通信與計算機網絡系統(tǒng)課件

第二節(jié)通信系統(tǒng)一、通信系統(tǒng)概述（一）通信系統(tǒng)構成1、信源2、變換器3、信道4、反變換器5、信宿6、噪聲源第二節(jié)通信系統(tǒng)一、通信系統(tǒng)概述1（二）模擬通信系統(tǒng)和數字通信系統(tǒng)1、模擬信號和數字信號模擬數據和數字數據數據可以分為模擬數據和數字數據兩種形式。模擬數據是連續(xù)的值。例如：聲音和電視圖像就是強度連續(xù)變化的，大多數用傳感器搜集的數據，例如溫度和壓力，都是連續(xù)取值的，它們都是模擬數據。數字數據是離散的值。不僅在時間上離散，而且在幅度上也是離散的值（即幅度只取有限個離散的值）模擬數據可以通過“數字化”處理，轉變成數字數據.模擬信號和數字信號模擬信號是電磁波，這種電磁波可以按照不同頻率在各種介質上傳輸。例如，話音經過聲-電轉換器變成一個模擬電信號。數字信號是一系列的電脈沖。模擬數據可以用模擬信號來表示，數字數據可以用數字信號表示。（二）模擬通信系統(tǒng)和數字通信系統(tǒng)1、模擬信號和數字信號模擬數21、模擬通信系統(tǒng)2、數字通信系統(tǒng)：數字傳輸稱為基帶傳輸，模擬傳輸稱為寬帶傳輸。模擬數據和數字數據都可以用模擬信號或數字信號來表示，因而也可以用這些形式傳播。1、模擬通信系統(tǒng)3通信網一般是指由許多電信設備構成的一個總體，它使得網內位于不同地點的用戶可以通過它來交換信息。它是由用戶終端設備、傳輸鏈路和轉接交換設備組成。1、用戶終端設備把待發(fā)送的信息和在傳輸鏈路上傳送的信號進行相互轉換。將信號與傳輸鏈路相匹配，由信號處理設備完成。產生和識別網內所需的信令信號和規(guī)約，以便相互聯系和應答。2、傳輸鏈路3、轉接交換設備（三）通信網的組成通信網一般是指由許多電信設備構成的一個總體，它使得網內位于不4如圖一個由兩級交換中心組成的網。通信網的基本組成端局至匯接局的傳輸設備一般稱中繼電路，端局至終端用戶的傳輸設備稱為用戶線路。端局用戶既可通過端局交換設備與本局范圍內的用戶相互接續(xù)，也可通過瑞局和匯接局交換設備與本地區(qū)任一端局的用戶完成接續(xù)。一般將這種類型的網稱為匯接式的星形網。

如圖一個由兩級交換中心組成的網。通信網的基本組成端局至匯接局5（四）通信網的拓撲結構1、星形網2、樹形網3、網狀網4、環(huán)形網5、總線型網6、復合型網（四）通信網的拓撲結構1、星形網6（五）通信網的分層結構1、按垂直方向劃分（1）傳送網：負責將信號進行安全可靠有效傳遞。（2）業(yè)務網：提供一種或多種通信業(yè)務。（3）應用網：向用戶提供各種應用業(yè)務。（4）支撐網：保證傳送網和業(yè)務網正常運行。2、按水平方向劃分（1）核心網：含長途網和中繼網。（2）接入網：為傳送電信業(yè)務提供所需的傳送承載能力的實施系統(tǒng)。（3）用戶駐地網：擁護駐地布線系統(tǒng)。（五）通信網的分層結構1、按垂直方向劃分7二、電話通信系統(tǒng)（一）市話通信網1、單局制電話網絡：在一個中小城市或一個縣，只設一個交換局，為全網所有用戶服務，構成單局制電話網絡，如圖所示。單局制網一般只適用于發(fā)展初期，當城市用戶不斷發(fā)展，服務范圍不斷擴大情況下，將會出現多個交換局，這時的網路結構如圖所示圖單局制電話網絡二、電話通信系統(tǒng)（一）市話通信網圖單局制電話網絡82、多局制電話網絡2、多局制電話網絡9對于大城市來說，電話用戶多且分布很廣，最終網路容量可達數十萬或幾百萬用戶，也就是說可能采用6、7位或8位數字的編號計劃。這時的網路結構將為兩級式，即除端局外還要設一個或多個匯接局，一般組成集中式匯接網,如圖所示

3、單匯接局集中式匯接網3、單匯接局集中式匯接網10當網中用戶容量繼續(xù)增長，端局增多時就要實行分區(qū)匯接制，即設多個匯接局4、多匯接局匯接網當網中用戶容量繼續(xù)增長，端局增多時就要實行分區(qū)匯接制，即設多11（二）程控數字用戶交換機的系統(tǒng)結構1、系統(tǒng)結構PABX的硬件一般由外圍接口電路、信號設備、數字交換網絡、控制設備、話務臺及維護終端組成，如圖所示。（二）程控數字用戶交換機的系統(tǒng)結構1、系統(tǒng)結構PABX的硬件122、網絡結構PABX網絡是一個星形拓撲結構通信網

2、網絡結構PABX網絡是一個星形拓撲結構通信網131、旅館型2、醫(yī)院型3、辦公室自動化型4、銀行型5、專網型（三）程控數字用戶交換機的類型1、旅館型（三）程控數字用戶交換機的類型14（2）DOD2+DID中繼方式

（四）程控數字用戶交換機的進網中繼方式1、全自動直撥中繼方式（1）DOD1+DID中繼方式（2）DOD2+DID中繼方式（四）程控數字用戶交換機的進153、混合中繼方式（DODl+DID+BID中繼方式）2、半自動直撥中繼方式3、混合中繼方式（DODl+DID+BID中繼方式）2、半16（五）集中用戶交換機業(yè)務1、集中用戶交換機的組網方式（1）單局方式（2）城域方式（3）本地網方式2、集中用戶交換機的特點

