第3章 现代电信网

通信专业综合能力 授课人 武俊 2011年11月 第三章现代电信网 3 1电信网 1 3 1 1电信网的基本概念电信电信系统电信系统的构成模型 第三章现代电信网 3 1电信网 2 3 1 2电信网的构成要素从硬件构成来看 通信网由终端节点 交换节点 业务节点和传输系统构成 它们完成通信网的基本功能 接入 交换和传输 软件设施则包括信令 协议 控制 管理 计费等 它们主要完成通信网的控制 管理 运营和维护 实现通信网的智能化 硬件终端节点 最外围设备 信息 信号 信号 信息 交换节点 核心设备 负责集中 转发终端节点产生的用户信息 但它自己并不产生和使用 业务节点传输系统 提供传输信道 软件 协议 标准 3 1 3电信网的拓扑结构网状网 N N 1 2星型网 N 1 复合型网 网状网和星型网树型网 星型拓扑结构的扩展总线型网线型网环型网 与线型网结构相似 但首尾闭合形成环路 3 1 4电信网的分类在不同的角度划分类型 按业务性质分 电报 电话 数据 传真 图像 按服务地域分 国际 长途 本地 LAN MAN 按服务对象分 公用 专用 按传输介质分 电缆 光缆 卫星 按交换方式分 电路 报文 分组 按拓扑结构分按信号形式分 模拟 数字 按信息传递方式分 同步 异步 按网络功能分 传输网 业务网 支撑网 3 1 5电信网的质量电信网的质量要求 接通的任意性与快速性 最基本要求 影响因素电信网的拓扑结构电信网的可用网络资源电信网的网络设备可靠性评定 接通率接续延时信号传输的透明性与传输质量的一致性评定用户满意度信号的传输质量网络的可靠性与经济合理性网络可靠性设计不是追求绝对可靠 而是在经济性 合理性的前提下 满足业务服务质量要求即可 需要在可靠性和经济性之间取得平衡 3 2电话网 1 3 3 2 1电话网概述1 构成要素 见后图 用户终端设备 电话机 交换设备 电话交换机 负责用户信息的交换 传输系统 负责各交换点之间传递信息 2 电话网的特点语音业务的特点 1 速率恒定且单一 2 话音对丢失不敏感 3 话音对实时性要求较高 4 话音具有连续性 电话网的特点 1 同步时分复用 2 对用户数据透明传输 3 面向连接 图电话网的构成 3 2电话网 2 3 2 2电话网的服务质量决定电话业务质量的因素 接续质量接续呼损全程呼损指标分配接续时延 拨号前时延和拨号后时延 传输质量响度清晰度逼真度稳定质量失效率平均故障间隔时间 MTBF 平均修复时间 MTTR 系统不可利用度 3 2电话网 3 3 2 3电话网的等级结构等级网和无级网等级制电话网网状网星型影响级数的选择以及交换中心位置设置的因素各交换中心之间的话务流量 流向 全网的服务质量 全网的经济性 运营管理因素 另外还应考虑国家的幅员 各地区的地理状况 政治 经济条件以及地区之间的联系程度等因素 无级长途网国内长途电话网 见后图 本地电话网 见后图 国际电话网网络结构3 2 4电话网编号方案 复合型网 图三级网等级结构图 图二级长途电话网网络结构 图网状网结构的本地网 图本地网二级网结构 3 3数据通信网 1 3 3 1数据通信网的概念基本概念数据通信系统的组成 见后图 终端数据电路计算机系统数据通信网 见后图 通信子网本地网数据通信网的服务质量分组交换技术服务可用性传输时延时延变化 抖动 吞吐量分组丢失率分组差错率 3 网络的服务性能保障机制网络不可能100 可靠 面临的3类问题 数据传输中的差错和丢失网络拥塞交换节点和物理线路故障目前网络采用的服务性能保障机制差错控制 差错检测和差错校正 拥塞控制路由选择流量控制 数据通信系统的组成 数据通信网 3 3数据通信网 2 3 3 2数据通信网的组成我国的数据通信网3 