第三章 电话通信网

现代通信网技术第三章电话通信网现代通信网技术3电话通信网包括采用电路交换方式的传统固定电话网、采用分组交换方式的IP电话网和具有无线传输的移动电话网。本章主要以传统的电话业务(POST：PlainoldTelephoneService)为主，讨论电话通信网(以下简称电话网)的基本结构、信令系统、选路方式及传现代通信网技术4§3.1采用电路交换方式的传统固定电话网（以下简称电话网）中的用户，主要通过用户环路(SubscriberLoops)，以模拟方式接入到电话网的端局，用户环路部分也称为电话网的接入部分。除了接入网以外的部分，则称为电话网的核心网，核心网是电话网内较为复杂的部分，本节只讨论核心网部分。3.1.1电话网的结构电话网的结构可从层次、拓扑和等级三个方面来描述。1.电话网的层次结构近几年来，随着网络技术的发展，电话网的许多功能如：电路交换功能、电路传输功能、信令功能等其它一些辅助功能都以相对独立的形式出现，相继构造并形成了有针对性的网络。层次结构可用图3.1现代通信网技术5图3.1电话网的层次结构模型管理网同步网信令网交换网传输网现代通信网技术6电话网中的传输网和交换网也称为基本网或业务网，信令网、信令网为交换机提供信令转送服务，多数的信令网节点与交换网节点处于同一地理位置(甚至是同一物理设备的不同部分)。当然也可独立存在于交换网的节点设备或系统，信令网一般指公共信道信号网。同步网也是随着网络的数字化而引入的网络。管理网更是近然而，这些辅助网的引入，以及层次化的网络结构，使通信网(包括电话网)具有更好的灵活性和可扩展性。有利于通信网的发展和演化需要，当然也有不利的因素，那就是使用的结构复杂度增加，好在随着现代通信网技术72、电话网的拓扑结构通信网经常采用的拓扑结构有：网形网、星形网、总线形网、树形网和复合形网等，电话网除用户环路部分外，以网形网、星形网和复合形网为主体。具体结构见第一章图1.1-1.3所示。3、电话网的等级结构在各个国家电话网都是履盖全国的网络，一般分为本地网和长途网，本地网与长途出口局之间一般以星形结构相连接。而不同地区的长途局之间拟以网型网结构连接。现代通信网技术8这种具有嵌套式结构的电话网称为电话网的等级制结构。。（2•早期我国长途电话网由C1、C2、C3、C4四级长途交换中心组成，为遂级汇接网，C1为一级长途交换中心，全国共设8个，它们之间以网型网连接。C2为二级长途交换中心，设在各省会城市，全国共有31个。C3为三级长途交换中心，设在各地区城市，全国大约有350多个。C4为四级长途交换，是长途自动交换终端，设在全国各县城，全国大约有2200多个。C2、C3、C4之间一般为逐级汇接方式连接。（1ITU-T的有关建议，交换局最多分为五个等级，从高至低依次为一级交换中心(C1局)、二级交换中心(C2局)、三级交换中心(C3局)、四级交换中心(C4局)和端局(C5局)，我国采用5级制，传统的5级制电话网等级结构示意图如图3.2所示。现代通信网技术9图3.2电话网等级结构示意图国际局一级交换中心C1二级交换中心C2三级交换中心C3四级交换中心C4端局C5汇接局Tm国际长途网本地网现代通信网技术103.本地电话网是指在同一长途编号区内，由若干个端局或者由若干个端局和局间中继、长市中继、用户线、话机等所组成的电话网。一个本地电话局能且只能有一个长途号，本地网内用户采用统一编号，彼此之间的呼叫无需本地电话网为两级基本结构，是由汇接局Tm和C5端局两个等级的交换中心组成的。其网络结构如图3.3图3.3大中城市本地网络结构示意图现代通信网技术11（4随着社会和经济的发展，以及电话业务普及率的提高，传统的五级制结构正逐渐向三级制结构演变。其中长途网将由省间长途网和省内长途网二级组成，两级长途电话网的等级结构如图3.4所示。2km2km2km.