[信息传输与交换技术][课件][第07章][电信支撑网]

1现代传输与交换技术第7章电信支撑网22.1数字同步网•数字同步网（简称同步网）负责为各种业务网及传输网提供定时，以实现各种业务网的同步。•同步是通信网的神经系统，若同一个网络中的各个单元相互不同步，则会导致时隙不对准、收与发不能正确连接；若网络之间彼此不同步，则网络之间无法正常通信，业务不能互通。3同步网按同步方式可分为全同步网、全准同步网、混合同步网。1.全同步网•在该类同步网中，最常见的是主从同步网，即网内设一时钟主局，配有高精度时钟，网内各局均受控于该全局（即跟踪主局时钟，以主局时钟为定时基准），并且逐级下控，直到网络中的末端网元——终端局。同步网分类4同步网分类2.全准同步网•是指网络中时钟具有相同的级别，网内所有时钟相互独立，毫无关联。•这种同步网要求网内各个时钟都具有极高的精度和稳定度，以保证业务网的同步性能。由于时钟精度高，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，因此又称伪同步。•通常用于一些地域小的国家或国际间的同步。5同步网分类3.混合同步网•将同步网划分为若干个同步区，每个同步区为一个子网，在子网内采用全同步方式，在子网间采用准同步方式，如图2.1所示。6至国外国际局伪同步MS：主从同步MSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMSMS国际局国际局市内局市内局国内局国内局国内局国内局市内汇接局市内汇接局市内汇接局市内汇接局端局端局端局端局……图2.1混合同步7三级同步网节点•同步网节点是指同步网上设置各级时钟的地方，一般是在各个通信中心或通信楼内，各种通信设备可以直接从节点时钟上获取同步网定时。1.一级节点——设置一级时钟（即基准时钟），输出信号的频率准确度优于1×10E-11，包括由铯原子钟组成的PRC和由GPS配铷原子钟组成的PRS（在我国PRS又称为LPR）。基准时钟一般设置在国家首府或地域中心。2.二级节点——设置二级时钟，输出信号的频率准确度应优于1×10E-8，一般设置在各省、自治区、直辖市的长途通信楼内，或地、市级长途通信楼以及一些重要的汇接局内。3.三级节点——设置三级时钟，输出信号的频率准确度优于1×10E-6，一般设置在本地网内的汇接局或端局。8主时钟（北京）从时钟（武汉）区域基准时钟1区域基准时钟2省会局省会局市局市局GPSGPS同步区1LPRPRC同步区2图2.2我国网同步的方式9时钟工作模式•正常工作模式——跟踪锁定上级时钟。此时从站跟踪锁定的时钟基准是从上一级站传来的，可能是网中的主时钟，也可能是上一级网元内置时钟源下发的时钟，也可是本地区的GPS时钟。•当所有定时基准丢失后，从时钟进入保持模式，设备模拟它在24小时以前存储的同步记忆信息来维持同步状态，此种工作模式的时钟精度仅次于正常工作模式时的时钟精度。•当从时钟丢失所有外部基准定时，也失去了定时基准记忆或处于保持模式太长，从时钟内部振荡器就会工作于自由振荡模式，此种模式的时钟精度最低。102.2管理网•网络管理就是指对网络的运行状态进行监测和控制，使其能够有效、可靠、安全、经济的提供服务。•网络管理的目标：1.有效性：网络要能够准确而及时的传送信息。2.可靠性：网络必须能够稳定的运转，要具备自愈能力。3.开放性：网络要能够接受多厂商生产的设备。4.综合性：网络业务应多样化。5.安全性：如保密性、抵御非法访问和破坏、抵御病毒。6.经济性：对网络经营者和用户双方而言都要具备经济性。112.2管理网•管理网的职责主要包括：1.配置管理：管理网络的建立、扩充、改造和提供。2.性能管理：分为面向服务质量的性能管理（包括有效性、响应时间和差错率等）和面向网络效率的性能管理（包括吞吐量和利用率等）。3.故障管理：当网络故障时所采取的管理活动，包括故障确定、告警、故障定位、电路测试、业务恢复等。4.安全管理：提供信息的保密、认证和完整性保护机制等，使数据及系统免受侵扰和破坏。