1、第一章通信網(wǎng)絡(luò)的組成和功能1.1通信的概念1.1.1通信的定義通信是指信息從一個(gè)地方到另一個(gè)地方的有效傳輸。在傳輸過程中，發(fā)送者試圖將要傳輸?shù)男畔⒓虞d到一些適當(dāng)?shù)男盘?hào)上.在這些信號(hào)到達(dá)接收者之后，接收者解釋發(fā)送者想要告訴他的信息。有許多例子符合這個(gè)定義，如電話，它使用電話(系統(tǒng))來傳輸信息；兩個(gè)人之間的對(duì)話是用聲音來傳達(dá)信息；古代的“新聞樹”、“烽火臺(tái)”和現(xiàn)代仍在使用的“信號(hào)燈”用光來傳遞信息。1.1.2通信的目的是傳遞信息。信息有不同的形式，如語言、文字、數(shù)據(jù)、圖像、符號(hào)等等。隨著社會(huì)的發(fā)展，信息的種類越來越多，人們對(duì)傳遞信息的要求和手段也越來越高。通信中的信息傳輸是通過信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的，信號(hào)是

2、信息的載體。如交通燈信號(hào)、火災(zāi)煙霧、電壓和電流信號(hào)等。1.1.3電氣通信的含義在各種通信方法中，使用“電信號(hào)”來傳遞信息的通信方法稱為電氣通信。這種通信可以無失真且高效地傳輸有用信息，同時(shí)在傳輸過程中抑制無用信息和有害信息。它還具有存儲(chǔ)、處理、采集和顯示功能。它快速、準(zhǔn)確、可靠，并且?guī)缀醪皇軙r(shí)間、地點(diǎn)、空間、距離等特性的限制，因此得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。在自然科學(xué)中，通信幾乎等同于電子通信。本課程中的通信是指電氣通信。基于此，我們不妨重新定義通信：利用電子和其他技術(shù)手段，通過電信號(hào)(包括光信號(hào))實(shí)現(xiàn)信息從一個(gè)地方到另一個(gè)地方的有效傳輸，稱為通信。1.2.1通信系統(tǒng)的定義和組成實(shí)現(xiàn)信息傳輸所需

3、的所有技術(shù)設(shè)備和傳輸介質(zhì)的總和稱為通信系統(tǒng)。以基本的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信為例，通信系統(tǒng)的組成(通常稱為通用模型)如圖所示。1.2通信系統(tǒng)的概念，信息源的作用(信息源，也叫發(fā)送終端，起著信息發(fā)送者的作用)是把要傳輸?shù)男畔⑥D(zhuǎn)換成原始的電信號(hào)，例如，電話系統(tǒng)中的電話可以看作信息源。在發(fā)送端，發(fā)送設(shè)備的基本功能是將信號(hào)源與信道匹配，即將信號(hào)源產(chǎn)生的原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。信道是指信號(hào)傳輸?shù)男诺溃谛问缴峡煞譃橛芯€信道和無線信道。就傳輸方式而言，信道可以分為模擬信道和數(shù)字信道，甚至包括一些設(shè)備。噪聲源是信道中所有噪聲和在通信系統(tǒng)中其他地方散射的噪聲的集合。在通信系統(tǒng)中，噪聲的影響是不可忽視的。通信

4、系統(tǒng)的噪聲可能來自各個(gè)部分，包括發(fā)送或接收信息的周圍環(huán)境、各種設(shè)備的電子設(shè)備以及信道外電磁場(chǎng)的干擾。在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備相反，即解調(diào)、解碼、譯碼等。它的任務(wù)是從干擾接收信號(hào)中恢復(fù)相應(yīng)的原始電信號(hào)。信宿(也稱為接收者或接收終端)將恢復(fù)的原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息，例如，電話將另一方發(fā)送的電信號(hào)恢復(fù)成聲音。通信系統(tǒng)的工作模式根據(jù)消息傳輸?shù)姆较蚝蜁r(shí)間對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，根據(jù)消息傳輸?shù)姆较蚝蜁r(shí)間，通信模式可以分為單工通信、半雙工通信和全雙工通信。所謂的單工通信是指消息只能在一個(gè)方向上傳輸?shù)耐ㄐ拍Ｊ?。在單工通信中，發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間只有一個(gè)傳輸信道，傳輸?shù)姆较蚴抢?，?jì)算機(jī)和打印機(jī)，計(jì)算機(jī)