现代通信网技术12省级平面省内平面基于路由低呼损直达路由高效直达路由DC1DC1DC1DC1DC2DC2DC2DC2DC2DC2DC2A省B省图3.4两级制长途电话网的等级结构示意图现代通信网技术133.1.2电话网的路由及路由选择1、路由的含义及分类（1）路由是网络中任意两个交换中心之间建立一个呼叫连接或传递信息的路径。它可以由一个电路群组成，也可以由多个电路群经交换局串接而成。如图3.5所示，交换局A与B，B与C之间的路由分别是A→B，B→C，它们各由一个电路群组成，交换局A与C之间的路由是A→B→C，它由两个电路群经交换局BBAC图3.5路由示意图现代通信网技术142.组成路由的电路群根据要求可具有不同的呼损指标。对低呼损电路群，其上的呼损指标应小于或等于1%；对高效电路群没有呼损指标要求。相应地，路由可以按呼损进行分类。在一次电话接续中，常常对各种不同的路由要进行选择，按照路由选择也可对路由进行分类，等等。概括起来路由分类如下：跨区路由跨级路由基于路由分接所连交换中心的位置收话区路由发话区路由接所交换区分安全迂回路由常规路由与非常规路由最终路由直达路由首选路由与迂回路由按路由选择分低呼损路由高效路由按呼损分路由分类·现代通信网技术15(1)基干路由是构成网络骨干结构的路由，由具有汇接关系的相邻等级交换中心之间以及长途网和本地网最高等级交换中心之间的低呼损电路群组成。(2)直达路由是指由两个交换中心之间的电路群组成的，不经过其他交换中心转接的路由。任意两个等级的交换中心由低呼损电路群组成的直达路由称为低呼损直达路由，低呼损直达路由示意图如图3.2和3.3中的细实线所示。电路群的呼损小于或等于1%，且话务量不现代通信网技术16(3)任意两个交换中心之间由高效电路群组成的直达路由称为高效直达路由。(4)首选路由是指某一交换中心呼叫另一交换中心时，有多个路由可供选择，第一次选择的路由就称为首选路由。当首选路由遇忙时，迂回到第二或第三个路由时，那么第二或第三个路由称为第一路由的迂回路由。迂回路由通常由两个或两个以上的电路群经转换交换中心串接而成。现代通信网技术17(6)最终路由是任意两上交换中心之间可以选择的最后一种路由，由无溢呼的低呼损电路群组成。2为了提高网络的利用率和服务质量，使网络安全可靠地运行，应根（1长途网中同一省内具有汇接关系的省级交换中心DC1与地(市)级交换中心DC2之间，以及不同省的省级交换中心DC1之间应设基干路由；本地网中具有汇接关系的端局与汇接局之间；汇接局与汇接局之间均现代通信网技术18（2任意两个等级的交换中心之间根据话务量大小，在经济合理的前提下，可设置直达电路群，这里直达电路群可以是低呼损电路群，长途网中同一省内地(市)交换中心DC2之间，以及省市中心DC1与各DC2之间可以根据传输电路的情况设置低呼损电路群或高效电路群。DC1与地(市)DC2之间，以及不同的DC2与DC2之间，当话在本地网中，任一汇接局与无汇接关系的端局以及端局与端局现代通信网技术193（1路由选择也称选路，是指一个交换中心呼叫另一个交换中心时在多个可传递信息的途径中进行选择，对一次呼叫而言，直到达根据ITU-T的E.170建议从两个方面对路由选择进行描述：路由选择结构和路由选择计划。路由选择结构分为有级(分级)a如果在给定的交换节点的全部话务流中，到某一方向上的呼叫都是按照同一个路由依次进行选路，并按顺序溢出到同组的路由上，而不管这些路由是否被占用，或这些路由能不能用于某些特定的现代通信网技术20呼叫类型，路由组中的最后一个路由为最终路由，呼叫不能再溢出，b如果违背了上述定义(如允许发自同一交换局的呼叫在电路群之间相互溢出)，则称为无级选路结构。②路由选择计划是指如何利用两个交换局间的所有路由组来完成一对节点间的呼叫。它可分为固定选路计划和动态选路计划两类a固定选路计划是指路由组的路由选择模式总是不变的。即交换机的路由表一旦制定后相当长的一段时间内交换机按照表内指定的路由进行选择。