5.帐务管理：计算和收取用户使用网络服务的费用。12电信管理网TMN•TMN是国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）提出的具有标准协议、接口和体系结构的管理网络，它为电信网提供一个有组织的网络结构，以取得各种类型的操作系统之间、操作系统与电信设备之间的互连。•TMN在逻辑上是一个独立的网络，在物理上可以利用电信网的一部分来提供它所需要的通信。•TMN能够跨越多厂商和多技术进行管理，它能够在多个网络管理系统和运营系统之间互通，并且能够在相互独立的被管网络之间实现管理互通，因而互联的和跨网的业务可以得到端到端的管理。TMN及电信网的总体关系如图2.3所示。13图2.3TMN与电信网的关系•运行系统代表实现各种管理功能的处理系统；•数据通信网（DCN）提供管理系统与被管理网元之间的数据通信。•工作站代表实现人机界面的装置；142.3信令网•所谓信令，就是指在通信网上为完成某一通信业务，节点之间要相互交换的控制信息。•为保证在一次通信业务的执行过程中相关的终端设备、交换设备、传输设备能够协调一致地完成必需的交换动作和控制信息的传递，通信网必须提供一套标准的控制系统，在相关设备之间交换控制信息，以协调完成相应的控制任务。我们将这些控制信息的语法、语义、信息传递的时序流程以及产生、发送和接收这些控制信息的软、硬件共同组成的集合体称为信令系统，例如电话网上的No.7信令、Internet上的各种路由信息协议、TCP连接建立协议等均属此范畴。152.3信令网•信令系统的主要功能就是指导终端、交换系统、传输系统协同运行，在指定的终端间建立和拆除临时的通信连接，并维护网络本身的正常运行，具体包括：1.监视功能：监视设备的忙闲状态和通信业务的呼叫进展情况。2.选择功能：通信开始时，通过在节点间传递包含目的地地址的连接请求消息，使得相关交换节点根据该信息进行路由选择，进行入线到出线的交换接续，并占用局间中继线路。通信结束时，通过传递连接释放消息通知相关交换节点释放本次通信业务占用的中继线路，并拆除交换节点的内部连接。3.管理功能：进行网络的管理和维护，如检测和传送网络的拥塞信息、提供呼叫计费信息、提供远端维护信令等。162.3信令网•这里以最简单的局间电话通信业务为例，说明信令在一次通信过程中所起的作用，见图2.4。从图中可以明显地看到，在一次电话通信过程中，信令在连接建立、通信和释放阶段起了关键作用，如果没有这些信令，人和机器都将不知所措，出现混乱状态。没有摘机信令，交换机就不知道该为哪个用户提供服务；没有拨号音，用户就不知道交换机是否被占用并准备就绪，盲目拨号交换机可能收不到。即使在通信阶段，信令系统也始终对用户通信状态进行着不间断的监视。由于信令系统在实现一个通信业务的过程中起了重要作用，因此人们将其比作通信网的神经系统。17摘机拨号音拨号占用选择信号回铃音振铃摘机应答话音拆线挂机忙音挂机拆线连接建立阶段用户间通信阶段连接释放阶段图2.4电话业务的基本信令流程18信令的分类•信令按其工作区域的不同可分为用户线信令和局间信令。1.用户线信令：指在终端和交换机之间的用户线上传输的信令。例如主、被叫用户的摘/挂机信令、主叫用户拨打的电话号码等；交换机向用户发送的信令，主要有铃流和忙音等音信号。2.局间信令：指在交换机和交换机之间、交换机与业务控制节点之间传递的信令。它们主要用来完成连接的建立、监视、释放，网络的监控、测试等功能，比用户线信令复杂得多。19图2.5(a)随路信令系统示意(b)公共信道信令系统示意交换网络交换机A公共控制信令设备交换网络交换机B公共控制信令设备话路(a)交换网络交换机A处理机信令设备交换网络交换机B处理机信令设备话路(b)数据链路信令的分类•按信令信道与用户信息传送信道的关系分，信令分为随路信令和公共信道信令。图2.5描述了这两种信令系统的组成结构。20信令的分类•随路信令系统的主要特点是信令与用户信息在同一条信道上传送，或信令信道与对应的用户信息传送信道一一对应。