第10章 现代通信系统与通信网

1、10.1 通信系统与通信网通信系统与通信网10.2 现代通信网分类现代通信网分类10.3 通信网的发展通信网的发展第第1010章章 现代通信系统与通信网现代通信系统与通信网10.1 10.1 通信系统与通信网通信系统与通信网10.1.1 10.1.1 通信网概念通信网概念 通信网：通信网：各种通信节点及连接各节点的传输链路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。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通信网由终端设备、交换设备以及传输链路三大要素组成。要素组成。终端设备包括电话机、终端设备包括电话机、PC机、移动

2、终端机、移动终端和数字传输终端设备；交换节点包括程控交换机、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、分组交换机、ATM交换机、移动交换机、交叉连接交换机、移动交换机、交叉连接设备等；传输链路包括各种传输信道。设备等；传输链路包括各种传输信道。10.1.2 10.1.2 通信网的物理拓扑结构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、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。环型网、总线型网以及复合型网。 1 1 星型网星型网 中心节点分别与周围各辐射点用线相连，点线中心节点分别与周围各辐射点用线相连，点线间关系：间关系：N 个节点

3、有个节点有N-1条线。条线。 图图10.1为星型网结构示意图。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。的连接属于星型网结构。 图图 10.1 星型网星型网 2 2 网型网网型网 任意任意2个节点间都有线相连接，点线间关系：个节点间都有线相连接，点线间关系： N 个节点有个节点有CN2=N(N-1)/2条线。条线。 图图10.2为网型网结构示意图。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。效益考虑可组成不全连通方式，

4、形成网孔型网。 图图10.3为网孔型网结构示意图。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。大量采用网型网。 图图 10.2 网型网网型网图图10.3 网孔型网网孔型网3 3 环型网环型网 首尾相接的闭合网络，点线间关系：首尾相接的闭合网络，点线间关系：N个节点个节点有有N条线。条线。 图图10.4为环型网结构示意图。为环型网结构示意图。 环型网结构简单，有自愈功能。环型网结构简单，有自愈功能。SDH光传输光传输系统组网中经常采用环型网组成自愈保护环网；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。

5、本地网经常采用环型网结构。图图 10.4 环型网环型网4 4 总线型网总线型网 节点都连接到一条共有的传输线上，该传输线节点都连接到一条共有的传输线上，该传输线常称为总线。常称为总线。 图图10.5为总线型网结构示意图。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。增减节点方便，设置的传输链路少。图图10.5 总线型网总线型网 5 5 复合型网复合型网 星型网、网型网、环型网及总线型网的不同星型网、网型网、环型网及总线型网的不同组合。组合。 图图10.6为网型网与星型网组合成本地市话网为网型网与星型网组合

6、成本地市话网的结构示意图。的结构示意图。 图图10.7为星型网扩展成树型网的结构示意。为星型网扩展成树型网的结构示意。 我国我国SDH系统组网中，同步时钟系统采用的系统组网中，同步时钟系统采用的主从同步结构属于树型网结构。主从同步结构属于树型网结构。图图10.6 复合型网复合型网图图10.7 树型网树型网 10.1.3 10.1.3 通信系统与通信网通信系统与通信网1 1 通信系统通信系统 通信系统：通信系统：从信源到信宿间完成信息传送全过程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。的传

7、输线所构成的有机体系。 光纤通信系统：光纤通信系统：由光端机和光缆组成；由光端机和光缆组成； 微波通信系统：微波通信系统：由微波设备和微波线路组成；由微波设备和微波线路组成； 卫星通信系统：卫星通信系统：由地球站、通信卫星和连接卫星由地球站、通信卫星和连接卫星的上行线、下行线组成；的上行线、下行线组成； 移动通信系统：移动通信系统：基站、移动终端、移动交换机、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。电磁波传播空间和有线信道组成。图图 10.8 通信网构成示意图通信网构成示意图 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

8、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 2 通信系统与通信网通信系统与通信网 通信网是各种通信系统的综合。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可独立存在，而通信网却不能离开通信系统单独存在。通信系统单独存在。3 3 现代通信系统与现代通信网现代通信系统与现代通信网 现代通信系统：现代通信系统：数字通信系统中融合计算机数字通信系统中融合计算机硬、软件技术；硬、软件技术； 现代通信网：现代通信网：通信网中实现数字化，并引入通信网中实现数字化，并引入大量计算机硬、软件

9、技术。大量计算机硬、软件技术。10.2 10.2 现代通信网分类现代通信网分类10.2.1 10.2.1 现代通信网的分类现代通信网的分类 按功能分：现代通信网分为公用网、专用网按功能分：现代通信网分为公用网、专用网及支撑网；及支撑网； 按传输的信号分：现代通信网分为数字网及按传输的信号分：现代通信网分为数字网及模拟网；模拟网； 按用途分：现代通信网分电话网、数据网、按用途分：现代通信网分电话网、数据网、图像网及移动网；图像网及移动网； 按服务范围分：现代通信网分为长途网、按服务范围分：现代通信网分为长途网、 本本地网及接入网。地网及接入网。 10.2.2 10.2.2 电话网电话网 电话网是

