通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成CONTANTS目錄一、通信網(wǎng)概述二、通信網(wǎng)基礎(chǔ)知識三、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)框架四、傳輸與介質(zhì)五、路由與交換通信網(wǎng)概述通信系統(tǒng)通信是信息在不同時空節(jié)點(diǎn)之間的傳遞。任何通信系統(tǒng)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(fā)送設(shè)備的一部分組合成發(fā)送端設(shè)備,接收設(shè)備的一部分和信宿組合成接收端設(shè)備。發(fā)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(gòu)成傳輸系統(tǒng)/鏈路。終端設(shè)備和傳輸系統(tǒng)/鏈路就組成一個通信系統(tǒng)。通信網(wǎng)概述通信網(wǎng)多個通信系統(tǒng)通過交換系統(tǒng)按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組合在一起,就形成一個通信網(wǎng)。通信網(wǎng)的基本構(gòu)成要素是終端設(shè)備、傳輸設(shè)備、轉(zhuǎn)接交換設(shè)備。通信網(wǎng)通信基礎(chǔ)知識編碼與解碼編碼是信息從一種形式或格式轉(zhuǎn)換為另一種形式的過程。用預(yù)先規(guī)定的方法將文字、數(shù)字或其它對象編成數(shù)碼，或?qū)⑿畔ⅰ?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成規(guī)定的電脈沖信號。編碼是信息從一種形式或格式轉(zhuǎn)換為另一種形式的過程。解碼，是編碼的逆過程。通信基礎(chǔ)知識模數(shù)／數(shù)模轉(zhuǎn)換（A/D和D/A）模數(shù)轉(zhuǎn)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(xù)變化的信號x(t)轉(zhuǎn)換成時間上離散的采樣信號x(n)。根據(jù)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(fù)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(xù)的窄脈沖，要把一個采樣輸出信號數(shù)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(chǔ)知識模數(shù)／數(shù)模轉(zhuǎn)換（A/D和D/A）量化是將連續(xù)幅度的抽樣信號轉(zhuǎn)換成離散時間、離散幅度的數(shù)字信號，量化的主要問題就是量化誤差。假設(shè)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(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗值有關(guān)。編碼是將量化后的信號編碼成二進(jìn)制代碼輸出。這些過程有些是合并進(jìn)行的，例如，采樣和保持就利用一個電路連續(xù)完成，量化和編碼也是在轉(zhuǎn)換過程同時實(shí)現(xiàn)的，且所用時間又是保持時間的一部分。通信基礎(chǔ)知識復(fù)用與解復(fù)用復(fù)用技術(shù)是指一種在傳輸路徑上綜合多路信道，然后恢復(fù)原機(jī)制或解除終端各信道復(fù)用技術(shù)的過程。在數(shù)據(jù)通信中，復(fù)用技術(shù)提高了信道傳輸效率，有廣泛應(yīng)用。多路復(fù)用技術(shù)是在發(fā)送端將多路信號進(jìn)行組合，在一條專用的物理信道上實(shí)現(xiàn)傳輸，接收端再將復(fù)合信號分離出來。復(fù)用技術(shù)按照復(fù)用方式可以分為：確定復(fù)用和統(tǒng)計(jì)復(fù)用兩大類。通信基礎(chǔ)知識復(fù)用與解復(fù)用確定復(fù)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(yè)務(wù)連接獨(dú)占，多條業(yè)務(wù)連接各行其道，相安無事。以下都屬于確定復(fù)用范疇：●FDM；●PDH；●SDH；●WDM通信基礎(chǔ)知識復(fù)用與解復(fù)用統(tǒng)計(jì)復(fù)用，是指將通道不作確定的“拆分”，而是每條業(yè)務(wù)連接通過各自的標(biāo)識號來做區(qū)分，各個業(yè)務(wù)連接根據(jù)自身需要來爭搶資源，系統(tǒng)會定義爭搶的優(yōu)先級以及擁塞時的拋棄優(yōu)先級。下列技術(shù)都屬于統(tǒng)計(jì)復(fù)用范疇：●PSPDN(X.25)；●幀中繼；●PPP；●ATM；●以太網(wǎng)通信基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫ㄐ呕A(chǔ)知識一般的電信網(wǎng)，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(wǎng)狀、環(huán)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(chǔ)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(jìn)而沒有所謂的“連接”，根據(jù)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(chǔ)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(wǎng)絡(luò)資源建立起一條通道，并在這條通道上傳遞信號，在通信結(jié)束后關(guān)閉這一通道，這就是面向連接。