通信系统概述.docx

通信系统概述.docx

《通信系统概述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信系统概述.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

通信系统概述

通信系统

通信是人们传递信息的渠道，随着商品经济的发展，人们对这种需求越来越迫切。

也推动了通信业的发展，出现地球村，我们和美国亲戚之间视频通话，拉近人与人之间距离，本章节介绍目前通信系统的主要构成：

电话系统和计算机网络系统的设备及构架组成，以及通信系统的基本设计思路，同时为后续掌握综合布线系统做基础准备。

第一节通信设备简介

1.1.1通信设备的概述

定义：

用电信号（或光信号）传输信息的系统，也称电信系统。

系统通常是由具有特定功能、相互作用和相互依赖的若干单元组成的、完成统一目标的有机整体。

最简便的通信系统供两点的用户彼此发送和接收信息。

在一般通信系统内，用户可通过交换设备与系统内的其他用户进行通信。

通信系统

用以完成信息传输过程的技术系统的总称。

现代通信系统主要借助电磁波在自由空间的传播或在导引媒体中的传输机理来实现，前者称为无线通信系统，后者称为有线通信系统。

当电磁波的波长达到光波范围时，这样的电信系统特称为光通信系统，其他电磁波范围的通信系统则称为电磁通信系统，简称为电信系统。

由于光的导引媒体采用特制的玻璃纤维，因此有线光通信系统又称光纤通信系统。

一般电磁波的导引媒体是导线，按其具体结构可分为电缆通信系统和明线通信系统；无线电信系统按其电磁波的波长则有微波通信系统与短波通信系统之分。

另一方面，按照通信业务的不同，通信系统又可分为电话通信系统、数据通信系统、传真通信系统和图像通信系统等。

由于人们对通信的容量要求越来越高，对通信的业务要求越来越多样化，所以通信系统正迅速向着宽带化方向发展，而光纤通信系统将在通信网中发挥越来越重要的作用。

下面具体讲一下五种通信的详细情况：

1）电缆通信：

这种是较早的的固话通信模式，使用铜缆通信。

2）微波（中继）通信：

微波中继通信是实现远距离通信，一般说来，通信距离往往长达数千米甚至上万米，或环绕地球曲面，由于地球曲面的影响以及空间传输的损耗，每隔50公里左右，就需要设置中继站，将电波放大转发而延伸。

例如通常弱电系统中现在有用到的有线电视卫星接收锅也是属于微波信号传输的一类、GPS定位系统

、应急通讯系统、森林防火通讯系统、应急指挥调度系统等等

3）光纤通信：

光纤通信就是最近听的比较多的光通信，只是以不同角度命名。

顾名思义，就是以光纤为传输介质的通信技术，已成为现代通信的主要支柱之一。

传输速率10Gbps.

例如：

行业网络系统、运营商宽带、局域网、广域网……

4）卫星通信：

也很好理解，其实意思和微波通信差不多，只是微波通信是以在地面上的中继站放大并延伸信号，而卫星通信是以通信卫星作为中继传输信号。

例如通常弱电系统中现在有用到的有线电视卫星接收锅也是属于微波信号传输的一类、GPS定位系统、基站建设

5）移动通信：

就是我们现在用的手机通话技术，2/3/4g/5G通信技术的逐渐演进，移动通信行业发展越来越快。

通信设备用于工控环境的有线通讯设备和无线通讯设备，有线通讯设备主要介绍解决工业现场的串口通讯，专业总线型的通讯，工业以太网的通讯以及各种通讯协议之间的转换设备，主要包括路由器、交换机、modem等设备。

无线通讯设备主要包括无线AP，无线网桥，无线网卡，无线避雷器，天线等设备。

通讯也包括军事通讯和民事通讯，中国三大通讯运营商为移动通讯，联通通讯和电信通讯。

有线通信是指通信设备传输间需要经过线缆连接，即利用同轴线缆、光纤、网线、音频线缆等传输介质传输信息方式。

常用的有线通信设备有：

电脑、电视、电话、PCM、光端机等。

无线通信是指不需要物理连接线的通信，即利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特征进行信息交换的一种通信方式。

卫星、无线电台、无线电视（公交车或地铁上）、无线局域网、移动电话（手机）、手机GPRS上网等。

1.1.2通信设备的电源装置

一种用于通信设备的电源装置包括向通信设备主机的各个单元供电的主电源,对主电源进行接通/关断控制的主电源控制装置,以及向主电源控制装置供电的电池。

电源接通时,所述主电源控制装置从主电源接受电能。

当主电源关断时,主电源控制装置从电池接受电能。

通信设备电源在供电的情况下，我们一般通信还会考虑UPS电池的装置。

UPS电源根据设备负载功率计算。

例如：

通信设备是500W,那我考虑的UPS电源500W/0.7（功率因素）/0.7（备用的一个算法）=1020W,这个时候我们考虑产品选型1KVA。

12V蓄电池65AH,100AH,150AH.

