《通信网络基础》PPT课件

息，因此需要两个独立的通道。
数据的传输方式
单工、半双工与全双工通信
发送
单向通道
接收
(a)
发送 接收
双向通道 (b)
接收 发送
发送 接收
双向通道 (c)
接收 发送
数据的传输方式
按照传输能力数据的 传输方式另外一种分类为 串行通信、并行通信
发送端
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 串行通信信道 (a)
3、双绞线
2） UTP双绞线的特点
结构简单，容易安装，普通UTP较便宜 有一定的传输速率 信号衰减较大，传输距离有限（100m） 有辐射，容易被窃听
3、双绞线
2） UTP双绞线的特点
结构简单，容易安装，普通UTP较便宜 有一定的传输速率 信号衰减较大，传输距离有限（100m） 有辐射，容易被窃听
集线器交换机与集线器交换机通过普通端口进行连接两台计算机间的直接双绞线连接同类交叉3双绞线2utp双绞线的特点结构简单容易安装普通utp较便宜有一定的传输速率信号衰减较大传输距离有限100m有辐射容易被窃听3双绞线2utp双绞线的特点结构简单容易安装普通utp较便宜有一定的传输速率信号衰减较大传输距离有限100m有辐射容易被窃听3光纤1光纤的构造3光纤2光纤的特点1优点传输速率高传输距离远传输损耗低抗干扰能力强2缺点价格相对较高安装比较困难3光纤的分类多模光纤单模光纤传输质量比多模光纤好3光纤只要从纤芯中射到纤芯表面的光线的入射角大于某一个临界角度就可产生全反射
设备。分为数字信道、模拟信道。 模拟是与连续相对应的。模拟数据取某一区间的连续值，而
模拟信号是一个连续变化的物理量。比如声音信号就是一个 连续变化的物理量。 数字是与离散相对应的。数字数据取某一区间内有限个离散 值，而数字信号是取几个不连续的物理状态来代表。比如计 算机里用高低电平信号来表示信息，就是一个离散的物理量。

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2.光纤的性能指标
主要性能指标：衰减(传输损耗)、许可角、数值孔径、 色散、光纤模式。
图5 NA值高低的区别。
数值孔径NA：表示一根特定的光纤网线容纳光信号能力。 如图5
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三、 光纤的分类 按照模数分：单模、多模； 按照折射率分布分：跳变式光纤 、渐变式光纤
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1. 单模/多模（SMF：Single Mode Fibre）
• Fiberpon目前提供100M到10全系列光收发模块，用户可根据自己的网络需求选
择所需要的。
• 目前常规通用的光模块主要包括：光发送器，光接收器，Transceiver（光收发
一体模块）以及Transponder（光转发器）。
• Transceiver（光收发一体模块）
Transceiver的主要功能是实现光电/电光变换，包括光功率控制、调制发送，信号探测、IV转换以及限幅 放大判决再生功能，此外还有些防伪信息查询、TX-disable等功能，常见的有：SIP9、SFF、SFP、 GBIC、XFP等。
Transponder（光转发器）
Transponder除了具有光电变换功能外，还集成了很多的信号处理功能，如：MUX/DEMUX、CDR、功 能控制、性能量采集及监控等功能。常见的Transponder有：200/300pin，XENPAK，以及X2/XPAK等。
5
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非对称模块：
所谓的非对称模块主要是指发射和接收的速率不一样，比如发射1.25G，接收155M。
⑵ 衰减；
⑶ 传播速度；
⑷ 直流回路电阻。
主要物理参数：⑴ 中心导体直径； ⑵ 屏蔽层的内外径；
⑶ 外部隔离材料的材质⑷ 最小弯曲半径。
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2.同轴电缆的分类

