現代通信網概論（第2版）第1章概述

現代通信網基本構成1.1現代通信網的分類1.2現代通信網的主要特點1.3現代通信網的發(fā)展1.4

現代通信網是由一系列通信設備、信道和規(guī)章（則）組成的有機整體，使與之相連的用戶終端設備可以進行有意義的電信息交流。簡單地說，通信網是能夠在多個用戶間相互傳遞電信息的網絡，如我們經常使用的電話通信網、電報通信網、數據通信網、計算機通信網等。1.1現代通信網基本構成圖1-1通信系統基本模型示意圖

1．信源信源是指發(fā)出信息的基本設施。2．變換器變換器是對信源發(fā)出的信息按一定的目的進行變換的設備。3．信道信道是信息傳輸介質的總稱。（1）信道按傳輸介質的不同可分為無線信道和有線信道。（2）信道按傳輸信號形式的不同可分為模擬信道和數字信道。4．反變換器反變換器的工作過程是變換器的逆工作過程。5．信宿信宿是信息傳輸的終點，也就是信息的接收者。6．噪聲源噪聲源并不是人為實現的實體，但在實際通信過程中又是實際存在的。1.2現代通信網的分類按通信的業(yè)務類型進行分類按通信的傳輸手段進行分類按通信服務的區(qū)域進行分類按通信服務的對象進行分類按通信傳輸處理信號的形式分按通信的活動方式分1.3現代通信網的主要特點1．使用方便功能強大的通信終端可為用戶提供方便的使用條件。2．安全可靠3．靈活多樣4．覆蓋范圍廣1.4現代通信網的發(fā)展1．現代通信網的發(fā)展過程現代通信網的發(fā)展過程，大體可分為以下4個階段。（1）第一階段現代通信網發(fā)展的第一階段是19世紀中葉至20世紀40年代。（2）第二階段現代通信網發(fā)展的第二階段是在20世紀50年代～70年代。（3）第三階段現代通信網發(fā)展的第三階段大致在20世紀的70年代～80年代。（4）第四階段現代通信網發(fā)展的第四階段開始于20世紀80年代中期。2．現代通信網的發(fā)展趨勢

在當今科技高速發(fā)展的年代，信息呈爆炸式出現和廣為人們所利用，作為信息的承載體—網絡及其發(fā)展也格外為人們所重視。因此，研究和探討未來通信網發(fā)展的趨勢，從容地應對挑戰(zhàn)必須引起我們的高度重視。

具體來講，現代通信網發(fā)展的趨勢主要體現在以下5個方面。（1）網絡業(yè)務數據化（2）網絡信道光纖化（3）網絡容量寬帶化

隨著數據業(yè)務量特別是IP業(yè)務量的飛速增長，主要有以下三大類應用對以電話業(yè)務量為主的傳統的通信網形成越來越大的壓力。①大量低延時數據業(yè)務應用（諸如Web瀏覽、LAN）需要高帶寬。諸如Web瀏覽的典型帶寬可從數百kbit/s到數Mbit/s，而LAN的典型帶寬可從數Mbit/s到上百Mbit/s。②本身帶寬窄，但通信量極大的業(yè)務應用（諸如電話、E-mail）也需要很高的網絡帶寬。而且除了電話業(yè)務特別是蜂窩移動電話業(yè)務在繼續(xù)增長外，目前E-mail的附件規(guī)模正變得越來越大。③固有的寬帶應用（諸如圖像、文件備用）更需要高帶寬。（4）網絡接入無線化（5）網絡傳輸分組化3．未來通信網管理新技術及其發(fā)展（1）網絡管理綜合化（2）網絡管理智能化（3）網絡管理的標準化小結

通信是現代信息社會中包括能源、交通、通信等在內的三大基礎結構之一。是現代信息社會運行機體的神經系統。通信網是實現通信任務的必要設施，本章就通信系統與通信網重點討論了如下問題：①通信系統與通信網；②通信網分類及特點；③通信網發(fā)展階段及特點分析；④通信網發(fā)展趨勢和通信管理網絡的發(fā)展趨勢等。第2章現代通信網基礎技術及其發(fā)展

通信網2.1現代通信網的結構2.2現代通信網傳輸技術2.3交換技術2.4通信網路由選擇2.6擁塞和流量的控制2.7通信協議2.5信令及接口2.8

現代通信網的基礎技術主要包括：通信網一般組成，現代通信網結構，現代通信網傳輸系統，網絡交換技術，通信協議、網絡的路由選擇，擁塞與流量控制等內容。以下將分別給予介紹。2.1通信網2.1.1通信網一般組成通信網是由若干用戶終端A，B，C，…，并通過傳輸系統鏈接起來。圖2-1通信網一般組成2.1.2通信網組成的基本要素1．終端設備2．傳輸系統傳輸系統是指完成信號傳輸的媒介和設備總稱。圖2-2通信網傳輸系統基本結構（1）傳輸信道傳輸信道簡稱信道，是通信者兩點間單向或雙向傳輸信號的通道，包括傳輸媒介和中間裝置。（2）電路電路是通信者兩點間實現信號雙向傳輸的兩條傳輸信道的組合，以提供完整的一個通信過程。（3）用戶環(huán)路用戶環(huán)路也稱為本地線或用戶線，是一個節(jié)點和用戶設備或用戶分系統之間簡單的固定連接。（4）鏈路傳輸全鏈路簡稱鏈路，是指兩個相鄰節(jié)點間或終端設備和節(jié)點之間的信道（或電路）段，通常是指兩個配線架之間的一段。（5）干線一條干線可以由一條或多條串聯的鏈路組成。（6）節(jié)點節(jié)點是用戶環(huán)路和鏈路或鏈路之間的分配點。3．交換設備

交換設備根據尋址信息和網控指令進行鏈路連接或信號導向，以使通信網中的多對用戶建立信號通路，交換設備以節(jié)點的形式與鄰接的傳輸鏈路一起構成各種拓撲結構的通信網，是現代通信網的核心。對不同業(yè)務的通信網，交換設備的性能要求也不同。2.2現代通信網的結構2.2.1網絡的基本拓撲結構1．網狀網多個節(jié)點或用戶之間互連而成的通信網稱為網狀網，也叫作直接互連網（完全或部分互連網），如圖2-3（a）所示。圖2-3通信網基本拓撲結構示意圖2．星型網

星型網拓撲結構是一種以中央節(jié)點為中心，把若干外圍節(jié)點（或終端）連接起來的輻射式互連結構。3．復合型網

復合型網是由網狀網和星型網復合而成的網絡，如圖2-3（c）所示。它是以星型網為基礎，并在信息量較大的區(qū)域構成網狀網結構。4．環(huán)型網

如果通信網各節(jié)點被連接成閉合的環(huán)路，則稱為環(huán)型網，如圖2-3（d）所示。5．總線型網

總線型網把所有的節(jié)點連接在同一總線上，是一種通路共享的結構。從物理構形看，好像一棵“無根樹”，故又得名“無根樹”結構。如圖2-3（e）所示。2.2.2等級制網絡結構1．網絡等級結構的組成（1）用戶線它是用戶的電話機和市話局交換機連接的介質，使用戶終端接入電話通信網。（2）市內中繼網它將各個交換區(qū)市話局通過中繼線互連起來，并將市話局連接至市話匯接局。圖2-4典型的交換中心等級制的理想形式框圖（3）區(qū)域長途電話通信網

市話匯接局和區(qū)域（如?。╅L話匯接局通過區(qū)域中繼干線互連，提供區(qū)域長途電話通信業(yè)務。形成區(qū)域長途電話通信網。（4）國內長途電話通信網

