第17章-物联网通信技术(曾宪武)LXX2014.7解说.ppt

第17章　通信网概念及其发展 　　　　17.1 通信网的基本概念17.1.1 通 信 网 概 述　　1. 通信网的构成要素　　1） 终端设备　　终端设备是通信网中的源点和终点， 也就是通信系统中的信源和信宿。 它除了对应于通信系统的信源和信宿外， 还包含了一部分变换和反变换系统。 终端设备主要包括以下两个功能： 　　（1） 信息的变换与反变换功能。 发送端将发送的信息转换为适合于信道传输的信号， 接收端则接收信道中的信号， 并通过反变换还原成发送端发送的信息。　　（2） 能产生和识别通信网内所需要的信令信号或规则， 完成一系列控制动作以使终端间或节点间能相互联系和相互应答。 　　常用的终端设备有音频通信终端、 图形图像通信终端、 视频通信终端、 数据终端、 多媒体通信终端等。 　　2） 交换设备　　交换设备是实现一个终端设备和另一个或多个终端设备之间的接续， 或提供非连接传输链路的设备和系统， 是构成通信网节点的主要设备。 交换设备以节点的形式与传输链路一起构成了各种拓扑结构的通信网。 不同的业务网对交换设备性能的要求也不同。 　　对于电话网， 要求交换产生的时延要非常小。 通信网中常用的交换技术有电路交换、 报文交换和分组交换。 　　3） 传输设备　　传输设备是实现将信号从一个地点传送到另一个地点的设备， 它构成了通信网中的传输链路。 传输设备由传输线路和各种收发设备组成， 如光纤（光缆）、 光端机等。 　　4） 规章与规程　　仅仅将终端设备、 交换设备和传输设备连接起来还不能很好地完成信息的传递和交换。 就如计算机仅有硬件无法正常使用一样， 通信网也需要相应的软件使其正常的运转， 这些“软件”就是通信网中的规章与规程， 包括通信网的拓扑结构、 通信网内信令、 协议和接口、 通信网的技术体制和标准等； 另外， 还有通信网的组织与管理等。 上述这些规章与规程是实现通信网运营的重要支撑条件。 　　2. 通信网的基本拓扑结构　　1） 网型网　　网型网如图17.1.1(a)所示， 网内任何2个节点之间均有直达线路相连。如果有N个节点， 则网中需要有N（N－1）/2条传输链路。 因此， 当节点数增加时， 传输链路的数量将迅速增大。 这种网络结构的优点是稳定性好， 但冗余度较大， 线路利用率不高， 经济性较差， 适用于节点间信息量较大而节点数较少的情况。 　　图17.1.1(b)给出的是网孔型网， 它是网型网的一种， 也就是不完全网型网， 或称为格型网。 在这种网络中， 大部分节点相互之间有线路直接连接， 小部分节点可能与其他节点之间没有线路直接相连。 通常信息量较少节点之间不需要直达线路。 网孔型网与网型网相比，可适当节省一些线路， 经济性有所改善， 但可靠性会有所降低。 图17.1.1 网型网与网孔型网 　　2） 星型网　　如图17.1.2所示， 星型网也称为辐射网。 在网内， 一个节点作为辐射点， 其他节点与辐射节点通过线路连接。 具有N个节点的星型网至少需要N－1条传输链路。 星型网的辐射节点是转接交换中心， 其余N－1个节点间的相互通信都要经过转接交换中心的交换设备， 因此该交换设备的交换能力和可靠性会影响网内的所有节点。 图17.1.2 星型网 　　与网型网相比， 星型网的传输链路少， 线路利用率高， 因此， 当交换设备的费用低于相关传输链路的费用时， 星型网的经济性较好。 但是当交换设备的转接能力不足或设备发生故障时， 网络的接续质量和网络的可靠性会受到影响， 严重时会造成全网瘫痪。 　　3） 复合型网　　复合型网是由网型网和星型网复合而成的， 如图17.1.3所示。 根据网中信息业务量的需要， 以星型网为基础， 在信息业务量较大的转接交换中心区间采用网型网结构， 可以使整个网络有较好的经济性和可靠性。 复合型网具有网型网和星型网的优点， 是通信网中普遍采用的一种网络结构， 但在网络设计时应以交换设备和传输链路的总费用最小为原则。 图17.1.3 复合型网 　　4） 环型网　　环型网如图17.1.4所示， 其特点是结构简单， 易于实现， 而且可采用自愈环对网络进行自动保护， 因此可靠性比较高， 在计算机通信网中应用较多。 另外， 还有一种叫做线型网的网络结构， 如图17.1.5所示， 它与环型网的区别在于其网络结构是开环的， 首、 尾不相连。 线型网常用于同步数字体系(SDH)传输网中。 图17.1.4 环型网 图17.1.5 线型网 　　5） 总线型网　　总线型网是指所有节点都连接在一条公共传输链路（或总线）上， 如图17.1.6所示。 由于多个节点共享一条链路， 因此， 某一时刻只能有一个节点发送信息。