1、通信技术基础知识 电信网(telecommunication network)是构成多个用户相互通信的多个电信系统互连的通信体系，是人类实现远距离通信的重要基础设施，利用电缆、无线、光纤或者其它电磁系统，传送、发射和接收标识、文字、图像、声音或其它信号。电信网由终端设备、传输链路和交换设备三要素构成，运行时还应辅之以信令系统、通信协议以及相应的运行支撑系统。现在世界各国的通信体系正向数字化的电信网发展，将逐渐代替模拟通信的传输和交换，并且向智能化、综合化的方向发展，但是由于电信网具有全程全网互通的性质，已有的电信网不能同时更新，因此，电信网的发展是一个逐步的过程。 电信网按不同的分类体系可以划
2、分如下: 按电信业务的种类分为:电话网、电报网、用户电报网、数据通信网，传真通信网、图像通信网、有线电视网等。 按服务区域范围分为:本地电信网、农村电信网、长途电信网、移动通信网、国际电信网等。 按传输媒介种类分为:架空明线网、电缆通信网、光缆通信网、卫星通信网、用户光纤网、低轨道卫星移动通信网等。 按交换方式分为:电路交换网、报文交换网、分组交换网、宽带交换网等。按结构形式分为:网状网、星形网、环形网、栅格网、总线网等。 按信息信号形式分为:模拟通信网、数字通信网、数字模拟混合网等。 按信息传递方式分为:同步转移模式(STM)的综合业务数字网(ISDN)和异地转移模式(ATM)的宽带综合业务
3、数字网(B-ISDN) 等。 什么是智能网? 智能网(Intelligentized Network)的思想起源于美国。20 世纪 80 年代初， AT、用户终端业务(如数字电话、四类传真、数据通信、视频通信等);、丰富的补充业务(如主/被叫用户号码识别显示/限制、呼叫等待、呼叫转移、多用户号码、子地址、三方通信等)。 ISDN 有以下一些特点。通信业务的综合化:利用一条用户线,在上网的同时,可打电话或收发传真,如同拥有二条电话线一样,通过配置适当的终端设备,也可以实现会议电视功能。实现高可靠性、高质量的通信:使用“一线通 ”,由于终端之间的信息完全数字化,噪音、串音及信号衰落失真非常小,数据
4、传输的比特误码特性比电话线路至少改善了 10 倍,因此通信质量很高。通过“一线通”可以以 64kb/s 或 128kb/s 的速率使用Internet 网。“ 一线通” 还可以提供丰富的附加功能：主叫号码显示 ,呼叫等待,呼叫保持,呼叫转移,多用户号码,子地址 ,终端可以移动性等。价格适宜:由于使用单一的网络来提供多种业务,ISDN 大大地提高了网络资源的利用率,以低廉的费用向用户提供业务 ,ISDN 大大地提高了网络资源的利用率,以低廉的费用向用户提供业务,用户不必购买和安装不同的设备和线路接入不同的网络,只需要一个接口就能够得到各种业务,大大节省了投资。使用灵活方便:只需一个入网接口,使用
5、一个统一的号码,就能从网络得到所需要使用的各种业务,用户在这个接口上可以连接多个不同种类的终端,而且有多个终端可以同时通信。统一的接入使通信设备像家用电器一样可以方便地在不同的地点之间搬动。运用前景广阔:可用于贸易型企业( 公司)、金融保险机构、股票证券交易所、医院和学校,特别是个人电脑用户。在语音通信方面,ISDN 比传统模拟电话网提供更多的业务。由于 ISDN 提供综合业务能力,能应用于更多的领域。个人用户在使用 ISDN 上网时,比 MODEM 具有更多的优势,如降低费用以及提供真正的 128K 速率连接。 什么是 xDSL? xDSL 是 Digital Subscriber Line
6、 (DSL)的缩写，意即数字用户线路，是以铜电话线为传输介质的点对点传输技术。xDSL 中， “x”代表着不同种类的数字用户线路技术。 DSL 技术在传统的电话网络(POTS)的用户环路上支持对称和非对称传输模式，解决了经常发生在网络服务供应商和最终用户间的“ 最后一公里”的传输瓶颈问题。由于电话用户环路已经被大量铺设，如何充分利用现有的铜缆资源，通过铜质双绞线实现高速接入就成为业界的研究重点，因此 DSL 技术很快就得到重视，并在一些国家和地区得到大量应用。 各种数字用户线路技术的不同之处，主要表现在信号的传输速率和距离。xDSL 技术主要分为对称和非对称两大类。对称 DSL 技术主要用于替