區(qū)域匯接局和國內中心匯接局通過國內中繼干線互連，提供全國范圍內各地區(qū)之間的長途電話通信業(yè)務。形成國內長途電話通信網。（5）國際長途電話通信網

國內匯接局和國際接口局連接，由國際接口局和國際線路組成國際長途電話網。2．等級制網絡結構的實例

第一級為大區(qū)中心，也稱為省間中心局，是匯接一個大區(qū)內各省之間的電話通信中心，局間都設立直達電路，為完全互連方式的網狀網結構。

第二級為省中心局，是匯接省內各地區(qū)之間的電話通信中心。省中心局為各省會所在地的長途局，因而要求各省中心局至本大區(qū)中心局必須要有直達路由。

第三級為地區(qū)（市）中心局，是匯接本地區(qū)各縣（區(qū)）的電話通信中心，是長話網的末端局，同樣要求地區(qū)（市）中心局至本省中心局具有直達路由。圖2-5我國電信網等級結構2.3現代通信網傳輸技術2.3.1多路復用技術多路復用就是在一個公共信道上建立兩條或多條傳輸信道，其目的是為了充分利用信道的容量，提高信道傳輸效率。常用的多路復用技術有頻分多路、時分多路和統計時分多路復用等。1．頻分多路復用（FDM）（1）FDM的基本原理

FDM是把一個公共信道上可用的傳輸頻段分割成多個較窄的頻帶，并使每個窄帶都變成為一個獨立信道的復用方法。圖2-7FDM原理框圖（2）FDM的特點FDM的主要優(yōu)點是：容易實現，技術成熟，能較充分地利用信道帶寬。但其缺點也是明顯的。2．時分多路復用（TDM）（1）TDM的原理

TDM是一種按規(guī)定的間隔，并在時間上相互錯開，在一條公共信道上傳輸多路信號的復用技術。TDM的工作原理如圖2-8所示。圖2-8TDM原理圖（2）TDM的特點TDM的主要優(yōu)點是：不存在保護頻帶，可有效地提高信息傳輸效率；信道占用頻帶窄，容量大。其主要缺點是：通信雙方時隙必須嚴格保持同步。3．統計時分復用（STDM）（1）問題的提出在TDM系統中，以固定分配時隙的方式對來自多個設備的數據源進行組合，然后在單一的公用信道上傳輸。（2）STDM原理

與傳統TDM一樣，STDM可與n條低速輸入線路相連，由于每條輸入線路并非一直有數據輸入，因此STDM時隙數k可小于n，這說明復用信道上數據速率可低于各個輸入線路速率之總和?；蛘哒f對于同樣速率的復用信道，STDM可以復接更多的輸入線路，即提高了信道利用率。（3）STDM幀格式和其他考慮STDM使用的幀格式對系統性能有一定的影響，一般應減少用于管理的附加信息。通常，STDM系統使用類似HDLC規(guī)程的通信協議。圖2-10給出了STDM子幀的兩個格式。圖2-10STDM幀格式2.3.2準同步數字系列和同步數字系列1．準同步數字復接系列（1）PDH概念原CCITT推薦了兩類準同步數字復接系列（PlesynchronousDigitalHierarchy，PDH）。北美和日本等國采用24路系統，即以1.544Mbit/s作為一次群（基群）的數字速率系列；歐洲、蘇聯和中國等國家則采用30/32路系統，即以2.048Mbit/s作為一次群的數字速率系列。

如表2-2所示。從表中可以看出24路高次群和低次群之間沒有固定的整數比，而30路系列高次群和低次群之間都是4倍關系。地區(qū)（國家）一次群（基群）二次群三次群四次群北美24路1.544Mbit/s96路（24×4）6.312Mbit/s672路（96×7）44.736Mbit/s4032路（672×6）274.176Mbit/s日本24路1.544Mbit/s96路（24×4）6.312Mbit/s480路（96×5）32.064Mbit/s1440路（480×3）97.728Mbit/s歐洲中國30路2.048Mbit/s120路（30×4）8.448Mbit/s480路（120×4）34.368Mbit/s1920路（480×4）139.264Mbit/s表2-2 數字復接系列表（2）PDH存在的問題①國際上1.544Mbit/s和2.048Mbit/s這兩種系列難以兼容，給國際連網帶來困難，而且向更高群次發(fā)展在技術上也有較大的困難。②沒有世界性的標準光接口規(guī)范，導致各國廠商開發(fā)的不同光接口無法在光路上互通，惟有通過光電轉換成G.703標準接口后才能互通，限制了連網應用的靈活性，也增加了網絡設備復雜性和運行成本。③從組網角度看，PDH難于從高次群信號中直接分出低次群甚至基群的信號，因此對中繼站上、下話路很不方便。特別是對我國具體情況，原有通信線路較少，在建設新的大容量數字干線過程中，所經各地都希望能上、下話路實現區(qū)間通信。如果這些中繼站采用直接分復接的方法分出某一支路，則會造成極大的定時抖動，對全網的傳輸質量有較大的影響。④隨著現代通信網操作、維護、管理等要求的不斷提高，需要傳輸的網控信息越來越多，現有的PDH各級幀結構所預留的少量比特已經不能適應這一發(fā)展的要求。2．同步數字復接系列（1）SDH概念原CCITTG.707的建議中，對同步轉移模式STM-1（SynchronousTransferMode）155.5201Mbit/s以上（從STM-1至STM-4至STM-16）的更高速率都采用高一級的速率正好等于低一級的4倍，即STM-1為155.5201Mbit/s；STM-4為622.0804itMb/s；STM-16為2

488.3216Mbit/s。這樣的復接系列稱為同步數字復接系列（SynchronousDigitalHierarchy，SDH）。圖2-11PDH與SDH分插信號流程圖比較（2）SDH復接結構

原CCITT建議G.709規(guī)定了SDH的一般復接結構，如圖2-12所示。圖中C-11，C-12，C-21，C-22，C-31，C-32和C-4是標準容器，是一種信息結構，分別用來接收PDH系列（見表2-2）的1.544Mbit/s，2.048Mbit/s，6.3120Mbit/s，8.448Mbit/s，32.064Mbit/s，34.368Mbit/s和139.264Mbit/s的支路信號，完成速率適配等功能。圖2-12SDH的同步復接結構示意圖（3）SDH幀格式圖2-13SDH幀格式SDH幀格式由橫向270字節(jié)×N列和縱向9行字節(jié)組成，這里N是話路數（每路為64kbit/s），字節(jié)的傳輸從左到右按行進行。（4）SDH的主要特點SDH的主要特點如下。①把世界上現在并存的兩種數字系列融合在統一的標準之中，在STM-1等基礎上得到統一，實現數字通信傳輸體制上的世界性標準。②采用數字復接，適應交換技術的發(fā)展。③頁面幀格式，安排了豐富的用于維持管理的比特，使網絡的維護管理能力大大加強。④有一套特殊靈活的復接結構和指針調整技術，解決了節(jié)點之間的時鐘差異帶來的問題。⑤光接口綜合各種不同的網絡單元，傳輸和復接不必分開，簡化了硬件，同時光接口成為開放性接口，可以在光路實現橫向兼容。⑥SDH信號結構的設計已經考慮網絡傳輸和交換應用的最佳性，便于組織ISDN和B-ISDN。2.3.3現代通信網常用傳輸信道1．無線傳輸信道（1）長波信道長波信道所使用的頻率是在300kHz以下，波長在1

000m以上。（2）中波信道中波信道的頻率在0.3～3MHz或波長在100～1

000m范圍內。（3）短波信道短波信道的頻段從3～30MHz，波長從10～100m，也稱為高頻（HighFrequency，HF）信道。（4）超短波信道超短波信道的頻率范圍通常認為是30～3