❖ 包层：纤芯的外围是包层，折射率为 ，直径为 。要求 ，这样光信号才能在 纤芯和包层的分界面发生全反射，实现光在光纤中的传播。在包层中添加硼 、氟等元素以降低折射率。
❖ 涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。 涂覆层的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机 械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。
2.1.1 传输介质
❖ 多模光纤的纤芯直径比较大，一般为50μm或62.5μm，允许存在多种光传 导模式。
❖ 多个光信号进入光纤时会沿着多个角度反射，产生模式色散，从而影响传输 的速度和距离。
❖ 多模光纤的带宽小、色散大、损耗也大。
❖ 多模光纤主要用于短距离、低速率传输。如接入网和局域网，一般传输距离 小于2km。
❖ 传输损耗低、抗干扰能力强。
2.1.1 传输介质
❖ 2．无线介质 ❖ 通过无线介质（也称自由空间）传输光、电信号的通信形式叫作无线通信。
无线通信使用的传输介质为电磁波。
❖ （1）无线电波 ❖ 无线电波是指在自由空间传播的射频频段的电磁波，其工作频率范围在几十
兆赫兹到三百兆赫兹。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技 术。
2.1.1 传输介质
❖ ③ 光纤的优点。
❖ 频带宽。频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高，可以传输信号 的频带宽度就越大。
❖ 重量轻。因为光纤非常细，单模光纤芯线直径一般为4μm～10μm，外径也 只有125μm；加上防水层、加强筋、护套等，用4～48根光纤组成的光缆直 径还不到13mm，比标准同轴电缆的直径47mm要小得多。并且光纤是玻璃 纤维，具有直径小、重量轻的特点，安装十分方便。
通常人们将多条双绞线放在一个护套中组成一条电缆。采用双线扭绞的形式 主要是为了减少线间的低频干扰，扭绞得越紧密，双绞线的抗干扰能力越强 。

2020/8/2
西安邮电学院通信工程系 郭娟
ADSL
例如： DMT full rate downstream (up to 8Mbps) DMT full rate upstream (up to 640Kbps) G.lite ADSL downstream (up to 1.5Mbps) G.lite ADSL upstream (up to 512Kbps)
在该网络中，以分组作为载体来运载 不同类型的业务。这些业务可以是话 音、图像、视频，也可以是电子邮件、 Web业务等等。 为了向用户提供不同的服务，除通信 网络本身以外，网络中还挂有不同类 型的服务器，如S1、S2、S3等。因 此在通信网中，通信的双方可以是人 与人、机器与机器、人与机器等，通 信的形式既可以是一个用户对一个用 户，也可以是一个用户对多个用户或 多个用户对多个用户。
2020/8/2
西安邮电学院通信工程系 郭娟
1.1 通信网络的基本构成
2020/8/2
西安邮电学院通信工程系 郭娟
通信网络的分类
用户活动的类型：移动、固定 业务的种类：电话、计算机数据、多媒体 传输媒介：有线、无线 技术体制：ATM交换体制、电路交换体制、分组 交换体制 应用领域：军用、民用/公用、专用 通信网络举例：固定电话网、移动通信网、ATM 网络、局域网、IP网络等。
第1章 通信网络概论 及数学基础
通信与信息工程学院
内容
1.1 通信网络的基本构成 1.2 协议体系及分层的概念 1.3 通信网络中的数学基础 1.4 通信网络的基本理论问题
2020/8/2
西安邮电学院通信工程系 郭娟
1.1 通信网络的基本构成
1.1.1 数据传输链路 1.1.2 数据传输网络 1.1.3 网络的互连

