1、现代通信网络现代通信网络单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标单击此处编辑母版副标题样式题样式第一章现代通信网概述现代通信网概述主要内容主要内容1.1 通信系统的基本模型通信系统的基本模型1241.2 通信网的定义通信网的定义31.3 通信网的构成要素通信网的构成要素1.4 通信网的功能结构通信网的功能结构61.6 通信网的类型通信网的类型1.7 通信网的传输介质通信网的传输介质71.5 通信网的业务通信网的业务5Ch1 现代通信网概述现代通信网概述1.10 通信网的交换技术通信网的交换技术1011131.11 通信网的体系结构通信网的体系结构121.12 通信网的服务质量（自学）通信网
2、的服务质量（自学）1.13 通信网的发展史（自学）通信网的发展史（自学）141.14 通信网的发展趋势（自学）通信网的发展趋势（自学）1.9 通信网的复用技术通信网的复用技术91.8 通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构8什么是通信？什么是通信？通信（通信（Communication）n是信息从一个地方通过传输信道传送到另是信息从一个地方通过传输信道传送到另一个地方的过程。一个地方的过程。n是信息或其表示方式（表示媒体）的时是信息或其表示方式（表示媒体）的时/空空转移。转移。1.1 通信系统基本模型通信系统基本模型 简单通信系统模型简单通信系统模型通信系统基本模型通信系统基本模型点到点通信系统点到
3、点通信系统 n信源信源：产生各种信息的信息源。产生各种信息的信息源。n发送器发送器(变换器变换器)：将信源发出的信息转换成适合在：将信源发出的信息转换成适合在传输系统中传输的信号。如编码、调制、放大和加传输系统中传输的信号。如编码、调制、放大和加密等功能。密等功能。n信道信道：信号的传输媒介，：信号的传输媒介，。n接收器接收器(反变换器反变换器)：将从信道中收到的信号转换成：将从信道中收到的信号转换成信宿可接收的信息形式。信宿可接收的信息形式。n信宿信宿：负责接收信息。负责接收信息。通信系统基本模型通信系统基本模型通信系统与通信网通信系统与通信网n通信网是通信系统的一种形式。通信网是通信系统的
4、一种形式。n通信系统可单独存在，通信网络是通信系统的扩通信系统可单独存在，通信网络是通信系统的扩充，通信网络不能离开通信系统而单独地存在。充，通信网络不能离开通信系统而单独地存在。n通信系统的系统。通信系统的系统。n本书中通信系统特指使用光信号或电信号传递信本书中通信系统特指使用光信号或电信号传递信息的通信系统息的通信系统。1.2 通信网的定义通信网的定义 10什么是通信网？什么是通信网？能将各种语言、声音、图表、图像、文字、数能将各种语言、声音、图表、图像、文字、数据、视像等据、视像等多媒体多媒体变换成电信号，在任意两地间、变换成电信号，在任意两地间、两人间、通信设备间，按照约定两人间、通信
5、设备间，按照约定规则规则进行进行传输和交传输和交换换建立的通信系统，为个人、企事业单位和社会提建立的通信系统，为个人、企事业单位和社会提供各类通信服务的总和，称之为供各类通信服务的总和，称之为通信网络通信网络。通信网是在用户之间提供通信功能的网络，是通信网是在用户之间提供通信功能的网络，是信息化社会的基础设施。信息化社会的基础设施。11什么是通信网？什么是通信网？通信网：通信网：是由是由多个多个终端节点终端节点、交换节点交换节点和连接这些节和连接这些节点的点的传输系统传输系统有机地组织在一起的，按约定的有机地组织在一起的，按约定的信令或信令或协议协议完成任意用户间信息交换的系统。完成任意用户间
6、信息交换的系统。信息：信息：用户信息：用户信息：如话音、数据、图像等如话音、数据、图像等控制信息：控制信息：信令信息、路由信息等信令信息、路由信息等网络管理信息：网络管理信息：TMN，SNMP等等 现代通信网：现代通信网：现在的通信网已实现了现在的通信网已实现了数字化数字化，并引，并引入了大量的计算机硬、软件技术，使通信网越来越入了大量的计算机硬、软件技术，使通信网越来越综合化综合化、智能化智能化，把通信网推向一个新时代。，把通信网推向一个新时代。现在经常谈到的通信网、电话网、数据网、计现在经常谈到的通信网、电话网、数据网、计算机网、移动通信网等都属于现代通信网，也可简算机网、移动通信网等都属