000MHz。（5）微波信道

3

000MHz以上的波段，通常就泛稱為微波，它在現代通信網中占有重要地位。（6）衛(wèi)星信道衛(wèi)星信道是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉發(fā)無線電信號，在多個地球站之間進行通信的信息傳輸信道，如圖2-15所示。圖2-15衛(wèi)星通信示意圖（7）散射信道

在現代通信網微波的通信方式中，還常用散射信道。散射信道利用對流層和電離層的不均勻性或流星余跡，對于一定仰角的電磁波射束，在上層空間中，一部分電磁波能量將回到地面而被接收到的散射現象，構成散射信道。2．有線傳輸信道（1）架空明線最早的有線信道是架空明線，信道由在一系列豎立的電桿上，把導線架在線桿的絕緣子上而構成。（2）平衡電纜平衡電纜（也稱雙絞線）中每對傳輸信號的雙線間的距離比明線小，而且包扎在絕緣體內。（3）同軸電纜

同軸電纜是容量較大的有線信道。常用的同軸電纜有兩種：一種管外徑為4.4mm的小同軸；另一種外徑為9.5mm的中同軸。（4）光纖信道光纖信道是以光為載波，以光導纖維為傳輸介質的一種通信信道。（5）有線信道傳輸處理在構成有線信道時，除了具有各種導引線外，要完成長距離的信息傳輸，必須包括增音和均衡處理。2.4交換技術

隨著社會的進步，科學技術的發(fā)展，交換技術已經歷幾次飛躍，更新了好幾代。交換技術幾個主要特性的演變過程如下所述。①接續(xù)網絡：從金屬接點發(fā)展到數字開關（分立元件→集成元件→光子開關）。②信息形式：從模擬（電流）發(fā)展到數字（電脈沖→光脈沖）。③復用方式：從空分到時分最后發(fā)展到波分（密集波分）。④控制方式：從人工到機電到電子最后發(fā)展到存儲程序控制（SPC）或簡稱“程控”。⑤信令方式：從信令與呼叫信息交替用同一信道（模擬式）發(fā)展到共路信令，信令可在獨立的信道上傳送（數字式）。⑥接續(xù)特征：從電路到信息最后發(fā)展到分組（或叫信包）。⑦信息帶寬：從窄帶（音頻）發(fā)展到寬帶（1MHz～100MHz）。2.4.1電路交換1．電路交換基本原理電路交換（CircuitSwitching）是在通信網中任意兩個或多個用戶終端之間建立電路暫時連接的交換方式，暫時連接獨占一條電路并保持到連接釋放為止。

電路交換系統有兩種交換方式：空分交換和時分交換。（1）空分交換空分交換是入線在空間位置上選擇出線并建立連接的交換。（2）時分交換時分交換是時分多路復用（TDM）在交換上的具體應用。2．電路交換的特點（1）電路交換的主要優(yōu)點①信息傳輸時延小。②數據信息以信號形式在通路中“透明”傳輸，交換機對它不進行存儲、分析和處理，因此，交換機的處理開銷少。③對數據信息的格式和編碼類型沒有限制。（2）電路交換的主要缺點①電路的接續(xù)時間較長。②電路利用率低。③在傳輸速率、信息格式、編碼類型、同步方式、通信規(guī)程等方面，通信雙方必須完全兼容，這不利于不同類型的用戶終端之間實現互通。④當一方用戶忙或網絡負載過重時，可能會出現呼叫不通的現象，這種現象稱之為呼損。電路交換方式目前主要用于電話通信網。2.4.2報文交換1．報文交換工作原理報文就是用戶擬發(fā)送的完整數據。報文交換中，報文始終是以一個整體的結構形式在交換節(jié)點存儲，然后根據目的地址轉發(fā)。報文交換基本原理基于“存儲—轉發(fā)”。2．報文交換信息格式圖2-17報文交換的一般信息格式（1）報文頭信息（2）報文尾的信息3．報文交換的特點（1）報文交換的主要優(yōu)點①鏈路利用率高。②交換機以“存儲—轉發(fā)”方式傳輸數據信息，它不但可以起到匹配輸入輸出傳輸速率的作用，易于實現各種不同類型終端之間的互通，而且還能起到防止呼叫阻塞、平滑通信業(yè)務量峰值的作用。③不需要收、發(fā)兩端同時處于激活狀態(tài)。（2）報文交換的主要缺點①傳送信息通過交換網時延較長，而且時延變化也大，這不利于交互型實時業(yè)務。②設備要求較高。交換機必須具有大容量存儲、高速處理和分析報文的能力。2.4.3分組交換1．分組交換的工作原理分組交換在形式上仍采用報文交換“存儲-轉發(fā)”技術。但它不像報文交換那樣，以整個報文為交換單位，而是設法將一份較長的報文分解成若干固定長度的“段”，每一段報文應加上交換時所需要的呼叫控制信息以及差錯控制信息，形成一個規(guī)定格式的交換單位。2．分組交換方式（1）數據報方式數據報是指自帶尋址信息的獨立數據分組。（2）虛電路方式

在虛電路方式中，數據傳送之前，必須先在源與目的地之間建立一條邏輯連接，即虛電路。虛電路是兩個通信設備之間完整的雙向透明的數據流路徑，而不是物理電路；然后各數據分組均沿著已經建立起來的虛電路交換信息。一旦交換結束，立即拆除連接。3．分組交換的特點（1）分組交換的主要優(yōu)點①信息的傳輸時延較小，而且變化不大，能較好地滿足交互型通信的實時性要求。②易于實現鏈路的統計時分多路復用，提高了鏈路的利用率。③容易建立靈活的通信環(huán)境，便于在傳輸速率、信息格式、編碼類型、同步方式、通信規(guī)程等方面都不相同的數據終端之間實現互通。④可靠性高。分組作為獨立的傳輸實體，便于實現差錯控制，從而大大地降低了數據信息在分組交換網中傳輸誤碼率，一般可達10-10以下。⑤經濟性好。信息以“分組”為單位在交換機中進行存儲和處理，節(jié)省了交換機的存儲容量，提高了利用率，降低了通信的費用。（2）分組交換的主要缺點①由于網絡附加的信息較多，影響了分組交換的傳輸效率。②實現技術復雜。交換機要對各種類型的分組進行分析處理，這就要求交換機具有較強的處理功能。2.4.43種交換方式的比較1．3種交換技術的性能

由表2-3可見，3種交換技術各有優(yōu)缺點?？偟膩砗饬?，報文交換和分組交換的性能比電路交換優(yōu)越。

交換方式性能電路交換報文交換分組交換持續(xù)時間較長，平均15s較短，只要通過交換機，即可發(fā)送數據較短，若為虛電路方式，一般為1s傳輸時延短，偏差較小，一般為毫秒級長，偏差很大，一般達1min或更長短，偏差較大，一般低于200ms傳輸可靠性一般，10-7較高，10-9高，10-11業(yè)務過載反應拒絕接收呼叫將報文存儲于交換機中，節(jié)點時延增加可采用流控技術異構終端互通性無有有同文報通信能力無有有傳輸帶寬固定帶寬動態(tài)使用帶寬動態(tài)使用帶寬線路利用率低高高實時性業(yè)務適用不適用有條件適用交換機費用較低較高較高表2-3 3種交換技術的性能比較2．3種交換技術的通信過程

傳播時延：指信號在物理介質中傳輸所花的時間。傳送時延：指發(fā)送一個報文或分組所需要的時間。這個時間與所用的線路傳輸速率和信息格式有關。節(jié)點時延：指節(jié)點交換機轉發(fā)接收到的報文或分組所需要的處理時間。

