第10章现代通信系统与通信网

10.1通信系统与通信网10.2现代通信网分类10.3通信网的发展第10章现代通信系统与通信网10.1通信系统与通信网10.1.1通信网概念通信网：各种通信节点及连接各节点的传输链路的有机结合体，实现两点及多点间的通信体系。通信网由终端设备、交换设备以及传输链路三大要素组成。终端设备包括电话机、PC机、移动终端和数字传输终端设备；交换节点包括程控交换机、分组交换机、ATM交换机、移动交换机、交叉连接设备等；传输链路包括各种传输信道。10.1.2通信网的物理拓扑结构通信网有五种基本网结构：星型网、网型网、环型网、总线型网以及复合型网。1星型网中心节点分别与周围各辐射点用线相连，点线间关系：N个节点有N-1条线。图10.1为星型网结构示意图。程控交换局与其所在各电话用户及数据用户间的连接属于星型网结构。图10.1星型网2网型网任意2个节点间都有线相连接，点线间关系：N个节点有CN2=N(N-1)/2条线。图10.2为网型网结构示意图。网型网属于全连通方式，实际组网中从经济效益考虑可组成不全连通方式，形成网孔型网。图10.3为网孔型网结构示意图。实际通信组网中，大区一级干线网及市话网大量采用网型网。图10.2网型网图10.3网孔型网3环型网首尾相接的闭合网络，点线间关系：N个节点有N条线。图10.4为环型网结构示意图。环型网结构简单，有自愈功能。SDH光传输系统组网中经常采用环型网组成自愈保护环网；本地网经常采用环型网结构。图10.4环型网4总线型网节点都连接到一条共有的传输线上，该传输线常称为总线。图10.5为总线型网结构示意图。信息传输中计算机网络较常用总线型网，网络增减节点方便，设置的传输链路少。图10.5总线型网5复合型网星型网、网型网、环型网及总线型网的不同组合。图10.6为网型网与星型网组合成本地市话网的结构示意图。图10.7为星型网扩展成树型网的结构示意。我国SDH系统组网中，同步时钟系统采用的主从同步结构属于树型网结构。图10.6复合型网图10.7树型网10.1.3通信系统与通信网1通信系统通信系统：从信源到信宿间完成信息传送全过程的机、线设备的总体，包括通信终端设备及连接设备的传输线所构成的有机体系。光纤通信系统：由光端机和光缆组成；微波通信系统：由微波设备和微波线路组成；卫星通信系统：由地球站、通信卫星和连接卫星的上行线、下行线组成；移动通信系统：基站、移动终端、移动交换机、电磁波传播空间和有线信道组成。图10.8通信网构成示意图地球站微波设备光传输终端设备数字多路设备长途交换设备市内交换设备移动交换设备基站基站地球站微波设备光传输终端设备数字多路设备长途交换设备市内交换设备移动交换设备基站基站通信卫星光再生中继设备(光放大器)长途网移动网本地网本地网用户2通信系统与通信网通信网是各种通信系统的综合。通信系统可独立存在，而通信网却不能离开通信系统单独存在。3现代通信系统与现代通信网现代通信系统：数字通信系统中融合计算机硬、软件技术；现代通信网：通信网中实现数字化，并引入大量计算机硬、软件技术。10.2现代通信网分类10.2.1现代通信网的分类按功能分：现代通信网分为公用网、专用网及支撑网；按传输的信号分：现代通信网分为数字网及模拟网；按用途分：现代通信网分电话网、数据网、图像网及移动网；按服务范围分：现代通信网分为长途网、本地网及接入网。10.2.2电话网电话网是主要为话音业务的传送、转接而设置的网络，世界上一般采用SDH系统干线传输和中继传输为主，以数字程控交换机为话音信号的转接点而设置等级结构。我国的电话网分为长途网、本地网、市话网和接入网。1长途网长途网为复合型结构，以长途交换中心划分为一级交换中心、二级交换中心和三级交换中心组成的三级网络结构。一级交换中心：又称省间交换中心，设置在我国八大城市（北京，沈阳，西安，成都，武汉，南京，上海，广州）；二级交换中心：以省、市为交换中心，设在省会城市；三级交换中心：设在地区交换中心。