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2020年现代通信网概论杨武军.ppt


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通信网的基本概念
通信系统的基本模型
1.点到点的通信系统
通信网是通信系统的一种形式。本书中通信系统特指使用光信号或电信号传递信息的通信系统。为了更好地理解通信网,我们从点到点的通信系统开始介绍。
克服时间、空间的障碍,有效而可靠地传递信息是所有通信系统的基本任务。实际应用中存在各种类型的通信系统,它们在具体的功能和结构上各不相同,,其基本组成包括:信源、发送器、信道、接收器和信宿五部分。
现代通信网概论杨武军
2021/1/12
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简单通信系统模型
(a) 模型图;(b) 实例
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(1) 信源:产生各种信息的信息源,它可以是人或机器(如计算机等)。
(2) 发送器:负责将信源发出的信息转换成适合在传输系统中传输的信号。对应不同的信源和传输系统,发送器会有不同的组成和信号变换功能,一般包含编码、调制、放大和加密等功能。
(3) 信道:信号的传输媒介,负责在发送器和接收器之间传输信号。通常按传输媒介的种类可分为有线信道和无线信道;按传输信号的形式则可分为模拟信道和数字信道。
(4) 接收器:负责将从传输系统中收到的信号转换成信宿可以接收的信息形式。它的作用与发送器正好相反。主要功能包括信号的解码、解调、放大、均衡和解密等。
(5) 信宿:负责接收信息。
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上述通信系统只是一个点到点的通信模型,要实现多用户间的通信,则需要一个合理的拓扑结构将多个用户有机地连接在一起,并定义标准的通信协议,以使它们能协同工作,这样就形成了一个通信网。
通信网要解决的是任意两个用户间的通信问题,由于用户数目众多、地理位置分散,并且需要将采用不同技术体制的各类网络互连在一起,因此通信网必然涉及到寻址、选路、控制、管理、接口标准、网络成本、可扩充性、服务质量保证等一系列在点到点模型系统中原本不是问题的问题,这些因素增加了设计一个实际可用的网络的复杂度。
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2.交换式网络
要实现一个通信网,最简单直观的方案就是在任意两个用户之间提供点到点的连接,从而构成一个网状网的结构,(a)所示。该方法中每一对用户之间都需要独占一个永久的通信线路,通信线路使用的物理媒介可以是铜线、光纤或无线信道。然而该方法并不适用于构建大型广域通信网,其主要原因如下:
(1) 用户数目众多时,构建网状网成本太高,任意一个用户到其他N-1个用户都要有一个直达线路,技术上也不可行。
(2) 每一对用户之间独占一个永久的通信线路,信道资源无法共享,会造成巨大的资源浪费。
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(3) 这样的网络结构难以实施集中的控制和管理。
为解决上述问题,广域通信网采用了交换技术,即在网络中引入交换节点,组建交换式网络,(b)所示。在交换式网络中,用户终端都通过用户线与交换节点相连,交换节点之间通过中继线相连,任何两个用户之间的通信都要通过交换节点进行转接交换。在网络中,交换节点负责用户的接入、业务量的集中、用户通信连接的创建、信道资源的分配、用户信息的转发,以及必要的网络管理与控制功能的实现。
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点到点的网络与交换式网络
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“交换”概念背后的思想是:让网络根据用户实际的需求为其分配通信所需的网络资源,即用户有通信需求时,网络为其分配资源,通信结束后,网络再回收分配给用户的资源,让其他用户使用,从而达到网络资源共享,降低通信成本的目的。其中,网络负责管理和分配的最重要资源就是通信线路上的带宽资源,而网络为此付出的代价是,需要一套复杂的控制机制来实现这种“按需分配”。因此从资源分配的角度来看,不同的网络技术之间的差异,主要体现在分配、管理网络资源策略上的差异,它们直接决定了网络中交换、传输、控制等具体技术的实现方式。一般来讲,简单的控制策略,通常资源利用率不高,若要提高资源利用率,则需要以提高网络控制复杂度为代价。现有的各类交换技术,都根据实际业务的需求,在资源利用率和控制复杂度之间做了某种程度的折衷。
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在交换式网络中,用户终端至交换节点可以使用有线接入方式,也可以采用无线接入方式;可以采用点到点的接入方式,也可以采用

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