通信网（一建通信实务）重点笔记
2024-08-02 17:02:34 1 举报AI智能生成
一级建造师，通信实务之通信网篇，考试要点
作者其他创作
大纲/内容
现代通信网及其发展
通信网及其构成
通信网概念
基本概念
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
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
交换信息
用心信息
语音、图像、信息
控制信息
信令信息，路由信息
网络信息
通信网构成
硬件构成
终端节点
常见类型
常见有电话机、传真机、计算机、视频终端、智能终端、用户小交换机
主要功能
用户信息处理、信令信息处理
交换节点
重点核心
交换节点是通信网的核心设备
常见类型
电话交换机、分组交换机、路由器、转发器
主要功能
用户业务的集中和接入功能
各类用户接口和中继接口组成
交换功能
由交换矩阵完成任意入线到出线的数据交换
信令功能
负责呼叫控制盒链接的新建、监视、释放
其他控制功能
路由器信息的更新和维护、计费、话务系统、维护管理
注意要点
实现独立于交换节点业务的执行和控制交换节点负责集中、转发终端节点产生的用户信息
但它自己并不产生和使用这些信息。
业务节点
常见类型
智能网中的业务控制节点（SCP）、智能外设、语音信箱系统，以及internet上的各种信息服务器
主要功能
实现独立于交换节点业务的执行和控制
实现兑换节点呼叫建立的控制
为用户提供智能化，个性化，有差异的服务
传输系统
硬件组成
线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备
主要目标
提高物理限流的使用效率
采用技术
频分复用，时分复用，b波分复用
软件构成
信令
协议
控制
管理
计费
网络类型及拓扑结构
通信网的分类
按业务类型分
电话通信网，数据通信网，广播电视网
按空间距离和覆盖范围分
广域网，城域网，局域网
按信号传输分
模拟，数字
按运营方式和服务对象分
公用，专用
按通信终端分
固定，移动
按传输介质分
电缆，光缆，卫星
按网络功能分
业务，传输网和支撑网
通信网的拓扑结构
网状网
定义
网内任何两个节点之间均有直达线路相连，当节点数增加时，线路数会寻找增加
适用
不适合节点数较多的大型网络
特点
稳定性好，经济性较差
星形网
定义
中心节点，往周围发散
特点
线路投入少，经济性好，但稳定性和可靠性较差，一旦故障，全网谈好
树形网
定义
节点按层次进行连接，呈树状，信息交换主要在上，下节点之间进行
适用
组建分级的网络结构
总线型
定义
通过总线将所有节点连接起来，
适用
网络范围有一定局限性
特点
所需传输链接少，增减节点方便，但稳定性较差
环形网
定义
通过闭合环路将所有节点连接起来
特点
结构简单，易于实现
符合型网
定义
由多种结构的网络构成
适用
是经常采用的网络结构
特点
综合多个网络的优点
通信网的发展
网络信道
光纤化，容量宽带化
优点：宽带大，重量轻，成本低，易维护
网络传输
分组化，IP化
接入
宽带化，IP化，无线化
网络融合
内容组成
通信网络自身各层面的融合
信息和通信网络的融合（ICT）
三网融合
电话通信网
计算机通信网
有限电视网
ITC与传感结束融合（泛在网）
ICT基础设施与物理基础设施融合
下一代网络
定义
泛指一个以IP为中心，支持语音，数据和多媒体业务的融合或部分融合的全业务往来
显著特征
分组化，分层的，开放的结构是下一代网络的显著特征
分属类别
SDN（基于软件定义网络）
是NFV的基础
NFV（网络功能虚拟化）
通过组件化的网络功能模块实现控制功能的可重构
网络切片是NFV最核心的内容
利用虚拟化将网络物理基础设施资源虚拟化为多个相互独立平行的虚拟网络切片
现代通信“三网”
通信网组成
相互依存三部分
业务网、传输网，支撑网
业务网
定义
面向公众提供电信业务的网络
包含
公共电话网、分组交换网、帧中继网、数字数据网
综合业务数字网，IP网，移动通信网，智能网，互联网