最早的面向連接的技術(shù)體制是傳統(tǒng)的PSTN；接著，在數(shù)據(jù)網(wǎng)中也被廣泛應(yīng)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(chǔ)知識非面向連接在一次數(shù)據(jù)傳送過程中，數(shù)據(jù)包逐節(jié)點(diǎn)傳遞，在每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，根據(jù)數(shù)據(jù)包中的目的地地址，借助于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的路由信息，選擇通往下一個節(jié)點(diǎn)的通道；由于在數(shù)據(jù)傳送前并沒有預(yù)約帶寬，因此在每個節(jié)點(diǎn)上，都需要進(jìn)行“競爭”接入，并最終到達(dá)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(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)，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(shù)據(jù)包就能到達(dá)目的地。最典型的無連接網(wǎng)絡(luò)是X.25（PSPDN）分組網(wǎng)、IP網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)。尋址技術(shù)通信基礎(chǔ)知識現(xiàn)代通信技術(shù)的核心環(huán)節(jié)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(shù)據(jù)包如何順利到達(dá)目的地的技術(shù)。電信網(wǎng)絡(luò)按照機(jī)理分為“有連接操作尋址技術(shù)”和“無連接操作尋址技術(shù)”。前者是針對那些有連接操作的技術(shù)體制，而后者正好相反。尋址技術(shù)通信基礎(chǔ)知識任何接入通信網(wǎng)絡(luò)的終端A，若需要從通信網(wǎng)絡(luò)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(dá)。在任何一個通信網(wǎng)絡(luò)上，每個節(jié)點(diǎn)都需要有規(guī)范的、可查詢的地址標(biāo)識。比如在電話交換網(wǎng)上，電話號碼就是地址標(biāo)識；在IP網(wǎng)上，IP地址就是地址標(biāo)識；在以太網(wǎng)上，以太網(wǎng)MAC地址就是地址標(biāo)識；在互聯(lián)網(wǎng)上，網(wǎng)址或者超文本鏈接地址就是地址標(biāo)識。通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)框架概述通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)框架演進(jìn)，是通信網(wǎng)永恒的主題。永遠(yuǎn)處于發(fā)展中的通信技術(shù)，其分類法多種多樣，無論哪種分類，都很難做到完全嚴(yán)格和完全清晰。這符合自然辯證法。通信網(wǎng)是人類誕生以后創(chuàng)造的，是新生事物，其發(fā)展也隨著人的創(chuàng)造發(fā)明以及其他學(xué)科的進(jìn)步而同步發(fā)展；新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，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(shù)類別的新鮮事物的出現(xiàn)，本身就是通信網(wǎng)演進(jìn)的特點(diǎn)之一。為了便于研究，專家們只是粗略地將所有通信網(wǎng)歸結(jié)為傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和支撐網(wǎng)幾大類傳輸網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)框架傳輸網(wǎng)是指用作傳輸通道的網(wǎng)絡(luò)，它一般架構(gòu)在交換網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和支撐網(wǎng)之下，用來提供信號傳送和轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)，是上述3種網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)網(wǎng)。傳送網(wǎng)一般研究的介質(zhì)實(shí)體是光纜光纖、銅線、信號放大器、接口和接頭、接口轉(zhuǎn)換器、微波系統(tǒng)、PDH光端機(jī)、MUX復(fù)用器、SDH設(shè)備、WDM、ASON、衛(wèi)星通信中的衛(wèi)星，等等，一般研究的技術(shù)類型有光纖原理、光纖放大器、熔接技術(shù)、調(diào)制解調(diào)技術(shù)、頻譜技術(shù)、SDH倒換技術(shù)、PCM復(fù)用技術(shù)、信道與噪聲、差錯控制，等等。傳送網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)、語音網(wǎng)的結(jié)合都非常緊密，而與電信業(yè)務(wù)的距離則相對較遠(yuǎn)。語音網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)框架最早的通信網(wǎng)、最成熟的通信網(wǎng)、發(fā)展周期最長的通信網(wǎng)，這些描述都適合于一種通信網(wǎng)絡(luò)——PSTN。