7、于现代通信网，也可简称称通信网通信网。现代通信网现代通信网n硬件构成硬件构成：通信网由终端节点、交换节点、业务节：通信网由终端节点、交换节点、业务节点和传输系统构成，主要完成通信网的接入、交换点和传输系统构成，主要完成通信网的接入、交换和传输。和传输。n软件设施软件设施：包括信令、协议、控制、管理、计费等，：包括信令、协议、控制、管理、计费等，主要完成通信网的控制、管理、运营和维护，实现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。通信网的智能化。现代通信网现代通信网1.3 通信网的构成要素通信网的构成要素 通信网的构成要素通信网的构成要素n 终端节点终端节点 n 交换节点交换节
8、点 n 业务节点业务节点 n 传输系统传输系统通信网的构成要素通信网的构成要素 实例实例：电话机、传真机、计算机、视频终端和电话机、传真机、计算机、视频终端和PBXPBX等等主要功能：主要功能：n用户信息的处理：用户信息的处理：主要包括用户信息的发送和接收，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。应的反变换。n信令信息的处理：信令信息的处理：主要包括产生和识别连接建立、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。业务管理等所需的控制信息。终端节点：终端节点：信息的产生者，同时也是通信网上信息信息
9、的产生者，同时也是通信网上信息的使用者。的使用者。17通信网的构成要素通信网的构成要素实例：实例：电话交换机、分组交换机、路由器、转发器等电话交换机、分组交换机、路由器、转发器等主要功能：主要功能：n用户业务的用户业务的集中和接入功能集中和接入功能。n交换功能：交换功能：完成任意入线到出线的数据交换。完成任意入线到出线的数据交换。n信令功能：信令功能：呼叫控制和连接建立、监视、释放等。呼叫控制和连接建立、监视、释放等。n其它控制功能：其它控制功能：路由信息的更新和维护、计费、话路由信息的更新和维护、计费、话务统计、维护管理等。务统计、维护管理等。交换节点：交换节点：集中、转发终端节点的用户信息
10、，但它自集中、转发终端节点的用户信息，但它自己并不产生和使用这些信息。己并不产生和使用这些信息。18交换节点的基本功能结构交换节点的基本功能结构 用户接口交换功能中继接口控制功能信令功能通信网的构成要素通信网的构成要素 实例：实例：智能网中的业务控制节点（智能网中的业务控制节点（SCPSCP）、语音信箱）、语音信箱系统，以及系统，以及InternetInternet上的各种信息服务器。上的各种信息服务器。主要功能：主要功能：n实现独立于交换节点的业务的执行和控制。实现独立于交换节点的业务的执行和控制。n实现对交换节点呼叫建立的控制。实现对交换节点呼叫建立的控制。n为用户提供智能化、个性化、有差
11、异的服务。为用户提供智能化、个性化、有差异的服务。业务节点：业务节点：通常由连接到通信网络边缘的计算机系统、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。数据库系统组成。通信网的构成要素通信网的构成要素n传输系统的硬件组成：线路接口设备、传输媒介、传输系统的硬件组成：线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备等。交叉连接设备等。n通常采用多路复用技术，以提高资源利用率。如频通常采用多路复用技术，以提高资源利用率。如频分复用分复用FDMFDM、时分复用、时分复用TDMTDM、波分复用、波分复用WDMWDM等。等。传输系统：传输系统：将网络节点连接在一起，为信息的传输提将网络节点连接在一起，为信
12、息的传输提供传输信道。供传输信道。1.4 通信网的功能结构通信网的功能结构 通信网的功能结构通信网的功能结构通信网四个主要网络功能通信网四个主要网络功能n信息处理：信息处理：增强增强有效性、可靠性、安全性有效性、可靠性、安全性n信息传送：信息传送：是通信网的基本任务，传送信息分为三是通信网的基本任务，传送信息分为三大类：大类：用户信息、信令信息、管理信息用户信息、信令信息、管理信息。n信令机制：信令机制：通信网上通信网上控制信息交换控制信息交换的机制。的机制。n网络管理：网络管理：负责网络的负责网络的运营、维护、资源管理运营、维护、资源管理，以，以保证网络在正常和故障情况下的服务质量。保证网络
13、在正常和故障情况下的服务质量。各类通信网在类型、方式、提供服务等方面各不各类通信网在类型、方式、提供服务等方面各不相同，但在网络结构、基本功能、实现原理上相似。相同，但在网络结构、基本功能、实现原理上相似。支撑网电话网ATM 网InternetFR 网移动网业务网光传送网传送网SDH/SONET信令网管理网同步网 为实现通信网的以上功能，一个完整的现代通为实现通信网的以上功能，一个完整的现代通信网可分为相互依存的三部分：信网可分为相互依存的三部分：传送网、业务网、支撑网传送网、业务网、支撑网通信网的功能结构通信网的功能结构 通信网的功能结构通信网的功能结构业务网业务网n构成业务网的主要技术要素
