现代通信技术(下)5.1-5.2通信网基础-概述.ppt

2019/4/23,1,第五章 通信网概述,5.1 通信网的类型,2019/4/23,2,通信网的类型,通信网的类型主要有三种： 业务网是指向公众提供电信业务的网络。包括固定电话网、移动电话网、IP电话网、数据通信网、智能网、窄带综合业务数字网(N-ISDN)和宽带综合业务数字网(B-ISDN)等。 传送网是指数字信号传送网，包括骨干传送网和接入网。 支撑网包括No.7信令网、数字同步网和电信管理网(TMN)。 它们之间的关系：,2019/4/23,3,通信网的类型,通信网更进一步的具体分类： 有线业务网 PSTN, ISDN, IN, VoIP ； 移动通信网 GSM, CDMA, GPRS, 3G ； 数据通信网 X.25, DDN, FR, IP, ATM, MPLS ； 传送网 PDH, SDH, DWDM, AN ； 支撑网 CCS No.7, DSN, TMN 。,2019/4/23,4,通信网的类型,传统的通信网络由三部分组成： 用户终端 网络向用户提供服务的界面(接口)； 交换系统 在任意两个用户间可建立、维护、拆除连接； 传输系统 信号在不同系统间传输的通道，由发送设备、接收设备、再生中继设备等构成。,2019/4/23,5,业务网,1、电话网 覆盖范围广，业务量大； 我国的电话网规模世界第一； 本地电话网：在同一编号区内的电话网，由端局、汇接局及相应传输链路组成； 长途电话网：在不同编号区之间通话的网络，由长途交换局和传输链路组成； 电话交换局：电话通信网核心设备。目前均采用数字程控交换设备。每一路电话编码为64KBit/S的PCM数字信号，占用一次群中的某个时隙，在信令的控制下进行交换和传输，实现不同用户间的通话。,2019/4/23,6,业务网,我国的电话网为五级结构，交换局根据服务区域的大小分为C1C5五级； C1C4为长途局，C5为端局(直接和用户相连)； 随着电话网的数字化，我国的电话网在向三级网络演变(C1,C2合并为DC1，C3,C4合并为DC2。 具体结构：,DC1,DC2,2019/4/23,7,支撑网,电信支撑网是对电信网的正常运营起到支持作用的一类网络，包括三种不同类型的网络： 信令网：通过公共的网络传送信令信号； 同步网：提供全网同步的时钟； 电信管理网：通过计算机系统对全网进行统一的管理。,2019/4/23,8,第五章 通信网,5.1.1 电话网的结构,2019/4/23,9,电话网是目前覆盖范围最广，业务量最大的网络。按照装机容量来衡量，我国的电话网是目前世界上规模第一位的网络。 电话网中的中心设备是程控交换机，根据其服务范围，程控交换机分为不同的等级。 电话网分为本地电话网和长途电话网。本地电话网是在同一编号区内的网络，由端局、汇接局和传输链路组成；长途电话网是在不同的编号区之间通话的网络，由长途交换局和传输链路组成。 本章讨论电话网的等级结构、路由选择和节点设备。,2019/4/23,10,电话网的拓扑结构,1、网状连接 电话网中交换局互连常用的拓扑结构之一是网状连接。当采用网状连接时，每两个交换局之间均存在一条直接相连的路由，每条路由由足以传送两局之间电话呼叫的电路群组成。这里每个交换局称为节点，而每条路由又称为网的支路。,假设网状网具有N个节点，则网状网的总支路数S为： S = N(N-1)/2 因此，当网络中节点数增加时，所需的支路数将迅速增加，这将增加网络传输链路的投资费用，这一点使得网状网的使用只能局限于节点数比较少的网络。,2019/4/23,11,电话网的拓扑结构,2、星状连接 与网状网不同，星状网的连接方式如图所示。在星状网中，网的支路数明显小于网状网，但两个节点之间的呼叫必须通过中心节点转接。中心交换局用于在端局之间接续中继呼叫，常称为汇接局。,2019/4/23,12,电话网的拓扑结构,3.