5、和顯示器等。這種方法的特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，但傳輸效率低。半雙工通信意味著通信雙方可以發(fā)送和接收消息，但不能同時(shí)接收和發(fā)送消息。在半雙工通信中，兩個(gè)設(shè)備之間有兩個(gè)傳輸通道，可以輪流雙向傳輸，但不能同時(shí)傳輸。也就是說，一次只能向一個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)。這種方法要求每端都有一個(gè)發(fā)送設(shè)備、一個(gè)接收設(shè)備和一個(gè)用于改變數(shù)據(jù)傳輸方向的控制器。對(duì)講機(jī)、收發(fā)器等。都是這種交流方式。這種方法適用于會(huì)話終端或傳輸信道沒有足夠帶寬支持雙向信道的情況。由于通信中傳輸信道的方向需要不斷改變，控制復(fù)雜，傳輸效率極低。所謂全雙工通信是指通信雙方可以同時(shí)雙向傳輸消息的工作模式。這樣，兩個(gè)設(shè)備之間有兩條傳輸通道，數(shù)據(jù)可以同時(shí)在兩個(gè)

6、方向上傳輸。相當(dāng)于兩個(gè)相反方向的單工通信的組合。這種方式傳輸效率高，控制簡(jiǎn)單，但成本高。同時(shí)，它要求傳輸通道有足夠的帶寬來給予充分的支持。顯然，全雙工通信的信道必須是雙向信道。生活中有很多全雙工通信的例子，比如普通電話和移動(dòng)電話。通信網(wǎng)絡(luò)及與通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的設(shè)備下圖所示的通信系統(tǒng)是一個(gè)一對(duì)一的通信系統(tǒng)，它完成由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸介質(zhì)直接連接的鏈路與兩個(gè)通信設(shè)備之間的通信，是最簡(jiǎn)單的通信結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，不可能鋪設(shè)特殊線路，因?yàn)橥ㄐ旁O(shè)備之間的距離太遠(yuǎn)。此外，在許多情況下，通常有幾個(gè)設(shè)備需要相互通信。為了說明四個(gè)用戶對(duì)雙向通信的要求，必須有43=12套通信系統(tǒng)。也就是說，每個(gè)用戶應(yīng)該有三套收發(fā)設(shè)備和三套終端設(shè)備

7、與其他三個(gè)用戶通信。如下圖所示，在任何兩個(gè)通信設(shè)備之間建立直接的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接顯然是不經(jīng)濟(jì)和不現(xiàn)實(shí)的。解決方案是將需要通信的多個(gè)設(shè)備通過線路連接到同一個(gè)地方，并在此處設(shè)置一個(gè)交換設(shè)備，如下圖所示。通信網(wǎng)絡(luò)的定義通信網(wǎng)絡(luò)是使用交換設(shè)備、傳輸設(shè)備、各種通信手段和一定的連接方式，將地理上分散的用戶終端設(shè)備相互連接起來，實(shí)現(xiàn)通信和信息交換的系統(tǒng)。通信網(wǎng)絡(luò)的組成完整的通信網(wǎng)絡(luò)包括硬件和軟件。硬件通常由用戶終端、交換中心和傳輸系統(tǒng)組成。軟件是指通信網(wǎng)絡(luò)完成信息傳輸和交換所需的一整套協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)內(nèi)信令、協(xié)議和接口、技術(shù)系統(tǒng)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。實(shí)現(xiàn)通信服務(wù)和運(yùn)行支持是通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。終端設(shè)備是指