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电信支撑网
电信支撑网是对电信网的正常运营起到支持作用的一类网 络，包括以下中种： ❖电信管理网：通过计算机系统对全网进行统一的管理； ❖同步网：提供全网同步的时钟； ❖信令网：通过公共的网络传送信令信号；
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全国网管中心
中移网管建设思路
省网管中心
本地网管中心
全国移动网管的目标结构－三级体系
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N0.7信令系统应用
NO.7信令系统：是最适于在数字通信网中使用的公共信道信 令技术。 应用于：
➢ 电话网 ➢ 综合业务数字网 ➢ 数据网 ➢ 移动通讯网 ➢ 智能网 ➢ 网络的操作、管理和维护 ➢ 交换局与网络数据库等信息传递
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N0.7信令系统特点
➢信令传送速度快。减少了呼叫建立时间，对远距离长途呼叫， 它可使拨号后时延缩短到1秒内。这不仅提高了服务质量，还 提高了传输设备和交换设备的使用效率；
基站 移动台
移动通信网络结构
国际局（CT1～CT3） 第一级交换局（C1） 第二级交换局（C2） 第三级交换局（C3）
第四级交换局（C4） 端局（C5） 汇接局（Tm）
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全国长途 汇接网
A省
TMSC1
HSTP
中国移动GSM网络概貌
B省
HSTP
TMSC1
全国长途 汇接网
省内 长途网
TMSC2
同步网
我国数字网采用分级主从同步方式，分为四级：
➢第一级为基准时钟，使用铯原子种：
它是最高基准源，可设置在指定的一级交换中心和国际局所在地。有主、 备用时钟。最低准确度为±1×10-11，没有频率漂移。
➢第二级为有记忆功能的高稳定度的晶体时钟：

OSI参考模型
OSI RM ： 开 放 系 统 互 连 参 考 模 型 （ Open System Interconnection Reference Model）
OSI RM 定义了网络中设备所遵守的层次结构。 分层结构的优点：
简化网络的操作 提供设备间兼容性和标准接口 促进标准化工作 结构上可以分隔 易于实现和维护
总线型、星型、树型 环型、网型
标准化组织
国际标准化组织（ISO） 电子电器工程师协会（IEEE） 美国国家标准局（ANSI） 电子工业协会（EIA / TIA） 国际电信联盟（ITU） INTERNET架构委员会（IAB）
课程内容
网络概述 OSI参考模型
OSI参考模型
物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层、表示层和应用层
对等层通信
Host A
应用层
APDU
表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
PPDU SPDU Segment Packet Frame
Bit
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
Host B
每一层利用下一层提供的服务与对等层通信；每一层使用自己的协议。
数据封装
Data H Data H H Data
MAC地址有48bit，用16进制数表示；华为产品前3个字节是 0x00E0FC。
LAN与数据链路层
IEEE802标准：定义了系列局域网标准
IEEE802.1 基本局域网问题 IEEE802.2 定义LLC子层 IEEE802.3 以太网标准 IEEE802.4 令牌总线网 IEEE802.5 令牌环网
LAN常用设备
LAN的设计目标：
运行在有限的地理区域 允许网络设备同时访问高带宽的介质； 通过局部管理控制网络的权限； 提供全时的局部服务； 连接物理上相邻的设备。

✓
然而实际上站的数目总是有限的，经理论推导（略）可得知，只要有
20个站（或更多）， 就可以利用由无穷多站的模型所得出的各种结论
能在10％左右。
✓
纯ALOHA系统最多只能有18.4％的时间能成功地发送信息，而不
发生碰撞，实现正常通信。其他时间处于碰撞或空闲状态，显然
效率是很低的。
27
优点：
✓
这种方式基本上不用控制设备，碰撞也可以不去检测，只是在久无
回答后就重发即可，
✓
当 较小时，
，就是说基本上可以顺利通信。
✓
a 缺点：
当
CSMA/CD协议机制（IEEE802.3标准），全双工 的以太网不采用CSMA/CD协议机制 ✓ 无线局域网（WLAN）采用CSMA/CA（CSMA / Collision Avoidance）协议机制。
8
2．CSMA/CD的发展过程 ① 纯ALOHA (P-ALOHA) 技术 ② 时隙ALOHA (S-ALOHA) 技术 ③ 载波监听多址访问（CSMA——Carrier Sense Multiple Access）技术 ④ 带有冲突检测的载波监听多址访问（CSMA/CD—— CSMA with Collision Detection）技术
32
（3）冲突后重发的策略与纯ALOHA相似。——重发
时隙ALOHA系统的工作原理
33
（二）性能分析
假定：用户数（站数）很大（理论上应为无穷大），而每一个站发送
一个帧的概率很小（理论上应趋于零）。在这个条件下，各站随机地
发送帧的总效应，才相当于泊松过程。
✓
为了简化分析，假设条件与纯ALOHA系统相同。
➢ 在稳定状态下，一平均通过量 ac 等于网络负荷 a （全