組網靈活；使用方便、提供業(yè)務種類多；與公用網技術同時進步；節(jié)省投資；可實現家庭辦公；業(yè)務更新方便快捷，適應性強（五）集中用戶交換機業(yè)務1、集中用戶交換機的組網方式17指在移動用戶之間和移動用戶與固定點用戶之間進行的通信。三、移動通信系統(tǒng)指在移動用戶之間和移動用戶與固定點用戶之間進行的通信18（一）移動通信系統(tǒng)的組成1、移動交換控制中心（MSC）2、基地站（BS）3、移動臺（MS）4、與市話網（PSTN）相連接的中繼線（一）移動通信系統(tǒng)的組成1、移動交換控制中心（MSC）19（三）移動通信室內覆蓋系統(tǒng)1、系統(tǒng)的組成（1）信號源（2）傳輸部分（3）天線系統(tǒng)2、系統(tǒng)的設計要求（1）系統(tǒng)應能克服由于建筑物的屏蔽效應阻礙與外界通信。（2）系統(tǒng)應能確保建筑的各類移動通信用戶對移動通信使用需求，并為可預見的未來移動通信技術預留擴展空間。（3）智能建筑（或大型建筑物）內專用移動通信系統(tǒng)的設備的覆蓋更注意車庫、各個重要通道、走廊等區(qū)域。（三）移動通信室內覆蓋系統(tǒng)1、系統(tǒng)的組成20四、IP電話系統(tǒng)（一）IP電話系統(tǒng)的類型1、PC到PC的語音通信2、PC到電話的語音通信3、電話到電話的語音通信（二）IP電話的特點1、IP電話是在基于分組交換的IP網絡上傳輸。2、IP電話在IP網絡上傳輸數據前就采用語音壓縮技術。3、IP電話可以支持多種業(yè)務形式。4、IP電話費用相當低。四、IP電話系統(tǒng)（一）IP電話系統(tǒng)的類型21（三）IP電話系統(tǒng)組成1、公用電話交換網（PSTN）：負責普通電話用戶的基本接入與聯通。2、IP網絡：提供IP電話的網絡傳輸通路。3、終端：提供音頻、視頻和數據通信能力。4、網關：是INTERNET網絡和其他網絡（如PATN、ISDN）之間的接口設備。5、關守：控制網關完成呼叫接續(xù)過程。6、支持系統(tǒng)：包括認證中心、計費中心、網終管理中心和業(yè)務管理中心。（三）IP電話系統(tǒng)組成1、公用電話交換網（PSTN）：負責普22第三節(jié)計算機網絡系統(tǒng)一、計算機網絡模型國際標準化組織（簡稱ISO）1981年推出了開放系統(tǒng)互連，簡稱OSI七層結構的參考模型，凡是按該模型建立的網絡就可以互連，OSI參考模型可以用下圖來表示，它是7層參考模型及各同等層協(xié)議。（一）OSI參考模型第三節(jié)計算機網絡系統(tǒng)一、計算機網絡模型國際標準化組織（簡稱231、OSI參考模型概述

（1）分層的意義計算機網絡系統(tǒng)通常使用的是“分層體系結構”（LayedArchitecture），如圖所示。也就是說，整體計算機通信任務的完成幾乎不可能由單一的程序來實現，而是由一組彼此功能相關的模塊來實現，并且各模塊之間呈現明顯的層次結構。每一層實現一組任務功能。在同層次間的通信進程中，一方計算機的某層與另一方計算機的相應層進行“談話”。我們稱兩臺計算機中的對應層為同層實體或同等進程，因為雙方實現相同的功能并且處在相同的層次上。這樣，兩個同層實體之間通信時所使用的“語言”就稱為協(xié)議（Protocol）。通常我們依據協(xié)議所在的層次來對協(xié)議進行分類。

