信都要经过交换机的转接交换。由此可见,图12所示的是两个用户间的专线系统模型; 在实际应用中,一般使用的通信系统则是由多级交换的通信网提供信道 1.1.2通信网的构成 1、通信网的定义 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,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。也就 是说,通信网是由相互依存、相互制约的许多要素组成的用以完成规定功能的有机整体。 通信网的功能就是适应用户呼叫的需要,以用户满意的效果传输网内任意两个或多个用 户的信息。用户可以用它克服空间、时间等障碍进行有效的信息交换。通信网是个复杂 庞大的系统,站在不同的角度,有不同的观点。从用户的角度,通信网是一个信息服务 设施,用户可以用它获取信息、发送信息等;从工程师的角度,通信网是由各种软硬件 设施按照一定的规则互连在一起,完成信息传递任务的系统。 2、交换式网络 要实现一个通信网,最简单直观的方案就是在任意两个用户之间提供点到点的连接, 从而构成一个网状网的结构,如图1.3所示。 图13全连接网络 该方法中每一对用户之间都需要独占一个永久的通信线路,通信线路使用的物理介 质可以是铜线、光纤或无线信道。然而该方法并不适用于构建大型广域通信网,其主要 原因如下: ①用户数目众多时,构建网状网成本太高,任意一个用户到其它N-1个用户都要 有一个直达线路,技术上也不可行。 ②每一对用户之间独占一个永久的通信线路,信道资源无法共享,会造成巨大的 资源浪费。 ③这样的网络结构难以实施集中的控制和管理
3 信都要经过交换机的转接交换。由此可见，图 1.2 所示的是两个用户间的专线系统模型； 在实际应用中，一般使用的通信系统则是由多级交换的通信网提供信道。 1.1.2 通信网的构成 1、通信网的定义 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，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。也就 是说，通信网是由相互依存、相互制约的许多要素组成的用以完成规定功能的有机整体。 通信网的功能就是适应用户呼叫的需要，以用户满意的效果传输网内任意两个或多个用 户的信息。用户可以用它克服空间、时间等障碍进行有效的信息交换。通信网是个复杂 庞大的系统，站在不同的角度，有不同的观点。从用户的角度，通信网是一个信息服务 设施，用户可以用它获取信息、发送信息等；从工程师的角度，通信网是由各种软硬件 设施按照一定的规则互连在一起，完成信息传递任务的系统。 2、交换式网络 要实现一个通信网，最简单直观的方案就是在任意两个用户之间提供点到点的连接， 从而构成一个网状网的结构，如图 1.3 所示。 图 1.3 全连接网络 该方法中每一对用户之间都需要独占一个永久的通信线路，通信线路使用的物理介 质可以是铜线、光纤或无线信道。然而该方法并不适用于构建大型广域通信网，其主要 原因如下： ① 用户数目众多时，构建网状网成本太高，任意一个用户到其它 N 1个用户都要 有一个直达线路，技术上也不可行。 ② 每一对用户之间独占一个永久的通信线路，信道资源无法共享，会造成巨大的 资源浪费。 ③ 这样的网络结构难以实施集中的控制和管理
为解决上述问题,广域通信网采用了交换技术,即在网络中引入交换节点,组建交 换式网络,如图14所示。 马马 共享连接 交换机 交换机 图14交换式网络 在交换式网络中,用户终端都通过用户线与交换节点相连,交换节点之间通过中继 线相连,任何两个用户之间的通信都要通过交换节点进行转接交换。在网络中,交换节 点负责用户的接入、业务量的集中、用户通信连接的创建、信道资源的分配、用户信息 的转发,以及必要的网络管理与控制功能的实现 “交换”概念的实质是:让网络根据用户实际的需求为其分配通信所需的网络资源, 即用户有通信需求时,网络为其分配资源,通信结束后,网络再回收分配给用户的资源, 让其它用户使用,从而达到网络资源共享,降低通信成本的目的。其中,网络负责管理 和分配的最重要资源就是通信线路上的带宽资源,而网络为此付出的代价是,需要一套 复杂的控制机制来实现这种“按需分配”。因此从资源分配的角度来看,不同的网络技 术之间的差异,主要体现在分配、管理网络资源策略上的差异,它们直接决定了网络中 交换、传输、控制等具体技术的实现方式。一般来讲,简单的控制策略,通常资源利用 率不高,若要提高资源利用率,则需要以提高网络控制复杂度为代价。