现代通信网概论重点.docx
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现代通信网概论重点
现代通信网概论重点
通信网
通信系统特指使用光信号或电信号传递信息的系统。
通信网是通信系统的一种形式。
克服时间、空间的障碍，有效而可靠地传递信息是所有通信系统的基本任务。
通信网定义：
通信网是由一定数量的节点和连接这些节点的传输系统有机地结合在一起，按约定信令和协议完成任意用户间信息交换的通信体系。
构成要素软件设施：
信令、协议、控制、管理、计费
硬件设施：
终端节点、交换节点、业务节点、传输系统
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。
业务网：
负责向用户提供各种通信业务，采用不同交换技术的交换节点、业务节点等设备通过传送网互连在一起就形成了不同类型的业务网。
如基本话音、数据、多媒体、租用线、VPN等。
传送网：
负责按需为交换节点/业务节点之间的互连分配电路，在这些节点之间提供信息的透明传输通道。
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。
主要的传送网有PDH（准）、SDH/SONET（同步光纤网）和光传送网（OTN）。
支撑网：
负责提供业务网正常运行所必须的信令、同步、网络管理、业务管理、运行管理等功能。
包括:
信令网（实现节点间的信令的的传输和转接）、同步网（实现设备间的信号时钟同步）、管理网（提高全网服务质量、充分利用全网资源）。
传送网
传输介质分类：
有线介质（导向）和无线介质（非导向）。
有线介质：
双绞线、同轴电缆和光纤等；无线介质：
无线电、微波、红外线等。
采用复用技术的原因：
为了有效利用传输介质带宽，在传输介质上常采用复用技术。
即一条物理介质上同时传送多路信号。
主要复用技术有：
频分复用、时分复用、波分复用。
SDH主要有如下三个优点：
1）统一的接口标准2）采用同步复用和灵活的复用映射结构
3）强大的网管功能
VC的含义：
为使STM净负荷区可以承载各种速率的同步或异步业务信息，SDH引入了虚容器VC结构，一般将传送VC的实体称为通道。
任何上层业务信息必须先装入一个满足其容量要求的VC，然后才能装入STM净负荷区，通过SDH网络传输。
VC由信息净负荷（Container）和通道开销（POH）两部分组成。
VC分为高阶VC（VC-3，VC-4）和低阶VC（VC-2，VC-11，VC-12）。
VC中的“虚”有两个含义：
1.VC中的字节在STM帧中并不是连续存放的，是按照字节间插复用方式排列。
2.一个VC可以在多个相邻的帧中存放，其起始位置在STM帧的净负荷区中是浮动的。
电话通信网
电话通信网的概念:
电话通信网是进行交互型话音通信，开放电话业务的电信网，简称电话网。
电话通信网的构成要素：
用户终端设备、交换设备、传输系统
程控交换软件的组成：
交换软件、运行软件系统、支援软件系统、开发工具与环境、维护工具与环境。
呼叫处理程序负责所有呼叫请求的接续电路建立、监视与释放处理。
包括用户扫描、信令扫描、数字分析、路由选择、通路选择、输出驱动等功能模块。
电话网的基本结构:
等级网：
每个交换中心被赋以一定的等级，不同等级的交换中心采用不同的连接方式，低等级的交换中心一般要连接到高等级的交换中心。
通常采用星型＋网状结构。
无级网：
每个交换中心都处于相同的等级，完全平等，各交换中心采用网状网或不完全网状网相连。
我国电话网路等级分为五级，由四级长途交换中心和本地电话网交换中心组成。
二级网结构（端局DL＋汇接局Tm，每个汇接局管辖的范围为一个汇接区，采用网状＋星型结构）
二级本地网的汇接方式：
去话汇接，来话汇接，来、去话汇接。
电话网路由：
指源节点到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，也可以由多段链路串接而成。