7、代传统的 T1/E1 接入技术。与传统的 T1/E1 接入相比，DSL 技术具有对线路质量要求低、安装调试简单等特点，广泛地应用于通信、校园网互连等领域，通过复用技术，可以同时传送多路语音、视频和数据。非对称 DSL 技术非常适用于对双向带宽要求不一样的应用，如 Web浏览、多媒体点播、信息发布等，因此适用于 Internet 接入、VOD 系统等。 对称 DSL 技术主要有： HDSL (High-bit-rate DSL)、SDSL(Single 一 line DSL)、IDSL （ISDN 数字用户线）等。 其中，HDSL 是 xDSL 技术中最成熟的一种，已经得到了较为广泛的应用。这种
8、技术可以通过现有的铜双绞线以全双工 T1 或 E1 方式传输( 一个将要出现的称之为 HDSL2 的版本将可以使用单根双绞线完成同样的任务) 。其特点是：利用两对双绞线传输，支持 N64kbps 各种速率，最高可达 E1 速率。HDSL 是TI/E1 的一种替代技术，主要用于数字交换机的连接、高带宽视频会议、远程教学、蜂窝电话基站连接、专用网络建立等。具有价格便宜、容易安装等特点。 SDSL (Single 一 line DSL)是 HDSL 的单线版本，它可以提供双向高速可变比特率连接，速率范围从160kbps 到 2.084Mbps。其特点是：利用单对双绞线；支持多种速率到 T1/E1；用
9、户可根据数据流量，选择最经济合适的速率，最高可达 E1 速率，比用 HDSL 节省一对铜线；在 0.4mm 双绞线上的最大传输距离为 3 公里以上等。 IDSL (ISDN 数字用户线)通过在用户端使用 ISDN 终端适配器和在双绞线的另一端使用与 ISDN 兼容的接口卡，这种技术可以提供 128Kbps 的服务。 非对称 DSL 技术主要有 ADSL (Asymmetric DSL，非对称 DSL)、RADSL (Rate Adaptive DSL，速率自适应 DSL)、VDSL(Very High Data Rate DSL，甚高速数字用户线)等几种： ADSL：ADSL 为网络提供速率从
10、 32Kbps 到 8.192Mbps 的上行流量和从 32kbps 到 1.088Mbps 的下行流量，同时在同一根线上可以仿真提供语音电话服务。其特点是：利用一对双绞线传输；上/下行速率从1.5Mbps/64Kbps 到 6Mbps/640Kbps 支持同时传输数据和语音。 RADSL：这种技术允许服务提供者调整 xDSL 连接的带宽以适应实际需要并且解决线长和质量问题。其特点是：利用一对双绞线传输；支持同步和非同步传输方式；速率自适应，下行速率从 640kbps 到12Mbps，上行速率从 128kbps 到 1Mbps 支持同时传输数据和语音。 VDSL：在用户回路长度小于 1054
11、米(5000 英尺)的情况下，可以提供的速率高达 13Mbps 甚至还可能更高，这种技术可作为光纤到路边网络结构的一部分。此技术可在较短的距离上提供极高的传输速率，但应用还不是很多。 什么是 ADSL? 在各种数字用户线中，非对称数字用户线(ADSL) 技术具有上行、下行速率不对称的特点，适用于多种宽带业务。这类业务的特点是下行需要传送电视图像，要求有很高的传输速率；上行主要是传送控制信令和低速的信号等，可以用较窄的频带。ADSL 对于因特网接入也比较适用。由于它是利用现有铜线用户线资源，因而投资少、见效快，特别适用于中、小企业用户。 ADSL 的技术特点如下： (1)高速传输。提供上、下行不