14、。构成业务网的主要技术要素。网络拓扑结构、网络拓扑结构、交换节点交换节点技术、编号计划、信技术、编号计划、信令技术、路由选择、业务类型、计费方式、服务性令技术、路由选择、业务类型、计费方式、服务性能保证机制等。能保证机制等。业务网业务网向用户提供各种通信业务，如基本话音、向用户提供各种通信业务，如基本话音、数据、多媒体、租用线、数据、多媒体、租用线、VPNVPN等。等。主要业务网的类型主要业务网的类型 通信网的功能结构通信网的功能结构业务网业务网n独立于具体业务网。独立于具体业务网。n传送网主要技术要素有：传输介质、复用体制、传送网主要技术要素有：传输介质、复用体制、传送网节点技术等传送网节点
15、技术等n传送网节点主要有分插复用设备传送网节点主要有分插复用设备(ADM)(ADM)和交叉连接和交叉连接设备设备(DXC)(DXC)两种类型，是传送网的核心要素。两种类型，是传送网的核心要素。n目前主要传送网：目前主要传送网：SDH/SONETSDH/SONET和和光传送网光传送网(OTN)(OTN)通信网的功能结构通信网的功能结构传送网传送网 传送网传送网为交换节点为交换节点/业务节点之间的互连分配电业务节点之间的互连分配电路，负责提供信息的透明传输通道。路，负责提供信息的透明传输通道。通信网的功能结构通信网的功能结构支撑网支撑网n同步网同步网。实现节点设备、传输设备之间的时钟同步、实现节点
16、设备、传输设备之间的时钟同步、帧同步以及全网的网同步帧同步以及全网的网同步(主从同步主从同步/准同步准同步)。n信令网信令网。在网络节点之间传送业务相关或无关的控在网络节点之间传送业务相关或无关的控制信息流制信息流(NO.7信令网信令网)。n管理网管理网。监视业务网的运行情况，并相应地采取控监视业务网的运行情况，并相应地采取控制和管理手段，以保证通信的制和管理手段，以保证通信的QoS(SNMP/TMN)。支撑网支撑网负责提供业务网正常运行所必需的信令、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，支撑同步、网络管理、业务管理、运营管理等功能，支撑网包含三部分：网
17、包含三部分：1.5 通信网的类型通信网的类型按业务类型分按业务类型分通信网按业务类型通信网按业务类型(视、音、数据视、音、数据)分为：分为：n电话通信网电话通信网(如如PSTNPSTN、移动通信网等、移动通信网等)是最早发展起来的，为语音业务的传送、转接而设置是最早发展起来的，为语音业务的传送、转接而设置的网络。的网络。n数据通信网数据通信网(如如X.25X.25、InternetInternet、帧中继网等、帧中继网等)指按一定协议（或规程）完成由数字、字母、符号等指按一定协议（或规程）完成由数字、字母、符号等表示的具有离散形式信息的传输与交换的一种通信方式。表示的具有离散形式信息的传输与交
18、换的一种通信方式。n有线电视网有线电视网(广播型和双向交互型）等。广播型和双向交互型）等。是通过有线线路在电视中心和用户终端之间传送图像、是通过有线线路在电视中心和用户终端之间传送图像、声音信息的闭路电视系统。声音信息的闭路电视系统。按空间距离分按空间距离分通信网按空间距离，可分为：通信网按空间距离，可分为：n广域网广域网(WAN(WAN：Wide Area Network)Wide Area Network)：远程网，范围远程网，范围通常为几十到几千公里。通常为几十到几千公里。InternetInternet是广域网，是一是广域网，是一种公共数据网络。种公共数据网络。n城域网城域网(MAN(
19、MAN：Metropolitan Area Network)Metropolitan Area Network)：传输传输距离一般在距离一般在50-100km50-100km之内，目前以光纤为媒体，提之内，目前以光纤为媒体，提供供45-150Mbps45-150Mbps的高速率，的高速率，是网络运营商在城市范围是网络运营商在城市范围内组建的、提供各种信息服务的网络集合内组建的、提供各种信息服务的网络集合。n局域网局域网(LAN(LAN：Local Area Network)Local Area Network)：传输距离一传输距离一般在几公里以内，速率在般在几公里以内，速率在10Mb10Mbp