傳輸報文或分組所需的實際時間與許多因素有關，諸如節(jié)點交換機的數目、節(jié)點交換機的處理速度、報文或分組的長度、系統的負荷情況、線路的傳輸速率及質量等。這些因素對數據傳輸的影響最終都可以在時延這一性能指標上反映出來。2.4.5異步轉換模式交換方式

異步轉換模式（ATM）交換方式也稱為異步時分（ATD）交換方式或快速分組交換（FPS）方式（以下簡稱ATM交換方式），是介于電路交換與分組交換之間的一種新的交換技術。它采用統計復用和簡化的分組交換，實現了通信網絡與業(yè)務的性質無關。

ATM交換方式的特點是：圖2-183種交換技術的通信過程示意圖①靈活性高，適應性強；②各種語音/非話業(yè)務采用統一的交換技術；③簡化的分組交換，分組長度趨向于固定，取消了鏈路級上的流量控制和差錯控制，采用虛電路技術和自選路由的交換網絡。2.4.6光交換技術

光交換是以光的形式直接實現各用戶之間的信息交換，這對于提高通信質量和可靠性，減少設備和降低網絡成本都有很大的好處。

另外，由于被交換信息載體的根本改變，使光交換具有寬帶特性，不受電磁干擾，而且光在與其傳播方向垂直的橫向擴散極小，即使并行傳輸也不會產生嚴重的相互干擾。所以，光交換技術被認為是可以適應高速寬帶通信業(yè)務的新一代交換技術。2.5通信協議

通信協議是網絡間進行互通的約定和語言，不同的設備（速率、信息格式等）通過通信協議，可以進行有效的互連互通。2.5.1協議的概念1．協議與通信協議在現代通信網中，雙方進行通信時，都必須認同一套用于信息交換的約定規(guī)則。協議（Protocol）是約定規(guī)則使用的語言及所表達的語義。

協議要規(guī)定信息格式及每條信息所需控制信息的一套規(guī)則，實現這些規(guī)則的軟件稱為協議軟件（ProtocolSoftware）。單個網絡協議可以是簡單的，也可以是復雜的。2．協議棧

怎樣保證所有的協議很好地協同工作，答案是應有一個完整的設計方案，不是孤立地開發(fā)每個協議。協議設計和開發(fā)成完整的、協作的集合稱為協議棧（也稱協議組、協議族）。

協議棧中的每個協議解決一部分通信問題，這些協議合起來解決了整個通信問題，而且整個協議棧在各協議間能高效地相互作用。3．協議設計4．通信協議內容5．協議設計的考慮2.5.2通信協議的分層1．分層的概念（1）認識層雙方討論的最高一層可稱為認識層。（2）語言層認識層的下一層是語言層。（3）傳輸層語言層的下一層可以叫做傳輸層。2．分層的好處①各層相互獨立②靈活性好③結構上獨立④方便實現和維護⑤促進標準化工作3．多層嵌套頭部

每層協議軟件負責解決一部分通信問題。每一層為了完成其相應層的功能，通常發(fā)方在指定層軟件處理的數據上附加一些控制信息，而收方相應層軟件使用這些附加信息來處理收到的數據。2.5.3ISO/OSI參考模型和協議

開放系統互連（OpenSystemInterconnection，OSI）參考模型是國際標準化組織（InternationalStandardOrganize，ISO）為統一通信網協議標準而發(fā)布的標準參考模型。該模型的執(zhí)行，為通信網的互連互通提供了參考依據。1．網絡體系結構

在一個網絡中，實現通信功能的所有軟件和硬件的組織形式，或者說所有層次和協議的集合稱為網絡的體系結構。

ISO/OSI七層模型如圖2-22所示。圖2-22ISO/OSI的七層參考模型2．OSI七層模型的功能（1）物理層物理層規(guī)定了二進制比特信息如何傳輸、電壓大小、持續(xù)時間、聯系手續(xù)、插座的機械、電氣和物理性能等。（2）數據鏈路層數據鏈路層規(guī)定了如何在點到點鏈路上無差錯地傳送一幀數據。（3）網絡層網絡層規(guī)定了一個分組怎樣通過通信子網傳輸，提供路由選擇和網絡擁塞及流量控制。（4）運輸層運輸層的基本功能是接收來自會話層送來的數據。（5）會話層一旦進程之間的連接建立以后，需要一次對話。對于一次對話的處理過程，就是會話層的功能。（6）表示層表示層的功能是對信息格式作一些變換。（7）應用層

應用層是ISO/OSI參考模型的最高層，它為特定類型的網絡應用提供了訪問OSI環(huán)境的手段，其內容直接取決于各個用戶的傳輸程序或數據。3．ISO/OSI七層模型的協議（1）物理層協議物理層協議實際上是數據終端設備（DataTerminalEquipment，DTE）和數據通信設備（DataCommunicationEquipment，DCE）之間的一組約定。

它的主要功能是規(guī)定DTE與DCE之間標準接口的機械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性，從而實現物理通路的連接。（2）數據鏈路協議

數據鏈路層協議的主要功能是：對鏈路實施管理，實現幀同步，實現差錯控制和流量控制，以實現透明傳輸。（3）網絡層協議

在數據鏈路層提供的兩個相鄰節(jié)點傳送數據的基礎上，網絡層是進一步解決通信子網中由多段數據鏈路的傳送問題，從而體現通信子網向終端系統提供豐富的網絡服務。

網絡層常用協議是X.25，它是原CCITT制定的一項重要建議，其全稱為“在公用數據網（PublicDataNetwork，PDN）上連接分組式終端所采用的DTE與DCE間的同步通信接口”。（4）運輸層協議

從某種意義上來講，運輸層協議與數據鏈路層協議相類似，它們都要解決差錯控制、流量控制和排序問題。運輸層協議標準有：ISO8072和ISO8073，這是ISO經過多年研究和討論于1984年通過的，另外原CCITT的X.214和X.724建議書也是運輸層協議。（5）會話層協議

會話層協議主要規(guī)范了向會話層用戶提供會話連接，并為會話層定義多種服務。常見的會話層協議有IS08326標準和原CCITT的X.215建議。（6）表示層協議

表示層是在OSI參考模型的第六層。從數據在OSI參考模型的內部傳送情況來看，位于表示層以下的五個層只是將被處理的數據比特流準確、有序地由源站傳送到目的站，而表示層則應使所傳送的數據保持原來的含義。（7）應用層協議

應用層協議的主要功能是實現開放系統中應用進程之間的相互通信，并同時完成一系列與處理業(yè)務有關的服務功能。4．ISO/OSI參考模型中的數據流通形式圖2-24七層模型中的數據流通過程2.6通信網路由選擇2.6.1路由選擇原則1．路由與路由選擇網絡的有向路徑是通過一系列互連的鏈路將網絡的兩端節(jié)點連在一起而形成的。網絡的一條有向路徑就是一系列連接線的集合，而通信信息穿過網絡的有向路徑稱為通信網絡的路由。路由選擇就是在網絡中選擇一條最佳的通信路由。2．路由選擇算法的分類

路由選擇算法可按不同的路由選擇方式進行分類。3．路由選擇原則（1）正確性（2）簡便性（3）健壯性（4）穩(wěn)定性（5）公平性和最優(yōu)化（6）利用率2.6.2最短路由選擇算法

最短路由是指通信信息經過的節(jié)點數最少、或任意兩節(jié)點間傳輸延遲最小、或費用最小的通路。最短路由選擇是指尋找最短路由的具體方法（算法）。最短路由選擇算法具有普遍的運用價值。1．最短路由選擇算法的思想