现有的各类交换 技术,都根据实际业务的需求,在资源利用率和控制复杂度之间做了某种程度的折衷。 在交换式网络中,用户终端至交换节点可以使用有线接入方式,也可以采用无线接 入方式;可以采用点到点的接入方式,也可以采用共享介质的接入方式。传统有线电话 网中使用有线、点到点的接入方式,即每个用户使用一条单独的双绞线接入交换节点 如果多个用户采用共享介质方式接入交换节点,则需解决多址接入的问题。目前常用的 多址接入方式有:频分多址接入(FDMA)、时分多址接入(TDMA)、码分多址接入 (CDMA)、随机多址接入等。例如CDMA移动通信网中,就釆用了无线、共享介质 码分多址接入方式;在宽带接入网中,也多采用了共享介质方式接入
4 为解决上述问题，广域通信网采用了交换技术，即在网络中引入交换节点，组建交 换式网络，如图 1.4 所示。 共享连接 交换机 交换机 图 1.4 交换式网络 在交换式网络中，用户终端都通过用户线与交换节点相连，交换节点之间通过中继 线相连，任何两个用户之间的通信都要通过交换节点进行转接交换。在网络中，交换节 点负责用户的接入、业务量的集中、用户通信连接的创建、信道资源的分配、用户信息 的转发，以及必要的网络管理与控制功能的实现。 “交换”概念的实质是：让网络根据用户实际的需求为其分配通信所需的网络资源， 即用户有通信需求时，网络为其分配资源，通信结束后，网络再回收分配给用户的资源， 让其它用户使用，从而达到网络资源共享，降低通信成本的目的。其中，网络负责管理 和分配的最重要资源就是通信线路上的带宽资源，而网络为此付出的代价是，需要一套 复杂的控制机制来实现这种“按需分配”。因此从资源分配的角度来看，不同的网络技 术之间的差异，主要体现在分配、管理网络资源策略上的差异，它们直接决定了网络中 交换、传输、控制等具体技术的实现方式。一般来讲，简单的控制策略，通常资源利用 率不高，若要提高资源利用率，则需要以提高网络控制复杂度为代价。现有的各类交换 技术，都根据实际业务的需求，在资源利用率和控制复杂度之间做了某种程度的折衷。 在交换式网络中，用户终端至交换节点可以使用有线接入方式，也可以采用无线接 入方式；可以采用点到点的接入方式，也可以采用共享介质的接入方式。传统有线电话 网中使用有线、点到点的接入方式，即每个用户使用一条单独的双绞线接入交换节点。 如果多个用户采用共享介质方式接入交换节点，则需解决多址接入的问题。目前常用的 多址接入方式有：频分多址接入（FDMA）、时分多址接入（TDMA）、码分多址接入 （CDMA）、随机多址接入等。例如 CDMA 移动通信网中，就采用了无线、共享介质、 码分多址接入方式；在宽带接入网中，也多采用了共享介质方式接入
另一方面,为了提高中继线路的利用率,降低通信成本,现代通信网采用复用技术, 即将一条物理线路的全部带宽资源分成多个逻辑信道,让多个用户共享一条物理线路。 实际上,在广域通信网上,任意用户间的通信,通常占用的都是一个逻辑信道,极少有 独占一条物理线路的情况。 复用技术可分为静态复用和动态复用(又称为统计复用)两大类。静态复用技术包 括频分多路复用和同步时分复用两类;动态复用主要指动态时分复用(统计时分复用) 技术。实际上,在多址接入时也涉及复用问题。 交换式网络主要有如下优点 ①大量的用户可以通过交换节点连到骨干通信网上,由于大多数用户并不是全天 候需要通信服务,因此骨干网上交换节点间可以用少量的中继线路以共享的方式为大量 用户服务,这样大大降低了骨干网的建设成本。 交换节点的引入也增加了网络扩容的方便性,便于网络的控制与管理 实际中的大型交换网络都是由多级复合型网络构成的,为用户建立的通信连接往往 涉及多段线路、多个交换节点。 3、通信网的构成要素 通信网作为用户间传递信息的通路是由各种用户终端设备、各种传输系统、各种交 换设备这三大部分组成。 ①终端设备 终端设备是用户与通信网之间的接口设备,它包括图12中的信源、信宿与变换器、 反变换器的一部分。最常见的终端设备有电话机、传真机、计算机、机顶盒、可视电话 终端、视频终端和专用交换机( Private branch exchange,PBX)等。终端设备的功能为: 将待传送的信息和传输链路上传送的信息进行相互转换。在发送端,将信源产生的信息 转换成适合于在传输链路上传送的信号;在接收端则完成相反的转换。将信号与传输链 路相匹配,由信号处理设备完成。信令的产生和识别,即用来产生和识别网内所需的信 令,以完成一系列控制作用。 ②传输系统 传输系统即传输链路,是信息的传输通道,是连接网络节点的介质。它一般包括图 1.1中的信道与变换器、反变换器的一部分。信道有狭义信道和广义信道之分,狭义信 道是单纯的传输介质(如光缆等);广义信道除了传输介质之外,还包括相应的变换设