20、sps以上。以上。按信号传输方式分按信号传输方式分通信网按信号传输方式可分为通信网按信号传输方式可分为n模拟通信网：模拟通信网：网中传输和交换的是模拟信号。网中传输和交换的是模拟信号。n数字通信网：数字通信网：网中传输和交换的是数字信号。网中传输和交换的是数字信号。n模拟信号如何转换成数字信号？模拟信号如何转换成数字信号？n数字信号传输的优势？数字信号传输的优势？按运营方式分按运营方式分通信网按运营方式可分为：通信网按运营方式可分为：n公用通信网：公用通信网：电信公司建设的各种公用网都电信公司建设的各种公用网都是为所有按章交费的用户提供服务。是为所有按章交费的用户提供服务。n专用通信网：专用通
21、信网：是某个部门为本单位的特殊工是某个部门为本单位的特殊工作的需要而建立的网络。作的需要而建立的网络。n局域网是专用网吗？反之呢？局域网是专用网吗？反之呢？n请查阅了解请查阅了解VPNVPN。按传输媒介分按传输媒介分通信网按信号通信网按信号传输媒介传输媒介可分为可分为n有线通信网：有线通信网：双绞线、同轴电缆和光缆等传双绞线、同轴电缆和光缆等传输信号的通信网。输信号的通信网。n无线通信网：无线通信网：使用无线电波在空间传输信号使用无线电波在空间传输信号的通信网、移动通信网和卫星通信网。的通信网、移动通信网和卫星通信网。按军事地位及作用分按军事地位及作用分n战略通信网：战略通信网：指为国家最高指
22、挥当局、各军兵种和指为国家最高指挥当局、各军兵种和战区级指挥控制系统服务的、提供长途定点通信的战区级指挥控制系统服务的、提供长途定点通信的固定通信系统固定通信系统，它是实施战略级指挥控制的手段。，它是实施战略级指挥控制的手段。特点：覆盖广大地域以组成军事通信特点：覆盖广大地域以组成军事通信公用网公用网。n战术通信网：战术通信网：是为保障战役军团、战术兵团、部队是为保障战役军团、战术兵团、部队（分队）指挥而组织的通信网络。（分队）指挥而组织的通信网络。如：如：野战综合通信系统野战综合通信系统是符合战役（战术）特点和是符合战役（战术）特点和作战要求的新型、多功能战术通信系统，生存性、作战要求的新型
23、、多功能战术通信系统，生存性、机动性、保密性、抗干扰性、时效性、互通性好。机动性、保密性、抗干扰性、时效性、互通性好。1.6 通信网的传输介质通信网的传输介质 物理层物理层 物理层物理层发送方发送方接收方接收方传输介质位于物理层以下，并直接由物理层控制。传输介质位于物理层以下，并直接由物理层控制。光光/电缆或空气电缆或空气传输介质传输介质:是数据传输中收发双方的物理通路，是数据传输中收发双方的物理通路，其特性对网络的通信速度和通信量都有很大影响。其特性对网络的通信速度和通信量都有很大影响。通信网的传输介质通信网的传输介质传输介质传输介质有线传输介质有线传输介质双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆无线传
24、输介质无线传输介质无线电、微波、红外线、无线电、微波、红外线、激光激光光缆光缆n有线传输介质有线传输介质：双绞线、同轴电缆、光缆：双绞线、同轴电缆、光缆n无线传输介质无线传输介质：无线电、微波、红外线、激光：无线电、微波、红外线、激光通信网的传输介质通信网的传输介质有线传输媒体有线传输媒体n同轴电缆同轴电缆n50 同轴电缆同轴电缆n75 同轴电缆同轴电缆n双绞线双绞线n屏蔽双绞线屏蔽双绞线 STP(Shielded Twisted Pair)n无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线 UTP(Unshielded Twisted Pair)n光缆光缆 n多模多模n单模单模同轴电缆同轴电缆(Coaxial Ca
25、ble)同轴电缆同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘线、网状编织的外导体屏蔽层及保护合线）、绝缘线、网状编织的外导体屏蔽层及保护塑料外层所组成。塑料外层所组成。铜芯铜芯绝缘层绝缘层外导体屏外导体屏蔽层蔽层保护套保护套n基带同轴电缆：基带同轴电缆：用于传输用于传输数字信号数字信号，阻抗，阻抗5050，一般，一般用于用于局域网局域网连接。连接。同轴电缆同轴电缆(Coaxial Cable)n宽带同轴电缆：宽带同轴电缆：用于传输用于传输模拟信号模拟信号，阻抗阻抗7575，一一般用于般用于有线电视（有线电视（CATVCATV）信号的传输。信号的传