图10.10为我国长途电话三级网结构示意图。我国长途网正向二级过渡，C1、C2级长途交换中心合并为DC1，构成长途两级网的高平面网，C3称DC2，构成长途两级网的低平面网。图10.11为两级长途网的网络结构示意图。图10.10长途电话三级网结构C1C2C3图10.11两级长途网的网路结构省际平面省内平面DC1DC1DC1DC1DC2DC2DC2DC2DC2DC2DC2DC2A省B省基于路由低呼损直达路由高效直达路由2本地网本地网指在同一编号区内由若干端局、汇接局及局间中继、用户线和话机终端组成的电话网。本地网又分为分区单汇接结构、分区双汇接局结构和全覆盖网络结构。图10.12为本地网的全覆盖网络结构示意图。特大城市或大城市的本地网，其中心城市采用全覆盖结构或分区双汇接结构。图10.12本地网的全覆盖网路结构汇接局汇接局端局端局10.2.3数据网数据网指用于传输数据业务的通信网，以数据交换机为转接点组成世界、国家及地区性的网络。数据通信网正逐步过渡到各种综合数据业务、宽带数据业务的通信网络，可分为分组交换网、ATM网、互联网、IP网、局域网、城域网、广域网等等。10.2.4接入网接入网指用户与交换节点间的传输系统，包括终端设备、传输设备和传输线。图10.13为接入网在通信网中的位置示意图。接入网可采用多种信号传输方式、传输技术，光纤、微波、卫星、移动通信系统等都是接入网的主要方式。图10.14为多种传输技术构成接入网示意图。图10.13接入网在整个通信网中的位置CPECPE接入网交换网传送网交换网接入网图10.14多种传输技术构成接入网示意图BSBSBSO/EO/E卫星光纤光纤光纤双绞线同轴电缆用户端设备接入网交换局手机BS：基站O/E：光/电转换接入网按传输技术分：10.2.5综合业务数字网ISDN1ISDN基本概念ISDN指综合数字电话网的基础上，提供端对端数字连接，用来支持话音、非话音在内的综合数字业务，并通过标准化多用途用户接入的网络。ISDN分为N-ISDN和B-ISDN。2N-ISDN网用户传输速率小于2Mb/s，以现有的数字程控交换、分组交换为平台构成的全数字化的通信网。N-ISDN实现用户终端全数字化的综合业务的接入，以标准B、D、H信道速率为基础提供用户端口速率。B信道：64kb/s；D信道：16kb/s；H信道：384kb/s（6×64kb/s）；H11信道：1536kb/s（23B＋D）；H12信道：1920kb/s（30B＋D）；基本接口速率：144kb/s(2B+D)；基群接口速率：2048kb/s、1544kb/s。3B-ISDN网用户传输速率一般大于2Mb/s，宽带综合业务指高比特率、宽频带的视频信号业务。B-ISDN基于宽带ATM交换为基础构建的现代信息网络，目前大、中城市都建立了ATM网，实现端到端多媒体数字业务的传输与交换。B-ISDN特点：网络本身与业务无关，可为不同业务分配不同带宽，可实现与其他网络互连互通。10.2.6智能网1智能网的概念智能网是在原有通信网络的基础上，为快速、方便、经济、灵活地提供各种新业务而设置的附加网络结构。2智能网的结构智能网由业务交换点SSP、业务控制点SCP、智能外设IP、业务管理系统SMS、业务生成环境SCE构成。图10.15为智能网的构成示意图。图10.15智能网的构成SMSSCESCPIPSSPSSP信令网SSP：与端局或汇接局相连，负责呼叫处理和业务的交换；SCP：储存用户数据和业务逻辑，接收SSP送来的查询信息，查询数据库和进行各种译码；IP：负责管理语音资源；SMS：具备业务逻辑管理、业务数据管理、用户数据管理功能；SCE：根据客户需要生成新的业务逻辑。3智能网与现有通信网的关系智能网是叠加在各种通信网基础上的网络，可以为各种通信网提供增值业务。图10.16为智能网与现有通信网关系示意图。叠加在公用电信网/窄带综合业务数字网上的智能网系统称固定智能网；叠加在公用陆地移动通信网上的智能网系统称为移动智能网；叠加在宽带综合业务数字网上的智能网系统则称为宽带智能网。