统在单位时间内发生故障的概率，一般用λ表示。
（2）平均故障间隔时间（MTBF）：
相邻两个故障发生的间隔时间的平均值，MTBF=1/λ。
（3）平均修复时间（MTTR）：
修复一个故障的平均处理时间，μ表示修复率，MTTR=1/μ。
（4）系统不可利用度（U）：
在规定的时间和条件内，系统丧失规定功能的概率，通常我们假设系统在稳定运行时，μ和λ都接近于常数，则
36电话网的接续质量指标有：
接续损失（呼叫损失率，简称呼损）和接续时延
37电话网的传输质量指标有：
响度、清晰度、逼真度
38数据网的服务质量包括：
服务可用性、传输时延、时延变化（抖动）、吞吐量、分组丢失率、分组差错率。
39目前网络采用的服务性能保障机制主要有四类：
差错控制、拥塞控制、路由选择、流量控制。
40传输介质分为有线介质和无线介质两大类。
41有线介质目前常用的有双绞线、同轴电缆和光纤
42无线传输常用的电磁波段主要有无线电、微波、红外线等
43光纤分为多模光纤（MMF）和单模光纤（SMF）两种基本类型。
多模光纤主要用于短距低速传输，比如接入网和局域网，一般传输距离应小于2km。
长途传输主要采用单模光纤。
44光纤目前常用的有850nm、1310nm和1550nm为中心的三个低损耗窗口，在这三个窗口中，信号具有最优的传输特性。
在局域网中较常采用850nm，而在长距离和高速率的传输条件下的城域网和长途网中均采用1550nm波长。
45无线电又称广播频率（RF:
RadioFrequency）,其工作频率范围在几十兆赫兹到200兆赫兹左右。
46微波指频段范围在300MHz～30GHz的电磁波
47红外线指1012～1014Hz范围的电磁波信号。
48基带传输系统是指在短距离内直接在传输介质上传输模拟基带信号的系统。
49FDM是将多路信号经过高频载波信号调制到不同频段后在同一介质上传输的复用技术。
50TDM中多路信号以时分的方式共享一条传输介质，每路信号在属于自己的时间片中占用传输介质的全部带宽。
51WDM将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，每一信道占用不同的光波频率（或波长）
52SDH中每个STM帧由段开销SOH（SectionOverhead）、管理单元指针（AU-PTR）和STM净负荷（Payload）三部分组成。
53SDH的各种信号复用到STM帧的过程分为以下三个步骤：
（1）映射（Mapping）：
在SDH网的入口处，将各种支路信号通过增加调整比特和POH适配进VC的过程。
（2）定位（Aligning）：
利用POH进行支路信号的频差相位的调整，定位VC中的第一个字节。
（3）复用（Multiplexing）：
将多个低阶通道层信号适配进高阶通道层或是将多个高阶通道层信号适配进复用段的过程，复用以字节间插方式完成。
（二）信令网
54信令是终端和交换机之间以及交换机和交换机之间传递的一种信息，这种信息可以指导终端、交换系统、传输系统协同运行，在指定的终端间建立和拆除临时的通信通道，并维护网路本身正常运行。
55按信令的工作区域分：
用户线信令、局间信令
56按所完成的功能不同，信令可分为以下几类：
（1）监视信令：
监视用户线和中继线的状态变化。
（2）地址信令：
主叫话机发出的数字信号以及交换机间传送的路由选择信息。
（3）维护管理信令：
线路拥塞、计费以及故障告警等信息。
57按照信令的传送方向,信令分为前向信令和后向信令。
58按信令信道与用户信息传送信道的关系分，信令可分为随路信令（CAS：
ChannelAssociatedSignaling）和公共信道信令（CCS：
CommonChannelSignaling）两种。
59No.7信令方式在MTP第二级规定了三种基本的信号单元格式。
它们是消息信号单元（MSU：
MessageSignalUnit）、链路状态信号单元（LSSU：
LinkStatusSignalUnit）和填充信号单元（FISU：
Fill-inSignalUnit）。
60No.7信令网由信令点（SP：
SignalingPoint）、信令转接点（STP：
SignalingTransferPoint）和连接信令点及信令转接点间的信令链路（SL：
SignalingLink）组成。
61信令工作方式可分为对应工作方式（也叫直联方式）和准对应工作方式（也叫准直联方式）。
62国际信令网信令点编码为14位。