链路：
是指两个相邻交换中心节点间的一条直接电路或电路群。
路由的分类：
电话网的选路结构：
等级制选路、无级选路。
等级制选路是指路由选择依次按顺序进行，而不管这些路由是否被占用。
无级选路指路由选择过程中，各个路由可以互相溢出而无先后顺序。
电话网的选路计划：
固定路由选择计划、动态路由选择计划。
固定选路计划：
交换机的路由表在相当长的一段时间内保持不变，若要改变路由表，须人工进行参与。
动态选路计划：
交换机的路由表可以动态改变，这些改变可以是预先设置的，也可以是实时进行的。
我国长途网固定等级制选路。
采用以下选路原则
（1）所选路由局向最多为三个。
（2）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）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，而在受话区是从高级局往低级局的方向。
（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。
智能网（IntelligentNetwork）是在原有电信网络的基础上，为快速提供新业务而设置的附加网络结构。
IN服务于原有电信网，使电信网功能增强，电信网在IN的作用下，自身不需改动，即可向整个网络的用户快速、灵活、经济、有效地提供新业务。
智能网的特点
（1）具有引入新业务的网络体系结构
（2）业务控制逻辑与交换接续逻辑分离
（3）运营商、第三方可通过标准接口进行新业务引入。
智能网的组成结构：
（1）SSP：
业务交换节点（ServiceSwitchingPoint）呼叫处理功能负责接收用户呼叫、执行呼叫建立、呼叫保持、呼叫释放等基本接续功能。
业务交换功能：
接收、识别出智能网呼叫；使用NO.7信令与SCP进行通信，响应SCP的指令，按SCP的业务逻辑要求完成呼叫处理。
（2）业务控制节点（SCP）是智能网的核心部分，负责：
存储用户数据和业务逻辑，接收SSP查询请求，查询数据库等，执行业务逻辑，指挥SSP完成智能业务呼叫，由大、中型计算机系统和大型实时数据库系统构成。
业务数据节点（SDP）用于存储及访问智能网的业务数据。
SDP可包含在SCP中。
（3）SMS:
业务管理系统（ServiceManagementSystem）实现IN系统的管理功能：
业务逻辑、业务数据、用户数据管理，业务检测及业务量管理。
（4）STP：
信令转节点：
在智能网中，STP负责SCP与SSP及其他节点之间的信令传递。
（5）IP：
智能外设（IntelligentPeripheral）是协助完成智能网业务的专用资源。
完成语音合成、播放、识别等。
可以是独立的，也可以是SSP
（6）
（7）
来进行区分。
目前已经不用。
（2）已编码方式：
模拟编码方式：
起止式单频、双频二进制、多频编码方式（中国1号MFC信令）。
二进制编码方式：
使用二进制编码来表示不同信令信息（数字型线路信令）。
信令单元方式：
用经二进制编码的若干字节构成的信令单元来表示各种信令。
编码容量大、传输速度快、可靠性高、可扩充性强，是目前的各类公共信道信令系统广泛采用的方式。
传送方式：
端到端传送、逐段转发方式、混合方式。
控制方式指控制信令发送过程的方式，主要有以下三种：
非互控方式：
发端连续向收端发送信令，而不必等待收端的证实信号。
半互控方式：
发端向收端发送一个或一组信令后，必须等待收到收端回送的证实信号后，才能接着发送下一个信号。
全互控方式：
前向信令与后向信令互相控制且不间断。
抗干扰能力强，可靠性好，但设备复杂，发码速度慢。
No.7信令是一种公共信道信令，优点如下
（1）信令系统更加灵活。
（2）信令传送速度快，呼叫建立时间短，设备利用率高。
（3）信令编码容量大，信令能力强大（4）利于向综合业务数字网过渡。
7号信令网组成由信令点SP、信令转接点STP和连接信令点与信令转接点的信令链路三部分组成。
信令点:
