通信网基本技术要素

交换技术

交换的基本功能是在任意入线和出线之间建立连接，或者说将入线上的信息转发到出线上去。

网络结构

定义：指网络中终端节点与核心节点、或者核心节点之间的连接方式。
类型：总线型、星型、树型、环型、网状网型
应用：

接入网中多采用总线型、星型、树型或者环型
骨干网中采用分级网，其中大部分为三级网
上下级之间为树型，同级间常采用网状网型

编号计划

编号意义（寻址）
网络中所有终端与节点都必须有编号来识别身份
编号方式：等长制、不等长制
不同网络使用编号方式不同

固定电话网（电话号码）：不等长制
移动电话网（手机号码）：等长制
互联网（IP地址）：等长制

依据通信网络节点交换设备的类型来划分通信网络类型

交换节点中传送的信号

同步时分复用信号

电话网中的时分复用
将多个话路的PCM 信号用时分复用的方法装成时分复用帧（每帧占用时长125μs ），然后发送到线路上。
中国、欧洲的一次群 E1（2.048 Mb/s）：30/32时隙，各时隙64kb/s
北美、日本的一次群 T1（1.544 Mb/s）：24时隙，各时隙64kb/s

特点:

信息处理单元：时隙
不同用户信道标识方法：帧序列中的位置号(位置化信道）
每个用户的信息传输速率： 恒定不变
帧序列中用户排布情况：周期规律

同步时分复用可能会造成线路资源的浪费！

统计时分复用信号

每个分组前添加有首部，含有地址等控制信息。

特点：

信息处理单元： 分组（包）
不同用户信道标识方法：首部中的标记信息（标志化信道）
每个用户的信息传输速率： 动态变化
帧序列中用户排布情况：统计随机

交换技术及种类

`电路交换`

通信前建立连接，通信后拆除连接，通信期间 ,不管是否有信息传送，连接始终保持。
基于同步时分复用方式，连接为物理连接。
一般用于电话交换 ，但也可用于数据交换，一般低于 9.6kb/s 。
优点：实时性好，只要允许建立连接，就可保证通信质量。
缺点：固定分配带宽，资源利用率低，灵活性差。
当节点使用电路交换技术时，可构成 PSTN（公用业务电话网Public Service Telephone Network）、DDN网（利用数字信道传输数据信号的数据传输网）、移动通信网。

`分组交换`

将需要传送的信息分成若干个分组，每个分组加控制信息后分发出去，采用存储转发方式。
基于统计时分复用方式，可以不建立连接，也可建立连接，连接为逻辑连接（虚连接) 。
一般用于数据交换，但也可用于分组话音业务。
优点：资源利用率高，共享信道。
缺点：有时延，实时性差，不能保证通信质量。
当节点使用分组交换技术，可构成分组交换网、帧中继网等。

快速电路交换

针对电路交换固定带宽(64kb/ s)，提出改进的电路交换技术。

快速分组交换-帧中继

针对传统分组交换网络（X.25) 无法提供实时业务及高速业务，出现了改进的分组交换技术。简化了 X.25 协议，适合 LAN 之间数据互联，提供面向连接业务，目前传输速率已达到34Mbit/s 。

异步传送模式 ATM

以分组交换为基础，融合了电路交换，实现二者优势的结合。本质是分组交换。
ATM的基本特点：

统计时分复用youshi
面向连接
固定长度信元
QoS 保证
节点使用 ATM 交换技术时，可用于构成互联网的核心网。

光交换

光交换是宽带交换的重要组成，光交换网是未来发展方向。
节点不再需要光/电、电/光转换过程。

减少光电变换的损伤，提高信号质量。
不受电交换时电子器件速度的限制，提高信号交换的速度。

OSI与节点交换技术

OSI模型协议结构

OSI 中的信息传递过程

电路交换和电话网、数字数据网DDN以及移动通信网相当于 OSI 模型的第一层，即物理层交换，无需使用协议；
使用 X.25 协议的低速分组交换数据网，相当于 OSI 模型的低三层，即包括：物理层、数据链路层、网络（分组）层；
帧中继及帧中继网相当于 OSI 模型的低二层：物理层和数据链路层，并对数据链路层进行了简化；
ATM 协议相当于 OSI 模型的低二层 ，但比帧中继还简化；
以太网协议也使用 OSI 模型的低二层 ，但它的数据链路层比较复杂；
IP 网使用 OSI 模型的低四层协议。