1、OSI參考模型概述

（1）分層的意義計算機網絡系統(tǒng)通常使24（2）網絡協(xié)議在計算機網絡中，兩個進程相互通信需要通過交換信息來協(xié)調它們的動作和達到同步。而信息的交換必須按照預先共同約好的進程進行，否則就不能實現信息的交換。例如，網絡中的兩個操作員通過各自的終端經過網絡進行通信，由于這兩個終端所用的字符集不同，因此操作員進入的命令彼此不認識。為了能進行通信，規(guī)定每個終端都要將各自字符集中的字符，先變換成標準字符集的字符后，才進入網絡傳送，到達目的終端后，再變換成該終端字符集的自字符。當然，對于不相容的終端，除了需變換字符集字符外，還有其他的特性，如顯示格式、行長、行數、屏幕滾動方式……亦需要作變換。這樣的協(xié)議通常稱為虛擬終端協(xié)議。又如，通信雙方常常需要約定如何開始通信，這也是一種協(xié)議。所以協(xié)議是通信雙方為了實現通信所進行的約定或所作的對話規(guī)則。（2）網絡協(xié)議在計算機網絡中，兩個進程相互通信需要通過交換252、OSI參考模型七層的功能簡介（1）物理層：OSI的物理層規(guī)范是有關傳輸介質的特性標準，這些規(guī)范通常也參考了其他組織制定的標準。連接頭、針、針的使用、電流、電流、編碼及光調制等都屬于各種物理層規(guī)范中的內容。物理層常用多個規(guī)范完成對所有細節(jié)的定義。示例：Rj45，802.3等。（2）數據鏈路層：他定義了在單個鏈路上如何傳輸數據。這些協(xié)議與被討論的各種介質有關。示例：ATM，FDDI等。（3）網絡層：這層對端到端的包傳輸進行定義，他定義了能夠標識所有結點的邏輯地址，還定義了路由實現的方式和學習的方式。為了適應最大傳輸單元長度小于包長度的傳輸介質，網絡層還定義了如何將一個包分解成更小的包的分段方法。示例：IP,IPX等。2、OSI參考模型七層的功能簡介（1）物理層：OSI的物理層262、OSI參考模型七層的功能簡介（4）傳輸層：這層的功能包括是否選擇差錯恢復協(xié)議還是無差錯恢復協(xié)議，及在同一主機上對不同應用的數據流的輸入進行復用，還包括對收到的順序不對的數據包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。（5）會話層：他定義了如何開始、控制和結束一個會話，包括對多個雙向小時的控制和管理，以便在只完成連續(xù)消息的一部分時可以通知應用，從而使表示層看到的數據是連續(xù)的，在某些情況下，如果表示層收到了所有的數據，則用數據代表表示層。示例：RPC，SQL等。2、OSI參考模型七層的功能簡介（4）傳輸層：這層的功能包括272、OSI參考模型七層的功能簡介（6）表示層：這一層的主要功能是定義數據格式及加密。例如，FTP允許你選擇以二進制或ASII格式傳輸。如果選擇二進制，那么發(fā)送方和接收方不改變文件的內容。如果選擇ASII格式，發(fā)送方將把文本從發(fā)送方的字符集轉換成標準的ASII后發(fā)送數據。在接收方將標準的ASII轉換成接收方計算機的字符集。示例：加密，ASII等。（7）應用層：與其他計算機進行通訊的一個應用，它是對應應用程序的通信服務的。例如，一個沒有通信功能的字處理程序就不能執(zhí)行通信的代碼，從事字處理工作的程序員也不關心OSI的第7層。但是，如果添加了一個傳輸文件的選項，那么字處理器的程序員就需要實現OSI的第7層。示例：telnet，HTTP，FTP，WWW，NFS，SMTP等。2、OSI參考模型七層的功能簡介（6）表示層：這一層的主要功28TCP/IP已成為計算機網絡體系結構的實際標準，得到了市場廣泛的認同和實際應用。1、TCP/IP參考模型簡介：（二）TCP/IP參考模型TCP/IP已成為計算機網絡體系結構的實際標準，292、TCP/IP參考模型各層的功能（1）網絡接口層：網絡接口層指出主機必須使某種協(xié)議與網絡連接，以便能在網絡上傳輸分組。（2）網際互聯網層：網際層定義了標準的分組格式和協(xié)議，即IP協(xié)議。該層的功能是使主機可以把分組發(fā)往任何網絡并使分組獨立地傳向目標。（3）傳輸層：傳輸層是使源端和目標主機上的對等實體可以進行會話。在這一層定義了兩個端到端的協(xié)議。一個是傳輸控制協(xié)議TCP，它是一個面向連結的協(xié)議，允許從一臺機器發(fā)出的字節(jié)流無差錯地發(fā)往另一臺機器。另一個協(xié)議是用戶數據報協(xié)議UDP，它是一個不可靠的，無連結的協(xié)議，用于不需要TCP排序和流量控制能力而是自己完成這些功能的應用程序。2、TCP/IP參考模型各層的功能（1）網絡接口層：網絡接口30HTTP：即超文本傳輸協(xié)議，是一種INTERNET的基本協(xié)議，用于傳輸組成WWW網頁文件。FTP：FTP即文件傳輸協(xié)議，是一種可靠的、面向連接的服務，用于客戶端和服務器之間的文件傳輸。TELNET：TELNET是遠程登錄協(xié)議，是一種終端仿真協(xié)議，用于遠程訪問服務器和網絡設備。SMTP/POP：用于發(fā)送和接收郵件。DNS：DNS即域名服務器，負責將主機名連同域名轉換為IP地址。DHCP：DHCP即動態(tài)主機配置協(xié)議，主要作用是為客戶機分配動態(tài)的IP地址、子網掩碼、網關以及其他IP網絡參數，從而提供安全、可靠的TCP/IP網絡配置。（4）應用層：應用層是TCP/IP網絡系統(tǒng)與用戶網絡應用程序的接口，它包含所有的高層的協(xié)議。