信令消息的起源点和目的点。
包括交换局、操作管理维护中心、服务控制点等。
信令转接点：
将信令消息从一条信令链路转发到另一条信令链路上。
分为独立式信令转接点和综合式信令转接点。
信令链路：
是信令网中连接信令点的基本部件。
它由7号信令功能的第一、第二功能级组成。
目前常用的信令链路主要是64kb/s的数字信令链路。
信令工作方式按照通话电路和信令链路的关系，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）。
我国信令网采用三级结构。
第一级：
HSTP，设在各省、自治区及直辖市，成对设置，负责转接它所汇接的第二级LSTP和第三级SP的信令消息。
第二级：
LSTP，设在地级市，成对设置，负责转接它所汇接的第三级SP的信令消息。
第三级：
SP是信令网传送各种信令消息的源点或目的地点，各级交换局、运营维护中心、网管中心和单独设置的数据库均分配一个信令点编码。
信令网的路由是指两个信令点间传送信令消息的路径。
信令路由选择是MTP第三功能级——信令消息处理部分完成的功能。
信令消息处理功能：
信令消息处理部分可进一步分成三个子功能，分别是消息分配、消息识别和消息路由。
消息识别功能根据DPC判定本信令点是否为信令消息的目的地。
若是，交给消息分配功能，否则交给消息路由功能转发。
消息分配功能根据消息识别功能送来的SIO（业务信息八位位组）的编码来确定消息所属的用户部分，并传递给相应的用户。
消息路由功能根据SIO、DPC（DestinationPointCode）和SLS（信令链路选择码）选择一条合适的信令链路传送信令。
（1）根据SIO的内容来判定是哪类用户产生的消息，来选择相应的路由表。
如：
TUP消息，根据SI的值选择TUP对应的路由表，再根据SSF来选择国内路由表或国际路由表。
（2）根据DPC和路由分担原则，确定信令链路组。
（3）根据SLS，在某一确定的信令链路组中选择一条信令链路。
信令路由的选择;为了保证信令网的可靠性，信令传输路径会有多条，一类是正常路由（正常情况下信令业务流的路由），另一类是迂回路由（信令链路或路由故障时传送信令业务流选择的路由）。
同步网
同步的概念：
同步指信号之间在频率或相位上保持某种严格的特定关系。
数字通信中的同步：
时钟同步、帧同步
模拟通信中也需要同步：
载波同步
数字通信网中的同步技术：
（1）接收同步：
接收机与发射机的时钟频率相位同步
（2）复用同步：
复用信号中各个支路的信号同步（3）交换同步：
数字网内的各个交换节点的同步，即网同步
节点时钟设备分类：
独立型节点时钟设备：
铯原子钟、铷原子钟、晶体钟、大楼综合定时系统（BITS）、全球定位系统（GPS和GLONASS）组成的定时系统。
混合型定时供给设备：
指通信设备中的时钟单元，它的性能满足同步网设备指标要求，可以承担定时分配任务，如交换机时钟，数字交叉连接设备（DXC）等。
定时分配就是将基准定时信号逐级传递到同步通信网中的各种设备。
定时分配包括局内定时分配和局间定时分配。
1．局内定时分配：
在同步网节点上直接将定时信号送给各个通信设备。
即在通信楼内直接将同步网设备（BITS）的输出信号连接到通信设备上。
2.局间定时分配是指在同步网节点间的定时传递。
采用树状结构，通过定时链路在同步网节点间将来自基准钟的定时信号逐级向下传递。
定时链路主要有两种：
PDH定时链路和SDH定时链路。
网同步技术可分为两大类：
准同步和同步。
同步：
主从同步和互同步
准同步各交换节点的时钟彼此独立的，其频率精度保持在极窄的频率容差之中，网络接近于同步工作状态。
优点：
网络结构简单，节点之间不需要有控制信号，组网灵活。
缺点：
节点之间的数字链路在节点入口处产生周期性的滑动。
时钟必须有很高的精度,采用原子钟，需要较大的投资，可靠性也差。
管理维护费用大。
主从同步：
优点：
（1）避免了周期性滑动。
（2）锁相环的压控振荡器要求较低（3）控制简单，适于星型或树型网。
