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通信网理论基础 测控与通信仪器系 王波 ;第1章 绪 论;1.1 通信网的基本概念;图1.1 简单通信系统模型 (a) 模型图；(b) 实例; (1) 信源：产生各种信息的信息源，它可以是人或机器(如计算机等)。 (2) 发送器：负责将信源发出的信息转换成适合在传输系统中传输的信号。对应不同的信源和传输系统，发送器会有不同的组成和信号变换功能，一般包含编码、调制、放大和加密等功能。 (3) 信道：信号的传输媒介，负责在发送器和接收器之间传输信号。通常按传输媒介的种类可分为有线信道和无线信道；按传输信号的形式则可分为模拟信道和数字信道。 (4) 接收器：负责将从传输系统中收到的信号转换成信宿可以接收的信息形式。它的作用与发送器正好相反。主要功能包括信号的解码、解调、放大、均衡和解密等。 (5) 信宿：负责接收信息。; 上述通信系统只是一个点到点的通信模型，要实现多用户间的通信，则需要一个合理的拓扑结构将多个用户有机地连接在一起，并定义标准的通信协议，以使它们能协同工作，这样就形成了一个通信网。;通信网要解决的是任意两个用户间的通信问题，由于用户数目众多、地理位置分散，并且需要将采用不同技术体制的各类网络互连在一起，因此通信网必然涉及到寻址、选路、控制、管理、接口标准、网络成本、可扩充性、服务质量保证等一系列在点到点模型系统中原本不是问题的问题，这些因素增加了设计一个实际可用的网络的复杂度。; 2．交换式网络 要实现一个通信网，最简单直观的方案就是在任意两个用户之间提供点到点的连接，从而构成一个网状网的结构，如图1.2(a)所示。 引发的问题： 该方法中每一对用户之间都需要独占一个永久的通信线路，通信线路使用的物理媒介可以是铜线、光纤或无线信道。然而该方法并不适用于构建大型广域通信网。;主要原因如下： (1) 用户数目众多时，构建网状网成本太高，任意一个用户到其他N-1个用户都要有一个直达线路，技术上也不可行。 (2) 每一对用户之间独占一个永久的通信线路，信道资源无法共享，会造成巨大的资源浪费。 (3) 这样的网络结构难以实施集中的控制和管理。 ;问题如何解决：交换技术的采用 为解决上述问题，广域通信网采用了交换技术，即在网络中引入交换节点，组建交换式网络，如图1.2(b)所示。 ; 在交换式网络中，用户终端都通过用户线与交换节点相连，交换节点之间通过中继线相连，任何两个用户之间的通信都要通过交换节点进行转接交换。 在网络中，交换节点负责用户的接入、业务量的集中、用户通信连接的创建、信道资源的分配、用户信息的转发，以及必要的网络管理与控制功能的实现。;图1.2 点到点的网络与交换式网络; 交换技术的思想： 让网络根据用户实际的需求为其分配通信所需的网络资源，即用户有通信需求时，网络为其分配资源，通信结束后，网络再回收分配给用户的资源，让其他用户使用，从而达到网络资源共享，降低通信成本的目的。 ; 网络负责管理和分配的最重要资源： 通信线路上的带宽资源。 网络为此付出的代价： 需要一套复杂的控制机制来实现这种“按需分配”。; 因此从资源分配的角度来看，不同的网络技术之间的差异，主要体现在分配、管理网络资源策略上的差异，它们直接决定了网络中交换、传输、控制等具体技术的实现方式。;一般来讲，简单的控制策略，通常资源利用率不高，若要提高资源利用率，则需要以提高网络控制复杂度为代价。现有的各类交换技术，都根据实际业务的需求，在资源利用率和控制复杂度之间做了某种程度的折衷。;用户终端至交换节点接入方式： 用户终端至交换节点可以使用有线接入方式，也可以采用无线接入方式；可以采用点到点的接入方式，也可以采用共享介质的接入方式。 多址接入的问题： 频分多址接入(FDMA)、时分多址接入(TDMA)、码分多址接入(CDMA)、随机多址接入等。;复用技术： 为了提高中继线路的利用率，降低通信成本，现代通信网采用复用技术，即将一条物理线路的全部带宽资源分成多个逻辑信道，让多个用户共享一条物理线路。实际上，在广域通信网上，任意用户间的通信，通常占用的都是一个逻辑信道，极少有独占一条物理线路的情况。 ; 交换式网络主要优点： (1) 大量的用户可以通过交换节点连到骨干通信网上，由于大多数用户并不是全天候需要通信服务，因此骨干网上交换节点间可以用少量