编码容量为214＝16384个信令点。
采用大区识别、区域网识别、信令点识别的三级编号结构
63我国No.7信令网的信令点采用统一的24位编码方案。
64信令路由选择的一般原则如下：
（1）首先选择正常路由，当正常路由故障不能用时，再选择迂回路由。
（2）信令路由中具有多个迂回路由时，迂回路由选择的先后顺序是首先选择优先级最高的第一迂回路由，当第一迂回路有故障不能用时，再选第二迂回路由，依此类推。
（3）在迂回路由中，若有多个同一优先等级的路由（N），它们之间采用负荷分担方式，每个路由承担整个信号负荷的1／N；若负荷分担的一个路由中一条信令链路有故障，应将它承担的信令业务换到采用负荷分担方式的其他信令链路上；若负荷分担的一个信令路由有故障时，应将信令业务倒换到其他路由。
65信令业务管理功能包括倒换、倒回、强制重选路由、受控重选路由、信令点再启动、管理阻断和信令业务流量控制等。
66信令路由管理包括：
禁止传递、允许传递、受限传递、受控传递、信令路由组测试和信令路由组拥塞测试。
67我国信令网采用三级结构。
第一级是信令网的最高级，称高级信令转接点HSTP；第二级是低级信令转接点LSTP；第三级为信令点。
（三）同步网
68数字网中的同步技术有：
接收同步、复用同步、交换同步
69独立型节点时钟设备是数字同步网的专用设备，主要包括：
铯原子钟、铷原子钟、晶体钟、大楼综合定时系统（BITS）以及由全球定位系统（GPS和GLONASS）组成的定时系统。
70定时分配包括局内定时分配和局间定时分配。
71主从同步（MasterSlaveSynchronized）方式指数字网中所有节点都以一个规定的主节点时钟作为基准，主节点之外的所有节点或者是从直达的数字链路上接收主节点送来的定时基准，或者是从经过中间节点转发后的数字链路上接收主节点送来的定时基准，然后把节点的本地振荡器相位锁定到所接收的定时基准上，使节点时钟从属于主节点时钟
72主从同步方式的优点主要有：
（1）避免了准同步网中固有的周期性滑动。
（2）锁相环的压控振荡器只要求较低的频率精度，较准同步方式，大大降低了费用。
（3）控制简单，特别适用于星型或树型网。
73相互同步（MutuallySynchronized）技术是指数字网中没有特定的主节点和时钟基准，网中每一个节点的本地时钟通过锁相环路受所有接收到的外来数字链路定时信号的共同加权控制。
74互同步系统主要有如下优点：
（1）当某些传输链路或节点时钟发生故障时，网络仍然处于同步工作状态,不需要重组网络，简化了管理工作。
（2）可以降低节点时钟频率稳定度的要求，设备较便宜。
（3）较好地适用于分布式网路。
75互同步系统有如下缺点：
（1）稳态频率取决于起始条件、时延、增益和加权系数等，因此容易受到扰动。
（2）由于系统稳态频率的不确定性，因此很难与其他同步系统兼容。
（3）由于整个同步网构成一个闭路反馈系统，系统参数的变化容易引起系统性能变坏，甚至引起系统不稳定。
76外时间基准同步方式是指数字通信网中所有节点的时间基准依赖于该节点所能接收到的外来基准信号。
通过将本地时钟信号锁定到外来时间基准信号的相位上，来达到全网定时信号的同步。
77GPS系统可以分为三部分：
GPS卫星系统、地面控制系统和用户设备
78在全同步网方式下，同步网接受一个或几个基准时钟控制。
在全准同步网方式下，网内的所有时钟都独立运行，不接受其他时钟的控制。
在混合同步网方式下，将同步网划分为若干个同步区，每个同步区是一个子网，在子网内采用全同步方式，在子网间采用准同步方式。
79由于时钟频率偏差引起码元的丢失或增加称为滑码，滑码是一种数字网的同步损伤。
80滑码一次丢失或增加一个整帧的码元常称为滑帧
81滑码速率Rs可以表示为
82数字信号的抖动定义为数字信号的有效瞬间在时间上偏离其理想位置的短期变化，而数字信号的漂移定义为数字信号的有效瞬间在时间上偏离其理想位置的长期变化
83我国数字网的网同步方式是分布式的、多个基准时钟控制的全同步网。
国际通信时，以准同步方式运行。
其定时准确度可达1×10-12
（四）电话网
84电话网由：
用户终端设备、交换设备、传输系统组成。
85话音业务具有的特点具体如下：
（1）速率恒定且单一。
用户的话音经过抽样、量化、编码后，都形成了64kb/s的速率，网中只有这单一的速率。
（2）话音对丢失不敏感。
也就是说，话音通信中，可以允许一定的丢失存在，因为话音信息的相关性较强，可以通过通信的双方用户来恢复。