把與X鄰接的所有節(jié)點都進行計算，找到最短的相鄰節(jié)點，該節(jié)點是路由上的一個節(jié)點；再從這個相鄰節(jié)點作源節(jié)點，目標節(jié)點不變，按上述方法再計算，又找到一個與相鄰節(jié)點最近的節(jié)點，它也是路由上的一個節(jié)點，即第二個節(jié)點；這樣一直進行到目標節(jié)點，最后就把從X到A最短路由的節(jié)點全部找到，形成了一條從源節(jié)點到目標節(jié)點的最短路由。這就是最短路由選擇算法的思想。2．最短路由選擇算法的實現

最短路由選擇算法首先要標記通信網以及相鄰節(jié)點鏈路長度的拓撲結構圖。并按照最短路由選擇算法的約定，標記全部相鄰節(jié)點間的最短距離。2.6.3路由選擇策略1．靜態(tài)策略（1）泛射法（flooding）（2）有選擇的泛射法（3）固定路由法（4）隨機走動法（5）分散通信量法2．動態(tài)策略（1）獨立路由選擇策略（2）集中路由選擇策略（3）分布路由選擇策略2.7擁塞和流量的控制2.7.1流量和擁塞1．流量和流量控制流量在通信網中是指通信量，在數據通信網是指網中的數據流或分組流的大小。流量控制實際上是通過控制網中的通信量，使通信網工作在吞吐量允許的范圍內。

流量控制的主要功能是：①防止網絡因過載而引起通信信息吞吐量下降和延遲增加；②避免死鎖；③在相互競爭的各用戶之間公平地分配資源。2．擁塞與擁塞控制

在現代通信網中，將由于信息量太大，導致網絡性能下降的現象稱為擁塞。擁塞控制是通過限制全網的總信息量均衡的傳送，使信息的流通不超過網絡所能處理的程度，網絡不致過載而采用的控制方法。3．流量控制與擁塞控制的區(qū)別

流量控制是對一條通信路由上的通信量進行控制，解決“線”或“局部”問題，而擁塞控制則是解決通信網的“面”或“全局”的問題。2.7.2流量控制方法1．入網流量控制方法（1）停-等流量控制（2）緩沖區(qū)預約方式2．入口和出口流量控制（1）多分組報文傳送流量控制（2）單分組報文流量控制3．網段級流量控制

當數據鏈路層協議采用無連接方式，而緩沖區(qū)采用先來先服務，且全部分配的方法，則有可能產生存儲轉發(fā)死鎖。2.7.3擁塞控制方法1．許可證法許可證法是一種全局性的流量控制方法。2．分組丟棄法在通信網采用分組無連接的服務時，源節(jié)點有分組就發(fā)送，目標節(jié)點有緩沖區(qū)時就接收，無緩沖區(qū)時就將分組丟棄。3．阻塞分組法

通過對各個層次的信息流控制，減少平均流量值，可以有效減少發(fā)生擁塞現象的概率。2.8信令及接口2.8.1信令的一般概念1．信令的定義信令一般是指電話通信網中所傳遞的非語音電信息，依靠它來實現電話通信網中通信電路的建立、釋放和控制。信令有3個基本功能。一是監(jiān)視功能，二是選擇功能，三是管理功能。2．信令方式

信令的傳遞要遵守一定的規(guī)約和規(guī)定，這就是信令方式。它包括信令的結構形式，信令在多段路由上傳送方式及控制方式。選擇合適的信令方式。3．信令的種類（1）按工作區(qū)域劃分（2）按使用信道分4．信令系統

信令系統是指為了完成特定的信令方式，所使用的通信設備全體的集合。2.8.2我國目前采用的信令方式及配置

我國在20世紀80年代中期開始了對No.7信令系統的研究、實施和應用。1990年原郵電部正式發(fā)布了以原CCITT藍皮書建議為基礎，結合我國電話網具體情況制訂的《中國國內電話網No.7信令方式技術規(guī)范》（暫行規(guī)定），1993年12月發(fā)布了《No.7信令網技術體制》（暫行規(guī)定），1994年5月又正式發(fā)布了《中國國內電話網No.7信令方式測試規(guī)范和驗收方法》（暫行規(guī)定）。2.8.3接口及其配置

通信網中的接口是指通信網中兩個系統或設備之間共同邊界或連接電路，也可以說是信息從一個系統到另一個系統的橋梁。1．數字接口（1）用戶側數字V接口用戶側數字V接口用于連接數字遠端交換集中器、遠端數字復接設備和數字用戶交換機等設備的接口。（2）中繼側數字A接口

中繼側數字A接口是2

048kbit/s速率的接口，其電氣特性與上面介紹的V接口相同。（3）中繼側數字B接口

中繼側數字B接口是8

448kbit/s速率接口，其電氣特性、幀結構、復幀結構由GB7611-87規(guī)定。2．模擬接口（1）模擬接口用來連接單個用戶的用戶線，Z2和Z3接口則是用來連接模擬遠端集線器和模擬用戶交換機（PABX）。（2）中繼側的模擬C接口，C接口是一個2線或4線模擬接口。小結

隨著科學技術不斷進步和現代通信網功能的不斷提升，現代通信網的構成越來越復雜，涉及的技術問題也越來越多。

本章就現代通信網所涉及的且影響現代通信網質量的網絡基本組成、網絡結構、網絡傳輸系統、網絡交換技術、通信協議、網絡路由選擇、擁塞與流量控制等內容進行了有益的探討，目的在于幫助讀者對現代通信網所涉及的相關技術有所了解，為閱讀后續(xù)相關章節(jié)和掌握相關通信網絡的工作原理打下良好基礎。練習思考題1．試畫出一個從首都到省中心、省中心到地（市）的三級電話網組成連接結構，并說明各級組成要素的作用。2．現代通信網的基本組成要素有哪些？簡述各要素功能。3．現代通信網的拓撲結構有哪些？各有何特點？4．有一個有線傳輸信道，提供一定帶寬，只能傳遞一路信號，現有四路信號，其帶寬相近，要求在這個有線傳輸信道上傳輸，試問采用什么方法來傳輸？請畫出其組成方框圖，并說明工作過程。5．PDH和SDH各有什么不同？它們各自在什么場合下使用比較合適？6．針對下面三種要求，試述應采取什么通信信道最合適？（1）通信距離在幾千千米以上，通信設備架設靈活方便，通信容量較小。（2）通信容量大，通信距離短，晝夜24小時使用同一頻率，通信設備可隨時靈活架設。（3）通信容量大，通信距離比較遠，保密嚴格，受干擾要小。7．在一次交換通信中，終端收到的信息發(fā)現缺少了一小部分內容，這可能是采取了什么交換方式所造成的？為什么？8．常用的交換技術有哪幾種？各有何特點？9．通信協議采用分層有什么好處？ISO/OSI的七層模型中的網絡層和運輸層各采用什么通信協議？10．路由選擇的動態(tài)策略實質是什么？簡述常用的動態(tài)策略的工作原理。11．在實際的通信系統中，為什么要考慮流量的控制？流量控制的主要功能有哪些？12．流量控制和擁塞控制有什么區(qū)別？流量控制和擁塞控制各采取什么方法？請簡述這些方法的基本工作原理。第3章電話通信網電話通信網的基本概念3.1固定電話通信網3.2移動電話通信網3.3公眾移動電話通信網3.4集群移動通信系統3.6未來的移動電話通信網3.7數字移動電話通信網3.53.1電話通信網的基本概念3.1.1電話通信的概念電話（Telephone）的含義是指利用電的方法傳送人的語言的一門通信技術科學的總和。利用電的方法傳送人的語言并完成遠距離語音通信過程，必然包括聲、電轉換等在內的電路和器械。圖3-1二線雙向電話電路框圖3.1.2電話通信網的基本構成

