（通信企业管理）通信系统
分支
壹通信网
通信系统 communicationsystem
定义：至少包含发送和接收俩大部分，用于可靠地传输和/或交换信息的系统。
应用学科：通信科技（壹级学科）；通信原理和基本技术（二级学科）
通信系统简介 communicationsystems
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于自由空间的
传播或于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。壹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和短波通
信系统之分。另壹方面，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，而光纤通信系统将于通信
网中发挥越来越重要的作用。
基本通信系统：壹般由信源、信宿（收信者）、发端设备、收端设备和传输媒介等组成。
来自信源的消息（语言、文字、图像或数据）于发信端先由末端设备（如电话机、电传打字
机、传真机或数据末端设备等）变换成电信号，然后经发端设备编码、调制、放大或发射后，
把基带信号变换成适合于传输媒介中传输的形式；经传输媒介传输，于收信端经收端设备进
行反变换恢复成消息提供给收信者。这种点对点的通信大均是双向传输的。因此，于通信对
象所于的俩端均备有发端和收端设备。
通信系统按所用传输媒介的不同可分为俩类：①利用金属导体为传输媒介，如常用的通信线
缆等，这种以线缆为传输媒介的通信系统称为有线电通信系统；②利用无线电波于大气、空
间、水或岩、土等传输媒介中传播而进行通信，这种通信系统称为无线电通信系统。光通信
系统也有“有线”和“无线”之分，它们所用的传输媒介分别为光学纤维和大气、空间或水。
通信系统按通信业务（即所传输的信息种类）的不同可分为电话、电报、传真、数据通信系
统等。信号于时间上是连续变化的，称为模拟信号(如电话)；于时间上离散、其幅度取值也
是离散的信号称为数字信号（如电报）。模拟信号通过模拟－数字变换（包括采样、量化和
编码过程）也可变成数字信号。通信系统中传输的基带信号为模拟信号时,这种系统称为模
拟通信系统;传输的基带信号为数字信号的通信系统称为数字通信系统。通信系统均是于有
噪声的环境下工作的（图中集中以噪声源表示）。设计模拟通信系统时采用最小均方误差准
则，即收信端输出的信号噪声比最大。设计数字通信系统时，采用最小错误概率准则，即根
据所选用的传输媒介和噪声的统计特性，选用最佳调制体制，设计最佳信号和最佳接收机。
多路通信系统：为了充分利用通信信道、扩大通信容量和降低通信费用，很多通信系统
采用多路复用方式，即于同壹传输途径上同时传输多个信息。多路复用分为频率分割、时间
分割和码分割多路复用。于模拟通信系统中，将划分的可用频段分配给各个信息而共用壹个
共同传输媒质,称为频分多路复用。于数字通信系统中,分配给每个信息壹个时隙(短暂的时
间段)，各路依次轮流占用时隙，称为时分多路复用。码分多路复用则是于发信端使各路输
入信号分别和正交码波形发生器产生的某个码列波形相乘，然后相加而得到多路信号。完成
多路复用功能的设备称为多路复用终端设备，简称终端设备。多路通信系统由末端设备、终
端设备、发送设备、接收设备和传输媒介等组成。
有线载波通信系统：用于长距离电话通信的载波通信系统，是按频率分割进行多路复用的通
信系统。它由载波电话终端设备、增音机、传输线路和附属设备等组成。其中载波电话终端
设备是把话频信号或其他群信号搬移到线路频谱或将对方传输来的线路频谱加以反变换、且
能适应线路传输要求的设备；增音机能补偿线路传输衰耗及其变化，沿线路每隔壹定距离装
设壹部。