OSI 在实际中并没有得到真正的应用，七层结构太复杂，特别是上层结构，需简化；但其分层通信的思想还是融合在各种应用广泛的体系结构中，因而有必要对其有所了解。
协议体系结构通常定义的是各层应该提供的服务，或具有的功能，而不规定如何实现这些功能，由厂家生产出来的符合标准的产品则提供这些功能。

连接技术及种类

无连接和面向连接

指网络技术（networking mode），即任意用户通信时，在通信网各节点间内
实现其通信过程的控制方式。
无连接：不需要事先建立连接就可进行通信的方式。
面向连接：通信前建立连接，通信后拆除连接，通信期间，不管是否有信息传送，连接始终保持。

物理连接和逻辑连接

物理连接：
基于同步时分复用信号。
两个终端之间经过的由若干核心节点构成的路径事先确定。
指定路由中任意两个节点间的物理通路确定，即一个通路就是一个选定的时隙。
逻辑连接：
基于统计时分复用信号。
两个终端之间经过的由若干核心节点构成的路径事先确定。
指定路由中任意两个节点间的通路不是指定的时隙，而是逻辑通路，即一个通路就是一个选定的逻辑信道号。

半永久连接和交换式连接

半永久连接：
连接由 操作管理（O&M） 功能来建立和拆除，即为专线方式。
交换式连接：
连接由信令功能来自动建立和拆除，当用户发起呼叫请求时，网络利用信令自动建立连接，呼叫结束时自动拆除，呼叫持续时间较短。

PVC 和 SVC

PVC：半永久虚连接
SVC：交换式虚连接

交换系统的基础结构与功能描述

连接功能的基本技术

拓扑结构
不同的交换系统，具体要求不同，可采用最佳交换网络的拓扑结构就不同。
分为时分结构和空分结构，既可适用于同步时分复用信号，也可适用于统计时分复用信号。
时分结构又包括共享媒体（总线或环）和共享存储器。如：T接线器， TST 网络， DSE 。
空分结构是由交换单元构成的单级或多级拓扑结构。 “空分”的含义是指在拓扑结构内部存在着多条并行的通路，每条通路仍然可以采用时分复用的方式。如： S接线器， BANYAN 网络等。
阻塞特性
概念：虽然连接在交换网络上的出入线空闲，但由于交换网络的内部阻塞，即交换网络内无法提供空闲通道，造成无法建立呼叫或传送用户信息。

接口功能

用户线：UNI 接口
中继线：NNI 接口
不同类型的交换系统具有不同的接口功能：
数字程控电话交换：模拟用户线、模拟中继线和数字中继线；
NISDN 交换系统： 2B+D,30B+D；
移动交换系统：基站的无线接口；
ATM交换系统：不同码率、不同业务的各种物理媒体接口。

信令功能

信令：通信系统的控制指令

网络协议

三个要素：
语法：指用户信息和控制信息的结构和格式。
语义：指需要发出何种控制信息，完成何种动作及如何应答。
同步：指事件实现顺序的说明。

知识图谱

例题

判断题：电路交换都是面向连接的通信方式，分组交换都是无连接的通信方式。
参考答案：错
根据定义可知，电路交换是面向物理连接，即通信开始前需要建立连接，通信结束后要拆除连接，通信过程中连接始终保持，信息所经过的各个交换节点都需要预留资源供此次通信使用。所以题目中前半句话是正确的。分组交换可以是无连接，例如 IP技术，也可以是面向逻辑连接，即 ATM技术。当面向逻辑连接时，通信开始前需要建立连接，通信结束后要拆除连接，通信过程中连接始终保持，这些跟物理连接类似。不同之处于，在逻辑连接中，信息所经过的各个交换节点不需要预留资源。由此，题目中后半句话是错误的，没有考虑分组交换还有面向逻辑连接的通信方式。整句话判断为错误。
填空题：X.25网络相当于OSI模型的 ____（填写具体分层的名称）。
参考答案：物理层、数据链路层和网络层
X.25网络是最早商用的分组交换网络，其结构对应OSI模型可以分成物理层、数据链路层和网络层三层。后来出现的帧中继技术也是分组交换网络，但是在X.25网络的基础上进行了化简，对应的结构是物理层和数据链路层。这二者经常用作对比，容易混淆，注意区分。

注：现代通信技术_北京邮电大学

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