HTTP：即超文本傳輸協(xié)議，是一種INTERNET的基本協(xié)議31（一）計算機網絡組成1、網絡工作站：PC機、其他設備2、網絡服務器：可從性能或功能劃分；3、網絡傳輸設備：NIC和網絡傳輸介質；4、局域網交換設備：各種交換機、集線器；5、網絡互連設備：中繼器、網橋、路由器、網關和訪問服務器；6、網絡外部設備：磁盤陣列、繪圖儀、打印機等；7、網絡軟件：網絡操作系統(tǒng)和網絡應用軟件二、計算機網絡組成與分類（一）計算機網絡組成二、計算機網絡組成與分類321、按覆蓋的地理范圍分類：（1）局域網（LAN,LocalAreaNetwork）（2）城域網（MAN,MetropolitanAreaNetwork）（3）廣域網（WAN,WideAreaNetwork）2、按網絡傳輸技術分類（1）廣播網絡；（2）點對點網絡；（二）計算機網絡分類1、按覆蓋的地理范圍分類：（二）計算機網絡分類33因特網的總體框架因特網的總體框架343、按網絡的拓撲結構分類：總線拓撲結構廣泛采用單根傳輸線作為傳輸介質，所有的站點都通過相應的硬件接口直接連到傳輸介質上，或稱總線上。任何一個站發(fā)送的信號都可以沿著介質傳播，而且能被所有其他站接收。圖a是總線拓撲結構圖，圖b是帶有中繼器的總線網?？偩€拓撲的優(yōu)點：(1)電纜長度短，容易布線(2)可靠性高(3)易于擴充總線拓撲的缺點：(1)故障診斷困難(2)故障隔離困難(3)中繼器配置(4)站點必須是智能的（1）總線拓撲3、按網絡的拓撲結構分類：總線拓撲結構廣泛采用單根傳輸線作為35星形拓撲是由中央結點和通過點到點鏈路連接到中央結點的各個站點組成,中央結點執(zhí)行集中式通信控制策略星形拓撲結構的優(yōu)點：(1)方便服務(2)每個連接點只接一個設備(3)集中控制和故障診斷(4)簡單的訪問協(xié)議星形拓撲的缺點：(1)電纜長、安裝費用高(1)電纜長、安裝費用高(3)依賴于中央結點（2）星形拓撲星形拓撲是由中央結點和通過點到點鏈路連接到中央結點的各個站點36（3）環(huán)形拓撲這種拓撲的網絡由一些中繼器和連接中繼器的點到點鏈路組成一個閉環(huán)，每個中繼器都與兩條鏈路相連。環(huán)形拓撲的優(yōu)點：(1)電纜長度短(2)毋需接線盒(3)可用光纖。環(huán)形網的缺點：(1)結點故障引將引起全網故障(2)診斷故障困難(3)不易重新配置網絡(4)拓撲結構影響訪問協(xié)議。（3）環(huán)形拓撲這種拓撲的網絡由一些中繼器和連接中繼器的點到點37（4）網狀形拓撲網狀形拓撲主要指各節(jié)點通過傳輸線互聯連接起來，并且每一個節(jié)點至少與其他兩個節(jié)點相連。(2)網絡可組建成各種形狀，采用多種通信信道，多種傳輸速率。(3)網內節(jié)點共享資源容易。(4)可改善線路的信息流量分配。(5)可選擇最佳路徑，傳輸延遲小。網狀形拓撲的缺點：(1)控制復雜，軟件復雜。(2)線路費用高，不易擴充。網狀形拓撲的優(yōu)點:

(1)網絡可靠性高，一般通信子網中任意兩個節(jié)點交換機之間，存在著兩條或兩條以上的通信路徑，這樣，當一條路徑發(fā)生故障時，還可以通過另一條路徑把信息送至節(jié)點交換機。（4）網狀形拓撲網狀形拓撲主要指各節(jié)點通過傳輸線互聯連接起來38三、局域網基礎該標準系列目前已包括802.1～15各項，常用的802.1～6見下圖所示。IEEE802標準只定義了下兩層協(xié)議，其他較高層次參考OSI的相應標準。（一）IEEE802標準體系