3 3分组交换网 X 25网 3 3 4数字数据网 DDN 3 3 5帧中继3 3 6ATM网 3 3 3分组交换网 X 25网 基本思想 分组 存储 转发 技术特点动态统计时分复用存储转发差错控制和流量控制统计时分复用 见后图 逻辑信道 见后图 虚电路和数据报 见后图 分组交换网 见后图 ChinaPAC网 图统计时分复用 图逻辑信道的形成过程 图虚电路示意图 图数据报方式示意图 图分组交换网的组成 3 3 4数字数据网 DDN 1 2 以X 25建议为核心的分组交换数据网 为数据用户提供交换虚电路 SVC 和永久虚电路 PVC 数据业务 但是分组交换方式也受到自身技术特点的制约 节点机对所传送信息的存储转发和通信协议的处理 使得分组交换网处理速度慢 网络时延大 许多需要高速 实时数据通信业务的用户无法得到满意的服务 在市场需求的推动下 介于永久性连接和交换式连接之间的半永久性连接方式的数字数据网 DDN DigitalDataNetwork 作为一种数据通信应用技术的分支逐渐发展起来 DDN是利用数字信道来传输数据信号的数据传输网 因此 DDN的实现前提是通信网的数字化 其数字传输技术的范围不仅在局间中继或长途干线上 而且还包括数据终端与数据终端之间 3 3 4数字数据网 DDN 2 DDN特点 1 DDN是同步数据传输网 传输质量高 传输误码率可达10 11 2 传输速率高 网络时延小 3 DDN为全透明网 4 网络运行管理简便 5 DDN对数据终端设备的数据传输速率没有特殊的要求 而且可以根据用户的需要对数据速率和信道带宽进行灵活设置 DDN网络组成结构 见后图 本地接入系统复用及交叉连接系统 FDM和TDM 局间传输系统 基群信道 网同步系统 主从同步 网络管理系统DDN的网络结构分级结构 国家骨干网 省内干线网 本地网 图DDN网络组成结构示意图 3 3 5帧中继 帧中继技术的特点数据传送阶段协议大为简化 见后图 用户平面和控制平面的分离 见后图 帧中继网络的组成 见后图 国家骨干网省内网本地网帧中继的网络管理带宽管理PVC管理拥塞管理 图X 25和帧中继的分层协议功能 a X 25的分层协议功能 b 帧中继的分层协议功能 图帧中继用户网络接口协议体系结构 图帧中继网络组织 3 3 6ATM网络 ATM基本概念 面向连接 异步时分复用 信元 特点ATM参考模型 分层分面 见后图 用户平面 U平面 控制平面 C平面 管理平面 M平面 ATM网络组成 见后图 ATM交换机ATM端系统ATM通信网接口典型ATM物理层接口流量控制和拥塞控制 图ATM协议参考模型 图ATM网络组成 3 3 7Internet 1 2 Internet结构 见后图 TCP IP分层模型网络接口层互联层传输层应用层Internet的地址和域名IP地址网络ID 主机ID分为5类 即 A类 B类 C类 D类 E类 见后图 MAC地址域名邮件地址URL端口号 图全球互连网络示意图 表IP地址划分方法 3 3 7Internet 2 子网编址域名系统 DNS 命名机制Internet域名DNS管理TCP IP协议族 见后图 IPv6每个地址128位 3 4综合业务数字网 1 2 3 4 1基本概念3 4 2网络结构用户 网络接口基本速率接口2B D 144Kb s 基群接口30B D 23B D 2048kb s 1544kb s 网络功能ISDN的信令系统用户 网络信令网络内部信令用户 用户信令3 4 3ISDN用户 网络接口B信道 提供用户传递信息 64kb sD信道 传送电路交换的信令信息和分组数据信息 16kb s 64kb s 3 4综合业务数字网 2 3 