26、输。BNC TBNC T型连接器：型连接器：从主线路分支以连接计算机从主线路分支以连接计算机 HFC(HybridHFC(Hybrid Fiber-Coaxial)Fiber-Coaxial)：利用利用混合光纤混合光纤同轴来进行双同轴来进行双向宽带通信的向宽带通信的CATVCATV网络，是一种网络，是一种宽带接入宽带接入技术。技术。作为早期局域网主要连接介质已逐渐淘汰作为早期局域网主要连接介质已逐渐淘汰n 特点：辐射小和抗干扰能力强；特点：辐射小和抗干扰能力强；n 常用于电视工业，曾是常用于电视工业，曾是LANLAN中应用的传输媒体。中应用的传输媒体。n 拓扑结构：总线形拓扑结构：总线形n 体
27、积大，不能承受缠结、压力和严重弯曲，成本高体积大，不能承受缠结、压力和严重弯曲，成本高同轴电缆同轴电缆(Coaxial Cable)双绞线双绞线n双绞线除用来作为双绞线除用来作为用户环路用户环路传递电话信息外，还传递电话信息外，还用来传递用来传递网络数据网络数据。n双绞线分为双绞线分为屏蔽双绞线屏蔽双绞线STPSTP和和非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTPUTP 将相互绝缘的铜导线并排放在一起，用规则的方将相互绝缘的铜导线并排放在一起，用规则的方法绞合起来就构成了双绞线。法绞合起来就构成了双绞线。屏蔽双绞线屏蔽双绞线STPSTPn以铝箔屏蔽，减少干扰和串音，质量好但以铝箔屏蔽，减少干扰和串音，质量好
28、但更笨重更笨重更昂贵。更昂贵。铜线聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层屏蔽双绞线屏蔽双绞线 STP屏蔽双绞线屏蔽双绞线STPSTP：为提高双绞线的抗干扰能力，可在为提高双绞线的抗干扰能力，可在双绞线外面再加上用金属丝编织成的屏蔽层，即屏双绞线外面再加上用金属丝编织成的屏蔽层，即屏蔽双绞线蔽双绞线。非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTPUTP铜线聚氯乙烯 套层绝缘层无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线 UTPUTP非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTPUTP：非屏蔽双绞线没有金属屏蔽层。非屏蔽双绞线没有金属屏蔽层。根据双绞线线对间绞合度以及线对内两根导线绞合根据双绞线线对间绞合度以及线对内两根导线绞合度不同，可分为度不同，可分为UTP
29、3UTP3和和UTP5UTP5。HUB/SWITCH工作站工作站HUB/SWITCH工作站工作站双绞线典型应用双绞线典型应用-LAN-LAN光线在光纤中的折射光线在光纤中的折射 折射角折射角入射入射角角 包层包层（低折射率的媒体）（低折射率的媒体）包层包层（低折射率的媒体）（低折射率的媒体）纤芯纤芯（高折射率的媒体）（高折射率的媒体）包层包层纤纤芯芯光纤光纤 (Fiber)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射光纤光纤的芯由玻璃构成的，传输光信号。的芯由玻璃构成的，传输光信号。应用在主干网络中，还有百兆、千兆快速以太网中。应用在主干网络中，还有百兆、千兆快速以
30、太网中。光纤光纤光纤传播的特点：光纤传播的特点：n信号衰减少，信号衰减少，可以无中继远距离传输；可以无中继远距离传输；n带宽宽，带宽宽，传输速度高，传输能力强；传输速度高，传输能力强；n电磁隔离，电磁隔离，由于传输信息是光束而非电气信号，由于传输信息是光束而非电气信号，因此光纤传输的信号因此光纤传输的信号不受电磁的干扰不受电磁的干扰，抗干扰能，抗干扰能力强，无辐射，保密性好；力强，无辐射，保密性好；n重量轻，容量大，重量轻，容量大，非常适合多媒体通信。非常适合多媒体通信。n缺点缺点：光纤精确地连接需要：光纤精确地连接需要较高的技术较高的技术；单向传播单向传播，要实现双向则需要两根光纤。，要实现
31、双向则需要两根光纤。如果光纤断裂，如果光纤断裂，很难检测和修复。很难检测和修复。若干年将会继续使用的媒体若干年将会继续使用的媒体光纤光纤单模光纤单模光纤(Single-mode fiber SMF):激光二级管为光源产生激光，激光二级管为光源产生激光，定向性强，以单一模式传输，距离定向性强，以单一模式传输，距离100km，性能好，成本高。，性能好，成本高。多模多模 MMF 输入电信号输入电信号输出电信号输出电信号单模单模 SMF 波长波长:1300,1550 nm波长波长:850,1300 nm多束光线以不同反多束光线以不同反射角传播射角传播单束光线沿直线传播单束光线沿直线传播光纤光纤多模光纤