以传统电话网为例，当有一个呼叫到来时，交换机先为该呼叫选择一条到下一交换机的空闲话路，然后在这条空闲的话路上传递信令，当端到端的连接建立成功后，再在该话路上传递用户的话音信号。我国在早期模拟电话网时代广泛使用的中国1号信令系统就是一个典型的带内多频互控随路信令系统。•公共信道信令系统的主要特点是信令在一条与用户信息信道分开的信道上传送，并且该信令信道并非某一个用户信息信道的专用信令信道，而是为一群用户信息信道所共享。仍以电话呼叫为例，当一个呼叫到来时，交换节点先在专门的信令信道上传递信令，端到端的连接建立成功后，再在选好的话路上传递话音信号。21信令的分类•与随路信令相比，公共信道信令具有以下优点：1.信令系统独立于业务网，具有改变和增加信令而不影响现有业务网业务的灵活性。2.信令信道与用户业务信道分离，使得在通信的任意阶段均可传输和处理信令，可以方便地支持未来出现的各类交互、智能新业务。3.便于实现信令系统的集中维护管理，降低信令系统的成本和维护开销。•由于公共信道信令具有这些优越性，因此在目前的数字电话通信网、智能网、移动通信网、FR网、ATM网上均采用了公共信道信令方式。目前，在电话通信网上，已标准化和正在使用的局间公共信道信令系统只有一种，就是7号信令系统。227号信令•7号信令系统是ITU-T在20世纪80年代初为数字电话网设计的一种局间公共信道信令方式。与传统的随路信令系统相比，7号信令系统最显著的特征是：它是一个以分组通信方式在局间专用的信令链路上传递控制信息的公共信道信令系统，主要的特点如下：1.7号信令链路是一个工作于双向方式的数据信道，速率为64kb/s。2.7号信令系统的本质是一个高速分组交换系统，信令系统之间通过局间的专用信令链路以分组的形式交换各类业务控制信息。在7号信令中，分组被称为信号单元SU(SignalUnit)。3.一条信令链路可以传送若干条话路的信令，理论上话路群的最大容量为4096条。237号信令的功能结构•7号信令的基本功能结构分为两部分：消息传递部分(MTP)和适合不同业务的独立用户部分(UP)。用户部分可以是电话用户部分(TUP)、数据用户部分(DUP)、ISDN用户部分(ISUP)等，如下图所示。•消息传递部分MTP作为一个公共消息传送系统，其功能是在对应的两个用户部分之间可靠地传递信令消息。按照具体功能的不同，它又分为3级，并同UP部分一起构成7号信令的基本4级结构。如图2.6所示。用户部分UP用户部分UP消息传递部分MTP24图2.67号信令的功能结构信令网功能级用户级用户级信令网功能级信令链路功能级信令链路功能级信令数据链路级信令数据链路级信令点A信令点B第一级(L1)第二级(L2)第三级(L3)第四级(L4)257号信令的功能结构•4级结构中各级的主要功能如下：1.MTP-1：信令数据链路功能，定义了7号信令网上使用的信令链路的物理、电气特性以及链路的接入方法等，相当于OSI参考模型的物理层。2.MTP-2：信令链路功能，负责确保在一条信令链路直连的两点之间可靠地交换信号单元，它包含了差错控制、流量控制、顺序控制、信元定界等功能，相当于OSI参考模型的数据链路层。3.MTP-3：信令网功能，在MTP-2的基础上，为信令网上任意两点之间提供可靠的信令传送能力，而不管它们是否直接相连。该级的主要功能包括信令路由、转发、网络发生故障时的路由倒换、拥塞控制等，相当于OSI参考模型的网络层。4.UP：由不同的用户部分组成，定义与某一类用户业务相关的信令功能和过程，相当于OSI参考模型的应用层。26附注：OSI参考模型•OSI参考模型的全称是开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel，OSI/RM），它是由国际标准化组织ISO提出的一个网络系统互连模型。如下图所示：数据链路层提供物理链路连接物理层传输层网络层会话层表示层应用层检测和校正物理链路产生的差错，提供流量控制等功能为两个进程之间的会话提供建立、维护和终止连接的功能代表应用进程协商数据表示为网络应