缺点：
（1）传输链路中的扰动的累积。
（2）易发生故障
相互同步优点：
（1）抗故障能力强。
（2）节点时钟频率稳定度的要求低，便宜。
（3）适用于分布式网路。
缺点：
（1）容易受到扰动。
（2）系统稳态频率的不确定，难与其他同步系统兼容。
（3）系统参数的变化容易引起系统性能变坏或不稳定。
外时间基准同步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。
目前常用的外时间基准信号是GPS（GlobePositioningSystem）或GLONASS（GlobalNavigationSatelliteSystem）系统
数字同步网结构1．全同步网：
在全同步方式下，同步网接受一个或几个基准时钟控制。
多基准全同步网：
多基准时钟间的同步：
（1）在所有的基准时钟上装配GPS接收机
（2）基准时钟间采用互同步的方法，使网络同步运行。
全准同步网：
网络采用分布式结构，同步网以各个时钟为中心，划分为多个独立的同步区，各时钟负责本区内设备的同步。
混合同步网：
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
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。
分组交换网
分组交换的技术特点：
（1）信息分组，存储转发。
（2）动态统计时分复用。
（3）差错控制和流量控制
逻辑信道：
虚电路方式中，在每一段共享的物理线路上，同时承载了多个用户的信息，实质上形成了逻辑上的多条信道。
这种形式的子信道称为逻辑信道，用逻辑信道号（LCN:
LogicalChannelNumber）来标识。
不同用户的数据分组通过LCN区分。
逻辑信道并不在全网中有效，而是在每段链路上具有局部意义。
网内的节点机要负责逻辑信道号的转换。
虚电路是源端到目的端所历经的各个逻辑信道的组合，一条虚电路可由多段逻辑信道组成。
HDLC数据传送模式：
（1）正常响应方式NRM（NormalResponsesMode）：
适用于非平衡配置，只有主站才能启动数据传输，从站只有在收到主站发给它的命令帧时，才能向主站发送数据。
（2）异步平衡方式ABM（AsynchronousBalancedMode）：
适用于平衡配置，任何一个复合站都可以启动数据传输过程，而不需要得到对方复合站的许可。
（3）异步响应方式ARM（AsynchronousResponsesMode）：
适用于非平衡配置，在主站没有发来命令帧时，从站可以主动向主站发送数据，但主站仍负责对链路的管理。
LAPB采用平衡配置方式，用于点到点链路，采用异步平衡方式来传输数据。
滑动窗口法：
在数据链路上对信息流进行控制，经常采用的方法是滑动窗口（SlidingWindow）控制。
窗口控制的主要作用是在数据链路上限制发送帧的最大数目。
采用窗口控制协议时，要求通信的两节点设置窗口
发送窗口用于保存已发送但未确认的帧及当前可以发送的帧。
在发送一个帧的同时，将该帧存入缓冲区，当收到相应的确认后再从缓冲区中清除。
接收窗口则指示准备接收的帧的序号。
分组网中的流量控制与拥塞控制：
在分组交换网中，用户发送数据的时间和数量具有随机性。
而网络总是由有限的资源所组成，这些有限的资源包括网络节点内的信息缓冲器、节点处理器、输入/输出链路等。
若对数据不加任何控制措施，就可能出现网内数据流严重不均，在有些节点和链路上的数据超过了节点的存储和处理能力，或者超过了链路的传输能力，导致网络拥塞。
流量控制则是为了防止网络拥塞采取的相应措施。
拥塞控制则是在网络出现拥塞后，采取的相应控制措施，其目的是为了减轻网络负荷，使网络逐渐恢复到正常状态。
流量控制的层次：
段级：
对相邻节点的转发信息的控制，可分为链路段级和虚电路段级。
其目的是防止出现局部节点缓冲区拥塞和死锁。
沿到沿级：
从网络源节点到网络目的节点之间的控制，其目的是防止终节点缓冲区溢出，由分组层协议完成。