32、多模光纤(Multimode fiber MMF):发光二极管为光源产生莹光，发光二极管为光源产生莹光，定向性差，以多模式传输，距离定向性差，以多模式传输，距离2km以内，性能稍差，价格低。以内，性能稍差，价格低。n2121世纪世纪，美国国防部美国国防部列出列出十大国防技术中十大国防技术中，光纤光纤技术占据举足轻重地位。技术占据举足轻重地位。预示美国等西方国家对预示美国等西方国家对光纤技术军事应用的研究将全面展开并加速进行光纤技术军事应用的研究将全面展开并加速进行n2121世纪的军事通信和武器装备离开了光纤技术将世纪的军事通信和武器装备离开了光纤技术将无无“现代化现代化”或或“先进先进”可言，
33、在未来战争中将可言，在未来战争中将处于被动挨打的局面。处于被动挨打的局面。n光纤的军事应用光纤的军事应用1)1)战略和战术通信的远程系统战略和战术通信的远程系统 2)2)基地间通信的局域网基地间通信的局域网3)3)卫星地球站、雷达等设施间的链路卫星地球站、雷达等设施间的链路光纤的军事应用光纤的军事应用无线传输媒体无线传输媒体-短波短波 短波通信主要是靠电离层的反射。短波通信主要是靠电离层的反射。短波：短波：频率为频率为3 3 30MHz30MHz，波长为，波长为100m100m 10m10m的无线电波。的无线电波。地波：地波：1.55 MHz 短波通信实际使用范围为短波通信实际使用范围为1.5
34、30MHz天波天波地表面波地表面波直接波直接波地面反射波地面反射波地波地波电离层电离层 短波通信多年来被广泛用于政府、军事、外短波通信多年来被广泛用于政府、军事、外交、气象、商业等部门，用以传送语音、文字、交、气象、商业等部门，用以传送语音、文字、图象、数据等信息。尤其是军事部门，它始终是图象、数据等信息。尤其是军事部门，它始终是军事指挥的重要手段之一。军事指挥的重要手段之一。无线传输媒体无线传输媒体-短波短波 n 勿需中继站就可实现远距离通信勿需中继站就可实现远距离通信n 机动性强、使用灵活机动性强、使用灵活n 对自然灾害和战争的抗毁性强对自然灾害和战争的抗毁性强微波通信微波通信n微波在空间
35、是直线传播微波在空间是直线传播，地球是个曲面，因此其传，地球是个曲面，因此其传播距离受到限制。一般播距离受到限制。一般50km50km传播距离需约传播距离需约50m50m高微高微波塔，波塔，80km80km需约需约100m100m高微波塔。高微波塔。n微波主要包括：微波主要包括：n地面微波通信地面微波通信n卫星通信卫星通信 无线传输媒体无线传输媒体-微波微波 微波：微波：使用波长为使用波长为1 10.1m(0.1m(频率为频率为0.30.33GHz)3GHz)的电磁的电磁波进行的通信。波进行的通信。n两个地面站之间传送距离：两个地面站之间传送距离：50-100km50-100kmn微波中继通信
36、或称微波中继通信或称微波接力通信微波接力通信。地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路微波传送塔微波传送塔地面微波通信示意图地面微波通信示意图无线传输媒体无线传输媒体-微波微波 卫星通信示意图卫星通信示意图VSAT地面站地面站主控站主控站VSAT地面站地面站无线传输媒体无线传输媒体-微波微波 使用地球卫星作为转使用地球卫星作为转发器接收和转发信号发器接收和转发信号(Very Small Aperture Terminal)地球同步卫星通信地球同步卫星通信 常用卫星通信是利用常用卫星通信是利用3600036000公里高的人造地球同步公里高的人造地球同步卫星作为中继器的一种微波接力通信，相当于无人
37、值卫星作为中继器的一种微波接力通信，相当于无人值守微波通信中继站，有守微波通信中继站，有3 3颗同步卫星能实现全球通信。颗同步卫星能实现全球通信。无线传输媒体无线传输媒体-微波微波 n红外线被广泛用于短距离通信，如电视遥控等，红外线被广泛用于短距离通信，如电视遥控等，也可被用于无线也可被用于无线LANLAN。n相对有方向性、便宜并且容易制造。相对有方向性、便宜并且容易制造。n不能穿透坚实的物体，因此不会跟其它房间发生不能穿透坚实的物体，因此不会跟其它房间发生串扰。串扰。无线传输媒体无线传输媒体-红外红外 传输媒介的军事应用传输媒介的军事应用美国战略美国战略C4ISR系统系统-自动化指挥系统自动
38、化指挥系统 n指挥、控制、通信、计算机与情报、监视、侦察指挥、控制、通信、计算机与情报、监视、侦察n“神经脉络神经脉络”通信系统通信系统 包括由专用计算机控制的若干自动化交换中心以及包括由专用计算机控制的若干自动化交换中心以及若干固定或机动的野战通信枢纽。若干固定或机动的野战通信枢纽。手段：电缆、光纤、短波、微波、卫星通信等手段：电缆、光纤、短波、微波、卫星通信等光纤的军事应用光纤的军事应用美国战略美国战略C4ISR系统系统-自动化指挥系统自动化指挥系统n高效的信息基础设施和一体化高效的信息基础设施和一体化C C4 4ISRISR的系统，使美军的系统，使美军具备近实时发现、跟踪、定位和攻击地球
