1、第1章 概述,1.1 基本概念 1.2 现代通信的主要技术 1.3 现代通信新技术的目标 1.4 现代通信新技术的分层结构 1.5 现代通信技术基础 思考与练习,1.1 基 本 概 念,1.1.1 通信的分类通信按不同形式可分成如下几类： (1) 按传输信号形式不同分为模拟通信与数字通信两大类。 (2) 按信道具体形式可分为有线通信和无线通信。 如图1-1所示。,图1-1 按信道分类,(3) 按通信工作频段可以分为长波通信、 中波通信、 短波通信、 微波通信、 光通信等。(4) 按通信的具体业务与内容可分为语音通信(电话)、 图像通信、 多媒体通信、 无线寻呼、 可视电话、 电报等。 (5)
2、按收信者是否在运动中完成通信可分为移动通信和固定通信。,1.1.2 通信方式通信方式从不同角度来考虑， 常有以下几种。 1.按消息传送的方向与时间分类按消息传送的方向与时间分类， 通信方式可以分为单工通信、 半双工通信和全双工通信。,2.按数字信号排序分类在数字通信中， 按照数字信号排列的顺序不同， 可将通信方式分为串序传输和并序传输两种方式。 串序传输方式是将代表信息的数字信号或数据信号按时间顺序一个接一个地在信道中传输的方式， 如图 1-2(a)所示。 如果将代表信息的数字信号序列按某一规则分成两路或两路以上的数字信号序列同时在信道上传输， 则称为并序传输通信方式， 如图1-2(b)所示。
3、,图1-2 串序传输方式与并序传输方式(a) 串序传输方式； (b) 并序传输方式,3.按通信网络形式分类通信的网络形式通常可分为三种： 两点间直通方式、 分支方式和交换方式。 它们的示意图如图1-3所示。,图1-3 按网络形式划分的通信方式(a) 两点直通方式； (b) 分支方式； (c) 交换方式,1.1.3 传输技术通信的根本任务是远距离传递消息。 实现消息的远距离传输， 一般可采用两种传输技术：基带传输与频带传输。 所谓基带传输， 是指信号没有经过调制(没有进行频率变换)而直接送到信道上进行传输的一种方式。 图1-4给出了一个数字基带传输通信系统的简单组成图。图1-5给出了一个数字频带
4、传输通信系统的组成。,图1-4 数字基带传输通信系统的组成,图1-5 数字频带传输通信系统的组成,1.1.4 质量指标通信系统中， 衡量通信质量的好坏主要有两个： 有效性和可靠性。 有效性是指通信系统中信息传输的快慢问题； 而可靠性是指信息传输的好坏问题。 有效性指标与可靠性指标在具体通信系统中有不同的表述方法。,1.码元传输速率码元传输速率通常也称为码元速率、 数码率、 传码率、 码率、 信号速率或波形速率。 2.信息传输速率信息传输速率亦称信息速率、 传信率或比特率等。 3.消息传输速率消息传输速率亦称消息速率， 是指单位时间内传送的消息数。,在数字通信中， 可靠性指标常用如下几种方式表述
5、： (1) 误码率Pe：,Pe =,单位时间内系统传错的码元数,单位时间内系统传输的总码元数(正确码元数+错误码元数),(2) 误比特率Peb ：,Peb =,单位时间内系统传错的比特数(信息量),单位时间内系统传输的总比特数(总信息量),1.2 现代通信的主要技术,1.2.1 移动通信移动通信的主要技术有： 组网技术、 多址技术、 调制解调技术、 语音编码技术、 交织技术、 分集技术、 自适应性技术， 网络管理技术等。 在本书的第3章我们将用较大篇幅介绍数字移动通信的基本技术和几种具体通信系统。,1.2.2 光纤通信光纤通信的新技术主要有： 光器件技术、 光放大技术、 光接入技术、 光同步数
6、字传输网技术、 相干光通信技术、 光波复用技术、 全光通信技术等。,1.2.3 多媒体通信多媒体通信主要技术有： 音频数据压缩编码技术、 视频数据压缩编码技术、 宽带网络技术、 信息差错控制技术、 数据过滤技术、 多媒体传输技术及应用系统技术等。 第5章首先介绍多媒体的基本概念， 随后讨论多媒体通信中的主要技术、 系统原理、 相关协议及具体应用等问题。,1.2.4 Internet技术Internet是世界上最大的计算机互联网络， 它允许全球千百万人同时相互通信， 共享资源。 实际上， Internet是一个以统一标准协议(TCP/IP)连接全球范围内许多国家、 部门与组织的计算机通信网络。
7、Internet技术主要包括计算机网络技术、 网络互连技术、 网络管理技术、 寻址技术、 网际协议及传输控制协议等。,1.2.5 宽带综合业务数字网(BISDN)宽带综合业务数字网集合了许多通信领域的最新技术， 如帧中继技术、 交换式多兆比特数字业务(SMDS)、 异步转移模式(ATM)、 光纤分布式数据接口(FDDI)、 分布式排队双总线(DQDB)及接入网技术等。,1.2.6 智能网(IN)智能网是当今通信领域研究的重要方面， 它代表着未来通信网络发展的方向， IN是计算机技术与通信网络相结合的产物。 它从更高更新的层次来定义通信过程及具体业务(智能业务)， 它能为广大用户迅速、 灵活地提
8、供各种可能业务， 并能快速生成新业务。 IN主要内容有： 概念模型、 应用协议、 业务交换、 业务控制、 业务数据、 业务管理、 业务生成； 以及IN与移动网、 宽带综合业务数字网、 因特网互联技术。,1.2.7 其它技术除以上几个主要技术外， 卫星通信技术(特别是移动卫星通信技术)、 个人通信技术、 宽带住宅技术(智能大厦)等都是目前通信领域中研究与应用的热点技术。,1.3 现代通信新技术的目标,现代通信新技术概括起来主要有如下目标： (1) 开发一系列能在不同通信设备与网络上运行的技术规程和标准。 (2) 现代通信新技术应能为用户提供更大的吞吐量、 更高的传输速率、 更低的延迟， 以实现更