用戶終端（電話機）是電話通信網構成的基本要素，主要完成通信過程中電、聲和聲、電轉換任務，為通信用戶所擁有。交換機是電話通信網構成的核心部件，完成語音信息的交換功能，給用戶提供自由選取通信對象的方便。交換機為通信服務部門所擁有。

通信信道是電話通信網構成的主要部分，在電話通信網中為信息的流通提供合適的通路。同樣為通信服務部門所擁有。路由器及附屬設備是為了擴充電話通信網功能或提高電話通信網性能而配置。3.1.3電話通信網的分類①按通信傳輸手段分②按通信服務區(qū)域分③按通信服務對象分④按通信傳輸處理信號形式分⑤按通信活動方式分3.2固定電話通信網3.2.1固定電話通信網概念固定電話通信網主要為固定用戶提供語音通信服務功能。3.2.2固定電話通信網的網絡結構圖3-2我國固定電話通信網分級結構示意圖1．長途固定電話通信網結構

長途固定電話通信網簡稱為長途網。我國長途固定電話通信網由一、二、三、四級的長途交換中心組成。2．本地固定電話通信網結構

本地固定電話通信網簡稱本地網。本地網是指在同一個長途編號區(qū)內，由若干個端局和匯接局及局間中繼、長市中繼、用戶線、電話機等要素所組成的電話通信網。3.3移動電話通信網3.3.1移動電話通信網概述移動電話通信一般是指移動體與固定地點、或者移動體相互間通過有線和無線信道進行的電話通信。1．移動電話通信的特點（1）以無線傳輸信道為主進行信息傳輸（2）電波傳輸環(huán)境復雜（3）系統的干擾大（4）組網方式靈活但控制過程復雜（5）設備的要求高（6）用戶量大但頻率有限2．移動電話通信的分類①按設備的使用環(huán)境分②按服務對象分③按應用系統分④按移動電話發(fā)展的過程3．移動電話通信的發(fā)展概況圖3-5四代移動電話通信的發(fā)展趨勢示意圖（1）第一代—模擬移動電話通信系統（1G）①初級階段從1946年到20世紀60年代中期②中級階段從20世紀60年代中期到20世紀70年代中期③大規(guī)模發(fā)展階段從20世紀70年代中期到20世紀80年代末（2）第二代—數字移動電話通信系統（2G）

第二代的主要特征為數字技術，仍是多種系統，但每種系統中的技術體制有所減少，數字蜂窩有GSM，DAMPS和CDMA3種；數字無繩電話有DECT，PHS及PACS等幾種；數字集群有iDEN，TETRA及FHMA等幾種。（3）第三代移動電話通信系統——IMT-2000（3G）

第三代移動電話通信系統最初稱為未來公眾移動電話通信系統（FPLMTS），后改為IMT-2000，意指在2000年左右開始商用并工作在2

000M頻段上的國際移動電話通信系統。（4）第四代移動電話通信系統（4G）

從當前3G技術標準來看，主要有3個：歐洲的WCDMA、北美的CDMA2000和中國自己的TD-SCDMA。

雖然3G移動通信系統可以基本滿足人們對快速傳遞數據業(yè)務的需求，但許多專家學者已經把目光投入到4G移動通信系統的研究上。嚴格來講，目前對4G還沒有一個權威的定義，它還處在一個研發(fā)的階段。

4G在網絡體系結構上是一個可稱為寬帶接入的分布式網絡。圖3-64G網絡基本結構示意圖

由圖3-6中的4G網絡結構可以看出，4G網絡應該是一個無縫連接（SeamlessConnection）的網絡，也就是說，各種無線和有線網絡都能以IP協議為基礎連接到IP核心網絡。當然，為了與傳統的網絡進行互聯，需要用網關建立相互之間的聯系，所以，未來的4G網絡將是一個復雜的多協議網絡。3.3.2移動電話通信系統1．移動電話通信系統組成移動電話通信系統由移動通信交換局（MTX）、基站（BS）、移動臺（MS）及局間和局站間中繼線等要素組成，如圖3-7所示。圖3-7移動電話通信系統組成示意圖2．移動電話通信的工作方式（1）單工制①單頻單工單頻指電話通信的雙方使用相同的工作頻率；單工指通話雙方的操作采用“按-講”方式進行。②雙頻單工雙頻單工指通話雙方使用兩個頻率作收、發(fā)或發(fā)、收頻率，操作仍采用“按-講”方式。（2）半雙工制

半雙工制指通信的雙方，一方收、發(fā)信機同時工作，且使用兩個頻率的通信方式為雙工制；而另一方采用雙頻單工方式。圖3-8同頻（雙頻）單工工作方式方框圖圖3-9半雙工工作方式結構方框圖（3）雙工制

雙工制指電話通信雙方的收、發(fā)信機同時工作，并使用兩個頻率，通話如同使用普通電話機一樣。圖3-10雙工工作方式結構方框圖3．通信區(qū)域覆蓋（1）帶狀服務區(qū)帶狀服務區(qū)是由于服務區(qū)的形狀形似帶狀而形成。圖中，a為交疊區(qū)寬度圖3-11帶狀服務區(qū)頻率分群方式（2）面狀服務區(qū)

面狀服務區(qū)是因為服務區(qū)構成的形狀是一個面狀而形成。①大區(qū)式②中區(qū)式③小區(qū)式圖3-12六邊形小區(qū)的幾種頻率分組方式示意圖4．移動電話通信網入網方式

移動電話通信網可以從用戶級進入市話網，也可以從市話網的支局、分局或匯接局進入市話網。圖3-13單局制進網示意圖5．移動電話通信網信令系統

由各種控制、操作和應答信號組成的系統就是信令系統。信令按功能可分為以下5類。①狀態(tài)標志信令②操作指示信令③撥號信令④選擇呼叫信令⑤控制指令6．移動電話通信網系統設計①確定建網的目標②業(yè)務及用戶預測③場強預測④進行頻點選擇及協調，作干擾檢驗⑤選擇一個或幾個方案進行技術經濟分析比較⑥根據可行性報告進行工程設計⑦在工程實施后，需進行必要的實際場強和通信質量的測試以驗證原設計方案3.4公眾移動電話通信網3.4.1900MHz蜂窩模擬移動電話通信網組成

900MHz蜂窩模擬移動電話通信網一般由移動臺（MS）即用戶終端、基站（BS）、移動電話交換控制中心（MSC）以及與公眾電話網（PSTN）相連接的中繼線、各基站與控制中心間的中繼線、基站與移動臺之間的無線信道等組成，它是一個有線、無線相結合的綜合通信網。1．移動電話交換控制中心

移動電話交換控制中心（MSC）是整個移動電話通信網的核心，它具有智能化功能。2．基站

基站是一套為無線小區(qū)服務的設備。它的主要作用是處理基站與移動臺之間的無線通信，在移動電話交換控制中心（MSC）與移動臺（MS）之間起中繼作用。3．移動臺

移動臺即用戶終端設備。它有車載式、手持式、便攜式及固定式等類型。4．中繼線

中繼線是連接移動電話交換控制中心設備與公眾電話網設備、基地站設備的線路。5．無線信道（1）語音信道語音信道主要用于傳遞語音信號，它的占用和空閑受移動電話交換中心的控制和管理。（2）控制信道控制信道用來傳送系統控制數據信息。3.4.2公眾蜂窩模擬移動電話通信網制式和區(qū)域1．無線覆蓋區(qū)基站輻射電波的有效區(qū)域稱之為無線覆蓋區(qū)。2．交換控制區(qū)交換控制區(qū)受一個移動電話交換機控制，由若干個無線覆蓋區(qū)構成。3．服務區(qū)