39、表面任何具备近实时发现、跟踪、定位和攻击地球表面任何目标的能力，提高国防管理的效益和效率。目标的能力，提高国防管理的效益和效率。n目前美军针对系统互通性能差的弱点，以目前美军针对系统互通性能差的弱点，以“勇士勇士C4IC4I”计划为蓝本，近期内对各军种计划为蓝本，近期内对各军种C C4 4ISRISR系统进行系统进行系统集成系统集成通信系统通信系统，实现最大程度互通，远期目标，实现最大程度互通，远期目标是建立一个是建立一个多级保密的全球无缝信息网多级保密的全球无缝信息网。1.7 通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构n采用图论中拓扑学观点研究通信网的拓扑结构：采用图论
40、中拓扑学观点研究通信网的拓扑结构：网网络节点设备抽象为络节点设备抽象为“点点”，传输介质抽象为，传输介质抽象为“线线”，形成点和线组成的几何图形。形成点和线组成的几何图形。n拓扑结构是实现各种网络协议的基础，它对网络的拓扑结构是实现各种网络协议的基础，它对网络的性能，系统的可靠性与通信费用都有很大影响。性能，系统的可靠性与通信费用都有很大影响。通信网是由节点设备和链路构成的集合。网络中通信网是由节点设备和链路构成的集合。网络中各节点相互连接的方法和形式称为各节点相互连接的方法和形式称为网络拓扑结构。网络拓扑结构。通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构(a)(b)(c)(d)(e)通信网的拓扑结构通信
41、网的拓扑结构(a)(a)网状网网状网(b)(b)星型网星型网(c)(c)复合型网复合型网(d)(d)总线型网总线型网(e)(e)环状网环状网通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构打印打印机机磁盘磁盘工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站终接器终接器终接器终接器服务器服务器总线型：总线型：所有结点通过硬件接口连接并共享一根传输所有结点通过硬件接口连接并共享一根传输总线，任何站发送的信号都沿着传输总线传播，并能总线，任何站发送的信号都沿着传输总线传播，并能被所有其它站接收。被所有其它站接收。优点：优点：结构简单，价格低廉、安装使用方便。结构简单，价格低廉、安装使用方便。缺点：缺点：故障诊断和隔
42、离比较困难。故障诊断和隔离比较困难。优点：优点：单点故障不影响全网，结构简单。增删节点及维护管单点故障不影响全网，结构简单。增删节点及维护管理容易；故障隔离和检测容易，延迟时间较短。理容易；故障隔离和检测容易，延迟时间较短。缺点：缺点：资源利用率低；网络性能过于依赖中心节点。资源利用率低；网络性能过于依赖中心节点。星型拓扑结构示意图星型拓扑结构示意图工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站服务器服务器集线器集线器通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构星型：星型：以中央结点为中心，把若干外围结点连接起以中央结点为中心，把若干外围结点连接起来的幅射式互连结构，亦称为辐射网。来的幅射式互连结构，亦
43、称为辐射网。优点：优点：网结构简单网结构简单,而且有自愈功能。而且有自愈功能。缺点：缺点：节点过多时节点过多时,影响传输效率。环某处断开会导致整个系影响传输效率。环某处断开会导致整个系统的失效，节点的加入和撤出过程复杂。统的失效，节点的加入和撤出过程复杂。环型拓扑结构示意图环型拓扑结构示意图工作站工作站工作站工作站工作站工作站服务器服务器工作站工作站工作站工作站环型：环型：将所有网络结点通过点到点通信线路连接成闭将所有网络结点通过点到点通信线路连接成闭合环路，数据沿一个方向逐站传送，每个结点的地位合环路，数据沿一个方向逐站传送，每个结点的地位和作用相同，且每个结点都能获得执行控制权。和作用相同