基本功能
向用户提供各种通信业务
语音、数据、多媒体，租用线，VPN
构成要素
网络拓扑结构，交换节点设备，编号计划，信令技术，路由选择，业务类型，计费方式，服务性能保证机制
核心要素：交换节点设备是构成业务网的核心
节本交换单位本质
面向终端业务的，粒度很小，如一个时隙，一个需连接
连接特征
业务网交换节点的连接在信令系统的控制下建立和释放
传送网
定义
独立于具体业务网
功能
为交换节点，业务节点之间的互连分配电路，为节点之间信息传递提供透明传输通道
管理性能
电路调度，性能监视，故障切换
技术要素
传输路由
定义
传输介质指信号传输的物理通道，
分类
有线介质
双绞线，同轴电缆，光纤
无线传输
无线电，微波，红外线
信息能否成功传输依赖因素
传输信号本身的质量
物理介质的特效
复用技术
基带传输
定义
在短距离内直接在传输介质传输模拟基带信号
优点
线路设简单
缺点
传输媒介的宽带利用率不高
常用
传统电话用户线
频分复用（FDM）
定义
将多路信号经过高频载波信号调制后再同一介质上传输的复用技术
特点
每路信号要调制到不同的载波频段上，且各频段保持一定的间隔
各路信号通过占用同一介质不同的频带实现了复用
缺点
传输的是模拟信号，需要模拟的调制解调设备
成本高体积大，难以集成，工作的稳定度不高
过多的模数转换，用于微波链路和铜线介质
时分复用（TDM）
定义
将模拟信号经过调制后变为数字信号，然后对数字信号进行多路复用的技术
特点
多路信号以时分的方式共享一条传输介质
每路信号在属于自己的时间片段中占用传输介质的全部宽带
优点
差错率低，安全性好，数字电路高度集成以及更高的宽带利用率
波分复用（WDM）
定义
将光纤的低损耗窗口划分成若干信道，每一个信道占用不同的光波频率（或波长）
在发送端采用波分复用器（合波器）将不同波长的逛载波信号合并起来送入一根光纤进行传送
在接收端，再由波分解复用器（分波器）将光信号分离开来
特征
波分复用是网络扩容的理想手段
节点技术
设备构成
终端复用设备（TM），分插复用设备（ADM），交叉连接设备（DXC）
单位本质
面相一个中继方向，粒度很大，交换单位可以是虚容器（最下是2Mbit/s）
交换单位
交换单位可以是虚容器（最下是2Mbit/s），可以一个波长的光波（现骨干网多是100G）
连接特征
传送网节点之间的连接主要是通过管理层面来控制建立或释放，每一个连接需要长期维持好和相对固定
光纤传输系统
基于时分复用技术分
SDM，MSTP，ASON，PTN，IP RAM
基于波分复用技术分
DWDM，OTN(包括ROADM)
广泛采用光纤
用微波，卫星中续通信系统
采用频分复用技术，利用微波作为载波并采用中继方式进行的无线电通信
区别：微波在地面设置多个中继站接力通信，卫星把中继站设卫星上
支撑网
口诀：管同信
信令网
应用
用于传送信令信号
按工作区域分
用户线信令，局间信令
按使用信道分
随路信令，公共信道信令
标准信令
我国使用标准化公共信道信令系统为NO.7信令系统
NO.7信令网是电话网，一定通信网，智能网等多种业务网的重要支撑网之一
NO.7信令网本质是载送其他消息的数据传送系统，是一个专用的分组交换数据网
同步网
应用
提供全网同步时钟
同步方式
准同步方式
一般用于国际或地区之间，各自陪有高进度时钟
网内各局的时钟虽不完全相同（频率和相位），但误差很小，接近同步
主从同步方式
一般用于一个国家或地区内部，只有一个主局配音高度精准时钟
网内各局均受控于该主局，并且逐级下控
外基准注入方式
利用全球卫星定位系统，在网元重点局安装卫星接受机
在提供高精度定时，形成地区级基准时钟（LPR）
我国同步网
采用方式
数字同步网采用分区式主从同步网结构，分4等级
第一级
基准时钟（PRC）
3个铯原子钟组词，是精度最高的时钟
第二级
长途交换中心时钟
设置长途交换中心，分AB两类
A类时钟：一级（C1）和二级（C2）
B类时钟：三级（C3）和四级（C4）
管理网
应用
对全网进行统一管理
功能
对某一类网络网络进行综合管理
