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通信网_百度百科

归档日期:07-18       文本归类:后方通信      文章编辑:爱尚语录

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  通信网是一种使用交换设备、传输设备,将地理上分散用户终端设备互连起来实现通信和信息交换的系统。

  通信最基本的形式是在点与点之间建立通信系统,但这不能称为通信网,只有将许多的通信系统(传输系统)通过交换系统按一定拓扑结构组合在一起才能称之为通信。也就是说,有了交换系统才能使某一地区内任意两个终端用户相互接续,才能组成通信网。通信网由用户终端设备,交换设备和传输设备组成。交换设备间的传输设备称为中继线路(简称中继线),用户终端设备至交换设备的传输设备称为用户路线(简称用户线)。

  通信网:在分处异地的用户之间传递信息的系统。属于电磁系统的也称电信网。它是由相互依存、相互制约的许多要素所组成的一个有机整体,以完成规定的功能。通信网的功能就是要适应用户呼叫的需要,以用户满意的程度沟通网中任意两个或多个用户之间的信息。

  ①末端设备(又称用户设备):用户与通信网之间的接口设备,可把用户的消息与收发的电信号相互转换。

  ③交换设备:在终端之间和局间进行路由选择、接续控制的设备。为使全网能合理协调工作,还要有各种规定,如质量标准、网络结构、编号方案、信令(也称信号)方案、路由方案、资费制度等。

  以通信网这样一个大系统为对象,在统筹兼顾的原则下根据客观条件进行择优的理论。它吸取系统工程中的概念、原理和方法,从50年代开始经过不断开拓,理论渐趋完整。通信网理论一般借助数学模型来考虑问题。因涉及的因素太多,只能把它分成各种特定问题分别进行研究。一个特定问题只考虑与它有关的主要因素,而把其余的因素看作固定不变或可以忽略不计。采用数学模型应尽量借鉴已有的适合于特定问题的标准模型,特别是运筹学中的数学模型。

  用字母、数字和其他符号来体现真实事物的组成要素以及它们之间的关系。数学模型按用途可分为预测模型、描述模型、优化模型、评价模型等。

  ①预测模型:为了弄清楚要解决的问题,应对需求和环境进行调查,收集和整理需要的数据。通信网的调查项目一般包括:用户分布,业务需求情况,设备性能和费用,技术、地理和资源条件等。调查往往要对未来可能发生的事件进行推测,推测时采用预测模型,用来列出事件的因果关系。所用的理论有数理统计等。

  ②描述模型:针对要解决的问题首先拟定方案(即综合),然后通过分析看方案能达到目标的程度。通信网的目标一般有:费用、容量(吞吐量)、呼损率时延、可靠性等。分析时采用描述模型,以表示方案中哪些因素与目标有关系并在什么条件下有什么关系。所用的理论有可靠性理论排队论、更新论等。

  ③优化模型:为了在一定的约束条件下使方案最理想地达到预期目标,可对多种方案进行分析比较,加以修正,最后得出最优方案。在目标单纯的情况下,也可一次采用优化模型求解。优化模型又可分为网络模型数学规划模型两种。网络模型是使用图的数学模型,其中的点称为节点,表示交换中心和终端;其中的线称为链路,表示传输通路。还可在节点和链路上附加参量,如费用、流量等,这称为加权。这种模型可用图论方法求解。数学规划模型是使用代数方程的数学模型,以可控变量和不可控参量列出目标函数和各种约束条件,视变量在模型中的形式,可分别用线性规划整数规划非线性规划动态规划等求解。

  ④评价模型:通过优化得到的备选方案,须根据评比准则进行全面评价和最后决择。这种情况采用评价模型,所用的理论有价值理论、决策论、对策论等。四种模型中最核心的是优化模型,采用优化模型求解的特定问题有网流问题、连通问题、定位-分配问题、流量分派问题、扩充问题等。

  认为网中只传输一种业务流(单商品流)并且是稳定的,在一定要求下确定业务流在网中各处的有无或多少,一般采用网络模型求解。这方面有两种基本情况。①最短路径问题:在给定每个链路长度(或费用、时延等)的情况下,找出从一节点到另一节点经过哪些链路的路径最短。这种情况可在建立资费价目表和选择适应路由时应用。②最大流问题:给定每个链路的容量(或带宽、速率等),在链路流量不超过链路容量的约束条件下,找出从一个节点到另一节点经过哪些链路可得到最大流量。这种情况可在某些通信系统,如指挥控制网和时分网中应用。

