通信网络基础概述

好的，根据您提供的内容，我将为您整理出详细的学习笔记：

1.1 通信网概述

• 通信网由终端节点、交换节点和传输系统组成，通过信令和协议实现用户间信息交换。
• 交换信息包括用户信息（语音、数据、图像等）、控制信息（信令、路由信息）和网络管理信息。
• 记忆口诀：“用控管”。

2. 通信网构成

• 硬件组成包括:
  • 终端节点
  • 交换节点
  • 业务节点
  • 传输系统
  • 记忆口诀：“终交业传”。
• 软件组成包括
  • 信令
  • 协议
  • 控制
  • 管理
  • 计费
  • 作用是控制、管理、运营和维护，实现通信网的智能化（2022年单选题1）。

3. 终端节点

• 常见的终端节点有电话机、传真机、计算机、视频终端、智能终端和用户小交换机(2019年单选题1)。
• 终端节点负责处理用户信息和信令信息。

4. 交换节点

• 交换节点是通信网的核心设备，常见的有电路交换机、分组交换机、路由器、转发器等。
• 交换节点集中并转发终端节点产生的信息，但不产生和使用这些信息。
• 功能包括：用户业务的集中和接入、交换（由交换矩阵完成）、信令（2024-1）以及其他控制功能。

5. 业务节点

• 常见的业务节点有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等。
• 业务节点实现独立于交换节点的业务执行和控制，实现对交换节点呼叫建立的控制，并为用户提供智能化、个性化、有差异的服务。

6. 传输系统

• 传输系统的主要设计目标是提高物理线路的利用效率。
• 硬件组成包括：线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备（2021多选题21）。

7. 网络类型及拓扑结构分类

• 按照业务类型可划分为电话通信网、数据通信网、广播电视网。
• 按照空间距离和覆盖范围可划分为广域网、城域网和局域网。
• 按照信号传输形式可划分为模拟通信网、数字通信网。
• 按照运营方式和服务对象可划分为公用通信网、专用通信网。
• 按照通信的终端可划分为固定通信网、移动通信网。
• 按照传输介质可划分为电缆通信网、光缆通信网、卫星通信网。
• 按照网络功能可划分为业务网、传输网、支撑网。

8. 通信网的拓扑结构

• 记忆口诀：“星不靠、树分级、网稳定、总易扩、环闭合、经常用复合”。
• 网状网：
  • 网内任何两个节点之间均有直达线路相连。
  • 线路数随节点数增加而迅速增加，不适合节点数较多的大型网络。
  • 稳定性好，经济性较差。
• 星形网：
  • 线路投入少，经济性好，但稳定性和可靠性较差
  • 一旦中心节点发生故障，全网会瘫痪。
• 树形网：
  • 节点按层次连接，呈树状，信息交换主要在上、下节点之间进行
  • 适用于组建分级的网络结构。
• 总线型网：
  • 通过总线连接所有节点，所需传输链路少，增减节点方便。
  • 但稳定性较差，网络范围有局限性。
• 环形网：
  • 通过闭合环路连接所有节点，结构简单，易于实现（2024年单选题3）。
• 复合型网：
  • 由多种结构的网络构成，综合了多个网络的优点，是通信网中经常采用的网络拓扑结构。

9. 通信网的发展趋势

• 网络信道光纤化、容量宽带化。
• 网络传输分组化、IP 化。
• 接入宽带化、IP 化、无线化。
• 网络融合：
  • 包括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（电话通信网、计算机通信网和有线电视网）融合（2018.21，记忆口诀：“有电机”）
  • ICT 与传感技术融合（泛在网），以及 ICT 基础设施与物理基础设施融合等。

10. 下一代网络特征

• 分组化的、分层的、开放的结构。
  • SDN（基于软件定义网络）。

11. SDN技术

• 实现了控制功能和转发功能的分离。
• SDN 可采用通用硬件代替专有⽹络硬件板卡，结合云计算按需分配和动态伸缩硬件资源，达到最优资源利用率。

12. 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。
• SDN 是 NFV 基础，⽹络切⽚是 NFV 的最核⼼内容(2019.2)。