重叠星状网 为了在更多的节点之间建立起连接，又不造成支路数过多，一种比较实用的结构是重叠星状网。 实际的电话网结构是网状网和重叠星状网结构的组合，这是把各种结构的优点组合起来的复合电路网。这种复合式结构有利于减小电话网的投资。,2019/4/23,13,电话网的等级制结构,电话网结构 电话网是开通电话业务的一种业务网络。 电话网可以分为本地网和长途网。 本地网是指在同一编号区域范围内，由若干个端局或者若干个端局和汇接局所组成的电话网。,长途网是指在全国范围内，由端局、汇接局和若干个长途局所组成的电话网。,2019/4/23,14,电话网的等级制结构,长途网的网络结构由一、二、三、四级长途交换中心及五级交换中心(端局)组成。一级交换中心之间相互连接构成网状网，其他各级交换中心以逐级汇接为主，辅以一定数量的直达电路，从而构成一个复合型结构。 随着电话网的数字化进程的实现，C1、C2合并为一级，即DCl，C3、C4合并为一级，即DC2，其结构如上图所示，我国的电话网从五级网演变为三级网，一级交换中心之间形成网状连接，为今后实现动态无级路由选择创造了条件。 本地网中可设置汇接局和端局两个等级的交换中心，也可只设置端局一个等级的交换中心。本地网中的汇接局主要是疏通本地话务，当用于疏通长途话务时，它在等级上相当于第四级长途交换中心。,2019/4/23,15,电话网的等级制结构,本地网又可分为：大中城市本地网、市内电话网和农村电话网。 当一个编号区域的服务范围包含大中城市市区及其所管辖的郊区和农村时，称为大中城市本地网。 当一个编号区域的服务范围仅限于城市而不包括郊区和农村时，称为市内电话网。 当一个本地电话网的服务区域只包含县城及农村范围时，称为农村电话网。,2019/4/23,16,电话网的等级制结构,大中城市本地网和市内电话网的网络结构分别如下图所示：,2019/4/23,17,第五章 通信网,5.1.2 电话网的路由选择,2019/4/23,18,分级路由选择,路由的种类 电话网中传统的路由选择方法是分级别选路，这种路由选择方法是与电话网的等级制结构相适应的，路由可以分为三类： 基干路由：由同一交换区内相邻等级交换中心之间低呼损电路群及一级交换中心间的低呼损电路群所组成。该路由上的话务量不允许溢出至其他路由。 低呼损直达路由：由任意两个等级交换中心之间的低呼损电路群所组成。它可以全部或部分地旁路基干路由，在该路由上的话务量不允许溢出至其他路由。 高效直达路由：它是任意两个等级交换中心之间高效电路群所组成的路由。可以全部或部分地旁路基干路由，在该路由上的话务量可以溢出至其他路由。,2019/4/23,19,分级路由选择,基干路由、低呼损直达路由和高效直达路由,2019/4/23,20,分级路由选择,路由选择及迂回 当网中出现一个呼叫时，先为其选择高效直达路由，如果这条路由出现阻塞，则转向上面等级的交换局，依次选择迂回路由，最后选择最终路由。最终路由是不允许溢出的路由，它可以与基干路由一致，也可以部分一致。,右图是一个单迂回路由的例子，图中的两个交换中心通过高效直达路由连接。当有呼叫到达时，首先选择直达路由，若直达路由不空闲，则该呼叫将溢出到图中所示的迂回路由，不能由迂回路由传输的呼叫将被阻塞，交换系统送回呼叫源忙音。,2019/4/23,21,分级路由选择,多级迂回路由的选择 当存在多条迂回路由时，路由选择的原则是每次都选择离被叫最近的路由，当所有的路由均无法选通时，该呼叫被阻塞。 多级路由选择过程见右图。,2019/4/23,22,动态无级路由选择,采用这种方法的前提是电话网中的交换机是程控数字交换机，并且采用公共信道信号系统。 动态，指的是网络中路由选择的顺序是随时间而变化的，相当于每个节点具有一张变化的路由表。 无级，指的是路由选择的顺序与交换局的等级无关，即在路由选择这个问题上，各交换局都是平等的。 