  给定一组固定地点,诸如一些终端设备和计算机所在的城市或者若干微波终端站的站址,已知各点之间的线路费用,要把这些地点用线路连通而使全部线路费用最少,这在图论中称为最小生成树问题,可用网络模型求解。这个问题或许还要受到某些约束,典型的约束或是链路业务流量不能超过链路容量,或是终接在一个特定节点(计算机)上的每个连通分段中的终点(终端)数目不多于若干个。

  给定用户的位置,在传输损耗、地理限制等约束条件下,已知单位距离的线路费用和单位容量的交换设备费用,找出交换局的数目和位置以及用户与哪个交换局相连而使全网费用最少,可采用数学规划模型求解。但精确求解这个问题则要求相当多的计算时间,一般把它分成定位和分配两个子问题分别求解,但由于这两个子问题存在着相互作用,要把分别得到的结果在两个子问题之间反复迭代,才能取得整个问题的最优解。

  给定网络设备配置情况、交换局间业务量需求、线路容量与费用之间的关系,保持全部费用不超过一定限定而使接续指标(呼损率或时延)最优,或者对接续指标设定一个限度而使全部费用最少,找出各个线路的流量和容量。这种情况应认为同时存在多种业务流并且是随机的。首先根据交换方式利用排队论找出接续指标与线路容量和流量之间的关系,然后把问题列成数学规划模型,按有约束的非线性规划求解。

  由于资金、人力等资源的限制,再加上业务需求和技术进步是逐步增长的等因素,必须分期分批地进行通信网的建设。扩充问题就是确定何时何地需要安装何种设备以及这种设备的数量,以使整个规划期间的总费用最少。这种情况要预测需求业务量随时间的增长率,还要考虑货币因利息而产生的时间价值。然后把问题列成多阶段的数学规划模型,采用动态规划求解。

  通信网可从不同角度分类:按业务内容可分为电报网电话网、图像网、数据网等;按地区规模可分为农村网、市内网、长途网、国际网等;按服务对象可分为公用网、军用网、专用网等;按信号形式可分为模拟网、数字网等。

  电报、电话相继问世后,工业发达国家先后着手建立电报和电话通信网电线世纪初在一些国家内已具有相当规模。以后出现的非电话业务,如载波电报传真电报用户电报等,大多是以已有的电话网为基础而建立的。随着电子计算机的广泛应用,世界上兴起了数据通信,建起了大量的专用数据网。

  60年代末,还建成了世界上第一个公用数据网。早期的数据网主要是直接使用现有电话网或租用它的部分线路而构成的。由于数据通信使用数字信号,而电话通信使用模拟信号,两种信号对通信网的要求不同,因而在模拟网上传输数据存在着质量差、效率低等缺点。用数字信号进行通信,具有失真小、抗干扰性强等优点,这促进了脉码调制技术的发展,采用这种调制,可把电话、传真、电视的模拟信号变成数字信号进行传输。

  70年代中期,世界上开始出现数字化的数据网。新兴的数字网和传统的模拟网已形成了并存和兼容的局面,并逐步向综合业务数字通信网过渡。

  通信网是为用户服务的,应能迅速、准确、安全、经济地传递信息。为此,必须规定某些技术标准。技术标准一般包括传输标准、接续标准和稳定标准三种。

  ①传输标准(准确性):表示通信的再现质量,电话通信用清晰度等指标来量度,电报、数据通信误码率来量度。

  ③稳定标准(安全性):表示在发生故障和异常现象时维持通信的程度,用可靠性、可用性等指标来量度。

  通信网中分系统及其设备的技术指标是根据全程全网技术标准进行分配得来的。

  终端设备的数目和位置一般是给定的,网路结构是指交换设备和传输信道的容量和配置。这些是与业务量分布情况、接续标准、稳定标准以及交换设备与传输信道之间的费用比等因素有关的。网路的类型有多种。星状网多在交换局分散并且各局间的业务量较少时,或者传输费用高于交换费用时采用,如用于长途电话网网状网多在近距离或虽然距离长但业务量多时,或者传输费用低于交换费用时采用,如用于市内电话网。链状网和环状网需要具备多级中继交换功能,但结构比较简单,传输信道可以公用,业务量处理效率高,主要用于数据通信网。环状网可在两个方向上通信,因而可靠性有所提高。蜂窝网和栅格网结构比较复杂,但因路由选择的自由度大,业务量处理效率高,可靠性也高,多用于移动通信网。多栅格网和多面体网由于路由众多,提高了可靠性,多用于军事通信网。通信网规模大时,一般把全区分成若干等级的分区,而在各分区内和各分区间逐级各取最佳的结构。