13. 现代通信网的组成部分

• 业务网、传送网和支撑网（2021 年单选题6），三者相互依存。

14. 业务网

• 面向公众提供电信业务的网络，包括公共电话网、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、互联网等（2018年单选题1）。
• 交换节点交换的基本单位是面向终端业务的，粒度很小，如一个时隙、一个虚连接。
• 业务网交换节点的连接在信令系统的控制下建立和释放。

15. 传送网

• 独立于具体业务网，负责为交换节点/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，具有电路调度、性能监视、故障切换等功能。

16. 传输路由

• 传输介质分为有线介质和无线介质两大类。
  • 有线介质：双绞线、同轴电缆、光纤等。
  • 无线传输：无线电、微波、红外线等。

17. 复用技术

• 记忆口诀：“食品鸡脖”。
• 基带传输：
  • 在短距离内直接在传输介质中传输模拟基带信号。
  • 线路设备简单，但传输媒介的带宽利用率不高。
  • 适用于传统电话用户线上。
• 频分复用（FDM）：
  • 每路信号调制到不同的载波频段上，各频段保持一定间隔，通过占用同一介质的不同频带实现复用。
  • 适用于微波和卫星链路以及铜线介质上。
• 时分复用（TDM）：
  • 多路信号以时分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带宽。
• 波分复用（WDM）：
  • 将光纤低损耗窗口划分为若干个信道，每个信道占用不同的光波频率。
  • 在发送端采用合波器合并不同波长的光载波信号，通过一根光纤传输
  • 在接收端使用分波器。
  • 是⽹络扩容的理想⼿段。

18. 传送网节点技术

• 主要有终端复用设备（TM/OTM）、分插复用设备（ADM/OADM）和交叉连接设备（DXC/OXC）等（记忆口诀：“终插叉”）。
• 它们是网络构成传输网的核心要素，具备交换功能。
• 网络节点连接通过管理层⾯来控制建⽴或释放, 每个连接需要⻓期维持和相对固定。
• 传送⽹采⽤时分复⽤技术的传输系统(SDH、MSTP、 基于SDH 的 ASON、PTN、IPRAN 等), 采⽤波分复⽤技术的传输系统(DWDM、OTN、基于OTN 的ASON 等)。

19. 支撑网

• 包括信令网、同步网、管理网等（2016年单选题1）（2017年单选题1、2022年单选题1）（记忆口诀：“管同信”）。
• 信令网用于传送信令信号。
• 同步网用于提供全网同步时钟。
• 管理网对全网进行统一管理。

20. 信令网

• 按照工作区域分为用户线信令和局间信令。
• 按照使用信道分为随路信令和公共信道信令。
• 中国使用的是No.7信令系统，本质上是专用的分组交换数据网。

21. 同步网

• 准同步方式：
  • 用于国家或地区之间，各自配有高精度时钟。
  • 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：
  • 用于一个国家或地区内部，只在一个主局配有高精度时钟，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，在网元重要节点局安装卫星接收机，提供高精度定时，形成地区级基准时钟（LPR）。
• 数字同步网采用分区式主从同步网结构，分四个等级，记忆口诀：“13 铯、2 长途、3 高稳、4 一般”。
  • 第一级：3个铯原子钟组成，精度最高。
  • 第二级：设置在长途交换中心，属于A类时钟，设置于一级（C1）和二级（C2）。
  • 第三级：设置在汇接局（Tm）和端局（C5），属于B类时钟，设置于三级（C3）和四级（C4）。
  • 第四级：一般晶体时钟，设置于远端模块、数字终端设备和数字用户交换设备。