图10.16智能网与现有通信网的关系PSTNISDNB-ISDNPLMNSSPININ-CS1和IN-CS2标准主要研究智能网如何叠加在PSTN/ISDN网上，为PSTN/ISDN网用户提供增值业务；IN-CS3和IN-CS4标准主要研究移动智能网和宽带智能网。国际智能业务：电话卡业务(300业务)、被叫付费业务(800业务)、虚拟专用网业务(600业务)、个人通信号码业务(700业务)、电话投票业务(400业务)、优惠费率业务和大众呼叫业务、预付费业务(PPS)。我国智能业务：300业务、800业务、600业务和预付费业务。10.2.7通信网的支撑系统通信网的支撑系统：使通信网正常工作和运行的系统。1通信网的信令系统通信网的信令系统：完成一次通信接续所需的各种信号。信令分为用户线信令和局间信令。用户线信令：用户线上传送的信令；局间信令：中继线上传送的信令。图10.17为电话接续基本信令流程示意图。图10.17电话接续基本信令流程交换机A交换机B主叫用户线中继线用户线被叫(发端局)(终端局)启机(摘机)拨号音占用信令选择信令(路由信令)应答信令(通话)后向挂机信令前向拆线信令拆线证实信令复原(挂机)用户线信令局间信令用户线信令复原(挂机)应答(摘机)振铃信令回铃音信令2NO.7信令系统局间信令系统分随路信令系统和公共信令系统，公共信令系统又称No.7信令系统。公共信令系统的主要特点是交换局间的信令通路与话音通路分开，将若干条电路信令集中起来用一条专用信令通道传送。图10.18为公共信道信令方式功能示意框图。信令通道中传输的基本消息以信令帧格式传送。图10.18公共信道信令方式功能示意框图接续网路接续网路处理机处理机CCIS终端CCIS终端数据链路甲局中继线话路群乙局3通信网的同步系统同步系统：使通信网中各设备间按严格时间关系(同频同相)协调工作的系统，又称同步网。同步系统主要提供标准时钟信号方式来支持各种业务网和数字通信网，使得收、发两端时钟同步。我国数字网同步系统为主从同步方式。图10.19为我国的同步网结构示意图。图10.19我国的同步网结构简图BITSBITSBITSBITSBITSBITSBITSBITSLPRLPRLPRLPRPRCPRC北京武汉基准源节点………省会同步节点省内其他同步节点省内其他同步节点GPSGPSGPSGPS注：正常情况下，所有LPR均以本身的GPS为主用参考，把从北京和武汉来的PRC信号仅作为紧急情况下的备用参考………4通信网的管理系统通信网的管理系统：对通信网和网络设备进行监控、保护和管理的系统，又称电信管理网TMN。图10.20为TMN与电信网的总体关系示意图。网管系统含义：●是一组原则和为实现原则定义目标而指定的一系列技术标准与规范；●是一个完整、独立的管理系统或管理网络，由不同应用系统按TMN标准接口互连成的网络。图10.21为TMN层次、功能和业务域示意图。图10.20TMN与电信网的总体关系操作系统操作系统操作系统数据通信网交换机传输系统交换机传输系统交换机工作台电信网TMN图10.21TMN的层次、功能和业务域网元管理层(EML)网路管理层(NML)业务管理层(SML)事务管理层(BML)故障管理配置管理性能管理账目管理安全管理管理层次用户管理信令管理话务管理传输管理管理功能管理业务域10.3通信网的发展我国通信网络从功能上分3大网络：电信网、计算机网和广播电视网。国际电信联盟提出全球信息基础设施框架性建议草案（GII体系结构），据此结构可对通信网进行简单的垂直或水平描述。垂直描述：按OSI的分层结构方法从功能上将网络分为三层，传送层、业务层和应用层。图10.22为垂直观点的网络结构示意图。图10.22垂直观点的网络结构应用层业务层传送层支撑网传送层：信息传输手段及基础设施；业务层：支持业务的各种网络；应用层：为用户提供各种业务。水平描述：按OSI的分层结构基于从实际的物理连接划分，分为用户