微波接力通信系统：长距离大容量的无线电通信系统,因传输信号占用频带宽,壹般工作于微
波或超短波波段。于这些波段，壹般仅于视距范围内具有稳定的传输特性，因而于进行长距
离通信时须采用接力(也称中继)通信方式，即于信号由壹个终端站传输到另壹个终端站所经
的路由上，设立若干个邻接的、转送信号的微波接力站(又称中继站)，各站间的空间距离约
为 20～50km。接力站又可分为中间站和分转站。微波接力通信系统的终端站所传信号于基带
上可和模拟频分多路终端设备或和数字时分多路终端设备相连接。前者称为模拟接力通信系
统；后者称为数字接力通信系统。由于具有便于加密和传输质量好等优点，数字微波接力通
信系统日益得到人们的重视。除上述视距接力通信系统外，利用对流层散射传播的超视距散
射通信系统，也可通过接力方式作为长距离中容量的通信系统。
卫星通信系统：于微波通信系统中，若以位于对地静止轨道上的通信卫星为中继转发器
，转发各地球站的信号，则构成壹个卫星通信系统。卫星通信系统的特点是覆盖面积很大，
于卫星天线波束覆盖的大面积范围内可根据需要灵活地组织通信联络，有的仍具有壹定的变
换功能,故已成为国际通信的主要手段,也是许多国家国内通信的重要手段。卫星通信系统主
要由通信卫星、地球站、测控系统和相应的终端设备组成。卫星通信系统既可作为壹种独立
的通信手段（特别适用于对海上、空中的移动通信业务和专用通信网），又可和陆地的通信
系统结合、相互补充，构成更完善的传输系统。
用上述载波、微波接力、卫星等通信系统作传输分系统，和交换分系统相结合，可构成传送
各种通信业务的通信系统。
电话通信系统：电话通信的特点是通话双方要求实时对话，因而要于壹个相对短暂的时间内
于双方之间临时接通壹条通路，故电话通信系统应具有传输和交换俩种功能。这种系统通常
由用户线路、交换中心、局间中继线和干线等组成。电话通信网的交换设备采用电路交换方
式，由接续网络（又称交换网络）和控制部分组成。话路接续网络可根据需要临时向用户接
通通话用的通路，控制部分是用来完成用户通话建立全过程中的信号处理且控制接续网络。
于设计电话通信系统时，主要以接收话音的响度来评定通话质量，于规定发送、接收和全程
参考当量后即可进行传输衰耗的分配。另壹方面根据话务量和规定的服务等级（即用户未被
接通的概率──呼损率）来确定所需机、线设备的能力。
由于移动通信业务的需要日益增长，移动通信得到了迅速的发展。移动通信系统由车载无线
电台、无线电中心（又称基地台）和无线交换中心等组成。车载电台通过固定配置的无线电
中心进入无线电交换中心，可完成各移动用户间的通信联络；仍可由无线电交换中心和固定
电话通信系统中的交换中心(壹般为市内电话局)连接，实现移动用户和固定用户间的通话。
电报通信系统：为使电报用户之间互通电报而建立的通信系统。它主要利用电话通路传输电
报信号。公众电报通信系统中的电报交换设备采用存储转发交换方式（又称电文交换），即
将收到的报文先存入缓冲存储器中，然后转发到去向路由，这样能够提高电路和交换设备的
利用率。于设计电报通信系统时，服务质量是以通过系统传输壹份报文所用的平均时延来衡
量的。对于用户电报通信业务则仍采用电路交换方式，即将双方间的电路接通，而后由用户
双方直接通报。
数据通信系统：数据通信是伴随着信息处理技术的迅速发展而发展起来的。数据通信系统由
分布于各点的数据终端和数据传输设备、数据交换设备和通信线路互相连接而成。利用通信
线路把分布于不同地点的多个独立的计算机系统连接于壹起的网络,称为计算机网络,这样
可使广大用户共享资源。于数据通信系统中多采用分组交换（或称包交换）方式，这是壹种
特殊的电文交换方式，于发信端把数据分割成若干长度较短的分组（或称包）然后进行传输，
于收信端再加以合且。它的主要优点是能够减少时延和充分利用传输信道.