（3）话音对实时性要求较高。
话音通信中，双方用户希望像面对面一样进行交流，而不能忍受较大的时延。
（4）话音具有连续性。
通话双方一般是在较短时间内连续地表达自己的通信信息。
86电话网的特点有以下几点：
（1）同步时分复用。
（2）同步时分交换。
（3）面向连接。
（4）对用户数据透明传输。
87话路子系统包括用户模块、远端用户模块、数字中继、模拟中继、信令设备、交换网络等部件。
88控制子系统包括处理机系统、存储器、外围设备和远端接口等部件
89交换网络的内部通路被称为连接，对连接的控制是通过一张叫做“转发表”的表格实现的。
90我国的电话网三级网等级结构。
长途网等级结构。
91国际电话网由国际交换中心和局间长途电路组成。
国际电话网结构。
92电话网中的路由，是指在电话网中，源节点和目的节点之间建立的一个传送信息的通路。
它可以由单段链路组成，也可以由多段链路经交换局串接而成。
93电话网中的路由种类有五种：
基干路由、低呼损直达路由、高效直达路由、首选路由与迂回路由、最终路由
94我国长途网上实行的路由选择规则有：
（1）网中任一长途交换中心呼叫另一长途交换中心时所选路由局向最多为三个。
（2）路由选择顺序为先选直达路由，再选迂回路由，最后选最终路由。
（3）在选择迂回路由时，先选择直接至受话区的迂回路由，后选择经发话区的迂回路由。
所选择的迂回路由，在发话区是从低级局往高级局的方向（即自下而上），而在受话区是从高级局往低级局的方向（即自上而下）。
（4）在经济合理的条件下，应使同一汇接区的主要话务在该汇接区内疏通，路由选择过程中遇低呼损路由时，不再溢出至其他路由，路由选择即终止。
95电话网的本地网路由选择规则如下：
①先选直达路由，遇忙再选迂回路由，最后选基干路由。
在路由选择中，当遇到低呼损路由时，不允许再溢出到其他路由上，路由选择结束。
②数字本地网中，原则上端到端的最大串接电路数不超过三段，即端到端呼叫最多经过两次汇接。
当汇接局间不能个个相连时，端至端的最大串接电路数可放宽到四段。
③一次接续最多可选择三个路由。
96电话号码的第一位号码的分配使用
第一位号码的分配规则如下：
①“0”为国内长途全自动冠号；
②“00”为国际长途全自动冠号；
③“1”为特种业务、新业务及网间互通的首位号码；
④“2”～“9”为本地电话首位号码，其中，“200”、“300”、“400”、“500”、“600”、“700”、“800”为新业务号码。
97本地电话网的用户号码包括两部分：
局号和用户号。
其中局号可以是1～4位，用户号为4位。
98按照我国的规定，长途区号加本地电话号码的总位数最多不超过11位（不包括长途字冠“0”）。
99国际长途呼叫时需在国内电话号码前加拨国际长途字冠“00”和国家号码，即
00+国家号码+国内电话号码
100电话网的计费。
（不要求）
101传输质量是表示在给定的条件下，信号经网络的设备传送到接收端时再现其原有信号的程度，它对电话业务的影响表现在通话质量方面。
102电话业务传输质量的好坏，主要体现在以下三个方面：
响度：
反映通话的音量；
清晰度：
反映通话的可懂度，是指受话人收听一串无连贯意义的音节时，能正确听懂的百分数；
逼真度：
反映音色特性的不失真程度
103我国规定，本地网用户之间通话，采用全数字局，数字传输时，全程参考当量应不大于22dB（市内接续不大于18.5dB），全程传输损耗应不大于22dB（市内接续不大于18.5dB）。
104我国规定，长途网任何两用户之间通话，采用全数字局，数字传输时，全程参考当量应不大于22.0dB，全程传输损耗应不大于22.0dB。
（五）帧中继
105帧中继设计思想：
将X.25协议规定的网络节点之间、网络节点和用户设备之间每段链路上的数据差错重传控制推到网络边缘的终端来执行，网络只进行差错检查。
106帧中继技术特点：
数据传送阶段协议大为简化
用户平面和控制平面的分离
107帧中继的帧结构：
标志字段F是一个特殊的比特组01111110
地址字段A的主要用途是标识同一通路上的不同数据链路的连接。
它的长度默认为2字节，可以扩展到3或4字节。
信息字段I包含的是用户数据
帧校验序列FCS字段是一个16bit的序列，用以检测数据传输过程中的差错
108帧中继相关协议：
DL-core协议、LMI管理协议、呼叫控制协议
109帧中继网络组织
110帧中继的网络管理可分为带宽管理、永久虚电路PVC管理和拥塞管理等。