三、局域網基礎該標準系列目前已包括802.1～15各項，39以太網在通信方面有自己的特點：第一，其數據是以幀為單位傳輸的。第二，以太網內部一般不需中間轉接，所以也不要求路由選擇。因此，以太網的參考模型相對應于OSI參考模型中的最低兩層。（二）以太網標準（IEEE802.3）以太網在通信方面有自己的特點：第一，其數據是以幀為單位傳輸的40（三）以太網的工作原理以競爭方式發(fā)送數據。允許多個站對單個通信信道進行訪問，每個站之間互相競爭信道的控制使用權，并據此傳送數據，兩種主要的競爭方式是，CSMA/CD和CSMA/CA。它們通常用于總線或樹形拓撲結構中。CSMA/CD算法。先聽后發(fā)，邊聽邊發(fā)，遇忙則停，隨即待發(fā)。在較輕的負載下，競爭方式提供較好的性能，并使用簡單、便宜的網卡，而且不必為等待令牌而耗費時間。（三）以太網的工作原理以競爭方式發(fā)送數據。允許多個站對單個通41（四）以太網組網設備1、網卡2、中繼器和集線器3、網橋和交換機（四）以太網組網設備1、網卡42（五）10Mbit/s以太網組網技術1、10Base-5組網技術；2、10Base-2組網技術；3、10Base-T組網技術。（五）10Mbit/s以太網組網技術1、10Base-5組網43（六）高速以太網組網技術100BASE-T是經過實用考驗的雙絞線以太網標準的100Mbps版。在1995年5月IEEE正式通過作為新規(guī)范的快速以太網100BASE-T標準，它的官名為IEEE802.3u標準。它是現行IEEE802.3標準的補充。新的100BASE-T標準允許包括多個物理層?，F在有三個不同的100BASE-T物理層規(guī)范，其中兩個物理層規(guī)范支持長度為100m的無屏蔽雙絞線，第三個規(guī)范支持單?；蚨嗄９饫|。與10BASE-T和10BASE-F一樣，100BASE-T要求有中央集線器的星形布線結構。100BASE-T的MAC(介質訪問方式）與10Mbps“經典”以太網MAC幾乎完全一樣，正如以前所述，IEEE802.3CSMA/CDMAC具有固有的可縮放性，即它可以以不同速度運行，并能與不同物理層接口。2、100Mbit/s以太網組網技術1、高速以太網的概念（六）高速以太網組網技術100BASE-T是經過實用考驗的雙443、1000Mbit/s以太網組網技術(1)千兆位以太網的標準和參考模型1998年6月IEEE802委員會通過了千兆位以太網標準802.3z，制定的規(guī)范包括介質訪問控制、拓撲結構、千兆位介質獨立接口以及用于公共鏈路編碼的三個物理層接口等。802.3ab是在5類非屏蔽雙絞線上運行的千兆位以太網物理層標準10OOBase-T，根據1995年發(fā)布的ANSI/TIA/EIA-568A的規(guī)范說明安裝。該標準支持目前普遍使用的4對5類無屏蔽雙絞線，每對雙絞線傳輸25OMbps，4對匯聚成10OOMbps。傳輸距離為l00米。10OOBase-T采用了與1OOBase-TX相同的自動協(xié)商機制，能自動識別1OOMbps和10OOMbps。(2)千兆位以太網應用銅線的千兆位以太網用于在短距離內服務器和客戶機連至交換機。一般用4對5類線，距離在100m以內。3、1000Mbit/s以太網組網技術(1)千兆位以太網的454、10Gbit/s以太網組網技術(1)萬兆位以太網的標準和參考模型2002年IEEE802委員會發(fā)布了千兆位以太網標準802.3ae。(2)萬兆位以太網應用4、10Gbit/s以太網組網技術(1)萬兆位以太網的標準46（七）交換式以太網1、交換機的工作原理。2、二層交換技術和三層交換技術。（七）交換式以太網1、交換機的工作原理。47（八）虛擬局域網1、虛擬局域網概述。2、VLAN原理及實現方法。3、VLAN的類型（1）基于端口的VLAN（2）基于MAC地址的VLAN（3）基于協(xié)議的VLAN（八）虛擬局域網1、虛擬局域網概述。48（九）無線局域網無線局域網WLAN(WirelessLAN)就是將無線傳輸技術，應用在特定有限區(qū)域內(如校園、園區(qū)等)的計算機網絡中，它與衛(wèi)星、移動電話的中長距離通信不同。目前主要有以下三種標準:藍牙(Bluetooth)技術，目的是取代目前的紅外線應用，提供個人通信設備與計算機的連接，如移動電話、PDA與便攜機、打印機之間的連接，形成個人局域網。藍牙技術在1Om內可提供1Mbps的無線通信能力，最多可連接255個設備，通過放大器可延伸至100m。家用無線電(HomeRF)技術，采用跳頻擴頻技術，配合共享無線介質訪問協(xié)議為主要技術的網絡，能夠兼容傳統(tǒng)的電話網絡，提供語音傳輸。HomeRF能在50m內提供1或2Mbps的無線通信能力，最多可連接127個設備，主要應用在家用無線網絡上。IEEE802.11標準是IEEE于1997年正式頒布的無線局域網標準.1990年IEEE802標準化委員會成立802.11無線局域網標準工作組，該工作組任務是制定lMbps和2Mbps數據速率、工作在2.4GHz開放頻段的無線設備和網絡發(fā)展的全球標準。該標準定義物理層和介質訪問控制規(guī)范，以使無線局域網及無線設備制造商生產可互操作的無線網絡設備。（九）無線局域網無線局域網WLAN(WirelessLAN49謝謝！謝謝！50第二節(jié)通信系統(tǒng)一、通信系統(tǒng)概述（一）通信系統(tǒng)構成1、信源2、變換器3、信道4、反變換器5、信宿6、噪聲源第二節(jié)通信系統(tǒng)一、通信系統(tǒng)概述51（二）模擬通信系統(tǒng)和數字通信系統(tǒng)1、模擬信號和數字信號模擬數據和數字數據數據可以分為模擬數據和數字數據兩種形式。模擬數據是連續(xù)的值。例如：聲音和電視圖像就是強度連續(xù)變化的，大多數用傳感器搜集的數據，例如溫度和壓力，都是連續(xù)取值的，它們都是模擬數據。數字數據是離散的值。不僅在時間上離散，而且在幅度上也是離散的值（即幅度只取有限個離散的值）模擬數據可以通過“數字化”處理，轉變成數字數據.模擬信號和數字信號模擬信號是電磁波，這種電磁波可以按照不同頻率在各種介質上傳輸。例如，話音經過聲-電轉換器變成一個模擬電信號。數字信號是一系列的電脈沖。模擬數據可以用模擬信號來表示，數字數據可以用數字信號表示。（二）模擬通信系統(tǒng)和數字通信系統(tǒng)1、模擬信號和數字信號模擬數521、模擬通信系統(tǒng)2、數字通信系統(tǒng)：數字傳輸稱為基帶傳輸，模擬傳輸稱為寬帶傳輸。模擬數據和數字數據都可以用模擬信號或數字信號來表示，因而也可以用這些形式傳播。1、模擬通信系統(tǒng)53通信網一般是指由許多電信設備構成的一個總體，它使得網內位于不同地點的用戶可以通過它來交換信息。它是由用戶終端設備、傳輸鏈路和轉接交換設備組成。1、用戶終端設備把待發(fā)送的信息和在傳輸鏈路上傳送的信號進行相互轉換。將信號與傳輸鏈路相匹配，由信號處理設備完成。產生和識別網內所需的信令信號和規(guī)約，以便相互聯系和應答。2、傳輸鏈路3、轉接交換設備（三）通信網的組成通信網一般是指由許多電信設備構成的一個總體，它使得網內位于不54如圖一個由兩級交換中心組成的網。通信網的基本組成端局至匯接局的傳輸設備一般稱中繼電路，端局至終端用戶的傳輸設備稱為用戶線路。端局用戶既可通過端局交換設備與本局范圍內的用戶相互接續(xù)，也可通過瑞局和匯接局交換設備與本地區(qū)任一端局的用戶完成接續(xù)。一般將這種類型的網稱為匯接式的星形網。

