通信网基础-传输与交换
《通信基础知识》课件
光纤通信技术经历了从多模光纤到单模光纤，从短波长到长波长的发展历程。在这个过程中，光纤通信技术的传输速 度、传输容量、传输距离等方面得到了极大的提升。
光纤通信技术的应用场景
光纤通信技术广泛应用于电信网络、广播电视网络、互联网等领域。同时，在工业自动化、智能交通、 物联网等领域，光纤通信技术也发挥着越来越重要的作用。
《通信基础知识》ppt课 件
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目 录
• 通信概述 • 通信系统 • 通信协议与标准 • 通信网络 • 通信技术与应用 • 未来通信技术展望
01
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通信概述
通信的定义与目的
总结词
通信是信息传输和交换的过程，其目的是实现信息的传递和共享。
详细描述
通信是指通过某种媒介将信息从发送方传递到接收方的过程。这个过程的主要 目的是实现信息的传递和共享，使得人们能够进行交流、协作和信息获取。
数据通信技术
数据通信技术概述
数据通信技术是指利用数字信号 进行信息传输的技术。它具有传 输速度快、传输质量高、抗干扰 能力强等优点，已成为现代通信 领域的重要发展方向之一。
数据通信技术的发展 历程
数据通信技术经历了从有线数据 通信到无线数据通信，从窄带数 据通信到宽带数据通信的发展历 程。在这个过程中，数据通信技 术的传输速度、传输容量等方面 得到了极大的提升。
有线通信系统
有线通信系统概述
有线通信系统通过有线介质传 输信息，具有稳定性和可靠性 。
有线通信技术的发展
有线通信技术不断发展，出现了 光纤通信等高速传输技术，提高 了数据传输速率和可靠性。
有线通信系统的组成
有线通信系统包括传输线路、交 换设备和终端设备，可以实现固 定电话、宽带接入等多种应用。
通信网络基础（李建东盛敏）课后习题答案
通信⽹络基础（李建东盛敏）课后习题答案1.1答：通信⽹络由⼦⽹和终端构成（物理传输链路和链路的汇聚点），常⽤的通信⽹络有A TM ⽹络，X.25分组数据⽹络，PSTN ，ISDN ，移动通信⽹等。
1.2答：通信链路包括接⼊链路和⽹络链路。
接⼊链路有：（1）Modem 链路，利⽤PSTN 电话线路，在⽤户和⽹络侧分别添加Modem 设备来实现数据传输，速率为300b/s和56kb/s ；（2）xDSL 链路，通过数字技术，对PSTN 端局到⽤户终端之间的⽤户线路进⾏改造⽽成的数字⽤户线DSL ，x 表⽰不同的传输⽅案；（3）ISDN ，利⽤PSTN 实现数据传输，提供两个基本信道：B 信道（64kb/s ），D 信道（16kb/s 或64kb/s ）；（4）数字蜂窝移动通信链路，⼗⼏kb/s ～2Mb/s ；（5）以太⽹，双绞线峰值速率10Mb/s,100Mb/s 。
⽹络链路有：（1）X.25提供48kb/s ，56kb/s 或64kb/s 的传输速率，采⽤分组交换，以虚电路形式向⽤户提供传输链路；（2）帧中继，吞吐量⼤，速率为64kb/s ，2.048Mb/s ；（3）SDH （同步数字系列），具有标准化的结构等级STM-N ；（4）光波分复⽤WDM ，在⼀根光纤中能同时传输多个波长的光信号。
1.3答：分组交换⽹中，将消息分成许多较短的，格式化的分组进⾏传输和交换，每⼀个分组由若⼲⽐特组成⼀个⽐特串，每个分组都包括⼀个附加的分组头，分组头指明该分组的⽬的节点及其它⽹络控制信息。
每个⽹络节点采⽤存储转发的⽅式来实现分组的交换。
1.4答：虚电路是分组传输中两种基本的选择路由的⽅式之⼀。
在⼀个会话过程开始时，确定⼀条源节点到⽬的节点的逻辑通路，在实际分组传输时才占⽤物理链路，⽆分组传输时不占⽤物理链路，此时物理链路可⽤于其它⽤户分组的传输。
会话过程中的所有分组都沿此逻辑通道进⾏。
⽽传统电话交换⽹PSTN 中物理链路始终存在，⽆论有⽆数据传输。
现代通信技术基础题库
第一章概论一、写出下列英文缩写的中文含义☆ITU:国际电信联盟☆IEEE：电气与电子工程师协会☆WLAN：无线局域网☆☆ATM:异步传送网☆☆ DDN:数字数据网☆TCP/IP:传输控制协议/互联协议二、填空题☆1.通信的任务是完成信息的传递和交换。
☆2.下图（a）是模拟信号、（b）是数字信号。