通信网 communicationnetwork
定义：分布于不同地点的多个用户通信设备、传输设备、交换设备用通信线路互相连接，于
相应通信软件支持下所构成的传递信息的系统。
概述通信网：于分处异地的用户之间传递信息的系统。属于电磁系统的也称电信网。它
通信网
是由相互依存、相互制约的许多要素所组成的壹个有机整体，以完成规定的功能。通信网的
功能就是要适应用户呼叫的需要，以用户满意的程度沟通网中任意俩个或多个用户之间的信
息。
技术设备
通信网于设备方面有三种要素。
①末端设备(又称用户设备)：用户和通信网之间的接口设备，可把用户的消息和收发的电信
号相互转换。
②传输系统：传输电信号的信道，包括有线、无线、光缆等线路。
③交换设备：于终端之间和局间进行路由选择、接续控制的设备。为使全网能合理协调工作，
仍要有各种规定，如质量标准、网络结构、编号方案、信令（也称信号）方案、路由方案、
资费制度等。
编辑本段理论
以通信网这样壹个大系统为对象，于统筹兼顾的原则下根据客观条件进行择优的理论。它吸
取系统工程中的概念、原理和方法，从 50年代开始经过不断开拓，理论渐趋完整。通信网
理论壹般借助数学模型来考虑问题。因涉及的因素太多，只能把它分成各种特定问题分别进
行研究。壹个特定问题只考虑和它有关的主要因素，而把其余的因素见作固定不变或能够忽
略不计。采用数学模型应尽量借鉴已有的适合于特定问题的标准模型，特别是运筹学中的数
学模型。
数学模型用字母、数字和其他符号来体现真实事物的组成要素以及它们之间的关系。数学模
型按用途可分为预测模型、描述模型、优化模型、评价模型等。
①预测模型：为了弄清楚要解决的问题，应对需求和环境进行调查，收集和整理需要的数据。
通信网的调查项目壹般包括：用户分布，业务需求情况，设备性能和费用，技术、地理和资
源条件等。调查往往要对未来可能发生的事件进行推测，推测时采用预测模型，用来列出事
件的因果关系。所用的理论有数理统计等。
②描述模型:针对要解决的问题首先拟定方案(即综合),然后通过分析见方案能达到目标的程
度。通信网的目标壹般有：费用、容量（吞吐量）、呼损率、时延、可靠性等。分析时采用
描述模型，以表示方案中哪些因素和目标有关系且于什么条件下有什么关系。所用的理论有
可靠性理论、排队论、更新论等。
③优化模型：为了于壹定的约束条件下使方案最理想地达到预期目标，可对多种方案进行分
析比较，加以修正,最后得出最优方案。于目标单纯的情况下,也可壹次采用优化模型求解。
优化模型又可分为网络模型和数学规划模型俩种。网络模型是使用图的数学模型，其中的点
称为节点，表示交换中心和终端；其中的线称为链路,表示传输通路。仍可于节点和链路上
附加参量,如费用、流量等，这称为加权。这种模型可用图论方法求解。数学规划模型是使
用代数方程的数学模型，以可控变量和不可控参量列出目标函数和各种约束条件，视变量于
模型中的形式，可分别用线性规划、整数规划、非线性规划、动态规划等求解。
④评价模型：通过优化得到的备选方案，须根据评比准则进行全面评价和最后决择。这种情
况采用评价模型，所用的理论有价值理论、决策论、对策论等。四种模型中最核心的是优化
模型，采用优化模型求解的特定问题有网流问题、连通问题、定位－分配问题、流量分派问
题、扩充问题等。
网流问题认为网中只传输壹种业务流(单商品流)且且是稳定的，于壹定要求下确定业务流于
网中各处的有无或多少，壹般采用网络模型求解。这方面有俩种基本情况。①最短路径问题：
于给定每个链路长度（或费用、时延等）的情况下，找出从壹节点到另壹节点经过哪些链路
的路径最短。这种情况可于建立资费价目表和选择适应路由时应用。②最大流问题：给定每
个链路的容量（或带宽、速率等），于链路流量不超过链路容量的约束条件下，找出从壹个
节点到另壹节点经过哪些链路可得到最大流量。这种情况可于某些通信系统，如指挥控制网
和时分网中应用。
连通问题给定壹组固定地点，诸如壹些终端设备和计算机所于的城市或者若干微波终端站的
站址，已知各点之间的线路费用，要把这些地点用线路连通而使全部线路费用最少，这于图