如圖一個由兩級交換中心組成的網。通信網的基本組成端局至匯接局55（四）通信網的拓撲結構1、星形網2、樹形網3、網狀網4、環(huán)形網5、總線型網6、復合型網（四）通信網的拓撲結構1、星形網56（五）通信網的分層結構1、按垂直方向劃分（1）傳送網：負責將信號進行安全可靠有效傳遞。（2）業(yè)務網：提供一種或多種通信業(yè)務。（3）應用網：向用戶提供各種應用業(yè)務。（4）支撐網：保證傳送網和業(yè)務網正常運行。2、按水平方向劃分（1）核心網：含長途網和中繼網。（2）接入網：為傳送電信業(yè)務提供所需的傳送承載能力的實施系統(tǒng)。（3）用戶駐地網：擁護駐地布線系統(tǒng)。（五）通信網的分層結構1、按垂直方向劃分57二、電話通信系統(tǒng)（一）市話通信網1、單局制電話網絡：在一個中小城市或一個縣，只設一個交換局，為全網所有用戶服務，構成單局制電話網絡，如圖所示。單局制網一般只適用于發(fā)展初期，當城市用戶不斷發(fā)展，服務范圍不斷擴大情況下，將會出現多個交換局，這時的網路結構如圖所示圖單局制電話網絡二、電話通信系統(tǒng)（一）市話通信網圖單局制電話網絡582、多局制電話網絡2、多局制電話網絡59對于大城市來說，電話用戶多且分布很廣，最終網路容量可達數十萬或幾百萬用戶，也就是說可能采用6、7位或8位數字的編號計劃。這時的網路結構將為兩級式，即除端局外還要設一個或多個匯接局，一般組成集中式匯接網,如圖所示

3、單匯接局集中式匯接網3、單匯接局集中式匯接網60當網中用戶容量繼續(xù)增長，端局增多時就要實行分區(qū)匯接制，即設多個匯接局4、多匯接局匯接網當網中用戶容量繼續(xù)增長，端局增多時就要實行分區(qū)匯接制，即設多61（二）程控數字用戶交換機的系統(tǒng)結構1、系統(tǒng)結構PABX的硬件一般由外圍接口電路、信號設備、數字交換網絡、控制設備、話務臺及維護終端組成，如圖所示。（二）程控數字用戶交換機的系統(tǒng)結構1、系統(tǒng)結構PABX的硬件622、網絡結構PABX網絡是一個星形拓撲結構通信網

2、網絡結構PABX網絡是一個星形拓撲結構通信網631、旅館型2、醫(yī)院型3、辦公室自動化型4、銀行型5、專網型（三）程控數字用戶交換機的類型1、旅館型（三）程控數字用戶交換機的類型64（2）DOD2+DID中繼方式

（四）程控數字用戶交換機的進網中繼方式1、全自動直撥中繼方式（1）DOD1+DID中繼方式（2）DOD2+DID中繼方式（四）程控數字用戶交換機的進653、混合中繼方式（DODl+DID+BID中繼方式）2、半自動直撥中繼方式3、混合中繼方式（DODl+DID+BID中繼方式）2、半66（五）集中用戶交換機業(yè)務1、集中用戶交換機的組網方式（1）單局方式（2）城域方式（3）本地網方式2、集中用戶交換機的特點

組網靈活；使用方便、提供業(yè)務種類多；與公用網技術同時進步；節(jié)省投資；可實現家庭辦公；業(yè)務更新方便快捷，適應性強（五）集中用戶交換機業(yè)務1、集中用戶交換機的組網方式67指在移動用戶之間和移動用戶與固定點用戶之間進行的通信。三、移動通信系統(tǒng)指在移動用戶之間和移動用戶與固定點用戶之間進行的通信68（一）移動通信系統(tǒng)的組成1、移動交換控制中心（MSC）2、基地站（BS）3、移動臺（MS）4、與市話網（PSTN）相連接的中繼線（一）移動通信系統(tǒng)的組成1、移動交換控制中心（MSC）69（三）移動通信室內覆蓋系統(tǒng)1、系統(tǒng)的組成（1）信號源（2）傳輸部分（3）天線系統(tǒng)2、系統(tǒng)的設計要求（1）系統(tǒng)應能克服由于建筑物的屏蔽效應阻礙與外界通信。（2）系統(tǒng)應能確保建筑的各類移動通信用戶對移動通信使用需求，并為可預見的未來移動通信技術預留擴展空間。（3）智能建筑（或大型建筑物）內專用移動通信系統(tǒng)的設備的覆蓋更注意車庫、各個重要通道、走廊等區(qū)域。（三）移動通信室內覆蓋系統(tǒng)1、系統(tǒng)的組成70四、IP電話系統(tǒng)（一）IP電話系統(tǒng)的類型1、PC到PC的語音通信2、PC到電話的語音通信3、電話到電話的語音通信（二）IP電話的特點1、IP電話是在基于分組交換的IP網絡上傳輸。2、IP電話在IP網絡上傳輸數據前就采用語音壓縮技術。3、IP電話可以支持多種業(yè)務形式。4、IP電話費用相當低。四、IP電話系統(tǒng)（一）IP電話系統(tǒng)的類型71（三）IP電話系統(tǒng)組成1、公用電話交換網（PSTN）：負責普通電話用戶的基本接入與聯通。2、IP網絡：提供IP電話的網絡傳輸通路。3、終端：提供音頻、視頻和數據通信能力。4、網關：是INTERNET網絡和其他網絡（如PATN、ISDN）之間的接口設備。5、關守：控制網關完成呼叫接續(xù)過程。6、支持系統(tǒng)：包括認證中心、計費中心、網終管理中心和業(yè)務管理中心。（三）IP電話系統(tǒng)組成1、公用電話交換網（PSTN）：負責普72第三節(jié)計算機網絡系統(tǒng)一、計算機網絡模型國際標準化組織（簡稱ISO）1981年推出了開放系統(tǒng)互連，簡稱OSI七層結構的參考模型，凡是按該模型建立的網絡就可以互連，OSI參考模型可以用下圖來表示，它是7層參考模型及各同等層協(xié)議。（一）OSI參考模型第三節(jié)計算機網絡系統(tǒng)一、計算機網絡模型國際標準化組織（簡稱731、OSI參考模型概述