在动态无级网中，中央选路处理机定期收集网中交换机出局中继线的忙闲信息以及它们的呼叫处理单元上的负载信息，并据此来更新路由表。为了减小传输的开销，一般路由选择不超过两段链路，即对于一条迂回路由来讲，中间只经过一个转换交换机。,2019/4/23,23,动态无级路由选择,右图是动态无级选路网的结构，它是由路由选择处理机、若干程控数字交换机、交换机之间的传输链路，以及交换机和路由选择处理机之间的数据链路构成的。 右图中A是源节点，B是目的地节点。A,B,C,D,E,F,G分别,为长途程控交换机。在A和B两节点间共有6条不同的路由，其中路由1为直达路由，2、3、4、5、6均为迂回路由，它们分别经过中间节点E、F、G、D和C。这6条路由可以有不同的选择顺序。图中列出了4种不同的顺序，它们分别可以在上午、下午、晚上和周末采用。,2019/4/23,24,动态无级路由选择,动态无级选路的优点：提高了网络的利用率。 根据已采用动态无级选路技术的国家的统计资料，无级选路可减少15%的开销。效益高的原因是动态路由选择与电话网中话务量的动态变化相适应。电话网中话务量是时间的函数，在一天24小时内，有时话务量将到达它的峰值，有时又将到达谷点，同时各个交换局到达的话务量也是不平衡的。 分级制路由选择本质上是静态的，所以必须按峰值话务量来设计电话网，从而使网中的一部分容量在非高峰期间被闲置。动态无级路由选择通过自适应选路来调整话务量的分配，用较少的资源来处理同样的负载，从而提高了网络资源的利用率。,2019/4/23,25,支撑网,1、信令网 公共信道信令网是通过公共信道链路来传送各种信令信号的，一条信令链路上可以传送多路电话的信令信号。在电信网中除ISDN，传送电话网的信令还可以传送移动网、智能网、ISDN以及管理网的信令信号和信令信息。由于信令是建立连接的控制信令，信令错误将导致建立错误的连接，或者不能建立连接，因此，信令网在整个通信网中的作用是显而易见的。 目前的公共信道信令网为No.7信令网，是由ITU-T确定的一个公共信令网，由信令点和信令转接点组成。 信令网中，地址经过编码以后进行传送，通过形成信令消息，经过路由选择，链路控制再经物理信道传送到目的地。信令网是一个专用的分组交换网，按照No.7信令网本身的协议来运营。,2019/4/23,26,支撑网,由于信令网中传送的是地址及连接控制信号，监视信令网对这些信号传送的可靠性显得尤其重要。因此，信令网的设计一般都需要具备充分的冗余度。一般来说，一个信令点通过两条信令链路连至两个信令转接点，信令转接点连至两个信号转接点。当某一条信令链路出现故障的时候，可以从另一条信令链路上进行传送，从而提高传送的可靠性。,2019/4/23,27,5.2 支撑网,5.2.1 No.7信令网 . 信令网概念与功能 信令是指通信网中的控制指令，它是控制交换机动作的信号和语言，而完成这些控制过程的控制信号的产生、发送、接收的硬件及操作程序的全体就是信令系统。 信令网是具有多种功能的业务支撑网，主要用途如下： 电话网的局间信令：完成本地、长途和国际的自动/半自动电话接续; 电话交换的数据网的局间信令：完成本地、长途和国际的自动数据接续; ISDN网的局间信令：完成本地、长途和国际的电话和非话的各种接续； 智能网信令：信令网可以传送与电路无关的各种信令信息，完成信令业务点（SSP）和业务控制点（SCP）间的对话，开放各种用户补充业务。,2019/4/23,28,5.2.1 No.7信令网,. No.7信令的基本功能结构,图5.9 No.7信令系统基本功能结构,图5.10 No.7信令系统的四级结构,2019/4/23,29,. 信令网的组成与网络结构 （） 信令网的组成 信令网由信令点（SP）信令转换点（STP）和信令链部分组成。 （）信令系统工作方式 在使用NO.7信令传送局间话路群信令时，根据话音通路和信令链路的关系，可采用两种工作方式：直联工作方式和准直联工作方式。