f(t) f(t)t t（a）（b）☆3.通信方式按照传输媒质分类可以分为有线通信、无线通信两大类；按信道中传输的信号可以分为模拟通信、数字通信。
☆☆4.将基带信号的频谱搬移到较高的频率范围，使其能转换成适合信道传输的信号，这一过程称为调制。
☆☆5.通信网组成的三个基本要素是传输、交换、终端。
☆☆6.衡量通信系统的主要指标是有效性和可靠性两种。
数字通信系统的质量指标具体用传输速率（误比特率）和误码率表述。
☆☆7.根据噪声在信道中的表现形式，可分为加性噪声和乘性噪声两类。
☆8.现代通信技术的发展特征可归纳为数字化、综合化、融合化、智能化、宽带化和个人化。
☆☆☆9.光纤通信传输频带宽的特点正适应高速率，大容量数字通信的要求。
三、选择题☆1.（ A ）是指按照达成的协议，信息在人、地点、进程和机器之间进行的传送。
A.通信B.电信C.消息D.信号☆2.运载信息的物理量是（ B ）A. 信息B.信号C.消息D.媒介☆☆3.以下不属于通信系统模型的组成部分的是（ D ）A.信源信宿B.信道C.变换器、反变换器D.信号☆☆4.信源信号通常不适合于直接在信道上传输，它需要由（ B ）进行某种变换，使其适合在信道中传输。
A.中继器B.发送设备C.接收设备D.低通设备☆☆5.下列（ C ）不属于有线通信。
A．双绞线 B．同轴电缆 C．红外线 D．光纤☆☆6.通信网络的基本要素为传输、交换和终端。
其中（ A ）和（ B ）部分组成核心网。
A.传输B.交换C.终端☆☆7.通信网上数字信号传输速率用（ E ）来表示，而模拟信号传输速率用（ C ）来表示。
通信网络基础3
7.9 数据通信网络
• 计算机通信网 – 以独立自治的计算机为数据终端设备的数据通信网络 – 计算机通信网是目前数据通信最主要的表现形式 – 由两级子网构成： • 以计算机通信网为通信子网； • 以网络连接的计算机提供的硬软件资源为资源子网 – 以数据通信为手段，以资源共享为目的 – 数据交换、资源共享、分布处理、信息服务是计算机网络主要功 能 – 网络操作系统是计算机网络有别于计算机通信网的主要标志
• 接收端 指用来接受信息的目的地设备，包括通信模型中的整个信
宿以及接收器的部分逆变换功能。常用的信宿有电话、数据终端、 主计算机系统和视频显示器。 • 除无线广播和电视等单向传输外，发送和接收通常是双向的。
7.3 电路
– 电路是通过已有媒介建立的发送端与接收端之间、或者网络中任两 点或多点之间的端到端的信息传输通路。
7.10.2 城域网（MAN）
Metropolitan Area Network
7.10.3 广域网（WAN）
• 覆盖的地理范围很大 • 跨越公共信道 • 部分依赖共享的载波电路 • 可以选用的交换技术
– Circuit switching – Packet switching – Frame relay – Asynchronous Transfer Mode (ATM)
第三部分：网络控制理论
Electric & Information College, Hunan University
第7章 通信网络的传输系统
7.1 数据通信网络连接
1. 数据通信的传输系统
– 点到点数据链路（专用线路） – 点到多点数据链路 – 数据通信网络
2. 都使用点到点通信不现实
– 设备相距太远 – 大批设备需要的连接线难以估量
通信网络基本知识
1.2.2 通信网的分类（10/ 19 ）
业务网介绍
数据网
广域网（WAN ：Wide Area Network)
覆盖范围：几公里~几千公里 组成：
终端设备：计算机或各类终端； 节点交换设备：节点交换机，功能包括组/拆信息传送单
元、路由选择、流量控制、网络的维护和管理…… 传送设备：集中器、复用器、调制解调器、线路。 拓扑结构：骨干网络采用分布或网状结构；基层网与本地网 采用树型或星型连接。
业务网介绍
电话网：
传输设备：分为本地回路与干线。
本地回路：连接电话局和客户楼群设备，多采用双绞线，新设
备多采用光缆；
干线：传送由很多用户产生的话务量，可采用双绞线、同轴电
缆、微波、卫星、光纤等。
1.2.2 通信网的分类（7/ 19 ）
❖ 业务网介绍
用户电报网：传输数字信息，属于非话业务
特点：采用500波特速率传输字符编码，传输效率较 高，具有硬拷贝功能，且无需人员值守。
1.2.2 通信网的分类（16/ 19 ）