（1）分層的意義計算機網絡系統(tǒng)通常使用的是“分層體系結構”（LayedArchitecture），如圖所示。也就是說，整體計算機通信任務的完成幾乎不可能由單一的程序來實現，而是由一組彼此功能相關的模塊來實現，并且各模塊之間呈現明顯的層次結構。每一層實現一組任務功能。在同層次間的通信進程中，一方計算機的某層與另一方計算機的相應層進行“談話”。我們稱兩臺計算機中的對應層為同層實體或同等進程，因為雙方實現相同的功能并且處在相同的層次上。這樣，兩個同層實體之間通信時所使用的“語言”就稱為協(xié)議（Protocol）。通常我們依據協(xié)議所在的層次來對協(xié)議進行分類。

1、OSI參考模型概述

（1）分層的意義計算機網絡系統(tǒng)通常使74（2）網絡協(xié)議在計算機網絡中，兩個進程相互通信需要通過交換信息來協(xié)調它們的動作和達到同步。而信息的交換必須按照預先共同約好的進程進行，否則就不能實現信息的交換。例如，網絡中的兩個操作員通過各自的終端經過網絡進行通信，由于這兩個終端所用的字符集不同，因此操作員進入的命令彼此不認識。為了能進行通信，規(guī)定每個終端都要將各自字符集中的字符，先變換成標準字符集的字符后，才進入網絡傳送，到達目的終端后，再變換成該終端字符集的自字符。當然，對于不相容的終端，除了需變換字符集字符外，還有其他的特性，如顯示格式、行長、行數、屏幕滾動方式……亦需要作變換。這樣的協(xié)議通常稱為虛擬終端協(xié)議。又如，通信雙方常常需要約定如何開始通信，這也是一種協(xié)議。所以協(xié)議是通信雙方為了實現通信所進行的約定或所作的對話規(guī)則。（2）網絡協(xié)議在計算機網絡中，兩個進程相互通信需要通過交換752、OSI參考模型七層的功能簡介（1）物理層：OSI的物理層規(guī)范是有關傳輸介質的特性標準，這些規(guī)范通常也參考了其他組織制定的標準。連接頭、針、針的使用、電流、電流、編碼及光調制等都屬于各種物理層規(guī)范中的內容。物理層常用多個規(guī)范完成對所有細節(jié)的定義。示例：Rj45，802.3等。（2）數據鏈路層：他定義了在單個鏈路上如何傳輸數據。這些協(xié)議與被討論的各種介質有關。示例：ATM，FDDI等。（3）網絡層：這層對端到端的包傳輸進行定義，他定義了能夠標識所有結點的邏輯地址，還定義了路由實現的方式和學習的方式。為了適應最大傳輸單元長度小于包長度的傳輸介質，網絡層還定義了如何將一個包分解成更小的包的分段方法。示例：IP,IPX等。2、OSI參考模型七層的功能簡介（1）物理層：OSI的物理層762、OSI參考模型七層的功能簡介（4）傳輸層：這層的功能包括是否選擇差錯恢復協(xié)議還是無差錯恢復協(xié)議，及在同一主機上對不同應用的數據流的輸入進行復用，還包括對收到的順序不對的數據包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。（5）會話層：他定義了如何開始、控制和結束一個會話，包括對多個雙向小時的控制和管理，以便在只完成連續(xù)消息的一部分時可以通知應用，從而使表示層看到的數據是連續(xù)的，在某些情況下，如果表示層收到了所有的數據，則用數據代表表示層。示例：RPC，SQL等。2、OSI參考模型七層的功能簡介（4）傳輸層：這層的功能包括772、OSI參考模型七層的功能簡介（6）表示層：這一層的主要功能是定義數據格式及加密。例如，FTP允許你選擇以二進制或ASII格式傳輸。如果選擇二進制，那么發(fā)送方和接收方不改變文件的內容。如果選擇ASII格式，發(fā)送方將把文本從發(fā)送方的字符集轉換成標準的ASII后發(fā)送數據。在接收方將標準的ASII轉換成接收方計算機的字符集。示例：加密，ASII等。（7）應用層：與其他計算機進行通訊的一個應用，它是對應應用程序的通信服務的。例如，一個沒有通信功能的字處理程序就不能執(zhí)行通信的代碼，從事字處理工作的程序員也不關心OSI的第7層。但是，如果添加了一個傳輸文件的選項，那么字處理器的程序員就需要實現OSI的第7層。示例：telnet，HTTP，FTP，WWW，NFS，SMTP等。2、OSI參考模型七層的功能簡介（6）表示層：這一層的主要功78TCP/IP已成為計算機網絡體系結構的實際標準，得到了市場廣泛的認同和實際應用。1、TCP/IP參考模型簡介：（二）TCP/IP參考模型TCP/IP已成為計算機網絡體系結構的實際標準，792、TCP/IP參考模型各層的功能（1）網絡接口層：網絡接口層指出主機必須使某種協(xié)議與網絡連接，以便能在網絡上傳輸分組。（2）網際互聯網層：網際層定義了標準的分組格式和協(xié)議，即IP協(xié)議。該層的功能是使主機可以把分組發(fā)往任何網絡并使分組獨立地傳向目標。（3）傳輸層：傳輸層是使源端和目標主機上的對等實體可以進行會話。在這一層定義了兩個端到端的協(xié)議。一個是傳輸控制協(xié)議TCP，它是一個面向連結的協(xié)議，允許從一臺機器發(fā)出的字節(jié)流無差錯地發(fā)往另一臺機器。另一個協(xié)議是用戶數據報協(xié)議UDP，它是一個不可靠的，無連結的協(xié)議，用于不需要TCP排序和流量控制能力而是自己完成這些功能的應用程序。2、TCP/IP參考模型各層的功能（1）網絡接口層：網絡接口80HTTP：即超文本傳輸協(xié)議，是一種INTERNET的基本協(xié)議，用于傳輸組成WWW網頁文件。FTP：FTP即文件傳輸協(xié)議，是一種可靠的、面向連接的服務，用于客戶端和服務器之間的文件傳輸。TELNET：TELNET是遠程登錄協(xié)議，是一種終端仿真協(xié)議，用于遠程訪問服務器和網絡設備。SMTP/POP：用于發(fā)送和接收郵件。DNS：DNS即域名服務器，負責將主機名連同域名轉換為IP地址。DHCP：DHCP即動態(tài)主機配置協(xié)議，主要作用是為客戶機分配動態(tài)的IP地址、子網掩碼、網關以及其他IP網絡參數，從而提供安全、可靠的TCP/IP網絡配置。（4）應用層：應用層是TCP/IP網絡系統(tǒng)與用戶網絡應用程序的接口，它包含所有的高層的協(xié)議。

