现代通信技术第2版第二章 电信系统

1、第二章第二章 电信系统电信系统本章内容：本章内容： 电信系统构成电信系统构成 通信网拓扑结构通信网拓扑结构 电信网电信网本章重点：本章重点：电信系统的三种硬件设备电信系统的三种硬件设备 通信网拓扑结构的特点及适用情况通信网拓扑结构的特点及适用情况本章学习目的及要求本章学习目的及要求 掌握电信系统组成掌握电信系统组成 掌握电信网的拓扑结构掌握电信网的拓扑结构 理解电信网的分类及其网络的相关概念理解电信网的分类及其网络的相关概念2.1 电信系统构成电信系统构成打电话时声音信息传递的过程。打电话时声音信息传递的过程。通话是如何实现的？通话是如何实现的？探 讨电信系统是各种协调工作的电信设备集电信系统

2、是各种协调工作的电信设备集合的整体，最简单的电信系统是只在两合的整体，最简单的电信系统是只在两个用户之间建立的专线系统，如有个用户之间建立的专线系统，如有5部电部电话要实现相互之间通话，则需要专线将话要实现相互之间通话，则需要专线将5部电话两两相连部电话两两相连 。当通话的电话用户越来越当通话的电话用户越来越多时，会出现什么问题呢？多时，会出现什么问题呢？对于较复杂的通信系统，为了解决随着用户数增对于较复杂的通信系统，为了解决随着用户数增加而带来的专线连接问题，因此，在通信系统中，加而带来的专线连接问题，因此，在通信系统中，产生了交换式通信系统，多个用户同时接到交换产生了交换式通信系统，多个用

3、户同时接到交换机上，由交换机根据需要实时完成呼叫接续，在机上，由交换机根据需要实时完成呼叫接续，在此基础上形成了以交换机为核心的通信系统。此基础上形成了以交换机为核心的通信系统。 2.1.1系统组成模型系统组成模型用户A交换机交换机传输链路(用户线)用户C传输链路(中继线)用户B用户D（传输网）传输链路(用户线)传输链路(用户线)业务网：为疏通各种不同类型电信业务所形成的网络物理网支 撑 管 理 网电信系统的功能是把发信者的信息进行转换、处理、交换、电信系统的功能是把发信者的信息进行转换、处理、交换、传输，最后送给收信者。传输，最后送给收信者。电信系统组成模型电信系统组成模型信源：是产生信息的

4、人或机器，如声音（话筒），符号源（计算机），信源：是产生信息的人或机器，如声音（话筒），符号源（计算机），图像源（摄像机）等，将原始信息转换成基带电信号。图像源（摄像机）等，将原始信息转换成基带电信号。发送器：完成变换，使信号源的输出基带信号变成为便于传输的信号发送器：完成变换，使信号源的输出基带信号变成为便于传输的信号（电或光信号）的设备。如编码、调制、放大等。（电或光信号）的设备。如编码、调制、放大等。信道：是传送信号的媒介，如电缆、光纤、空间等。信道：是传送信号的媒介，如电缆、光纤、空间等。接收器：完成反变换（输出基带信号）以便获得能识别消息的设备，如接收器：完成反变换（输出基带信号）以

5、便获得能识别消息的设备，如译码器、解调器、放大器等。译码器、解调器、放大器等。信宿：为接收信息的人或机器。如听筒，显示屏等。将基带信号恢复为信宿：为接收信息的人或机器。如听筒，显示屏等。将基带信号恢复为原始信号。原始信号。交换设备：交换设备在用户群内每对用户终端间，按需提供传输信道构交换设备：交换设备在用户群内每对用户终端间，按需提供传输信道构成临时通信连接；并可控制信号流向及流量的集散，从而达到共用电信成临时通信连接；并可控制信号流向及流量的集散，从而达到共用电信设施和提高设备利用率的目的。是电信网的核心设施和提高设备利用率的目的。是电信网的核心,它的基本功能是完成它的基本功能是完成接入交换

6、节点链路的汇集、转接接续和分配。接入交换节点链路的汇集、转接接续和分配。噪声：噪声是除去信息以外所有能量的总称，它并不是一个人为实现的噪声：噪声是除去信息以外所有能量的总称，它并不是一个人为实现的实体，但在实际通信系统中又是客观存在的，可以存在于发送器、信道、实体，但在实际通信系统中又是客观存在的，可以存在于发送器、信道、交换设备以及接收器中。交换设备以及接收器中。 一个完整的电信系统应由终端设备、传输设备一个完整的电信系统应由终端设备、传输设备（包括线路）和交换设备三大部分组成。例如：（包括线路）和交换设备三大部分组成。例如：电话系统，终端设备是电话机，传输设备是用户电话系统，终端设备是电话

7、机，传输设备是用户线，中继线，交换设备是电话交换机。线，中继线，交换设备是电话交换机。归纳思考归纳思考2.1.2电信系统的三大硬件设备电信系统的三大硬件设备终端设备终端设备传输设备传输设备交换设备交换设备 1.终端设备终端设备将话音、文字、数据和图像信息将话音、文字、数据和图像信息转变转变为电为电信号、电磁信号或光信号发出去信号、电磁信号或光信号发出去将接收到的电信号、电磁信号或光信号将接收到的电信号、电磁信号或光信号复复原原为原来的话音、文字、数据或图像为原来的话音、文字、数据或图像 电话机、电报机、移动电话机、微型计算电话机、电报机、移动电话机、微型计算机，数据终端机、传真机、电视机机，数