12、对称的传输带宽，下行速度最高达到 8Mbps，上行速度最高达到 1Mbps。 (2)上网、打电话互不干扰。ADSL 数据信号和电话音频信号以频分复用原理调制于各自频段，互不干扰。在上网的同时可以拨打或接听电话，避免了拨号上网时不能使用电话的烦恼。 (3)独享带宽、安全可靠。ADSL 利用深入千家万户的电话网络，先天形成星型结构的网络拓扑构造，骨干网络采用中国电信遍布全国的光纤传输，各结点采用 ATM 宽带交换机处理交换信息，信息传递快速可靠安全。 (4)安装快捷方便。在现有电话线上安装 ADSL，只需在用户侧安装一台 ADSL modem。最重要的是，你无须为宽带上网而重新布设或变动线路。 (
13、5)价格实惠。ADSL 业务上网资费构成为：基本月租费 信息费，无需支付上网通信费 (即电话费)。 ADSL 是比较理想的铜线宽带接入技术。采用这种非对称数字线设备不仅能在充分利用现有电话用户线的基础上缓解电话网络的拥塞问题，同时还能将因特网等数据业务从公众交换电话网转移到数据通信网去，从而减轻电话交换机的压力，减少造成电话网拥塞的可能。 据来自美国电信市场的调查报告，非对称数字用户线设备(ADSL)1998 年比 1997 年增长了 153%，远远超过了综合业务数字网 (ISDN)18%的年增长率。 什么是分组交换? 分组交换也称为包交换。分组交换方式不是以电路连接为目的，而是以信息分发为目
14、的。分组交换机将用户要传送的数据按一定长度分割成若干个数据段，这些数据段叫做“分组”(或称包)。传输过程中，需在每个分组前加上控制信息和地址标识(即分组头)，然后在网络中以“ 存储转发”的方式进行传送。到了目的地，交换机将分组头去掉，将分割的数据段按顺序装好，还原成发端的文件交给收端用户，这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。这一过程类似于我们平常的邮寄信件，人们把写好的信用信封包装起来，然后在信封上写上接收人的地址和姓名，就相当于分组头中的路由控制信息；信封好后投入邮筒，由邮局进行分拣，发往不同的地点，最后送到接收人的手中；接收人打开信件阅读，如同分组中的拆包。这整个过程
15、如同分组交换过程，只不过分组交换为了把信息准确地、可靠地、高速地传到对方，技术上要复杂得多。此外，还要加上地址域和控制域，用以表示这段信息的类型和送往何方，再加上错误校验位以检验传送过程中发生的错误。分组交换的任务是，从各个入端读入数据分组，根据它们上面的地址域和控制域，来把它们分发到各个出端上。 形象地说，电路是一种“粗放”和“宏观”的交换方式，只管电路而不管电路上传送的信息。相形之下，分组交换比较“精微”和“ 细致”，它对传送的信息进行管理。 分组交换的特点有：分组交换方式具有很强的差错控制功能，信息传输质量高。网络可靠性强。在分组交换网中， “分组”在网络中传送时的路由选择是采取动态路由
16、算法，即每个分组可以自由选择传送途径，由交换机计算出一个最佳路径。因此，当网内某一交换机或中继线发生故障时，分组能自动避开故障地点，选择另一条迂回路由传输，不会造成通信中断。分组交换网对传送的数据能够进行存储转发，使不同速率、不同类型终端之间可以相互通信。由于以分组为单位在网络中进行存储转发，比以报文为单位进行存储转发的报文交换时延要小得多，因此能满足会话型通信对实时性的要求。在分组交换中，由于采用了“虚电路” 技术，使得在一条物理线路上可同时提供多条信息通路，即实现了线路的统计时分复用，线路利用率高。分组交换的传输费用与距离无关，不论用户是在同城使用，还是跨省使用，均按同一个单价来计算。因此
17、，分组网为用户提供了经济实惠的信息传输手段。 什么是 ATM? ATM (Asynchronous Transfer Mode)是异步传输模式，是国际电信联盟 ITU-T 制定的标准。实际上在 20世纪 80 年代中期，人们就已经开始进行快速分组交换的实验，建立了多种命名不相同的模型，欧洲重在图像通信，把相应的技术称为异步时分复用(ATD)；美国重在高速数据通信，把相应的技术称为快速分组交换(FPS) ；国际电联经过协调研究，于 1988 年正式命名为 Asynchronous Transfer Mode (ATM)技术，推荐其为宽带综合业务数据网 B-ISDN 的信息传输模式。 ATM 是一