交换机、集线器、路由器的介绍

一、集线器的英文称为“Hub”。

“Hub”是“中心”的意思，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。

它工作于OSI（开放系统互联参考模型）参考模型第一层，即“物理层”。

集线器与网卡、网线等传输介质一样，属于局域网中的基础设备，采用CSMA/CD（即带冲突检测的载波监听多路访问技术）介质访问控制机制。

集线器（hub）属于纯硬件网络底层设备，基本上不具有类似于交换机的"智能记忆"能力和"学习"能力。

它也不具备交换机所具有的MAC地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。

也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点；

HUB是一个多端口的转发器，当以HUB为中心设备时，网络中某条线路产生了故障，并不影响其它线路的工作。

所以HUB在局域网中得到了广泛的应用。

大多数的时候它用在星型与树型网络拓扑结构中，以RJ45接口与各主机相连（也有BNC接口），HUB按照不同的说法有很多种类。

交换机工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路层。

交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时，通过将MAC地址和端口对应，形成一张MAC表。

在今后的通讯中，发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，而不是所有的端口。

因此，交换机可用于划分数据链路层广播，即冲突域；但它不能划分网络层广播，即广播域。

二、交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。

交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在，广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的MAC地址，并把它添加入内部MAC地址表中。

使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照IP地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。

早在40多年前就已经出现了对路由技术的讨论，但是直到80年代路由技术才逐渐进入商业化的应用。

路由技术之所以在问世之初没有被广泛使用主要是因为80年代之前的网络结构都非常简单，路由技术没有用武之地。

大规模的互联网络才逐渐流行起来，为路由技术的发展提供了良好的基础和平台。

三、路由器（Router），是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。

路由器是互联网络的枢纽，"交通警察"。

目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。

路由和交换机之间的主要区别就是交换机发生在OSI参考模型第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。

这一区别决定了路由和交换机在移动信息的过程中需使用不同的控制信息，所以说两者实现各自功能的方式是不同的。

路由器（Router）又称网关设备（Gateway）是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。

当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。

因此，路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。

1.路由器的作用

　　通过集线器或交换机，我们可以将很多台电脑组成一个比较大的局域网（图3），但是当机器的数量达到一定数目时，问题也就来了：

对于用集线器构成的局域网而言，由于采用“广播”工作模式，当网络规模较大时，信息在传输过程中出现碰撞、堵塞的情况越来越严重，即使是交换机，这种情况也同样存在。

其次，这种局域网不安全，也不利于管理。

　　为了解决这些问题，人们便将一个较大的网络划分为一个个小的子网、网段，或者直接将它们划分为多个VLAN（即虚拟局域网），在一个VLAN内，一台主机发出的信息只能发送到具有相同VLAN号的其他主机，其他VLAN的成员收不到这些信息或广播帧。

采用VLAN划分网络后，可有效地抑制网络上的广播风暴，增加网络的安全性，使管理控制集中（图4）。

既然是局域网，万一分别处于不同VLAN的主机需要互相通信时该怎么办呢?

这时候就得通过路由器（Router，转发者）来帮忙了。

路由器可以将处于不同子网、网段、VLAN的电脑连接起来，让它们自由通信。

另外，我们都知道目前的网络有很多种结构类型，且不同网络所使用的协议、速度也不尽相同。

当两个不同结构的网络需要互连时，也可以通过路由器来实现。

路由器可以使两个相似或不同体系结构的局域网段连接到一起，以构成一个更大的局域网或一个广域网。

　　可见，路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络、网段或VLAN之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。

2.路由器的工作原理

　　所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。

那么路由器具体是如何进行“翻译”工作的呢?

我们平时在学习、翻译英语时，肯定会准备一本英汉字典，通过它来实现英文与中文之间的互现转换。

而对于路由器而言，它也有这种用于翻译的字典--路径表。

路径表（RoutingTable）保存着各种传输路径的相关数据，如子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。

路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。

　　通过路由器可以让不同子网、网段进行互连，因此路由器与集线器、交换机不同，它一般安装在网络的“骨干”部位，而不像集线器、交换机那样工作在基层。

比如说一个较大规模的企业局域网，基于管理、安全、性能的考虑，一般都会将整个网络划分为多个VLAN，如此一来，当VLAN与VLAN之间进行通讯时，就必须使用路由器。

对于该企业网而言，肯定还需要与互联网相连，对于企业而言，一般都是通过租用电信的DDN专线或者利用ADSL、Cable、ISDN等方式将企业网接入互联网，而此时由于网络体系及所用协议的不同，也需要路由器来完成企业网与互联网的互连工作。

一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。

通常，人们会把路由和交换进行对比，这主要是因为在普通用户看来两者所实现的功能是完全一样的。

其实，路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。

这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。

路由器通过路由决定数据的转发。

转发策略称为路由选择，这也是路由器名称的由来。

交换机（Switch）是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。

交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

现在的交换机分为：

二层交换机，三层交换机或是更高层的交换机。

三层交换机同样可以有路由的功能，而且比低端路由器的转发速率更快。

它的主要特点是：

一次路由，多次转发。

交换机（