由若干個交換控制區(qū)組成的整個移動電話通信網所包括的區(qū)域就稱之為服務區(qū)。3.4.3公眾蜂窩模擬移動電話通信網結構1．單基站小容量移動電話通信網結構顧名思義單基站小容量移動電話通信網結構是由一個基站構成的移動電話通信網，移動用戶通過市話局進入公眾電話網，如圖3-14所示。圖3-14單基站小容量移動電話通信網結構示意圖2．移動電話交換機的中、小容量移動電話網結構

移動電話交換機的中、小容量移動電話網是指為了實現移動用戶和移動用戶之間或移動用戶和市話用戶之間的通信，移動通信網中的移動交換局可作為一個市話端局接入公眾電話長途網絡等級體制之中；并且視業(yè)務量情況，還可越級與長途交換中心或鄰區(qū)長途交換中心建立高效直達路由。3．混合式區(qū)域聯網的大、中容量移動電話通信網結構

當多個移動交換區(qū)進行區(qū)域聯網時就構成了大、中容量移動電話通信網。4．疊加式區(qū)域聯網的大、中容量移動電話通信網結構

該網是若干網的疊加。3.4.4公眾蜂窩模擬移動電話入網方式1．用戶集線器方式用戶集線器方式是指通過專用的集線器設備，使多個用戶共用少量的中繼線進行通信的方式。2．中繼線方式

中繼線方式是移動電話網與公眾電話交換網用中繼線連接起來。3.5數字移動電話通信網3.5.1數字移動電話通信網組網方式我國移動電話通信在發(fā)展初期，模擬移動電話通信網選用的是與公眾電話交換網（PSTN）混合組網的方式，而在組建全球移動通信系統（GSM）數字移動通信電話網時，充分考慮了我國幅員遼闊，經濟發(fā)展不平衡，移動電話用戶分布不均衡的特點，以及今后移動電話發(fā)展的目標方向，選用了獨立建網的方式。

這種組網方式有很多優(yōu)點。1．從長期經濟意義上講是合理的2．便于網絡統一管理，計費結算3．有利于移動電話業(yè)務的發(fā)展3.5.2數字移動電話通信網結構1．本地移動電話通信網結構一個本地網一般建一至兩個移動匯接局（CMSC）。圖3-15本地移動電話通信網結構示意圖2．省內數字移動通信網結構

全省的網絡是由省內各本地網構成的。省內一般有若干個移動匯接中心（稱二級匯接中心或省級匯接中心）。圖3-16省內GSM網結構圖3．全國數字移動電話通信網結構

我國GSM移動電話通信網目前按大區(qū)設立一級移動匯接中心、省內設立二級移動匯接中心、移動電話通信網的本地網設立本地匯接中心（或端局）。4．信令網結構GSM移動電話通信網無論對內還是對外必須建立規(guī)范和統一的信令網，以傳遞與移動電話業(yè)務相關的數據和各種信令信息。5．中國聯通數字移動電話通信網

每個國家有一個或多個公眾移動電話通信網。我國移動電話通信網有多個，其中，由中國電信下屬各省電信公司的全國GSM移動網絡—“中國電信GSM”，網號是“00”，接入號為“139”和中國移動下屬各省移動公司的全國GSM移動網絡—中國移動；另一個是中國聯通公司的“聯通GSM”，網號：“01”，接入號“130”。3.5.3數字移動通信系統3.5.3.1GSM移動通信系統1．GSM系統概述

1990年完成GSM900規(guī)范，該規(guī)范對GSM系統的結構、信令和接口等給出了詳細的描述。1991年GSM系統正式在歐洲問世，網絡開通運行。現在，GSM包括2個并行的、功能基本相同系統：GSM900和DCSl800。GSM900工作于900MHz，DCSl800工作于1

800MHz。GSM系統具有以下優(yōu)點。①頻譜利用率高②容量大③語音質量高④安全性好⑤能夠實現智能網業(yè)務和國際漫游等2．GSM系統總體結構及子系統功能GSM數字蜂窩通信系統的主要組成部分有移動臺（MS）、基站子系統（BSS）和網絡子系統（NSS）。圖3-17GSM網絡結構方框圖（1）移動臺（MS）移動臺是移動網的用戶終端，它包括移動設備（ME）和用戶識別模塊（SIM）。（2）基站子系統（BSS）基站子系統負責在一定區(qū)域內與移動臺之間的無線通信。①基站收發(fā)臺②基站控制器（BSC）（3）網絡子系統（NSS）

網絡子系統管理GSM移動用戶之間的通信、GSM移動用戶與其他通信網用戶之間的通信以及安全。①移動業(yè)務交換中心（MSC）②歸屬位置寄存器（HLR）③訪問位置寄存（VLR）④鑒權認證中心（AUC）⑤設備標志寄存器（EIR）⑥操作和維護中心（OMC）3．GSM系統號碼識別（1）國際移動用戶識別碼（IMSI）（2）臨時用戶識別碼（TMSI）（3）國際移動設備識別碼（IMEI）（4）移動臺PSTN/ISDN號碼（MSISDN）（5）移動臺漫游號碼（MSRN）（6）位置區(qū)識別碼（LAI）（7）小區(qū)全球識別碼（CGI）（8）基站識別碼（BSIC）4．GSM系統信道類型GSM通信系統中，根據傳輸的信息類型不同，邏輯信道可分為公共信道和專用信道。5．呼叫接續(xù)

所有的電話網絡中建立兩個用戶——主呼和被呼之間的連接是通信最基本的任務。為了完成這一任務，網絡必須完成一系列的操作，諸如識別被叫用戶、定位用戶所在的位置，建立網絡到用戶的路由接續(xù)并維持所建立的連接直到兩用戶通話結束。

最后，當用戶通話結束時，網絡還要自動拆除所建立的連接，以供新用戶使用等。移動用戶呼出的接續(xù)過程如下。（1）移動臺與基站之間建立專用控制信道（2）完成鑒權和有關密碼的計算（3）呼叫建立過程（4）建立業(yè)務信道（5）話終掛機6．GSM移動性管理（1）位置登記（2）越區(qū)切換7．GSM系統的安全性管理（1）鑒權參數的產生與作用（2）鑒權的基本過程（3）通信信息的加密（4）用戶識別碼的保密（5）設備識別3.5.3.2CDMA系統1．CDMA系統概述（1）CDMA技術的發(fā)展歷程

CDMA技術的標準化經歷了幾個階段。IS-95是CDMA系列標準中最先發(fā)布的標準，IS-95B是IS-95A的進一步發(fā)展，可提供CDMA系統性能，CDMAone是基于IS-95標準的各種CDMA產品的總稱。（2）CDMA蜂窩移動通信網的特點①系統容量大②保密性好③軟切換④軟容量⑤頻率規(guī)劃簡單2．CDMA網絡結構及信道類型（1）CDMA網絡結構（2）CDMA系統的邏輯信道圖3-19CDMA系統結構方框圖3．CDMA系統的關鍵技術（1）同步技術（2）RaLe接收技術（3）功率控制（4）軟切換4．CDMA系統的移動性管理（1）位置登記（2）切換5．CDMA系統的呼叫處理（1）移動臺的呼叫處理（2）基站呼叫處理6．CDMA系統的安全性管理（1）鑒權（2）加密3.6集群移動通信系統3.6.1集群系統的概念與特點“集群”是專用業(yè)務移動電話通信系統高層次發(fā)展的形式。“集群”是英文“Trunking或Trunked”的意譯。Trunking的含義是“系統所具有的全部可用信道可為系統的全體用戶共用，具有自動選擇信道的功能”。