5 另一方面，为了提高中继线路的利用率，降低通信成本，现代通信网采用复用技术， 即将一条物理线路的全部带宽资源分成多个逻辑信道，让多个用户共享一条物理线路。 实际上，在广域通信网上，任意用户间的通信，通常占用的都是一个逻辑信道，极少有 独占一条物理线路的情况。 复用技术可分为静态复用和动态复用（又称为统计复用）两大类。静态复用技术包 括频分多路复用和同步时分复用两类；动态复用主要指动态时分复用（统计时分复用） 技术。实际上，在多址接入时也涉及复用问题。 交换式网络主要有如下优点： ① 大量的用户可以通过交换节点连到骨干通信网上，由于大多数用户并不是全天 候需要通信服务，因此骨干网上交换节点间可以用少量的中继线路以共享的方式为大量 用户服务，这样大大降低了骨干网的建设成本。 ② 交换节点的引入也增加了网络扩容的方便性，便于网络的控制与管理。 实际中的大型交换网络都是由多级复合型网络构成的，为用户建立的通信连接往往 涉及多段线路、多个交换节点。 3、通信网的构成要素 通信网作为用户间传递信息的通路是由各种用户终端设备、各种传输系统、各种交 换设备这三大部分组成。 ① 终端设备 终端设备是用户与通信网之间的接口设备，它包括图 1.2 中的信源、信宿与变换器、 反变换器的一部分。最常见的终端设备有电话机、传真机、计算机、机顶盒、可视电话 终端、视频终端和专用交换机（Private Branch Exchange，PBX）等。终端设备的功能为： 将待传送的信息和传输链路上传送的信息进行相互转换。在发送端，将信源产生的信息 转换成适合于在传输链路上传送的信号；在接收端则完成相反的转换。将信号与传输链 路相匹配，由信号处理设备完成。信令的产生和识别，即用来产生和识别网内所需的信 令，以完成一系列控制作用。 ② 传输系统 传输系统即传输链路，是信息的传输通道，是连接网络节点的介质。它一般包括图 1.1 中的信道与变换器、反变换器的一部分。信道有狭义信道和广义信道之分，狭义信 道是单纯的传输介质（如光缆等）；广义信道除了传输介质之外，还包括相应的变换设
备。由此可见,这里所说的传输链路指的是广义信道。传输链路可以分为不同的类型 其各有不同的实现方式和适用范围。 通常传输系统的硬件组成包括:线路接口设备、传输介质、交叉连接设备等。传输 系统一个主要的设计目标就是如何提高物理线路的使用效率,因此通常传输系统都采用 了多路复用技术,如频分复用、时分复用、波分复用等。另外,为保证交换节点能正确 接收和识别传输系统的数据流,交换节点必须与传输系统协调一致,这包括保持帧同步 和位同步、遵守相同的传输体制(如PDH、SDH)等。 ③交换设备 交换设备是构成通信网的核心要素,它的基本功能是负责集中、转发终端节点产生 的用户信息,或转发其它交换节点需要转接的信息。实现一个呼叫终端(用户)和它所 要求的另一个或多个用户终端之间的路由选择的连接。 交换设备用来解决信息传输的传输方向问题。根据信息发送端要求,为把信息从发 送端传递到接收端而选择正确的、合理的、高效的传输路径。为了保证信息传输的质量, 交换设备之间必须具有统一的传输规程(传输协议),它规定了传输线路的连接方式(面 向连接与面向非连接)、收发双方的同步方式(异步传输与同步传输)、传输设备工作方 式(单工、半双工与双工)、传输过程的差错控制方式(端到端方式与点到点方式)、流 量的控制形式(硬件流控与软件流控)等。常用的交换设备是各种类型的交换机,如电 话交换机、以太网交换机、帧中继交换机、ATM交换机等。 1.3通信网络模型 从网络角度看,一个通信网是由若干节点和链路组成的,如图15所示。在此通信 网网络模型中,共有节点1、节点2、节点3、节点4和节点5五个网络节点,都是网络 交换机(交换设备)。信息从A点发出,经过节点1、节点3、节点4传送到B点。网 络节点是信息的汇聚点和发散点,它在网络中起核心作用。网络节点可对流经节点的各 种信息流的流向、流速进行直接控制,以保证网络的信息传输正常、高效运行,其作用 对应于通信网结构中的交换设备。网络链路可提供网络节点之间、网络节点与用户之间 的连接通路,其作用对应于通信网结构中的传输系统