10、主要为话音业务的传送、转接而设置电话网是主要为话音业务的传送、转接而设置的网络的网络，世界上一般采用，世界上一般采用SDH系统干线传输和中继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。而设置等级结构。 我国的电话网分为长途网、本地网、市话网和我国的电话网分为长途网、本地网、市话网和接入网。接入网。 1 1 长途网长途网 长途网为复合型结构，以长途交换中心划分为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。的三级网络结构。

11、 一级交换中心：又称省间交换中心，一级交换中心：又称省间交换中心，设置在我国设置在我国八大城市（北京，沈阳，西安，成都，武汉，南京，八大城市（北京，沈阳，西安，成都，武汉，南京，上海，广州）；上海，广州）； 二级交换中心：二级交换中心：以省、市为交换中心，设在省会以省、市为交换中心，设在省会城市；城市； 三级交换中心：三级交换中心：设在地区交换中心。设在地区交换中心。 图图10.10为我国长途电话三级网结构示意图。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，我国长途网正向二级过渡，C1、C2级长途交换级长途交换中心合并为中心合并为DC1，构成长途两级网的高平面网，构成长途两级网的

12、高平面网，C3称称DC2，构成长途两级网的低平面网。，构成长途两级网的低平面网。 图图10.11为两级长途网的网络结构示意图。为两级长途网的网络结构示意图。 图图 10.10 长途电话三级网结构长途电话三级网结构 C1C2C3图图 10.11 两级长途网的网路结构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 2 本地网本地网 本地网指在同一编号区内由若干端局、汇接局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。及局间中继、用户线和话机终端组成的电话网

13、。 本地网又分为分区单汇接结构、分区双汇接局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。结构和全覆盖网络结构。 图图10.12为本地网的全覆盖网络结构示意图。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。全覆盖结构或分区双汇接结构。 图图 10.12 本地网的全覆盖网路结构本地网的全覆盖网路结构 汇接局汇接局端局端局10.2.3 10.2.3 数据网数据网 数据网指用于传输数据业务的通信网数据网指用于传输数据业务的通信网，以数据，以数据交换机为转接点组成世界、国家及地区性的网络。交

14、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、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、宽带数据业务的通信网络，可分为分组交换网、ATM网、互联网、网、互联网、IP网、局域网、城域网、广域网网、局域网、城域网、广域网等等。等等。 10.2.4 10.2.4 接入网接入网 接入网指用户与交换节点间的传输系统，接入网指用户与交换节点间的传输系统，包括包括终端设备、传输设备和传输线。终端设备、传输设备和传输线。 图图10.13为接入网在通信网中的位置示意图。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、

15、传输技术，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光纤、微波、卫星、移动通信系统等都是接入网的主要方式。主要方式。 图图10.14为多种传输技术构成接入网示意图。为多种传输技术构成接入网示意图。 图图 10.13 接入网在整个通信网中的位置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图 10.14 多种传输技术构成接入网示意图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：接入网按传输技术分：10.2.5 10

16、.2.5 综合业务数字网综合业务数字网ISDNISDN1 ISDN1 ISDN基本概念基本概念 ISDN指综合数字电话网的基础上，提供端对端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。业务，并通过标准化多用途用户接入的网络。 ISDN分为分为N-ISDN和和B-ISDN。 2 N-ISDN2 N-ISDN网网 用户传输速率小于用户传输速率小于2Mb/s，以现有的数字程控，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。交换、分组交换为平台构成的全数字化的通信网。

17、 N-ISDN实现用户终端全数字化的综合业务的实现用户终端全数字化的综合业务的接入，以标准接入，以标准B、D、H信道速率为基础提供用户信道速率为基础提供用户端口速率。端口速率。 B信道：信道：64 kb/s； D信道：信道：16 kb/s； H信道：信道：384 kb/s（664 kb/s）；）； H11信道：信道：1536 kb/s（23BD）；）； H12信道：信道：1920 kb/s（30BD）；）； 基本接口速率：基本接口速率：144 kb/s(2B+D)； 基群接口速率：基群接口速率：2048kb/s、1544 kb/s。 3 B-ISDN3 B-ISDN网网 用户传输速率一般大于用

18、户传输速率一般大于2Mb/s，宽带综合业务，宽带综合业务指高比特率、宽频带的视频信号业务。指高比特率、宽频带的视频信号业务。 B-ISDN基于宽带基于宽带ATM交换为基础构建的现代交换为基础构建的现代信息网络，目前大、中城市都建立了信息网络，目前大、中城市都建立了ATM网，实现网，实现端到端多媒体数字业务的传输与交换。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。业务分配不同带宽，可实现与其他网络互连互通。10.2.6 10.2.6 智能网智能网1 1 智能网的概念智能网的概念 智