集群系統有以下特點。①公用頻率②共用設施③共享覆蓋區(qū)④共享通信業(yè)務⑤分擔費用⑥改善服務⑦具有調度指揮功能⑧兼容有線通信聯網⑨智能化、微機軟件化，增加了功能⑩具有控制、交換、中繼功能3.6.2集群移動通信系統組網方式

集群移動通信系統的組網方式有下列4種：單區(qū)、單點、單中心的網絡（如圖3-20所示）；單區(qū)、多點、單中心的網絡（如圖3-21所示）；多區(qū)、多中心的網絡（如圖3-22所示）；多區(qū)、多層次、多中心的網絡（如圖3-23所示）。

圖3-20單區(qū)單點單中心網絡圖

圖3-21單區(qū)多點單中心網絡圖圖3-22多區(qū)多中心網絡結構示意圖圖3-23多區(qū)多層次多中心網絡結構示意圖1．單區(qū)、多點、單中心網絡結構

單區(qū)、多點、單中心的網絡適用于一個地區(qū)內若干部門共同使用集群移動通信系統，實現用戶通信自成系統而網內頻率資源共享。2．多區(qū)、多層次、多中心網絡結構

該網絡基本單元為單基站、單中心，并稱此為基本區(qū)。由基本區(qū)內中心基站直接控制管理和處理區(qū)內用戶業(yè)務，如用戶過區(qū)登記、過區(qū)用戶的呼叫建立、對過區(qū)用戶的控制管理、對各基本區(qū)中心站控制管理和監(jiān)控。3.6.3集群移動電話通信系統的工作方式

移動通信系統的工作方式按通話狀態(tài)、頻率和使用方法可分為單工、半雙工和雙工制三類。3.6.4集群移動通信系統進入市話網的方式1．半自動直撥中繼方式圖3-24半自動直撥中繼連接方式示意圖2．全自動雙向模擬中繼方式圖3-25全自動雙向模擬中繼方式示意圖3.7未來的移動電話通信網3.7.1移動通信網向第三代過渡與現有的第二代系統相比，第三代移動電話通信有許多優(yōu)勢，其中特別具有吸引力的是，它的頻譜利用率比前者高得多，并能提供近年來倍受青睞的無線多媒體業(yè)務。

這些優(yōu)勢的獲得，主要得益于碼分多址（CDMA）技術與寬帶技術的有機結合。世界各國的移動通信運營商對第三代移動通信所采取的策略大都與上述因素有關。3.7.2無線局域網的發(fā)展

無線局域網（MLAN）是利用無線信道，采用無線連接的方式所形成的局域網，是移動通信領域最具發(fā)展前景的方向之一，它既可以解決公用移動通信網傳輸速率低，又能避免固定傳輸網絡的不靈活性，因而在近幾年獲得了巨大的發(fā)展3.7.3紅外線無線通信的發(fā)展

紅外線無線通信是利用紅外線光作為電磁信息傳送信道而進行的通信。紅外線無線傳輸系統之所以受到重視，主要是這種系統在無障礙高速傳輸的應用中具有明顯的優(yōu)勢。

因而，在未來移動電話通信的完整體系之中，紅外線無線通信將起到重要的作用。其主要的應用領域是建立室內高速局域網的靈活性互連、網內設備的高速互連，建立高空衛(wèi)星系統之間的連接、控制和信息交換。

支持設備的移動，從而提高設備安裝的靈活性和后期維護與調整的簡易和快速連接服務。其可支持的傳輸速率能達到千兆比特每秒。3.7.4無線Internet的發(fā)展

近年來，無線IP技術是IP技術發(fā)展的新領域，無線技術和IP這兩個最成功的信息技術正在快速地走向融合，其發(fā)展受到以下方面的驅動。①基于有線方式的Internet受到空間和時間的限制。②無線技術（包括移動通信技術），近年來獲得了巨大的進步。在滿足語音業(yè)務需要的同時，支持數據業(yè)務和綜合業(yè)務的無線技術已經趨于成熟，已具備將IP從有線延伸到無線的能力。小結

電話通信網是目前現代通信網的主要業(yè)務網絡。本章主要討論電話通信網的基本概念、電話通信網的分類、固定電話通信網、移動電話通信網的基本構成、特點、相關技術及其發(fā)展等基本內容。為正確地把握現代電話通信網奠定了一定的基礎。練習思考題1．什么是電話通信？2．電話通信必備的條件有哪些？3．電話通信網是如何進行分類的？4．我國固定電話網由哪幾級構成？5．與固定電話通信相比，移動電話通信主要有哪些特點？6．移動電話通信是如何進行分類的？7．移動電話通信系統由哪幾部分組成？8．移動電話通信的網結構有哪些？各有何優(yōu)缺點？9．公眾蜂窩式模擬移動通信系統的制式和區(qū)域是如何劃分的？10．公眾蜂窩式模擬移動通信網絡形式有哪些？11．數字移動電話通信的獨立組網方式有哪些優(yōu)越性？12．未來移動電話通信網的發(fā)展方向主要有哪些？第4章數據通信網

數據通信網概述4.1

分組交換網4.2數字數據網4.3IP通信網4.6幀中繼網4.5計算機通信網4.44.1數據通信網概述4.1.1數據通信網的基本概念從基本意義上講，數據通信網是數據通信系統的擴充，或者說是若干個數據通信系統的歸并和互聯。4.1.2數據通信網的分類

數據通信網大致分為以下幾個業(yè)務網：數字數據網（DDN）、分組交換網（X.25網）、幀中繼網、ATM網等。4.1.3數據通信網主要質量指標1．工作速率工作速率反映數據通信網的工作速度的快慢。（1）符號速率（2）信息傳輸速率信息傳輸速率，簡稱傳信率，通常記為R。

R

=

Nlog2m(bit/s)2．頻帶利用率

η

=

符號速率/頻帶寬度（Baud/Hz）3．可靠性可靠性可用差錯率來表示。誤碼（字符、碼組）率=（接收出現差錯的比特數/總發(fā)送的比特）×100％4.1.4數據通信網建設與發(fā)展1．數據通信網發(fā)展現狀

1993年我國建立了第一個公用數據通信網。

中國公用計算機互聯網（CHINANET即163網）有200多個城市，20多個省市建立了接入網。網絡干線速率最高可達到622Mbit/s，國際出口帶寬總速率已達到140Mbit/s，網絡具有很好的安全性和可擴展性。

中國公用多媒體業(yè)務網（169網）骨干網工程已全網投入運營之中，網絡干線速率最高可達到622Mbit/s，可徹底解決網絡瓶頸問題，網絡將覆蓋全國31個省會城市。

中國公用電子數據交換網、中國公用傳真存儲轉發(fā)網、中國公用電子信箱網、中國公用無線數據網均建立了業(yè)務平臺，業(yè)務發(fā)展良好。2．擴大網絡建設能力，提高網絡覆蓋面（1）多媒體寬帶網（2）IP網絡（3）提高網絡綜合能力，完善網絡功能4.2分組交換網4.2.1分組交換網基本結構分組交換網主要由節(jié)點交換機、數據終端、分組拆裝設備、遠程集中器、網絡管理中心、傳輸線路和調制解調器等7個部分組成，其基本結構如圖4-1所示。圖4-1分組交換網基本結構示意圖1．節(jié)點交換機節(jié)點交換機又稱分組交換機，是分組網的樞紐設備。2．數據終端數據終端也就是用戶使用的通信終端，包括計算機、打印機、電傳機、傳真機、可視圖文終端和顯示終端等。