接入级：
从源DTE到网络源节点之间的控制，其目的是控制从外部进入网络的通信量，由数链层协议完成。
端到端级：
从源DTE到目的DTE之间的控制，目的是保护目的端，防止用户进程缓冲器溢出，由高层协议完成。
流量控制方法：
1.滑动窗口机制
2.缓冲区预约方式：
可用于沿到沿级控制。
源节点在发送数据前要为每个报文在目的节点预约缓冲区，从而避免缓冲区不足引起的拥塞。
3.许可证法：
适用于接入级控制。
在DTE和源节点之间设置一定数量的“许可证”，只有获得许可证的DTE才允许发送数据。
拥塞控制方法：
1.拥塞节点向部分或全部源节点发送控制分组
2.依据路由选择信息
3.利用端对端探测分组
4.允许节点在分组经过时在分组上添加拥塞信息（反向拥塞指示，正向拥塞指示）
计算机网络与Internet
冲突域：
在共享介质型局域网中，会发生冲突碰撞的区域称为一个冲突域。
在一个冲突域中，同时只能有一个站点发送数据。
广播域：
当局域网上任意一个站点发送广播帧时，凡能收到广播帧的区域称为广播域，这一区域中的所有站点称为处在同一个广播域。
不同层次上主要的互联设备：
物理层：
中继器，集线器，只用于同类LAN互连
数链层：
网桥、局域网二层交换机，可用于不同LAN互连
网络层：
路由器三层交换机，可用于不同LAN互连
高层：
网关高层交换机
互联网：
由多个网络通过路由器等设备连接在一起构成的大型网络。
或称为网际互连（internet）。
通过集线器、网桥、交换机连接在一起的网络不能称为网际互连。
Internet：
指国际计算机互联网，是互联网的一个特例。
它使用TCP/IP协议进行互连，也称因特网。
它满足三个特征：
地理位置分散，管理上独立自治，资源共享。
IP地址分类：
注意，分类编址方式下，给普通的用户分配IP地址时，网络ID不能取全0和全1，主机ID也不能取全0和全1
路由选择的要素：
（1）路由选择准则：
以什么参数作为路由选择的基本依据。
如跳数、链路的距离、费用、时延等。
路由选择的结果应该使得路由准则参数最小。
（2）路由信息的获取：
依据路由选择的准则，在相关节点之间进行路由信息的收集和发布的规程和方法。
路由信息：
静态配置的、周期性变化的或动态变化
路由信息的收集和发布：
集中式、分布式
（3）路由选择算法：
即如何获得一个准则参数最小的路由。
可为集中式、分布式
套接字：
TCP/IP使用socket作为进程通信的基本构件，用于唯一识别互连网上的一个通信进程
ATM网络
ATM技术特点：
1．采用短而固定长度的短分组，信头简单
2．采用统计复用
3．ATM采用面向连接并预约传输资源的方式工作
4．协议简化，取消了逐段链路的差错控制和流量控制
5.完善的业务量控制和拥塞控制
6.提供区分业务的服务质量
虚信道VC（VirtualChannel）和虚通道VP（VirtualPath）：
ATM是基于异步时分复用的。
为实现复用，物理线路被划分为逻辑信道。
ATM中的逻辑信道通过两级划分的方式来识别的——虚信道VC（VirtualChannel）和虚通道VP（VirtualPath）。
ATM的虚连接：
可以建立两种级别的虚连接，虚信道连接（VCC）和虚通道连接（VPC）。
VCC由多段VC链路级连而成。
VCC有三种：
永久VCC、半永久VCC和交换VCC；
VPC由多段VP链路级连而成。
VPC有三种：
永久VPC、半永久VPC和交换VPC。
AAL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。
AAL层具有OSI传输层、会话层和表示层的功能。
宽带接入网
接入网的意义：
消除了用户环路的瓶颈效应；提高了用户环路传输媒质的使用效率；支持全业务综合接入
接入网是由业务节点接口和相关用户网络接口之间的一系列传送实体，如线路设施和传输设施所组成的为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统。