44、，且每个结点都能获得执行控制权。通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构网状：网状：所有结点之间的连接是任意的，没有规律。所有结点之间的连接是任意的，没有规律。网状拓扑结构示意图网状拓扑结构示意图工作站工作站工作站工作站工作站工作站路由器路由器工作站工作站路由器路由器路由器路由器路由器路由器优点：优点：有较高可靠性。某一线路或节点有故障时有较高可靠性。某一线路或节点有故障时,不会影响整个不会影响整个网络的工作。网络的工作。缺点：缺点：结构复杂，需要路由选择和流控制功能，网络控制软件结构复杂，需要路由选择和流控制功能，网络控制软件复杂，硬件成本较高，不易管理和维护。复杂，硬件成本较高，不易管理和维护。通
45、信网的拓扑结构通信网的拓扑结构复合型：复合型：是将某两种单一拓扑结构混合起来，取两者的是将某两种单一拓扑结构混合起来，取两者的优点构成的拓扑结构。优点构成的拓扑结构。通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构“星星-总总”式式混合型拓扑混合型拓扑“星星-环环”式式混合型拓扑混合型拓扑 1.8 通信网的复用技术通信网的复用技术频分复用、时分复用和统计时分复用频分复用、时分复用和统计时分复用 信道信道A1A2B1B2C1C2信道信道信道信道(a)(a)不使用复用技术不使用复用技术共享信道共享信道A1A2B1B2C1C2复用复用分用分用(b)使用复用技术使用复用技术复用复用(Multiplexing)：在同一
46、传输媒质中同时传输多：在同一传输媒质中同时传输多路信号的技术，用以提高通信线路利用率。路信号的技术，用以提高通信线路利用率。FDM(频分复用频分复用)复用器复用器 将传输信道总带宽划分成若干将传输信道总带宽划分成若干子频带子频带(子信道子信道)，每，每个子信道传输一路信号。总频率宽度大于各子信道频率个子信道传输一路信号。总频率宽度大于各子信道频率之和，在各子信道间设立之和，在各子信道间设立隔离带隔离带，保证各路信号传输互，保证各路信号传输互不干扰不干扰。TDM(同步时分复用同步时分复用)复用器复用器 将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片间片(
47、时隙时隙)，分配给每一个信号源使用，每一路信号，分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。在自己的时隙内独占信道进行数据传输。统计时分多路复用统计时分多路复用(STDM)“统计复用统计复用”是指用户终端不是固定地对应于公共信是指用户终端不是固定地对应于公共信道的某一个时隙，是道的某一个时隙，是“动态地动态地”按需分配公共信道中按需分配公共信道中的时隙的时隙,使所有时隙都能饱满使用，提高线路利用率。使所有时隙都能饱满使用，提高线路利用率。STDM/STDM/异步异步TDMTDM 时分复用应用时分复用应用同步时分复用系统（分两类）：同步时分复用系统（分两类）：1、准同步
48、系列、准同步系列PDH（用于公共电话网（用于公共电话网PSTN）2、同步系列、同步系列SDH（用于光纤通信等骨干网络）（用于光纤通信等骨干网络）统计时分复用系统（分两类）：统计时分复用系统（分两类）：1、虚电路方式（如、虚电路方式（如X.25、帧中继、帧中继、ATM）2、数据报方式（如、数据报方式（如TCP/IP）波分复用波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)n指在一根光纤上能同时传送多个波长不同的光载波的指在一根光纤上能同时传送多个波长不同的光载波的复用技术。复用技术。n整个波长频带被划分为若干个波长范围整个波长频带被划分为若干个波长范围(光信道光
49、信道)，每，每个用户占用一个波长范围进行传输。个用户占用一个波长范围进行传输。1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 20 Gb/s复复用用器器分分用用器器EDFA120 km光调制器光调制器光解调器光解调器波分复用波分复用WDM通常有通常有3 3种复用方式：种复用方式：n 复用两路光载波信号复用两路光载波信号(1310
50、nm(1310nm和和1550nm1550nm波长波长)n 稀疏波分复用稀疏波分复用CWDM(1200CWDM(12001700nm1700nm的宽窗口，的宽窗口，4 4波波或或8 8波，最多波，最多1616波）波）n 密集波分复用密集波分复用DWDM(8DWDM(8160160个波长，间隔一般个波长，间隔一般1.6nm)1.6nm)例如：例如：100根速率为根速率为2.5Gb/s的光纤，采用的光纤，采用16倍的倍的DWDM，单根光纤可传输的数据流量高达单根光纤可传输的数据流量高达40 Gbit/s。码分复用码分复用CDM(Code Division Multiplexing)n常用术语：常用