6 备。由此可见，这里所说的传输链路指的是广义信道。传输链路可以分为不同的类型， 其各有不同的实现方式和适用范围。 通常传输系统的硬件组成包括：线路接口设备、传输介质、交叉连接设备等。传输 系统一个主要的设计目标就是如何提高物理线路的使用效率，因此通常传输系统都采用 了多路复用技术，如频分复用、时分复用、波分复用等。另外，为保证交换节点能正确 接收和识别传输系统的数据流，交换节点必须与传输系统协调一致，这包括保持帧同步 和位同步、遵守相同的传输体制（如 PDH、SDH）等。 ③ 交换设备 交换设备是构成通信网的核心要素，它的基本功能是负责集中、转发终端节点产生 的用户信息，或转发其它交换节点需要转接的信息。实现一个呼叫终端（用户）和它所 要求的另一个或多个用户终端之间的路由选择的连接。 交换设备用来解决信息传输的传输方向问题。根据信息发送端要求，为把信息从发 送端传递到接收端而选择正确的、合理的、高效的传输路径。为了保证信息传输的质量， 交换设备之间必须具有统一的传输规程（传输协议），它规定了传输线路的连接方式（面 向连接与面向非连接）、收发双方的同步方式（异步传输与同步传输）、传输设备工作方 式（单工、半双工与双工）、传输过程的差错控制方式（端到端方式与点到点方式）、流 量的控制形式（硬件流控与软件流控）等。常用的交换设备是各种类型的交换机，如电 话交换机、以太网交换机、帧中继交换机、ATM 交换机等。 1.1.3 通信网络模型 从网络角度看，一个通信网是由若干节点和链路组成的，如图 1.5 所示。在此通信 网网络模型中，共有节点 1、节点 2、节点 3、节点 4 和节点 5 五个网络节点，都是网络 交换机（交换设备）。信息从 A 点发出，经过节点 1、节点 3、节点 4 传送到 B 点。网 络节点是信息的汇聚点和发散点，它在网络中起核心作用。网络节点可对流经节点的各 种信息流的流向、流速进行直接控制，以保证网络的信息传输正常、高效运行，其作用 对应于通信网结构中的交换设备。网络链路可提供网络节点之间、网络节点与用户之间 的连接通路，其作用对应于通信网结构中的传输系统
(A)A用户 A、B用户通信路由 1 B)B用户 图1.5通信网络模型 1.14现代通信网类型 由于现代通信网是在长期的历史过程中逐步发展起来的纷繁复杂的巨大的网络,具 有多方面的特征,因此对于现代通信网的分类可以从多个角度来进行。换句话说,随着 科学技术的进步,各种通信功能部件层出不穷,由此构成了不同类型的通信网 人们习惯把电信网、计算机网和广播电视网统称为现代通信网或通信网。这三种网 络向用户提供的服务不同。但其中发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。随着技 术的发展,电信网络和有线电视网络都融入了现代计算机网络的技术,这就产生了“网 络融合”的概念。 1、电信网 我国的电信网基本上按照国际电信联盟(ITUT)的标准进行分类,共有三大类14 个网,分述如下。 ①业务网 业务网也就是用户信息网,它是现代通信网的主体,是向用户提供各种电信业务的 网络。它主要有以下几个网络:公用电话交换网(PSTN)、公用分组交换数据网( PSPDN) 公用陆地移动通信网(PLMN)、窄带综合业务数字网(N-ISDN)、宽带综合业务数字网 (B-ISDN)、智能网(IN)、多媒体通信网、互联网( Internet)、数字数据网(DDN)。 ②传送网 传送网主要用来完成用户信号的传输功能,主要有接入网(AN)、同步数字系列传
7 图 1.5 通信网络模型 1.1.4 现代通信网类型 由于现代通信网是在长期的历史过程中逐步发展起来的纷繁复杂的巨大的网络，具 有多方面的特征，因此对于现代通信网的分类可以从多个角度来进行。换句话说，随着 科学技术的进步，各种通信功能部件层出不穷，由此构成了不同类型的通信网。 人们习惯把电信网、计算机网和广播电视网统称为现代通信网或通信网。这三种网 络向用户提供的服务不同。但其中发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。随着技 术的发展，电信网络和有线电视网络都融入了现代计算机网络的技术，这就产生了“网 络融合”的概念。 1、电信网 我国的电信网基本上按照国际电信联盟（ITU-T）的标准进行分类，共有三大类 14 个网，分述如下。 ① 业务网 业务网也就是用户信息网，它是现代通信网的主体，是向用户提供各种电信业务的 网络。它主要有以下几个网络：公用电话交换网（PSTN）、公用分组交换数据网（PSPDN）、 公用陆地移动通信网（PLMN）、窄带综合业务数字网（N-ISDN）、宽带综合业务数字网 （B-ISDN）、智能网（IN）、多媒体通信网、互联网（Internet）、数字数据网（DDN）。 ② 传送网 传送网主要用来完成用户信号的传输功能，主要有接入网（AN）、同步数字系列传