可经由Q3接口配置和管理（ITU-TG.902）。
接入网的接口：
用户网络接口（UNI）位于接入网用户侧，接入网经由UNI与CPN相连。
支持各种业务的接入。
业务节点接口（SNI）接入网和SN之间的接口。
分为支持单一接入的SNI和综合接入的SNI。
单一接入SNI：
模拟Z接口、数字V1～V4接口。
综合接入SNI：
V5接口、VB5接口
维护管理接口（Q3）电信管理网（TMN）与电信网各部分的标准接口。
TMN对接入网的管理内容：
资源配置和重新分配，故障检测、定位，性能监视、报告，保密控制。
宽带有线接入网技术：
铜线接入技术HDSL、ADSL、VDSL
HDSL：
High-speedDigitalSubscriberLine，高速率数字用户线路（2B1Q编码，2048Kbps/1544Kbps（E1/T1））。
ADSL：
AsymmetricDigitalSubscriberLine，非对称数字用户环路（电话，上1M，下8M）。
VDSL：
Very-high-bit-rateDigitalSubscriberloop，甚高速数字用户环路，就是ADSL的快速版本（上19.2M+，下55M+）
HFC接入技术:
HybridFiber－Coaxial，即混合光纤同轴电缆网（混合光纤/同轴电缆（HFC）接入网）
光纤接入技术（FTTx+LAN）
不对称数字用户线（ADSL）接入技术：
不对称性
宽带性：
下行：
最高8Mbps、上行：
最高1Mbps
支持POTS业务
传输距离3～5Km
无线接入网的特点：
建设周期短、经济性好、抗灾能力强、能同时提供固定接入和无线接入
无线接入技术分类：
固定接入
3.5GHz固定无线接入、LMDS、卫星接入
（LMDS：
LocalMultipointDistributionServices，区域多点传输服务。
一种微波的宽带业务，工作在28GHz附近频段，在较近的距离双向传输话音、数据和图像等信息。
）
移动接入
GSM接入、CDMA接入、卫星接入
3.5GHz固定无线接入技术优缺点
优点：
建网速度快、设备成本低、覆盖范围较广（5～10km）、雨衰影响较小
缺点：
系统容量有限
LMDS技术特点主要有以下几个方面。
（1）可提供极高的通信带宽，工作频段20～40GHz。
每个服务区可拥有1.3GHz带宽。
典型下行速率45Mbps，上行10Mbps。
（2）基站到用户的下行信号采用点到多点广播方式，上行采用点到点方式。
可用FDMA或TDMA。
（3）双工方式采用FDD或TDD。
（4）每个小区分为多个扇区（4～24）。
LMDS缺点：
单基站覆盖范围有限、需采用多蜂窝覆盖城域，系统复杂性高、受雨衰影响大
移动通信网
移动通信的特点：
①信道传输条件恶劣
移动台使用无线信道，在电波传播的过程中，由于多径衰落、建筑物阻挡造成的阴影效应、移动台运动引起的多普勒频移等，使接收信号极不稳定。
信号起伏幅度可达30dB以上
②强干扰情况下工作
移动通信除受到汽车发动机的火花干扰及工业干扰以外，主要的干扰有互调干扰、邻道干扰及同频干扰。
互调干扰：
由于部件的非线性引起；非线性部件的输出信号中，会包含输入信号所没有的新的频率成分，如果这些新的频率成分落入其他信号的频率范围之内，就会对该信道造成干扰，称为互调干扰；
邻道干扰：
相邻或邻近信道之间，由于信道隔离度不够造成的干扰；
同频干扰：
相同频率的无用信号造成的干扰。
③可供使用的频率资源有限
移动通信的可用频率范围有限，而移动通信的用户数却在猛增，故有效地利用频率资源是移动通信系统的一个重要研究课题。
④建网技术复杂
由于移动台在通信区域内随时运动，需要随机选用无线通道，同时需支持位置登记、越区切换及漫游存取的跟踪技术，这使其信令种类比固定网要复杂得多。
此外，在入网和计费方式也有其特殊的要求。
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