  对用户进行编号是为了向交换设备提供必要的路由选择和用户识别的信息。这与末端设备的数量、地理分布、业务种类、交换功能和计费功能等有关。编号可由数字、文字、符号等组成。电话网常用数字编号,数据网常用字符编号。编号按分派方法可分为闭锁编号和开放编号两种。对全区的用户各分派一个位数相同、排列各异的固定编号,这种方式的编号称为闭锁编号,它适用于小规模的通信网。通信规模大时,一般将全区分成若干分区,对分区内的用户分派该区限定的闭锁编号,对分区外的用户在原闭锁编号上附加地区识别码,这种方式的编号称为开放编号。这样,可避免在通信频繁的近距离用户之间使用过长位数的编号。由于新业务的不断增加,新的编号方案还包括通信网别、业务种类等识别码。

  为了完成通信网的接续动作,必须在用户与交换机之间以及交换机相互之间传输各种信令。在用户和交换机之间传输的信令,称为用户线信令,它反映用户设备的启用和停用情况;在交换机之间传输的信令,称为交换网信令,它控制呼叫的接续和拆线。随着通信技术的发展,从简单的人工交换直到用户直拨的自动交换,逐步形成了多种信令方案。信令的种类与服务要求有关,而信令的形式则与交换、传输系统的类型和性能有关。

  任何方案都应具备下列三种功能:①监测功能,即检测或改变某些部件的状态或条件;②选择功能,即保证呼叫接续过程的建立;③运行功能,这取决于管理方针,一般能检测和传输有关网路拥塞的信息,提供计费信息、故障告警信息等。

  路由选择的目的在于提高传输信道的利用率,但也会相应地增加交换设备的复杂程度,因而一般要根据业务量的流动情况兼顾二者。

  ①固定路由:对每组收发信局事先规定一个路由,其控制简单,但在路由选择上无灵活性。

  ②迂回路由:对每组收发信局事先规定多个路由,按规定顺序进行选择,控制稍复杂,在电话网中广泛地采用。

  ③随机路由:事先无规定而是随机地选择路由,虽然业务量处理效率不高,但受网路形态、业务量条件等变化因素的影响小,因此灵活性、可靠性都高,可用于军事通信。

  ④适应路由:适应时刻变化的周围条件而动态地进行路由选择,多用于业务量变化大的数据通信网。

  本书是针对高职高专院校电子信息专业“通信网”课程的教学需要编写的教材。全书共11章,内容包括:通信网概述、电话通信网、移动电话通信网、智能网、计算机通信网数据通信网、综合业务数字网同步数字体系、ATM通信网、支撑网、接入网等。

  本书的特点是突出基本概念和基本原理的介绍,减少不必要的理论推导和数学计算,强调实用,并对相关的新技术作了概要性的介绍,以使学生能够了解通信领域中的最新技术发展趋势。

  本书可作为通信、电子信息、电子工程、计算机等专业高职高专、函授和成人教育的教材,也可供有关专业技术人员参考。

  随着Internet的发展和普及,通信网目前也出现了革命性的转变(即从基于电话结构的标准网络转向基于IP结构的网络),并借助Internet进一步拓展出高速率的新业务和新应用,逐步形成了下一代网络体系结构,给各行各业以及人们的生活方式都带来了深远的影响。

  本书介绍了通信网的基本概念和主体结构,共分三部分:第I部分介绍了构成分层网络体系结构基础的主要概念和功能,并通过大家熟悉的网络业务和应用示例(如Web浏览、电子邮件和电话呼叫)来说明网络体系结构的各个部分如何协同工作;第II部分重点介绍了协议栈中下四层的处理机制;具体论述了各种传输介质、不同类型的网络、协议和各种交换、控制机制。第III部分则介绍了IPv4和IPv4和IPv6、ATM网络、网络安全以及多媒体标准等重要主题。

  本书内容全面,示例丰富,各部分、各章节之间均保持着紧密的逻辑联系,便于读者以循序渐进的方式进行学习。此处文中配有大量习题,可帮助读者做到温故而知新。本书适用于电气工程、计算机科学以及相关专业的师生,既可用作计算机网络和通信网课程的教材,也可作为各行业网络技术服务人员的参考资料。

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