数据采集，性能监视，分析，故障报告，定位
以及对网络的控制和保护
对各类通信网实施综合性管理
首先对各种类型中的网络建立专门的网络管理
再通过综合管理系统对各专门的网络管理系统进行管理
分类
网络管理系统，维护监控系统
组成
由操作系统，工作站，数据通信网，网元组成
其中，网元指网络中的设备，可以是交换设备，传输设备，交叉连接设备，信令设备
核心网
定义
指通信交换网络，担负着建立信源和信宿之间信息连接的桥梁作用
交换技术是核心网中的核心技术
核心网组成
固定核心网的电路交换和软交换
移动核心网的电路域交换和分组域交换以及其他平台
交换技术
电路交换
定义
在通信网中任意两个或多个用户终端之间建立电路暂时连接的交换方式
暂时连接独占一条电路并保持到连接释放为止
利用电路交换进行数据
必定阶段
利用电路交换进行数据通信或电话通信必须经历建立电路，传输数据或语音，拆除电路三个阶段
电路交换属于电路资源预分配系统
工作方式
空分交换
入线在空间位置上选择出线并建立连接的交换
时分交换
时分多路复用（TDM）技术在交换网络中的具体应用
交换特点
交换方式
当电路接通以后，用户重点面对的是类似于专线电路，交换机的控制电路不再干预信息的传输
给用户提供了完全透明的信号通路
关键词
可提供一次性无间断信道
特点内容
为实时性交换，适用于实时（全场《200ms）要求高的语音通信
通过呼叫为主叫，被叫用户建立一条物理连接，若请求超负荷，则被拒绝
为预分配宽带，据统计传送语音时电路利用率仅为36%。
传送信息时，没有任何差错控制措施，不利于传输要求可靠性高的突发性数据业务
分组交换
定义
从报文交换而来，采用报文交换的"存储--转发"技术
业务适应
可提供虚电路方式，数据报方式两种服务
虚电路方式特点
关键词
面向连接的方式
逻辑连接，不独占线路，在一条物理线路同时建立多个虚拟电路，达到资源共享
虚电路方式的每个分组头重油对应所建立的逻辑信道标识，不需要复杂选路，按顺利到达终点，不产生失序现象
适用于较连续的数据流传送，如文件传送，传真业务
数据包方式特点
数据报不需要预先建立逻辑连接，称为无连接方式
每个分组开头含有详细的目的地址，各个分组独立地进行选路，从不同的路由传输，会引起失序
因选择不同路由，对故障的防卫能力较强，可靠性较高
适用于面向事物的询问，响应型数据业务
主要优点
信息的传输时延迟较小，变化不大，能较好地满足交互型通信的实时性要求
易于实现链路的统计，时分多路复用提高了链路的利用率
容易建立灵活的通信环境
可靠性高，传输误码率，一般可达10∧（-10）以下
经济性好
ATM交换
定义
采用固定长度的数据包，信元由53个字节组成，开头5个位信头，其余48个为信息域，或称净荷
特点
很短信元可以减少交换节点内部的缓冲器容量以及排队时延荷时延抖动
长度固定的信元则有利于简化交换控制和缓冲器管理
简单的信头减少交换节点的处理开销，提高了交换的速度
软交换
核心思想
业务提供与呼叫控制分离
呼叫控制与承载分离
IP交换和MPLS技术
IP交换
有重叠模型和集成模型
集成模型的IP交换采用面向连接
多协议标记交换（MPLS）基于集成模型的IP交换技术的典型应用
IMS技术
首选技术
IMS成为构建核心网的首选技术
基于SIP的会话控制
进行呼叫控制和业务控制，实现端到端的SIP互通，顺应终端智能化的网络发展趋势
业务和控制完全分离
接入无关性
为全业务运营提供有效保证
归属地提供服务
丰富而动态的组合业务
统一的用户数据管理
所有用户数据统一存储在归属用户服务器中，是网络融合的基础
移动核心网的发展
2G GSM阶段
只有电路域
2.5G GPRS阶段
引入通用分组无线业务
3G UMTS R99阶段
3G UMTS R4/R5/R6/R7阶段
实现高速移动业务
4G LTE R8/R9阶段
在空中接口方面用频分多地址代替码分多址，大量采用多输入输出技术和自适应技术，提高了数据速率和系统性能
核心网不再具有电路域部分，只有分组域EPC，只提供分组业务，通过IMS的Volp视线语音业务
5G阶段