交换的概念
• 一对用户间进行通信，意味着其中任意两个用户 之间需要一对连线。为此，在用户分布的中心位 置设置一个完成交换功能的设备。
用户A
用户B
• 交换机的功能
7.允许多对用户同时 通话
1.识别用户的呼叫请求
2.记录被叫用户的号码
6.使任意两个交换 机中的用户自由通话
5.通话结束，拆 线，释放链路
4/16/32×2.5Gb/s
光发送部分 光合波与分波部分 光传输与线路放大部分
光接收部分 光 监控信道部分
OTM1
DWDM系统
的总体组成 发送OTU1
光
合
发送OTU2
波
器
O
M
发送OUT
N
OBA
OSC TX
OLA
OSC RX/TX
OTM2
光
OPA 分
波 器 O D
OSC RX
接收OTU1 接收OTU2
公 用 电 i言网: 两 个 - 之 间 部 分
E
J主入 问 : 分 为 馈 线 段 ， 配 线 段 和引 入 线 E
核 心 问 : 分 为 省 际 干 线 ( 即 一 级 干线 )、 E
省内干线 ( 即 级干线 ) 和 局问 E
中继网(即城域网
·电信网网络结掏
| 电信网网络结构 (垂直视图)
----------蝴--------------ι-----------------------------
OLT
局端/小区机房
Splitter
小区机房
别墅、高档小区
ONUΒιβλιοθήκη SFUPCIPT
V Ph on
Splitter
ONU ONU ONU ONU ONU

邮政通信技术及邮政通信网的发展
• 邮政通信技术不断进步
–邮政运输手段的现代化。 –邮政通信生产作业处理的机械化和自动化。 –邮政信息网的建设和发展。
• 加强对邮政通信网的动态管理
–邮政通信网的管理与业务发展不相适应之处 –实现通信网动态管理的途径
• 加强邮政通信网建设
– 移动通信系统的构成图 – 移动通信网的结构图
• 数据通信网数பைடு நூலகம்
–据通信网是为提供数据业务而组成的电信网。 – 数据通信系统的基本构成图 – IP电话网结构图
第三节 电信通信网络的发展
一、我国公用电信通信网的发展现状 二、电信通信网技术的发展 三、电信网发展趋势
我国公用电信通信网的发展现状
• 固定电话交换网 中国交换机增长趋势图 • 接入网 • 光纤通信网络 • 移动通信 我国移动通信网络规模图 • 数据通信 中国因特网用户发展趋势图
• 网络组织方式 –邮区中心局体制 –邮政通信网示意图
• 网络分级和分类 –分级：全国干线网，省网，邮区运递网 –分类（按照传递速度）：快件网，普件网
邮政综合计算机网
• 邮政综合计算机网的构成
–邮政综合计算机网是采集、处理、传输。应用、存 储信息的智能网络。它由物理网络和软件系统两大 部分组成。
• 邮政综合网的物理结构
电信通信网技术的发展
• 数字化－－在通信网上全面使用数字通信技术，包括数 字传输、数字交换和数字终端等。
• 综合化－－把不同的业务综合在一个数字通信网上传 送，为用户提供综合性的信息通信服务。
• 宽带化－－宽带化是针对通信网的网络容量和传输处理 能力而言的。
• 智能化－－在通信网中更多地引入智能因素建立智能 网。
• 功能层次： – 邮政通信网包括物理网络、业务规范和运行控制体系三大部 分。 • 物理网络是生产运行的物质基础 • 业务规范是生产运行的规范 • 运行控制体系则实施运行监控和指挥调度，以保证全网可 靠运行，确保邮政生产的畅通无阻。