业务网介绍
移动式通信网
基本结构
大区制：以一个大功率、高天线的基站覆盖整个服务区； 小区制（即蜂窝系统）：
将整个服务区划分为若干小区，小 区的形状为正六边形，形似蜂窝， 并在每一小区内设置一个小功率的 仅能有效覆盖本小区的基站。
1.2.2 通信网的分类（17/ 19 ）
1.2 通信网
将若干需要通信的设备引至同一
地点，在该点设立交换设备
❖ 通信网概念的引入
1.2 通信网 将各交换设备用线路相连以形成 网络，可以实现更大范围的通信
❖ 通信网概念的引入
1.2 通信网
❖ 通信网概念的引入
定义：通信网就是在一定范围内以 终端设备和交换设备为点，以传输 设备为线，按一定顺序点线相连形 成的有机组合的系统，它可以完成 多个对多个用户间的通信。
通信网络概论及基础
通信网络概论及基础第一章1.如果能在任意两个用户之间都建立一条物理传输通道，就可以解决相互通信问题，但共需要N 2条物理传输通道，（N 为通信的用户数）。
2.一个基本的通信网络通常由用户通信终端，物理传输链路（通道）和链路的汇聚点（网络节点）组成。
3.根据用户类型（移动或固定），业务的种类（电话、多媒体、计算机数据）传输链路或媒介（有线、光纤、无线），节点采用的技术体制（A TM 交换体制、电路交换体制、分组交换体制）。
4.数据传输链路是指在物理传输媒介（如双绞线、同轴电缆、光纤、微波传输系统、卫星传输电路等）上利用一定的传输标准（它通常规定了电气接口，调制解调的方法，数据编码的方式，比特同步，帧格式和复分接的方式等）形成的传输规定速率（和格式）的数据比特传输通道。
5.数据传输链路分两大类：一类是用户到网络节点（路由器或交换机）之间的链路（简称接入链路）；另一类是网络节点（路由器或交换机）到网络节点（路由器或交换机）之间的链路（简称网络链路）。
6.典型的数据传输网络有分组交换网和A TM 网。
7.分组交换网需要完成三个基本的过程：○1分段和重装的过程；○2选择传输路径（确定路由的过程）；○3各网络节点的交换过程。
虚电路：分组交换网向用户提供的一种面向连接的网络服务方式。
即两个用户之间完成一次数据通信的全过程。
类似电话通信。
数据报：类似于电报处理过程的一种无连接的网络服务方式。
8.ATM 网络中，信元的长度为53个字节，其中5个字节为信元头，48个字节用来运载信息。
9.分层：○1OSI 协议的体系结构模型分为七个层次，应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。
功能：应用层，为用户提供接入OSI 的环境，并提供分布式的信息服务；表示层，定义信息的表示方法，向应用程序和终端处理程序提供一系列的数据转换服务，从而使应用程序与数据表示的差异性无关；会话层：负责控制应用程序间的通信，为协同工作的应用程序之间建立，管理和终止连接（回话）；运输层，在两个端点之间提供可靠透明的数据传输，提供端到端的差错恢复和流量控制；网络层，高层的功能独立于用来连接网络节点的传输和交换技术，负责建立、维护和终止连接；数据链路层，为信息跨越物理链路提供可靠的传输，发送带有必要的同步，差错控制和流量控制信息的数据块（帧）；物理层，关注在物理媒介上（非结构化）比特流的传输，处理接入物理媒介的机械电气，功能和过程特性。
通信网理论基础总结
第一章1,什么是通信网：通信网是由一定数量的节点(包括终端节点、交换节点)和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起的，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。
用户使用它可以克服空间、时间等障碍来进行有效的信息交换。
2，通信网实现的4个主要的网络功能：(1) 信息传送：(2) 信息处理：(3) 信令机制(4) 网络管理3，通信网的类型：按业务类型可以将通信网分为电话通信网(如PSTN、移动通信网等)、数据通信网(如X.25、Internet、帧中继网等)、广播电视网等。
按空间距离可以将通信网分为广域网(WAN：Wide Area Network)、城域网(MAN：Metropolitan Area Network)和局域网(LAN：Local AreaNetwork)。
按信号传输方式，可以将通信网分为模拟通信网和数字通信网。