架构类型
含LTE演进和5G新技术两种架构
即5G非独立组网架构（NSA）和5G独立组网架构（SA），从R15开始引入
我国运营商架构
采用独立组网架构建设5G网络核心网，采用了全云化的网络架构
边缘云
区域云
核心云
利用SDN/NFV和O&M技术，完全实现控制层面和业务层面分离
根据业务层面需求，实现核心网业务下沉功能宠粉发挥5G核心网的智能高效能力
运营商空中接口
采用新空口（NR）技术
F-OFDM
mMIMO
高阶调制和新编码技术
满足5G网络增强移动宽带，超高可靠低时延通信和海量机器类通信等业务要求
接入网
覆盖范围
网络侧经业务节点接口（SNI）与业务节点（SN）相连
用户侧经用户网络接口（UNI）与用户相连
管理方面经Q3接口与电信管理网（TMN）相连
分属类别
按垂直方向分
电路层
传输通道层
传输媒质层
按主要功能分
用户口功能
业务口功能
核心功能
传送功能
系统管理功能
按技术分
有线接入
无线接入
主流接入
主流宽带接入网采用无源光网络（PON）技术
有线接入网
铜线接入网
高速率数字用户线（HDSL）
不对称数字用户线（ADSL）技术（1.5~6Mbit/s速率）
光纤接入网
据光纤的末端的光网络单元（ONU）位置不同分
FTTC
ONU位置
路边交接箱，人孔，电线杆分线盒
特点/适用
从ONU到用户之间采用双绞线，同轴电缆
FTTB
ONU位置
直接放入楼内，经铜线讲业务分送到各个用户光纤化程度比FTTC更进一步
特点/适用
高密度用户区，如写字楼，采用点到多点的结构
FTTO
ONU位置
大企事业用户的终端设备处
特点/适用
用户业务量大,发展很快
FTTH
ONU位置
ONU位于用户家
特点/适用
单用户
据传输设施中是否采用有源器件分
有源网络（AON）
优点：传输距离长，传输容量大
缺点：成本高，需要供电系统，维护复杂
无源光网络（PON）
优点：结构简单，易扩容和维护，广泛应用
缺点/
混合光纤/同轴电缆
广泛应用
有线电视网中（CATV）
HFC网络结构
分前端、干线和分配网络三部分组成
有上行和下行两种信号
下行信号指前端发送的数据载波，以广播的形式从前端传输到各用户家中
上行信号指用户侧发送的数据载波，是点对点的形式从用户回传到前端
HFC频谱划分
采用附载波频分复用方式
上行5MHz~65MHz；下行87MHz~863MHz
无线接入网
固定无线接入
一种用户终端固定的无线接入方式
主要技术
LMDS，3.5GHz无线接入，MMDS，固定卫星接入技术，不可见光无线系统
移动无线接入
应用
用户终端无线接入技术
分类
蜂窝移动通信系统
卫星通信系统
集群调度系统
无线市话（PAS）
蓝牙技术（短距离无线连接）
无光源网络
定义
指在OLT和ONU之间无光分配网络
位置
OLT放在中心局端
分配和控制信道的连接
并有实时监控，管理和维护功能
ONU放置在用户侧
OLT与OUN之间通过无源光合/分路器连接
注意
PON中没有任何有源电子设备，即传输设置在ODN中全部采用无源器件
PON优势
较好的经济性
组网灵活
安装维护方便
抗干扰能力强
PON复用技术
采用波分复用（WDM）技术，上，下行信号分别采用不同的波长在同一光纤中传送，实现单纤双线传输
即OLT到ONU的方向为下行方向，反之为上方向
即OLT到ONU的方向为下行方向，反之为上方向
以太网无源光网络（EPON）
信息封装
以太网帧进行传输
宽带
上下行对称 1.25Gbit/s
分光比
1:16
1:32
吉比特无源光网络（GPON）
信息封装
以新的GEM进行传输
宽带
上行 2.5Gbit/s ；下行1.25Gbit/s
分光比
1:64
1:128
优势
用户接口更为丰富，强大的支撑多业务和OAM能力
互联网及其应用
计算机网络
主要目的
共享资源
主要分类
局域网
总线
环形
星形
城域网
覆盖范围是一个城市
广域网
网络设计考虑可靠性和安全性
拓扑结构
星形
结构简单，容易建网，便于管理
优点
结构简单，容易建网，便于管理
缺点