,图5.11 直联工作方式和准直联工作方式示意图,5.2.1 No.7信令网,2019/4/23,30,（） 信令网结构,图5.12 信令网的结构示意图,5.2.1 No.7信令网,2019/4/23,31,（） 信令网中信令区的划分及设置 信令网的信令区划分为主信令区、分信令区、信令点三级，这样HSTP设在信令区，LSTP设在分信令区。 为了保证NO7信令网安全可靠地运行，制定了如下组网原则： 各分信令区的LSTP只与所属主信令区的LSTP相连，不同分信令区的LSTP间不连接；不同分信令区的信令业务均经HSTP转接，每一个信令区的HSTP除负责本主信令区的各个信令点到其他主信令区的信令业务转接外，还负责本信令区内各分信令区间的信令转接。 LSTP与HSTP的连接一般用分区固定连接方式，即LSTP连接A、B平面内成对的HSTP。 SP与HSTP的连接：各SP按分区固定连接方式分别与本分信令区的两个成对的LSTP相连。一般情况不允许其他信令区的SP与信令区的LSTP相连。当不同信令区相邻的两地间信令业务流量较大时，可以开设直联信令链路。,2019/4/23,32,. 信令网的路由选择 （） 信令路由 信令路由是一个的信令消息到达信令消息目的地所经过的各个的信令消息路径，在准直联信令网中，途中经过的各个都是预先确定的。 信令路由按其特征和使用方法分为正常路由和迂回路由两类。 （） 路由选择的原则 路由选择的一般原则为： 信令路由应首先选择正常路由，当正常路由发生故障不能使用时，再选择迂回路由。 信令路由中具有多个迂回路由时，先选择优先级最高的第一迂回路由，第一迂回路由发生故障时，再选第二迂回路由，以此类推。 在正常路由或迂回路由中，若有多个同一优先级的多个路由（N），它们之间采用负荷分担方式工作，则每个路由承当整个信令负荷的1/N。若负担分担的一个路由中一个信令链路组（或路由）发生故障，则将信令倒换到其他信令链组（或路由）。,2019/4/23,33,支撑网,2、数字同步网 数字同步网是另一种电信支撑网，它的主要任务是给电信网提供同步的时钟信号。 目前我国同步网的建设是在全国范围内划分为若干个同步网，每个同步网中采用铯原子钟作为基准时钟源，同步网与同步网之间工作于准同步方式，同步网之内采用主从同步方式，网内各低等级的时钟均锁定于基准时钟，从而实现了网内时钟的同步，以满足电信网对信号进行高速的交换和高速的传输需要。,2019/4/23,34,支撑网,在同步网中各通信枢纽设置BITS(综合大楼定时供给系统)，BITS中的时钟源一般锁定于基准时钟源或者也可以采用GPS接收机形成高精度时钟源。在通信楼中BITS形成一个同步的时钟源对大楼中的各种通信设备如SPC，SDH，ATM，IP，DDN，STP等设备供给同步的时钟信号，从而对通信服务质量提供了保障。,2019/4/23,35,5.2.2 数字同步网,. 同步方式 （） 准同步方式（） 主从同步方式（3）等级主从同步 （4） 互同步方式（5）外部基准频率同步方式,图5.14 主从同步的连接方式,2019/4/23,36,. 基准时钟源及受控时钟源 （） 基准时钟源 铯原子钟 铷原子钟 全球定位系统GPS （） 受控时钟源（从时钟） . 同步网的组网方式及等级结构 第一级：基准时钟，是网内唯一的主控时钟源，采用铯原子钟组实现。 第二级：具有保持功能的高稳定度时钟，由受控的铷钟或高稳定度晶体钟实现，分为A类和B类。 第三级：具有保持功能的高稳定度晶体时钟，其频率稳定度可低于二级时钟，通过同步链路受二级时钟控制并与之同步。 第四级：一般晶体时钟，它通过同步链路受第三级时钟控制并与之同步。,2019/4/23,37,支撑网,3、电信管理网 采用计算机来对通信设备通信网络进行管理是现代电信网的一个重要的特点。由于通信网络的不断扩大以及通信设备功能的日益复杂，使得一个不能用计算机对其进行管理的设备已经不能够入网。 电信管理网由网管中心、网络