论中称为最小生成树问题，可用网络模型求解。这个问题或许仍要受到某些约束，典型的约
束或是链路业务流量不能超过链路容量，或是终接于壹个特定节点（计算机）上的每个连通
分段中的终点（终端）数目不多于若干个。
定位－分配问题给定用户的位置，于传输损耗、地理限制等约束条件下，已知单位距离的线
路费用和单位容量的交换设备费用，找出交换局的数目和位置以及用户和哪个交换局相连而
使全网费用最少，可采用数学规划模型求解。但精确求解这个问题则要求相当多的计算时间，
壹般把它分成定位和分配俩个子问题分别求解，但由于这俩个子问题存于着相互作用，要把
分别得到的结果于俩个子问题之间反复迭代，才能取得整个问题的最优解。
流量分派问题给定网络设备配置情况、交换局间业务量需求、线路容量和费用之间的关系，
保持全部费用不超过壹定限定而使接续指标（呼损率或时延）最优，或者对接续指标设定壹
个限度而使全部费用最少，找出各个线路的流量和容量。这种情况应认为同时存于多种业务
流且且是随机的。首先根据交换方式利用排队论找出接续指标和线路容量和流量之间的关系，
然后把问题列成数学规划模型，按有约束的非线性规划求解。
扩充问题由于资金、人力等资源的限制，再加上业务需求和技术进步是逐步增长的等因素，
必须分期分批地进行通信网的建设。扩充问题就是确定何时何地需要安装何种设备以及这种
设备的数量，以使整个规划期间的总费用最少。这种情况要预测需求业务量随时间的增长率，
仍要考虑货币因利息而产生的时间价值。然后把问题列成多阶段的数学规划模型，采用动态
规划求解。
编辑本段具体分类
通信网可从不同角度分类：按业务内容可分为电报网、电话网、图像网、数据网等；按地区
规模可分为农村网、市内网、长途网、国际网等；按服务对象可分为公用网、军用网、专用
网等；按信号形式可分为模拟网、数字网等。
历史发展
电报、电话相继问世后，工业发达国家先后着手建立电报和电话通信网。电话网发展迅
速，到 20世纪初于壹些国家内已具有相当规模。以后出现的非电话业务,如载波电报、传真
电报、用户电报等，大多是以已有的电话网为基础而建立的。随着电子计算机的广泛应用，
世界上兴起了数据通信，建起了大量的专用数据网。
60年代末，仍建成了世界上第壹个公用数据网。早期的数据网主要是直接使用现有电话
网或租用它的部分线路而构成的。由于数据通信使用数字信号，而电话通信使用模拟信号，
俩种信号对通信网的要求不同，因而于模拟网上传输数据存于着质量差、效率低等缺点。用
数字信号进行通信,具有失真小、抗干扰性强等优点,这促进了脉码调制技术的发展,采用这
种调制,可把电话、传真、电视的模拟信号变成数字信号进行传输。
70年代，长距离、大容量的数字通信技术进入实用阶段。
70年代中期，世界上开始出现数字化的数据网。新兴的数字网和传统的模拟网已形成了且存
和兼容的局面，且逐步向综合业务数字通信网过渡。
编辑本段技术标准
通信网是为用户服务的，应能迅速、准确、安全、经济地传递信息。为此，必须规定某些技
术标准。技术标准壹般包括传输标准、接续标准和稳定标准三种。
①传输标准（准确性）：表示通信的再现质量，电话通信用清晰度等指标来量度，电报、数
据通信用误码率来量度。
②接续标准（迅速性）：表示接通的难易程度，用呼损率和延迟时间来量度。
③稳定标准（安全性）:表示于发生故障和异常现象时维持通信的程度,用可靠性、可用性等
指标来量度。
通信网中分系统及其设备的技术指标是根据全程全网技术标准进行分配得来的。
网路结构：终端设备的数目和位置壹般是给定的，网路结构是指交换设备和传输信道的容量
和配置。这些是和业务量分布情况、接续标准、稳定标准以及交换设备和传输信道之间的费
用比等因素有关的。网路的类型有多种。星状网多于交换局分散且且各局间的业务量较少时，
或者传输费用高于交换费用时采用，如用于长途电话网。网状网多于近距离或虽然距离长但
业务量多时，或者传输费用低于交换费用时采用，如用于市内电话网。链状网和环状网需要
具备多级中继交换功能，但结构比较简单，传输信道能够公用,业务量处理效率高,主要用于