按运营方式，可以将通信网分为公用通信网和专用通信网。
第二章1，传输介质：有线介质目前常用的有双绞线、同轴电缆和光纤；无线传输常用的电磁波段主要有无线电、微波、红外线等。
2，基带传输系统：基带传输系统是指在短距离内直接在传输介质上传输模拟基带信号的系统。
基带传输的优点是线路设备简单；缺点是传输媒介的带宽利用率不高，不适于在长途线路上使用。
3，频分复用传输系统：频分复用传输系统是指在传输介质上采用FDM技术的系统，FDM是利用传输介质的带宽高于单路信号的带宽这一特点，将多路信号经过高频载波信号调制后在同一介质上传输的复用技术。
为防止各路信号之间相互干扰，要求每路信号要调制到不同的载波频段上，而且各频段之间要保持一定的间隔,这样各路信号通过占用同一介质不同的频带实现了复用4，OTN的分层结构：OTN是在传统SDH网络中引入光层发展而来的，光层负责传送电层适配到物理媒介层的信息，在ITU-T G.872建议中，它被细分成三个子层，由上至下依次为：光信道层(OCh：Optical Channel Layer)、光复用段层(OMS：Optical Multiplexing Section Layer)、光传输段层(OTS：Optical Transmission Section Layer)。
通信网络基础知识梳理
通信网络基础知识梳理一、相关概念无源器件：指工作时不需要外部能量源的器件，电容电阻等有源器件：指工作时需要外部能量源的器件，该器件有个输出，并且是输入信号的一个函数,1ED、比较器等高频通信的好处：1、无线通信中，为获得较高辐射效率，天线尺寸必须与波长差不多，因此只有高频（短波长）信号能满足要求。
2、可把多个基带信号搬移到不同的频段的载波信号上，实现信道复用，提高信道利用率。
3、频率越高，衰落越大，因此对基站的发射机有更高要求，同时其频段内用户数量少，抗干扰能力自然更好。
模拟通信系统两种基本变换：1、发送端消息转换为电信号，接收端作逆变换2、基带信号变换为适合在信道中传输的信号，即调制和解调基带信号：频谱从零频附近开始的原始信号，如语音信号频谱300~3400Hz,图像信号频谱0"6MHz带通信号：基带信号经调制后都具有带通特性，故称带通信号带宽与宽带：带宽定义一：两频率间的差值，即某个特定频率成分占据的频率范围。
带宽定义二：单位时间内，通信网络中某一点到另一点所能传输的数据量。
数字通信（二进制）带宽的计算公式是时钟频率*总线位数/8比特率和波特率：波特率:每秒传输码元个数（批注：每个码元可以取2、4、8...个可能值）比特率:每秒传输的二进制位数.单位bps两者关系：（比特率）S=（波特率）B1og2N（码元可能值的个数）讨论带宽时,一般采用波特率,讨论线路实际传输数据的能力时,一般采用比特率.宽带是相对窄带而言的,一般带宽较大,能满足一般需求的通信网络称为宽带.PCMzpu1secodemodu1ation,脉冲编码调制。
对音频、图像、视频信号的离散化、数字化的一种编码方式，由取样、量化和编码三个基本环节构成并行通信和串行通信：从原理上讲，并行通信拥有更多数据线，理应拥有更高的信息传输能力。
但现实并非如此，因为并行传输的前提是各路信号同一时序传播且同一时序接收，时钟频率过高时各路信号难以合拍，布线稍有差异就会引起错误。
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1. 简述信道访问方式的种类和各自的特点 ？
2. 从同步方式角度简述时分复用方式分类。
3. 简述用户接入网络的两种方式。
4. 简述电路交换、分组交换、 ATM交换的特点。
5. 比较虚电路和数据报方式的特点及适用场合。
6. 说明逻辑信道与虚电路的区别。
7. 传输系统包括哪几类设备 ？各起什么作用？
8. 在有线网络上的的宽带接入主要应用那些技术？
通信网的三种主要传输方式：
光纤通信
卫星通信
移动通信
1. 简述信道访问方式的种类和各自的特点
2. 简述用户接入网络的两种方式。
传输线路（或信道）可以是专用的或直对点
的」
允许两节点在任何时问进行信息传输。
专肯拔路”方式：例如用户城
信道的分配在一庆通信
过程中保持不变，适月
干支持用确宅参数堆述
的业务
多址零入方式 V
（信道訪用方式：
网內不同地址的用户诵
过独立地访问一公共娓
质或公共苛道接入到网
貉，并通过某科方式区 分