19、能网是在原有通信网络的基础上，为快速、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方便、经济、灵活地提供各种新业务而设置的附加网络结构。网络结构。 2 2 智能网的结构智能网的结构 智能网由业务交换点智能网由业务交换点SSP、业务控制点、业务控制点SCP、 智能外设智能外设IP、业务管理系统、业务管理系统SMS、业务生成环境、业务生成环境SCE构成。构成。 图图10.15为智能网的构成示意图。为智能网的构成示意图。图图 10.15 智能网的构成智能网的构成SMSSCESCPIPSSPSSP信令网 SSP：与端局或汇接局相连，负责呼叫处理与端局或汇接局相连

20、，负责呼叫处理和业务的交换；和业务的交换； SCP：储存用户数据和业务逻辑，接收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；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；负责管理语音资源； SMS：具备业务逻辑管理、业务数据管理、具备业务逻辑管理、业务数据管理、用户数据管理功能；用户数据管理功能； SCE：根据客户需要生成新的业务逻辑。根据客户需要生成新的业务逻辑。 3 3 智能网与现有通信网的关系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，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。可以为各种通

21、信网提供增值业务。 图图10.16为智能网与现有通信网关系示意图。为智能网与现有通信网关系示意图。 叠加在公用电信网叠加在公用电信网 / 窄带综合业务数字网上的窄带综合业务数字网上的智能网系统称智能网系统称固定智能网固定智能网；叠加在公用陆地移动；叠加在公用陆地移动通信网上的智能网系统称为通信网上的智能网系统称为移动智能网移动智能网；叠加在；叠加在宽带综合业务数字网上的智能网系统则称为宽带综合业务数字网上的智能网系统则称为宽带宽带智能网。智能网。图图 10.16 智能网与现有通信网的关系智能网与现有通信网的关系PSTNISDNB-ISDNPLMNSSPIN IN-CS1和和IN-CS2标准主要

22、研究智能网如何叠加标准主要研究智能网如何叠加在在PSTN/ISDN网上，为网上，为PSTN/ISDN网用户提供增值网用户提供增值业务；业务；IN-CS3和和IN-CS4标准主要研究移动智能网和标准主要研究移动智能网和宽带智能网。宽带智能网。 国际智能业务：电话卡业务国际智能业务：电话卡业务(300业务业务)、被叫付、被叫付费业务费业务(800业务业务)、虚拟专用网业务、虚拟专用网业务(600业务业务)、个人、个人通信号码业务通信号码业务(700业务业务)、电话投票业务、电话投票业务(400业务业务)、优惠费率业务和大众呼叫业务、预付费业务优惠费率业务和大众呼叫业务、预付费业务(PPS)。 我国

23、智能业务：我国智能业务：300业务、业务、800业务、业务、600业务和业务和预付费业务。预付费业务。10.2.7 10.2.7 通信网的支撑系统通信网的支撑系统 通信网的支撑系统：使通信网正常工作和运行通信网的支撑系统：使通信网正常工作和运行的系统。的系统。1 1 通信网的信令系统通信网的信令系统 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完成一次通信接续所需的各种信号。各种信号。 信令分为用户线信令和局间信令。信令分为用户线信令和局间信令。 用户线信令：用户线信令：用户线上传送的信令；用户线上传送的信令； 局间信令：局间信令：中继线上传送的信令。中继线上传送的信令。 图图1

24、0.17为电话接续基本信令流程示意图。为电话接续基本信令流程示意图。图图 10.17 电话接续基本信令流程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2 NO.72 NO.7信令系统信令系统 局间信令系统分随路信令系统和公共信令系统局间信令系统分随路信令系统和公共信令系统，公共信令系统又称公共信令系统又称No.7信令系统。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公

25、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。专用信令通道传送。 图图10.18为公共信道信令方式功能示意框图。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。信令通道中传输的基本消息以信令帧格式传送。 图图 10.18 公共信道信令方式功能示意框图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 3 通信网的同步系统通信网的同步系统 同步系统：使通信网中各设备间按严格时间同步系统：使通信网中各设备间

26、按严格时间关系关系(同频同相同频同相)协调工作的系统，又称同步网。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、发两端时钟各种业务网和数字通信网，使得收、发两端时钟同步。同步。 我国数字网同步系统为主从同步方式。我国数字网同步系统为主从同步方式。 图图10.19为我国的同步网结构示意图。为我国的同步网结构示意图。图图 10.19 我国的同步网结构简图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

27、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 4 通信网的管理系统通信网的管理系统 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，又称电信管理网监控、保护和管理的系统，又称电信管理网TMN。 图图10.20为为TMN与电信网的总体关系示意图。与电信网的总体关系示意图。 网管系统含义：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；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，是一个完整、独立的管理系统或管理网络，由不同应用系统按由不同应用系统按TMN标准接口互连成的网络。标准接口互连成的网络。 图图10.21为为TMN层次、功能和业务域示意图。层次、功能和业务域示意图。 图图 10.20 TMN与电信网的总体关系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图图 10.21 TMN的层次、功能和业务域的层次、功能和业务域网元管理层(EML)网路管理层(NML)业务管理层(SML