22. 核心网的交换技术

• 电路交换：
  • 电路交换是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。
  • 工作方式分为空分交换和时分交换两种。
  • 是一种实时性交换，适用于实时（全程≤200ms）要求高的语音通信。
  • 通信前要通过呼叫为主叫、被叫用户建立一条物理连接，如果呼叫请求数超过交换网的连接能力，呼叫将被拒绝。
  • 电路交换预分配带宽，传送语音时电路利用率约为36％。
  • 传送信息时无任何差错控制措施，不适合传送要求可靠性高的突发性数据业务。
• 分组交换：
  • 从报文交换发展而来，采用报文交换“存储一转发”技术。
  • 虚电路方式是面向连接的方式（2020年多选题21）：
    • 是逻辑连接，不独占线路，在一条物理线路同时建立多个虚电路，以达到资源共享。
    • 每个分组头中含有对应于所建立的逻辑信道标识，不需复杂选路
    • 同⼀呼叫的各分组在同⼀条虚电路上传送,按原有的顺序到达终点,不产⽣失序现象。
    • 适用于较连续的数据流传送，如文件传送、传真业务等。
  • 数据报方式：
    • 不需要预先建立逻辑连接，称为无连接方式。
    • 每个分组头含有详细的目的地址，各个分组独立进行选路，同⼀呼叫的各分组可从不同的路由转送，会引起失序。
    • 但对故障的防卫能⼒较强,从⽽可靠性较⾼。
    • 适用于⾯向事物的询问/响应型数据业务。
• 分组交换的优点：
  • 信息的传输时延较小，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。

23. IMS 技术

• 目的是已经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，实现了端到端的SIP互通，符合终智能化的网络发展趋势。
  • 业务和控制完全分离。
  • 接入无关性，为全业务运营提供了有效保证。
  • 可以在归属地提供服务。
  • 提供丰富而动态的组合业务。
  • 统一管理用户数据，是⽹络融合的基础。

24. 移动核心网的发展

• 2G GSM 阶段：只有电路域（2018-3）。
• 4G LTE R8/R9阶段：
  • 在空中接口方面，用频分多址替代码分多址，并大量采用多输入输出技术和⾃适应技术
  • 使得系统性能和数据速率得到了提⾼。
  • 这个阶段的移动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 VoIP 实现语⾳业务（2022单选题3)。
• 5G网络：
  • 中国运营商采⽤独⽴组⽹架构建设 5G ⽹络核⼼⽹
  • 核⼼⽹采⽤了全云化的⽹络架构(包括边缘云、区域云和 核⼼云），记忆口诀：“边区核”.
  • 完全实现控制层⾯和业务层⾯分离 利用SDN/NFV O&M 技术（2023年单选题2）
  • 在空中接⼝⽅⾯采⽤新空⼝ (NR) 技术,包括 F-OFDM、mMIMO、⾼阶调制和新编码技术等，（记忆口诀：“⾼新 FM”）
  • 满足了 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。

25. 接入网

• 接入网范围由3个接⼝来定界（2016年单选题6）（2019年多选题21）：
  • ⽹络侧经业务节点接⼝ (SNI) 与业务节点 (SN) 相连，
  • ⽹络侧⽤户经⽹络接⼝ (UNI) 与的⽤户相连，
  • 管理⽅⾯则经 Q3 接⼝与电信管理⽹ (TMN) 相连
• 接入⽹的分解为电路层、传输通道层 传输媒质层，记忆口诀：“电道媒”。
• 主要功能分解为:⽤⼾⼝功能、 业务⼝功能、核⼼功能、传送功能、系统管理功能(2018年单选题17)，请记住这句话：“用荷叶洗船”
• 光纤接⼊⽹普遍采⽤⽆源光⽹络(PON)技术。

26. 有线接入网

• 铜线接⼊⽹是⾼速率数字⽤⼾线 (HDSL) 和不对称数字⽤⼾线 (ADSL) 技术，记住数据:[1.5~6Mbit/s] 速率.

27. 光纤接入网

• 根据光纤末端的光⽹络单元(ONU)位置不同确定光纤接⼊⽹。
  • 路边的交界箱，电线杆和⼈孔是FTTC(光纤到路边)
  • FTTB(光纤到楼)：直接到楼内，光纤化程度更加⾼，从ONU 到⽤户采⽤同轴电缆和双绞线
  • FTTH(光纤到户)：ONU 直接在用户家里