不同的用户，以实现 用户
问的通信°
如无线道
信*卫星
通信、局
城网、
UATM
等
按需分配信殖接入
'信道的分配在一次通信 过
程中可能发主变化： 适含
干支持Jfl统计蒔件 描述
的W务
3.从同步方式角度简述时分复用方式分类。
同步时分复用（STDM）
以固定分配时隙 的方式对来自多个输入设备的 各路信号 进行组合。一帧的时长是确定 的 （通
常为125卩S）,需要同步信号 进行时隙定位，是 位置化信道。
异步时分复用（ADTM ）
根据用户需求动态按需分配时隙 ，故也称为统计时分复用方式。每帧中 没有空闲时隙，
帧长不定，不需同步 信号定位，为标志化信道。ATDM的效率要比STDM的效率高1.5 4 倍。
任务 时延 适合业务
信道利用率
电路交换 只完成电路连接，不关心信息内容， 对其不进行处理 时延小 实时通信业务
主要应用是话音业务
低
分组交换
处理每一个信息分组 差错小 有一定时 延 数据通信业务 高
ATM交换
结合了电路交换和分组交换的优点 实时性好 语音、数据和视频等所 有的多媒体业务 高
5.比较虚电路和数据报方式的特点及适用场合。
虚电路与数据报的对比
虚电路 数据报
端到端的连接 必须有，建立虚呼叫 不要，无呼叫建立过程
目的地地址 每个分组不需携带完整的目的地地址 每个分组都有目的地的全地址
路由选择 虚电路建立时进行，一旦建立不再改变 每个分组独立地选择路由
传送结果
按顺序交付
保证无差错、无丢失、不重复的数据传 送
不保证按顺序交付
不保证保证无差错、不丢失和不重复。
可靠性
若某一个节点出现故障，则通过该节点 的
虚电路均会失效。
若某个分组传送错误，重发该分组即可。若某个 节点
发生故障，后续分组可另选路由。
适用场合 多分组的消息传送
交换短时的、独立的消息 或需保密或具有某些 灵 活
性的报文，如 军事通信、广播通信，IP网
6.说明逻辑信道与虚电路的区别。
虚电路与逻辑信道既密切相关，又不等同。
虚电路是由 多个不同链路的 逻辑信道 连接起来的，是连接两个DTE的通路。
逻辑信道是传输信道划分成一个个的子信道，是 DTE与DCE之间的一个局部实体，它
始终存在，可以分配给一条或多条虚电路，或者空闲。
一条虚电路至少要使用两条逻辑信道 ，即主叫和被叫用户侧各一条。 （永久虚电路是两
个DTE之间永久地独占一条虚电路，适用于业务繁忙的两个用户。 ）
DTE Data-Terminal Equipment
，数据终端设备
DCE Data-Circuit-terminating Equipment
，数据电路终接设备
7•传输系统包括哪几类设备 ？各起什么作用？
包括：传输设备和传输复用设备。作用：
（1）通过传输设备：基带信号转换为适合于在传输媒质上进行传输的信号 。
（2）通过传输复用设备： 多路信息进行多路复用和解复用，提高了线路利用率 ，。
8.在有线网络上的的宽带接入主要应用那些技术？
ADSL HFC
以太网
波段名称 波长范围 频段名称 频率范围 代号
长波 100070000m 低频
30£00kHz LF
中波 1007000m 中频
30075000kHz MF
短波 10700m 高频
3 70MHz HF
超短波 170m 甚高频
30-300MHZ VHF
微
波
分米波 170dm 特高频
30075000MHz UHF
厘米波 170cm 超高频
3 70GHz SHF
毫米波 170mm 极高频
30-300GHZ EHF
技术
特性
电路交换
分组交换
帧中继
（帧交换）
ATM
交换
虚电路 数据报
复用方式 同步时分 异步时分 异步时分 异步时分 异步时分
带宽分配 固定分配 动态分配 动态分配 动态分配 动态分配
连接方式 面向连接 面向连接 无连接 面向连接 面向连接
信息单元长
度
固定 可变 可变 可变 固定
差错控制 无
有（端到端） 有（端到端） 有（端到端） 有限（端到
端
）
时延 最小 不定 不定 小 小
对应OSI功能 物理层 1-3层 1-3层 1-2层 1-2层
最佳应用 话音 批量数据 短数据 LAN连接 多媒体
-单工方式
半双工方式
厂频分双工（FDD ）方式：收发双方采用不同的 频带，保
留频带间隔
J全双工方式Y
L?时分双工（TDD
）方式：收发双方采用相同的
载波频段，但在时间上分开，保留时间间隔
传
输
方
式