通信线路总长度厂，成本高；对中心节点可靠性要求高，中心节点出故障会引起整个线路瘫痪
环形
优点
没有路径选择问题，网络管理软件简单
缺点
信息在传输过程中药经过环路多节点，容易在某个节点发生故障而破坏整个网络
网络吞吐能力差，适用于信息传输量不大的情况，如局域网
网形
优点
可靠性高
缺点
所需通信线路总长度长，投资成本高，路径选择比较复杂
路径选择技术复杂，网络管理软件也比较复杂
树形
优点
分级管理基础上集中式的网络，适用多种统计管理系统
可靠性要求较高，越高层的节点，可靠性要求越高
缺点
任一节点故障均会影响它所在支路网络的正常工作
总线形
优点
任一节点故障都不会使整个网络发生故障，络比较容易扩展
TCP/IP协议
定义概念
基本概念
即传输控制协议/互联网协议，是互联网的基础
定义了设备如何接入互联网以及数据如何传输和标准
工作方式
TCP协议
把数据分成若干数据包，给每个数据包写上序号，以便接收段把数据还原成原来的格式
IP协议
给每个数据包写上发送主机和接收主机的地址，一旦写上源地址和目的地址，数据包就可以在物理网上传送数据
还具有利用路由器算法进行路由选择的功能
补充内容
数据包通过不同的传输途径进行传输，由于路径不同，可能可能出现顺序颠倒，数据丢失，数据失真甚至重复的现象
这些问题都由TCP协议来处理，必要的时候可请求发送端重发
IPv4的局限
编址长度
IPv4中IP地址的长度为32位，理论上可编码地址1600万个网络，40亿台主机。
采用ABC编码址方式
技术延迟
为了解决地址不够，适用子网划分，地址块切碎等技术延长
报头类型
类型多，长度不固定，需要软件来控制，造成数据包转发速度减慢，服务质量也得不到保证
特征定制
基于电话宽带以及以太网的特征而定制的，降低了传输效率
IPv6的优势
充足空间
IP地址长度为128位，是IPv4的2∧128倍，具有充足的地址空间
更小的路由表
地址分配一开始就遵循聚类的原则，减少了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的长度
支撑控制
增加了增强的组播支持以及对流的控制
自动配置
加入了对自动配置的支持
更高安全
具有更高的安全性
互联网的结构和工作模式
互联网结构
从通信观点看
internet是一个由TCP/IP把各个国家、机构、部门的内部网络连接起来的庞大数据通信网
从信息资源看
internet是一个集合各领域，部门内的各种信息资源，以共享为目的的信息资源网
从技术角度看
internet是一个“不同网络互联的网络（国际网）”是由许多网络互联形成的
互联网数据中心
主要载体
内容的主要载体是互联网数据中心（IDC）
基础服务
IDC为互联网提供基础的服务
主机托管
把服务器保存在机房并且通过一定宽带连接到互联网上
虚拟主机托管
多个客户把信息存放在同一台服务器里
互联网的工作模式
客户端/服务器模式（C/S）
常用模型
网络应用软件之间常用，重要的交互模型是C/S模式
客户端/服务器
指通信双方主机上安装的应用程序
核心功能
解决了互联网应用程序之间的同步问题
非对等相互作用的特点很好地适应了互联网资源分配不均的客观事实
成为互联网应用程序相互作用的主要模型
浏览器/服务器模式（BIT/S）
BIT/S模式中的B指的是WEB浏览器，极少数事物逻辑在前端实现
主要事物逻辑在服务器端实现，BIT/S模式的系统无须特别安装，只要有WEB浏览器即可
P2P模式
是网络节点之间采取对等的方式，通过直接交换信息达到共享计算机资源和服务的工作模式
核心思想是每个节点既可充当客户端，又可充当服务器端
互联网的应用
基本应用
信息、交易，交流、娱乐，办公等
扩展应用
融合通信
“移动智能终端+宽带+云“打造的平台将沉淀为网络社会的基础设施，
与其他的能源和公共事业一样，成为整个社会和各个行业运运转的技术平台
物联网（loT）
通过二维码试读设备
互联网+
支传统产业在互联网条件下的“在线化”和“数据化”
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