簡單地說，語音網(wǎng)為用戶提供相互之間的語音通信，當(dāng)然包括固定網(wǎng)和移動網(wǎng)的語音通信。語音網(wǎng)一般研究的介質(zhì)實(shí)體是程控交換機(jī)、移動基站、接入網(wǎng)設(shè)備、電話機(jī)、傳真機(jī)、手機(jī)、SIM卡等；一般研究的技術(shù)有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、交換原理、電話號碼管理、傳真技術(shù)、語音壓縮技術(shù)等。語音網(wǎng)是最早的電信網(wǎng)，和數(shù)據(jù)網(wǎng)的結(jié)合越來越緊密。隨著NGN/IMS技術(shù)的發(fā)展，語音將逐步承載在以TCP/IP為核心的數(shù)據(jù)網(wǎng)之上。數(shù)據(jù)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)框架數(shù)據(jù)網(wǎng)是在20世紀(jì)最后十幾年高速發(fā)展起來的，是相對發(fā)展較晚、技術(shù)變化較快的網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)網(wǎng)是用來傳送數(shù)據(jù)的，包括互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、DDN、幀中繼、VPN、視頻業(yè)務(wù)等，隨著業(yè)務(wù)的不斷融合，也可以提供語音業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)網(wǎng)研究的介質(zhì)實(shí)體包括路由器、交換機(jī)、防火墻、服務(wù)器、視頻終端、MCU等；一般研究的技術(shù)類型有幀中繼技術(shù)、ATM技術(shù)、TCP/IP、路由協(xié)議、MPLS、P2P、視頻分發(fā)、流媒體、地址規(guī)劃等。數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)體制多樣，應(yīng)用廣泛，以TCP/IP為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)網(wǎng)將成為未來電信網(wǎng)的基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)。支撐網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)框架支撐網(wǎng)是為了配合通信網(wǎng)正常工作而建立的信令網(wǎng)、智能網(wǎng)、同步網(wǎng)、營賬系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)等。支撐網(wǎng)研究的介質(zhì)實(shí)體包括時鐘、七號信令系統(tǒng)、智能網(wǎng)系統(tǒng)、網(wǎng)管網(wǎng)等；一般研究的技術(shù)類型有同步技術(shù)、智能網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理（如TMN、SNMP等）、經(jīng)營管理支撐系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件等。傳輸與介質(zhì)傳送介質(zhì)傳輸與介質(zhì)傳輸介質(zhì)是指在網(wǎng)絡(luò)中傳輸信息的載體，常用的傳輸介質(zhì)分為有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)兩大類。有線傳輸介質(zhì)是指在兩個通信設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)的物理連接部分，它能將信號從一方傳輸?shù)搅硪环?，有線傳輸介質(zhì)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(zhì)即電磁波，在自由空間傳輸?shù)碾姶挪ǜ鶕?jù)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(jìn)行傳輸。光纖傳輸與介質(zhì)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(gòu)成，最外層是一種彈性耐磨的聚乙烯護(hù)套，整根光纖呈圓柱形，其典型結(jié)構(gòu)如圖。同軸電纜傳輸與介質(zhì)金屬電纜在通信網(wǎng)的應(yīng)用中，以同軸電纜和雙絞線最為廣泛。同軸電纜由同軸的內(nèi)外兩個導(dǎo)體組成，內(nèi)導(dǎo)體是一根金屬線，外導(dǎo)體是一根圓柱形的套管，一般是細(xì)金屬線編制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)外導(dǎo)體之間有絕緣層。雙絞線傳輸與介質(zhì)雙絞線（twistedpair，TP）是一種綜合布線工程中最常用的傳輸介質(zhì)，是由兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線組成的。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起，每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射出來的電波會被另一根線上發(fā)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(dǎo)線相互纏繞而成，“雙絞線”的名字也是由此而來。