4 4ISDN协议结构模型立体结构模型用户 网络接口协议网络协议 NO 7信令系统3 4 5ISDN的演进 3 5移动通信网 1 3 3 5 1基本概念特点分类3 5 2概述移动通信网的系统构成 见后图 MSC BS MS 中继传输系统 数据库覆盖方式大区制 小区制多址方式FDMA TDMA CDMA3 5 3网络结构多级结构的复合型网络 移动通信网的系统构成 1 移动业务交换中心MSC移动业务交换中心MSC Mobile servicesSwitchingCentre 是蜂窝通信网络的核心 MSC负责本服务区内所有用户的移动业务的实现 2 基站BS基站BS BaseStation 负责和本小区内移动台之间通过无线电波进行通信 并与MSC相连 以保证移动台在不同小区之间移动时也可以进行通信 采用一定的多址方式可以区分一个小区内的不同用户 3 移动台MS移动台MS MobileStation 即手机或车载台 它是移动网中的终端设备 要将用户的话音信息进行变换并以无线电波的方式进行传输 4 中继传输系统在MSC之间 MSC和BS之间的传输线均采用有线方式 5 数据库移动网中的用户是可以自由移动的 即用户的位置是不确定的 因此 要对用户进行接续 就必须要掌握用户的位置及其他的信息 数据库即是用来存储用户的有关信息的 数字蜂窝移动网中的数据库有归属位置寄存器 HLR HomeLocationRegister 访问位置寄存器 VLR VisitorLocationRegister 鉴权认证中心 AUC AuthenticCenter 设备识别寄存器 EIR EquipmentIdentityRegister 等 3 5移动通信网 2 3 5 4GSM系统现阶段 两个并行的系统 GSM900和DCS1800系统结构 见后图 接口GSM系统的主要接口有A接口 Abis接口和Um接口等 呼叫接续与移动性管理越区切换 图GSM网络结构 3 5移动通信网 3 3 5 5CDMA系统概述3 5 6第三代移动通信系统 3G 概述 3 6智能网 3 7信令网 1 3 3 7 1基本概念信令 信令分类按工作区域分 用户线信令 局间信令按所完成的功能分 监视信令 地址信令 维护管理信令按传送方向分 前向信令 后向信令信令信道与用户信息传送信道的关系 随路信令 公共信道信令信令方式编码方式传送方式控制方式 3 7信令网 2 3 7 2NO 7信令概述3 7 3NO 7信号单元格式和信令系统结构功能级结构 见后图 MTP 消息传递部分 分成3级 UP 用户部分 系统结构3 7 4NO 7信令网组成 SP STP 信令链路信令工作方式 按照通话电路与信令链路 见后图 直联方式 对应工作方式 准直连方式 准对应工作方式 信令网的结构分类 无级信令网 分级信令网 我国信令网的基本结构 采用3级结构 HSTP LSTP 信令点 信令点编码信令路由及其选择 图No 7信令方式功能结构 采用功能级结构 各功能块之间有一定的联系 但又相互独立 某个功能块的改变 不影响其他功能块 这样 如要增加新功能或改进某些功能 不用对整个系统作改动 另外 各个国家还可以根据自己的需要自由选择使用某些功能模块 自由组网 从而使No 7信令更具有通用性 图信令工作方式 a 对应方式 b 准对应方式 信令网采用哪种信令方式 要依据信令网和话路网的实际情况来确定 当局间的话路群足够大 从经济上考虑合理时 可以采用对应工作方式设置直达的信令链 当两个交换局之间的话路群较少 设置直达信令链路经济上不合理时 则可以采用准对应工作方式 3 7信令网 3 3 7 5信令网与电话网的关系 见后图 目前我国电话网路等级为二级长途网 