18、种传输模式，在这一模式中，信息被组织成信元，因包含来自某用户信息的各个信元不需要周期性出现，这种传输模式是异步的。 ATM 信元是固定长度的分组，共有 53 个字节，分为 2 个部分。前面 5 个字节为信头，主要完成寻址的功能。后面的 48 个字节为信息段，用来装载来自不同用户、不同业务的信息。话音、数据、图像等所有的数字信息都要经过切割，封装成统一格式的信元在网中传递，并在接收端恢复成所需格式。由于 ATM 技术简化了交换过程，去除了不必要的数据校验，采用易于处理的固定信元格式，所以 ATM 交换速率大大高于传统的数据网，如 x.25、DDN、帧中继等。另外，对于如此高速的数据网，ATM 网
19、络采用了一些有效的业务流量监控机制，对网上用户数据进行实时监控，把网络拥塞发生的可能性降到最小。对不同业务赋予不同的“特权”，如语音的实时性特权最高，一般数据文件传输的正确性特权最高，网络对不同业务分配不同的网络资源，这样不同的业务在网络中才能做到“ 和平共处”。 ATM 网的特点：灵活性、高速、多业务、可靠性以及安全性。ATM 在商业领域的应用有两大类，即多媒体和高速数据。多媒体应用主要包括有会议电视、职业教育和技术培训、电子信箱、桌面合作工作组、居家办公、远程医疗、远程勘探等；高速数据应用主要涉及局域网(LAN)互连和数据网合成。 什么是 IP? IP 是当前热门技术。IP 是英文 Int
20、ernet Protocol 的缩写，意思是“网络之间互连协议”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信是应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP 协议就可以与因特网互联互通。正是因为有了 IP 协议，因特网才得以迅速发展成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。因此，IP 协议也可以叫做“因特网协议”。 IP 是怎样实现网络互联的 ?研究 IP 技术，离不开具体的网络环境。INTERNET 是一种最典型的 IP 网络，它也是 IP 技术的一种最成功的应用。经过几十年的发展
21、，INTERNET 规模增长之快已经大大超过了人们的预想。它已经由最初位于美国的 4 个节点扩展到今天分布在 175 个国家、连接数百万台主机的计算机网络。 基于 INTERNET 的新应用也不断涌现，如 IP 电话、IP 传真、视频会议、电子商务等。这些客观事实引起了人们，特别是众多的电信专家和从业人员极大的兴趣。从目前的情况来看，IP 技术也是综合业务的最好方案。因此，有人预言，一场融合了通信与计算机技术的信息革命正在悄然兴起，当今的 INTERNET就是这场革命的先兆。 什么是 INTERNET?有人说，INTERNET 是“网络的网络” 。它采用 TCP/IP 协议簇，使世界各地成千上
22、万个用户进行通信和资源共享。总的说来，INTERNET 具有以下特点：由众多的计算机网络互联组成；是一个世界性的网络；主要采用 TCP/IP 协议；采用分组交换技术；由众多的路由器连接而成；是一个信息资源网。 中国于 1994 年正式接入 INTERNET。我国互联网事业发展十分迅速，先后建成了中国科学技术网(CSTNET)、中国公用计算机互联网 (CHINANET)、中国教育和科研计算机网(CETNET)、中国金桥信息网(CHINAGBN)、中国联能互联网（UNINET）等几个主要的互联网络。 对用户来讲，互联网就是一个统一的网络。这就是 TCP/IP 的基本思路，也是它的灵活性和通用性实质所在。IP 层协议在 TCP/IP 确立的网络层次结构中起着核心作用：其一，采用无连接方式传递数据报，这样上层应用不用关心低层数据传输的细节，可以提高数据传输的效率；其二，通过 IP 数据报和 IP 地址将各种物理网络技术统一起来，达到屏蔽低层技术细节，向上提供一致性的目的。这样可以使物理网络的多样性对上层透明。因此，INTERNET 可以充分利用各种通信媒介，从而将全球范围内的计算机网络通过统一的 IP 协议连在一起。