数据通信网。环状网可于俩个方向上通信，因而可靠性有所提高。蜂窝网和栅格网结构比较
复杂,但因路由选择的自由度大,业务量处理效率高，可靠性也高，多用于移动通信网。多栅
格网和多面体网由于路由众多，提高了可靠性，多用于军事通信网。通信网规模大时，壹般
把全区分成若干等级的分区，而于各分区内和各分区间逐级各取最佳的结构。
编号方案：对用户进行编号是为了向交换设备提供必要的路由选择和用户识别的信息。这和
末端设备的数量、地理分布、业务种类、交换功能和计费功能等有关。编号可由数字、文字、
符号等组成。电话网常用数字编号，数据网常用字符编号。编号按分派方法可分为闭锁编号
和开放编号俩种。对全区的用户各分派壹个位数相同、排列各异的固定编号，这种方式的编
号称为闭锁编号，它适用于小规模的通信网。通信规模大时，壹般将全区分成若干分区，对
分区内的用户分派该区限定的闭锁编号，对分区外的用户于原闭锁编号上附加地区识别码，
这种方式的编号称为开放编号。这样，可避免于通信频繁的近距离用户之间使用过长位数的
编号。由于新业务的不断增加，新的编号方案仍包括通信网别、业务种类等识别码。
信令方案：为了完成通信网的接续动作，必须于用户和交换机之间以及交换机相互之间传输
各种信令。于用户和交换机之间传输的信令，称为用户线信令，它反映用户设备的启用和停
用情况；于交换机之间传输的信令，称为交换网信令，它控制呼叫的接续和拆线。随着通信
技术的发展，从简单的人工交换直到用户直拨的自动交换，逐步形成了多种信令方案。信令
的种类和服务要求有关，而信令的形式则和交换、传输系统的类型和性能有关。
任何方案均应具备下列三种功能：①监测功能，即检测或改变某些部件的状态或条件；②选
择功能，即保证呼叫接续过程的建立；③运行功能，这取决于管理方针，壹般能检测和传输
有关网路拥塞的信息，提供计费信息、故障告警信息等。
路由方案：路由选择的目的于于提高传输信道的利用率，但也会相应地增加交换设备的复杂
程度，因而壹般要根据业务量的流动情况兼顾二者。
路由方案大体可分为固定、迂回、随机和适应四种：
①固定路由：对每组收发信局事先规定壹个路由，其控制简单，但于路由选择上无灵活性。
②迂回路由：对每组收发信局事先规定多个路由，按规定顺序进行选择，控制稍复杂，于电
话网中广泛地采用。
③随机路由：事先无规定而是随机地选择路由，虽然业务量处理效率不高，但受网路形态、
业务量条件等变化因素的影响小，因此灵活性、可靠性均高，可用于军事通信。
④适应路由：适应时刻变化的周围条件而动态地进行路由选择，多用于业务量变化大的数据
通信网。
通信协议（communicationsprotocol）是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则
和约定。协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含的信息和含义，连接方式，信
息发送和接收的时序，从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。
于计算机通信中，通信协议用于实现计算机和网络连接之间的标准，网络如果没有统壹
的通信协议，电脑之间的信息传递就无法识别。通信协议是指通信各方事前约定的通信规则，
能够简单地理解为各计算机之间进行相互会话所使用的共同语言。俩台计算机于进行通信时，
必须使用的通信协议。
协议的三要素
协议主要由以下三个要素组成：
语法：“如何讲”，数据的格式、编码和信号等级（电平的高低）。
语义：“讲什么”，数据内容、含义以及控制信息。
定时：速率匹配和排序。
协议的特点
通信协议具有层次性、可靠性和有效性。
网络体系的分层结构
将网络
体系进行分层就是把复杂的通信网络协调问题进行分解，再分别处理，使复杂的问题简
化，以便于网络的理解及各部分的设计和实现。每壹层实现相对独立的功能，下层向上层提
供服务，上层是下层的用户；有利于交流、理解、标准化；协议仅针对某壹层，为同等实体
之间通信制定；易于实现和维护；灵活性较好，结构上可分割。