實(shí)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(fā)器（光貓）傳輸與介質(zhì)光纖收發(fā)器，是一種將短距離的雙絞線電信號和長距離的光信號進(jìn)行互換的以太網(wǎng)傳輸媒體轉(zhuǎn)換單元，在很多地方也被稱之為光電轉(zhuǎn)換器（FiberConverter）。產(chǎn)品一般應(yīng)用在以太網(wǎng)電纜無法覆蓋、必須使用光纖來延長傳輸距離的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，且通常定位于寬帶城域網(wǎng)的接入層應(yīng)用；PDH光端機(jī)傳輸與介質(zhì)PDH意思是“準(zhǔn)同步數(shù)字序列”，采用準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）的系統(tǒng)，是在數(shù)字通信網(wǎng)的每個節(jié)點(diǎn)上都分別設(shè)置高精度的時鐘，這些時鐘的信號都具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量，要求這些時鐘的差別不能超過規(guī)定的范圍。因此，這種同步方式嚴(yán)格來說不是真正的同步，所以叫做“準(zhǔn)同步”。PDH和光纖收發(fā)器的區(qū)別，這里強(qiáng)調(diào)一下，光纖收發(fā)器是用來傳送IP數(shù)據(jù)包的，而PDH則是用來傳送TDM信號的。SDH/MSTP傳輸技術(shù)傳輸與介質(zhì)同步數(shù)宇體系(SDH,synchronousDigitalHierarchY),它主要針對光纖傳輸,是在SONET的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)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(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)——同步傳送模塊STM-N之中,第一次真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)字傳輸體制上的世界性標(biāo)準(zhǔn)。多業(yè)務(wù)傳輸平臺(MSTP,Multi-serviceTransmissionplatform),是以SDH技術(shù)為基礎(chǔ),將傳統(tǒng)的SDH復(fù)用器、數(shù)字交叉連接器(DXC)、網(wǎng)絡(luò)二層交換機(jī)和IP邊緣路由器等多個獨(dú)立設(shè)備集成為一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的綜合接入和傳送。MSTP技術(shù)是對SDH技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。SDH技術(shù)特點(diǎn)傳輸與介質(zhì)●它擁有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級，稱為同步傳送模塊（STM），并采用同步復(fù)用方式，使得利用軟件就可以從高速復(fù)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(yè)務(wù)，也使交叉連接得以方便實(shí)現(xiàn)?！馭DH擁有豐富的開銷比特（約占信號的5％），以用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、維護(hù)，并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程管理。●SDH具有自愈保護(hù)功能，可大大提高網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量和應(yīng)付緊急狀況的能力。即SDH的環(huán)保護(hù)能力。●SDH網(wǎng)結(jié)構(gòu)有很強(qiáng)的適應(yīng)性，可以裝載多種類型的信號，PDH、ATM、IP以及以太網(wǎng)。波分復(fù)用WDM傳輸與介質(zhì)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(diǎn)，把光纖可能應(yīng)用的波長范圍劃分成若干個“波段”，每個波段作為一個獨(dú)立的通道，來傳輸一種預(yù)定波長的光信號。光波分復(fù)用的實(shí)質(zhì)是在光纖上進(jìn)行光頻分復(fù)用（OFDM），只是因?yàn)楣獠ㄍǔ２捎貌ㄩL參數(shù)而不用頻率參數(shù)來描述、監(jiān)測與控制。隨著電—光技術(shù)的向前發(fā)展，在同一光纖中波長的密度會變得很高。因而，使用術(shù)語“密集波分復(fù)用（DWDM,DenseWDM）”。與此對照，還有波長密度較低的WDM系統(tǒng)，較低密度的就稱為“粗波分復(fù)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(jī)是數(shù)據(jù)網(wǎng)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，交換機(jī)是利用物理地址或者說MAC地址來確定轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的目的地址。而路由器則是利用不同網(wǎng)絡(luò)的ID號(即IP地址)來確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的地址。路由器與交換機(jī)分別工作在網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層，遵循TCP/IP協(xié)議共同構(gòu)建數(shù)據(jù)網(wǎng)。OSI七層模型簡介路由與交換TCP/IP模型路由與交換TCP/IP協(xié)議模型（Tra