HTTP：即超文本傳輸協(xié)議，是一種INTERNET的基本協(xié)議81（一）計算機網絡組成1、網絡工作站：PC機、其他設備2、網絡服務器：可從性能或功能劃分；3、網絡傳輸設備：NIC和網絡傳輸介質；4、局域網交換設備：各種交換機、集線器；5、網絡互連設備：中繼器、網橋、路由器、網關和訪問服務器；6、網絡外部設備：磁盤陣列、繪圖儀、打印機等；7、網絡軟件：網絡操作系統(tǒng)和網絡應用軟件二、計算機網絡組成與分類（一）計算機網絡組成二、計算機網絡組成與分類821、按覆蓋的地理范圍分類：（1）局域網（LAN,LocalAreaNetwork）（2）城域網（MAN,MetropolitanAreaNetwork）（3）廣域網（WAN,WideAreaNetwork）2、按網絡傳輸技術分類（1）廣播網絡；（2）點對點網絡；（二）計算機網絡分類1、按覆蓋的地理范圍分類：（二）計算機網絡分類83因特網的總體框架因特網的總體框架843、按網絡的拓撲結構分類：總線拓撲結構廣泛采用單根傳輸線作為傳輸介質，所有的站點都通過相應的硬件接口直接連到傳輸介質上，或稱總線上。任何一個站發(fā)送的信號都可以沿著介質傳播，而且能被所有其他站接收。圖a是總線拓撲結構圖，圖b是帶有中繼器的總線網?？偩€拓撲的優(yōu)點：(1)電纜長度短，容易布線(2)可靠性高(3)易于擴充總線拓撲的缺點：(1)故障診斷困難(2)故障隔離困難(3)中繼器配置(4)站點必須是智能的（1）總線拓撲3、按網絡的拓撲結構分類：總線拓撲結構廣泛采用單根傳輸線作為85星形拓撲是由中央結點和通過點到點鏈路連接到中央結點的各個站點組成,中央結點執(zhí)行集中式通信控制策略星形拓撲結構的優(yōu)點：(1)方便服務(2)每個連接點只接一個設備(3)集中控制和故障診斷(4)簡單的訪問協(xié)議星形拓撲的缺點：(1)電纜長、安裝費用高(1)電纜長、安裝費用高(3)依賴于中央結點（2）星形拓撲星形拓撲是由中央結點和通過點到點鏈路連接到中央結點的各個站點86（3）環(huán)形拓撲這種拓撲的網絡由一些中繼器和連接中繼器的點到點鏈路組成一個閉環(huán)，每個中繼器都與兩條鏈路相連。環(huán)形拓撲的優(yōu)點：(1)電纜長度短(2)毋需接線盒(3)可用光纖。環(huán)形網的缺點：(1)結點故障引將引起全網故障(2)診斷故障困難(3)不易重新配置網絡(4)拓撲結構影響訪問協(xié)議。（3）環(huán)形拓撲這種拓撲的網絡由一些中繼器和連接中繼器的點到點87（4）網狀形拓撲網狀形拓撲主要指各節(jié)點通過傳輸線互聯連接起來，并且每一個節(jié)點至少與其他兩個節(jié)點相連。(2)網絡可組建成各種形狀，采用多種通信信道，多種傳輸速率。(3)網內節(jié)點共享資源容易。(4)可改善線路的信息流量分配。(5)可選擇最佳路徑，傳輸延遲小。網狀形拓撲的缺點：(1)控制復雜，軟件復雜。(2)線路費用高，不易擴充。網狀形拓撲的優(yōu)點:

(1)網絡可靠性高，一般通信子網中任意兩個節(jié)點交換機之間，存在著兩條或兩條以上的通信路徑，這樣，當一條路徑發(fā)生故障時，還可以通過另一條路徑把信息送至節(jié)點交換機。（4）網狀形拓撲網狀形拓撲主要指各節(jié)點通過傳輸線互聯連接起來88三、局域網基礎該標準系列目前已包括802.1～15各項，常用的802.1～6見下圖所示。IEEE802標準只定義了下兩層協(xié)議，其他較高層次參考OSI的相應標準。（一）IEEE802標準體系

三、局域網基礎該標準系列目前已包括802.1～15各項，89以太網在通信方面有自己的特點：第一，其數據是以幀為單位傳輸的。第二，以太網內部一般不需中間轉接，所以也不要求路由選擇。因此，以太網的參考模型相對應于OSI參考模型中的最低兩層。（二）以太網標準（IEEE802.3）以太網在通信方面有自己的特點：第一，其數據是以幀為單位傳輸的90（三）以太網的工作原理以競爭方式發(fā)送數據。允許多個站對單個通信信道進行訪問，每個站之間互相競爭信道的控制使用權，并據此傳送數據，兩種主要的競爭方式是，CSMA/CD和CSMA/CA。它們通常用于總線或樹形拓撲結構中。CSMA/CD算法。先聽后發(fā)，邊聽邊發(fā)，遇忙則停，隨即待發(fā)。在較輕的負載下，競爭方式提供較好的性能，并使用簡單、便宜的網卡，而且不必為等待令牌而耗費時間。（三）