8、通信網(wǎng)絡(luò)的最外層設(shè)備。它將用戶發(fā)送的各種形式的信息轉(zhuǎn)換成適合于通過相關(guān)電信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)碾姶判盘?hào)和數(shù)據(jù)包，反之亦然，并將從電信網(wǎng)絡(luò)接收的電磁信號(hào)、符號(hào)和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成用戶能夠識(shí)別的信息。根據(jù)位置不同，終端設(shè)備分為電信部門的公共終端設(shè)備、用戶所在位置的用戶專用終端設(shè)備和個(gè)人終端。根據(jù)功能不同，終端設(shè)備可分為電話終端(普通電話、移動(dòng)電話、群組電話等)。)、非電話終端(公共電報(bào)終端、電傳終端、計(jì)算機(jī)終端、數(shù)據(jù)終端等。)，以及多功能多媒體通信終端(能夠提供至少兩種類型的信息媒體或功能的終端設(shè)備，例如可視電話、會(huì)議電視終端和com根據(jù)不同的傳輸介質(zhì)，傳輸系統(tǒng)分為有線傳輸系統(tǒng)(金屬線傳輸系統(tǒng)和光纜傳輸系統(tǒng))

9、，其通過電磁波沿有形介質(zhì)傳播來實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸，以及無線傳輸系統(tǒng)(長(zhǎng)波、短波、超短波和地面微波通信系統(tǒng)以及衛(wèi)星通信系統(tǒng))，其通過電磁波在空氣中傳播來實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸。交換系統(tǒng)的本質(zhì)是交換和通信網(wǎng)絡(luò)的核心。它主要完成接入交換節(jié)點(diǎn)鏈路的收集、傳輸、連接和分配。不同電信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中交換設(shè)備的性能要求不同。例如，程控電話交換網(wǎng)采用直接連接呼叫電路的電路交換方式。計(jì)算機(jī)通信的數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式。1.3.3路由的概念是指在網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)交換中心之間建立的呼叫連接或傳輸信息的方式。例如：A-B、B-C、a-b-c、A、B、C、1.3.4根據(jù)運(yùn)行模式對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類：公共網(wǎng)絡(luò)和專用網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)服務(wù)和使用范圍：

10、本地網(wǎng)、本地網(wǎng)、長(zhǎng)途網(wǎng)和國(guó)際網(wǎng)。根據(jù)不同的業(yè)務(wù)范圍：電話網(wǎng)、電報(bào)網(wǎng)、傳真網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)等。根據(jù)不同的傳輸介質(zhì)：有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)。所謂有線網(wǎng)絡(luò)是指?jìng)鬏斀橘|(zhì)為架空明線、電纜、光纜等的通信網(wǎng)絡(luò)。它的特點(diǎn)是媒介可以被看見和觸摸。所謂的無線網(wǎng)絡(luò)指的是這樣一種通信網(wǎng)絡(luò)，其中用于傳輸消息的介質(zhì)是不可見和無形的介質(zhì)(例如電磁波)。有線網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)主要包括電纜、明線和光纜。無線網(wǎng)絡(luò)包括移動(dòng)通信、無線尋呼、衛(wèi)星通信等。根據(jù)傳輸信號(hào)的不同：數(shù)字網(wǎng)絡(luò)、模擬網(wǎng)絡(luò)和數(shù)?；旌暇W(wǎng)絡(luò)。根據(jù)通信設(shè)備的工作頻率，通信系統(tǒng)可分為長(zhǎng)波通信、中波通信、短波通信和微波通信。根據(jù)通信者是否移動(dòng)，通信可以分為移動(dòng)通信和固定通信。移動(dòng)通信意味著雙方中至少有一方在移動(dòng)中交換信息。根據(jù)通信對(duì)象的位置，可分為地面通信、空對(duì)空通信、深空通信和水下通信。根據(jù)調(diào)制方式根據(jù)是否采用調(diào)制，通信系統(tǒng)可分為基帶傳輸和頻帶(調(diào)制)傳輸?；鶐鬏斒俏凑{(diào)制信號(hào)的直接傳