111帧中继使用的拥塞控制方法有以下三种：
（1）丢弃策略：
当网络足够拥塞时，网络就要被迫将帧丢弃。
这是网络对拥塞的最基本的响应。
但在操作时应当对所有用户都是公平的。
（2）拥塞避免：
在刚一出现轻微的拥塞迹象时可采取拥塞避免的方法。
这时，帧中继网络应当有一些信令机制及时地使拥塞避免过程开始工作。
（3）拥塞恢复：
在已经出现拥塞时，拥塞恢复过程可以阻止网络的彻底崩溃。
当网络由于拥塞开始将帧丢弃时（这是高层软件应当能够发现的问题），拥塞恢复过程就开始工作。
112DDN的业务功能：
专用电路业务、虚拟专用网（VPN：
VirtualPrivateNetwork）业务、帧中继业务、话音/G3传真业务
（六）ATM网
113ATM是异步传送模式，它采用快速分组交换和统计复用技术。
它具有如下基本特点：
采用短而固定长度的短分组
采用统计复用
ATM采用面向连接并预约传输资源的方式工作
协议简化
114ATM协议参考模型。
115ATM协议参考模型包括三个平面：
用户平面、控制平面和管理平面：
（1）用户平面（U平面）：
负责提供用户信息传送、端到端流量控制和恢复操作。
（2）控制平面（C平面）：
负责建立网络连接，管理连接以及连接的释放。
控制平面主要完成信令功能。
（3）管理平面（M平面）：
有两个功能，即平面管理和层管理。
平面管理没有分层结构，它负责所有平面的协调；层管理负责各层中的实体管理，并执行运行、管理和维护（OAM）功能。
116ATM四层模型，即物理层、ATM层、AAL层和高层。
117ATM层具有以下四种主要功能：
（1）信元复用和解复用。
在源端点负责对来自各个逻辑连接的信元进行复接，在目的端对接收的信元流进行解复用。
（2）VPI/VCI处理。
在每个ATM节点为信元选路，建立端到端的逻辑连接。
ATM逻辑连接是通过虚通路标识VPI（VPIdentifier）和虚信道标识VCI（VCIdentifier）来识别的。
（3）信头产生和处理。
在呼叫建立阶段，各节点分配VPI/VCI；在信息传送阶段各节点翻译VPI/VCI，如在目的端点可以把VPI/VCI翻译成服务接入点（SAP）。
（4）一般流量控制。
在用户网络接口（UNI）处，用ATM信头中的一般流量控制域来实现流量控制。
118AAL层介于ATM层和高层之间，负责将不同类型业务信息适配成ATM信元。
119VPI/VCI的变换方法有两种，即自选路由法和转发表控制法。
120交换机根据整个VPI和VCI字段来交换的方式叫VC交换。
121如果骨干交换机把这些VC做为一个完整单元看待，只根据VPI字段选路转发信息，这种交换方式就叫VP交换。
122ATM信元头各部分功能如下：
GFC（GenericFlowControl）：
一般流量控制，占4bit。
为了控制共享传输媒体的多个终端的接入而定义了GFC，由GFC控制用户终端方向的信息流量，减小用户侧出现的短期过载。
VPI：
虚通路标识码。
UNI和NNI中的VPI字段分别是8bit和12bit，可分别标识28条和212条虚通路。
VCI：
虚信道标识码。
用于虚信道路由选择，它既适用于UNI，也适用于NNI。
该字段有16bit，故对每个VP定义了216条虚信道。
PT（PayloadType）：
信息类型指示段，也叫净荷类型指示段，占3bit，用来标识信息字段中的内容是用户信息还是控制信息。
CLP（CellLossPriority）：
信元丢失优先级，占1bit，用于表示信元的相对优先等级。
在ATM网中，接续采用统计多路复用方式，所以当发生过载、拥塞而必须扔掉某些信元时，优先级低的信元先于优先级高的信元被抛弃。
CLP可用来确保重要的信元不丢失。
具体应用是CLP=0的信元具有高优先级；CLP=l的信元优先级低。
HEC（HeaderErrorCheck）：
信头差错控制，占8bit，用于信头差错的检测、纠正及信元定界。
123无需任何帧结构就能对信元进行定界的能力是ATM特有的优点。
124AAL可进一步分为两个子层：
信元拆装子层和会聚子层。
125AAL支持的业务类型
126AAL1是用于A类业务传输的协议。
AAL5的每个报文有一个稍大的尾部（8字节）。
127ATM网络根据业务类型分配带宽，其一般原则如下：
（1）CBR和DBR（Determ
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