但是对某些特定种类的呼叫可以人工干预改变现代通信网技术21b动态选路计划与固定选路计划相反，路由组选择模式是可变的。即交换局所选的路由经常自动改变。这种改变通常根据时间、状态或事件而定，路由选择模式的更新可以是周期的或非周期的；预先设定的或根据网络状态而调整的；也可以是实时或在线的等等。(2)无论采用什么路由选择方式，路由选择应遵循下述基本原则abc）一个呼叫连接中串接的段数应尽量的少。即首选串接段数少的路d）能够在低等级网络中疏通的话务量应尽量在低等级中疏通。现代通信网技术22a）网内任一长途交换中呼叫另一长途中心的所选路由局向最多为b）同一汇接区内话务应在该汇接区内疏通。c）发话区的路由选择方向为自下而上，受话区的路由选择方向为d）按照“自远而近”的原则设置选路顺序，即首选直达路由，次选迂回路由，最后选最终路由。按照上述原则长途二级网的固定等级制选路如图3.6所示。现代通信网技术23.图3.6长途网的路由选择示意图现代通信网技术243.1.3电话网的信令系统信令是指通信网(包括电话网)中，在各个交换局之间为完成呼叫连接而执行的信息交换语言。信令系统是使网络中的交换机、网络数据库以及其它智能节点之间完成消息(包括呼叫建立，监视和释放的消息)和信息(包括分布式应用进程和网络管理所需要的信息)交换的系统。电话交换机之间的信令传送，主要有两种方式，即随路信令系统和共路信令系统。1、话网的信令系统，可以根据它们的功能以及应用区域进行分类。从信令的功能上看，信令可分为监视信令、选择信令和操作信令。现代通信网技术25监视信令也称为线路信令，主要用来检测和改变用户线以及网络中其它线路的状态或条件。选择信令也称为记发器信令，它和呼叫建立有关，主要由被叫地址(即被叫用户的电话号码)操作信令主要用于检测和传送网络的拥塞信息、反映电路或设备的状态信息及计费信息等。这些信息的功能是为了能有效地利用信令按与其话路的关系又可分为随路信令和共路信令系统。前者是信令信息与话音信息在同一通道中传道，而后者是采用专门现代通信网技术26.图3.9呼叫过程的基本信令示意图交换机A交换机B主叫用户线中继线用户线（终端局）（发端局）启呼（摘机）拨号音拨号信令占用信道选择信令（路由信令）回铃音信令振铃信令应答信令（通话）后向挂机信令前向挂机信令拆线证实信令应答（摘机）复原（挂机）复原（挂机）被叫用户线信令局间信令用户线信令现代通信网技术272.随路信令是在传送话音的信道中传送的为建立和拆除该话路所需的各种业务信息。我国普遍使用的随路信令系统称为中国1号信令系统。在PCM通信中，广泛采用的4位编码的数字型线路信令。每一个话路占用4个比特位，分别位于PCM基群信号(2048kbit/s)的不同帧(每16帧组成一个复帧)的第16号时隙。16个帧共32个四位组，其中30个四位组传送30个话路的随路信令，0号帧的16时隙的8位码组用于传递复帧同步信号，如图3.11所示。现代通信网技术28图3.11PCM30/32路时隙分配示意图.F2F15F0F1F14F13F12F11F10F9F8F7F6F5F4F3022272625302324293128212019181716151413121110987654321011101101111111A1218765430011A2100复帧结构：16帧为一复帧（2ms）帧结构：32个时隙（256bit,125us）帧同步时隙偶帧帧同步码保留给国际用（暂定为1）奇帧保留给国内用（暂定为1）复帧同步码复帧告警和备用码标志信号时隙话路时隙badcbadcF2CH2CH17信令码信令码badcbadcF1CH1CH16信令码信令码...现代通信网技术293.随路信令系统优点是比较简单，不占用专门通道，易于处理，但它存在着许多局限性：信令传送速度低，通话建立时间长，容量很有限，难以传送与按续无关的信息。于是，人们就将信令通道与话音通道分开，把若干条电路的信令集中在一条专用信道上传送，这就是共路信令系统，也称为公共信