9、快的通信网络的运行。,(3) 现代通信新技术另一目标是支持任意类型的应用。 (4) 从网络供应商角度看， 现代通信新技术必须提供更多更好的网络管理工具。(5) 现代通信新技术要能够提供网络硬件与软件之间的“无缝”连接， 以及网络之间的“无缝”连接。,1.4 现代通信新技术的分层结构,这里以图的形式把现代通信的主要新技术(如帧中继技术、 广域网(MAN)技术、 SMDS、 快速以太网、 ATM技术、 SDH/SONET、 无线和移动技术、 宽带住宅、 宽带信令的用户网络接口(UNI)、 宽带信令的网络网络接口(NNI)及智能网等)建立在开放系统互连(OSI)模型的下三层中， 如图1-6所示。,图
10、1-6 现代通信新技术的分层结构,1.5 现代通信技术基础,1.5.1 交换交换是通信网的一个基本概念， 也称转接， 它承担着将各用户点来的信息转接到其它用户点去的任务。 图1-7给出了6个用户点的网络拓扑结构.,图1-7 6用户点的网络拓朴结构 (a) 有交换的拓扑结构； (b) 无交换的拓朴结构,交换方式可分为电路交换与信息交换两大类， 这两大类仍可进一步细分， 如图1-8所示。,图1-8 交换方式,1.5.2 数据报与虚电路 1.数据报在数据报分组交换方式中， 数据报单独处理每一个分组。 现以图1-9为例， 来说明数据报是如何实现传送的。,图1-9 数据报传送示意图,2.虚电路(VC)在
11、虚电路分组交换方式中， 在送出一个分组之前先要建立一个逻辑连接(虚电路)。 图1-10 示出了虚电路的传送原理。,图1-10 虚电路的传送原理,虚电路具体有三种类型： (1) 永久虚电路(PVC-Permanent VC)； (2) 交换虚电路(SVC-Switch VC)； (3) 半永久虚电路(SPVC)。,3.数据报与虚电路的比较数据报和虚电路各有优缺点。 如果两个站希望长时间的数据交换， 虚电路就具有一定的优越性， 因为它减少了站和节点间的不必要的通信处理功能。,1.5.3 面向连接的系统和无连接的系统通常把采用了虚电路分组交换概念的系统叫面向连接的系统， 而把不采用虚电路分组交换的系
12、统称为无连接的系统(有时也叫数据报网络)。,1.5.4 路由选择一般来说， 确定路由选择算法时， 应满足下列要求： (1) 在最短的时间内到达目的地； (2) 使网中各节点的工作量均衡； (3) 算法简单， 易于实现；,(4) 不应过重地增加全网或各节点的开销， 因此要合理地确定路由估算函数(减少处理机开销)， 合理地确定路由选择所依据的信息(减少内存开销)， 以及尽可能减少只供路由选择用的信息在网中的传输(减少网络传输负荷)； (5) 算法要能适应分组交换网的变化和扩展， 并能适应部分网络节点暂时性故障所带来的影响。,下面列出几种常用的路由选择算法： (1) 泛射算法； (2) 固定路由算法
13、； (3) 最小权数标记算法； (4) 分支流量算法； (5) 独立适应性路由选择算法； (6) 分布适应性路由选择算法； (7) 集中适应性路由选择算法。,1.5.5 流量控制在通信网中， 控制用户业务的操作在逻辑上称为流量控制。 进行流量控制可以避免发生拥挤和死锁现象， 保证用户的业务不会使网络饱和， 也不会超出网络的容量。 通常采用的流量控制方法主要有如下几种： (1) 滑动窗口法； (2) 预约缓冲区法； (3) 许可证方法； (4) 限制虚电路容量方法。,1.5.6 帧中继帧中继(FR-Frame Relay)是快速分组交换(FPS-Fast Packet Switching)的一种
14、具体形式， 是在X.25分组技术基础上发展起来的一种快速交换技术。 帧中继由于使用统计时分复用技术向用户提供共享的网络资源， 大大提高了网络资源利用率， 同时帧中继简化了节点之间的协议处理， 将更多的带宽留给用户数据， 因而能向用户提供高吞吐量、 低时延的性能。,1.5.7 网络接口现代通信中有一些新技术是围绕两组基本接口协议来组织的： 管理用户与网络之间的接口协议； 管理网络之间的接口协议。 前者是描述用户网络接口(UNI-User Network Interface)， 而后者是描述网络到网络的接口(NNI-Network Node Interface)， 这些接口关系如图1-11所示。,
15、图1-11 网络接口关系图,思考与练习,1-1 通信的工作方式有哪几种?1-2 试举例说明模拟通信系统、 数字通信系统中哪些是基带传输系统?哪些是频带传输系统? 1-3 试指出数字通信系统中码元速率与信息速率之间的关系， 并讨论之。1-4 现代通信有哪几方面的主要技术?1-5 什么是多媒体?什么是多媒体通信?,1-6 现代通信技术的目标是什么?现代通信新技术的分层结构是如何描述的?1-7 试分析推导在 n 个用户点时， 要保证每个用户点都能两两专线连接(无交换时)和有交换时线路数各为多少?1-8 信息交换是如何进行细分的?1-9 什么是虚电路(VC)?试简述VC传送信息的工作过程。1-10 路由选择算法和流量控制有哪几种具体形式?1-11 帧中继技术的优点是什么?,