由DC1和DC2组成 加本地网 考虑到信令连接中转接次数 信令转接点的负荷以及可以容纳的信令点数量 结合我国信令区的划分和整个信令网的管理 HSTP设置在DC1 省 级交换中心的所在地 汇接DC1间的信令 LSTP设置在DC2 市 级交换中心所在地 汇接DC2和端局信令 3 7 6NO 7信令网的管理 图信令网与三级电话网的对应关系 3 8同步网 1 4 3 8 1概述同步是指信号之间在频率或相位上保持某种严格的特定关系 也就是它们相对应的有效瞬间以同一个平均速率出现 3 8 2网同步设备和定时分配链路节点时钟设备独立性定时供给设备铯原子钟 基准钟 铷原子钟 晶体钟 大楼综合定时系统 BITS 全球定位系统混合型定时供给设备通信设备中的时钟单元定时分配局内定时分配 指在同步网节点上直接将定时信号送给各个通信设备 见后图 局间定时分配 指在同步网节点间的定时传递 目前采用的定时链路主要有两种 PDH定时链路和SDH定时链路 图局内定时设备 图改进的局内定时分配 3 8同步网 2 3 8 3网同步技术网同步技术可分为两大类 准同步和同步 同步又有主从同步和互同步之分 它们又可分成各种不同的实施方法 见后图 准同步准同步方式中各交换节点的时钟彼此是独立的 但它们的频率精度要求保持在极窄的频率容差之中 网络接近于同步工作状态 通常称为准同步工作方式 主从同步 见后图 指数字网中所有节点都以一个规定的主节点时钟作为基准 主节点之外的所有节点或者是从直达的数字链路上接收主节点送来的定时基准 或者是从经过中间节点转发后的数字链路上接收主节点送来的定时基准 然后把节点的本地振荡器相位锁定到所接收的定时基准上 使节点时钟从属于主节点时钟 图同步概念示意图 a 准同步 b 主从 单端 单向 c 时间基准 双端 单向 d 外部基准 单向 e 单端控制 双向 f 双端控制 图4 4主从同步方式 3 8同步网 3 相互同步指数字网中没有特定的主节点和时钟基准 网中每一个节点的本地时钟通过锁相环路受所有接收到的外来数字链路定时信号的共同加权控制 外时间基准同步指数字通信网中所有节点的时间基准依赖于该节点所能接收到的外来基准信号 通过将本地时钟信号锁定到外来时间基准信号的相位上 来达到全网定时信号的同步 目前常用的外时间基准信号 GPS GLONASSGPS系统可以分为三部分 GPS卫星系统 地面控制系统和用户设备 见后图 通信楼综合定时供给系统数字同步网结构全同步网 在全同步方式下 同步网接受一个或几个基准时钟控制 见后图 全准同步网 在全准同步方式下 网内的所有时钟都独立运行 不接受其他时钟的控制 见后图 混合同步网 在混合同步方式下 将同步网划分为若干个同步区 每个同步区是一个子网 在子网内采用全同步方式 在子网间采用准同步方式 见后图 图GPS系统 图主从同步网 图多基准全同步网 图全准同步 图混合同步 3 8同步网 4 3 8 4同步网的主要技术指标抖动 漂移 滑动和延时3 8 5我国的同步网我国数字网的网同步方式是分布式的 多个基准时钟控制的全同步网 国际通信时 以准同步方式运行 其定时准确度可达1 10 12 3 9管理网 3 9 1网络管理的基本概念3 9 2网络管理的基本功能配置管理性能管理故障管理安全管理财务管理3 9 3电信管理网 TMN 本部分到此结束 祝大家工作 生活顺利 第一章电信职业道德 1 1通信科学技术的地位和特点1 1 1通信科技技术的地位通信技术向数字化 综合化 智能化 宽带化 个人化和标准化方向发展 1 1 2通信科学技术工作的职业特点实践性 应用性严谨性 准确性高度的集中统一性广 远1 1 3通信科学技术人员职业道德的两重性即是科学技术的职业劳动 又是通信