8、据终端机、传真机、电视机 终端设备终端设备2.传输设备传输设备传输设备是将电信号、电磁信号或光信号传输设备是将电信号、电磁信号或光信号从一个地点传送到另一个地点的设备，它从一个地点传送到另一个地点的设备，它构成电信系统的传输链路（信道），包括构成电信系统的传输链路（信道），包括无线传输设备和有线传输设备。无线传输设备和有线传输设备。 无线传输设备无线传输设备有短波、超短波、微波收发信机有短波、超短波、微波收发信机和传输系统以及卫星通信系统（包括卫星和地和传输系统以及卫星通信系统（包括卫星和地球站设备）等；球站设备）等； 有线传输设备有线传输设备有架空明线、同轴电缆、海底电有架空明线、同轴电缆、

9、海底电缆、光缆等传输系统。缆、光缆等传输系统。 3.交换设备交换设备交换设备是实现一个呼叫终端（用户）和它所要交换设备是实现一个呼叫终端（用户）和它所要求的另一个或多个终端（用户）之间的接续或非求的另一个或多个终端（用户）之间的接续或非连接传输选路的设备和系统，是构成通信网中节连接传输选路的设备和系统，是构成通信网中节点的主要设备。点的主要设备。交换设备根据主叫用户终端所发出的选择信号来交换设备根据主叫用户终端所发出的选择信号来选择被叫终端，使这两个或多个终端间建立连接，选择被叫终端，使这两个或多个终端间建立连接，然后，经过交换设备连通的路由传递信号。然后，经过交换设备连通的路由传递信号。交换

10、设备包括电话交换机、电报交换机、数据交交换设备包括电话交换机、电报交换机、数据交换机、移动电话交换机、分组交换机、换机、移动电话交换机、分组交换机、ATM交换交换机、宽带交换机等。机、宽带交换机等。 交换设备交换设备4.通信电源设备通信电源设备 整流器整流器以终端设备、交换设备为点，以传输设备以终端设备、交换设备为点，以传输设备为线，点、线相连就构成了一个通信网，为线，点、线相连就构成了一个通信网，即电信系统的硬件设备。即电信系统的硬件设备。电信系统只有这些硬件设备也是不能很好电信系统只有这些硬件设备也是不能很好的完成信息的传递和交换，还需有系统的的完成信息的传递和交换，还需有系统的软件，类似

11、于人的神经系统的功能。软件，类似于人的神经系统的功能。警警 示示2.1.3 模拟通信系统模拟通信系统特点：特点：传输连续的模拟信号、占用带宽传输连续的模拟信号、占用带宽少少4KHz、抗干扰能力较弱、不适与远距抗干扰能力较弱、不适与远距离传输、系统和设备庞大，不利于集成离传输、系统和设备庞大，不利于集成化化信信息息源源调调制制器器信信道道解解调调器器受受信信者者噪噪声声源源两次变换两次变换 2.1.4 数字通信系统数字通信系统特点：特点：传输离散的数字信号传输离散的数字信号、占用带宽较占用带宽较大大64KHz、抗干扰能力强抗干扰能力强、实现远距离高实现远距离高质量传输质量传输、实现综合业务数字化

12、实现综合业务数字化、易于加、易于加密，安全性强、密，安全性强、通信设备集成化通信设备集成化信源信源信源信源编码器编码器信源信源译码器译码器信道信道编码器编码器调制器调制器传输媒质传输媒质噪声源噪声源解调器解调器信道信道译码器译码器信宿信宿信源发出的模拟信号，经信源编码器后，由信源发出的模拟信号，经信源编码器后，由模拟信号变为数字信号。再经过信道编码器，模拟信号变为数字信号。再经过信道编码器，使信号变换为利于在信道中传输的信号，经使信号变换为利于在信道中传输的信号，经过调制后进入信道以数字信号形式传送传输，过调制后进入信道以数字信号形式传送传输，在接收端进行反变换恢复出原始信号。在接收端进行反变

13、换恢复出原始信号。2.2 电信网电信网网络拓扑结构网络拓扑结构 电信网的分类电信网的分类电信网的分层结构电信网的分层结构电信管理网电信管理网2.2.1 网络拓扑结构网络拓扑结构电信网拓扑结构是描述交换设备间、交换电信网拓扑结构是描述交换设备间、交换设备与终端间邻接关系的连通图。设备与终端间邻接关系的连通图。网络的拓扑结构主要有网状网、星型网、网络的拓扑结构主要有网状网、星型网、复合网、环型网、总线网、蜂窝网等形式。复合网、环型网、总线网、蜂窝网等形式。 l庞大的通信网络中，各种设备如何连接起来的呢？庞大的通信网络中，各种设备如何连接起来的呢？电话网和计算机网的结构形式会一样吗？电话网和计算机网

14、的结构形式会一样吗？探探 讨讨1.网络拓扑基本结构网络拓扑基本结构网状网网状网星型网星型网复合网复合网总线网总线网环型网环型网蜂窝网蜂窝网（1）网状网）网状网网状网又称为点点相连制，网中任何两个节点之间都有直达网状网又称为点点相连制，网中任何两个节点之间都有直达链路相连接，在通信建立的过程中，不需任何形式的转接。链路相连接，在通信建立的过程中，不需任何形式的转接。节点数：节点数：N 链路数：链路数：N(N-1)/2这种拓扑结构的优点这种拓扑结构的优点 点点相连，每个通信节点间都有直达电路，信息传递快；点点相连，每个通信节点间都有直达电路，信息传递快； 灵活性大，可靠性高，其中任何一条电路发生故

15、障时，均可以通过灵活性大，可靠性高，其中任何一条电路发生故障时，均可以通过其他电路保证通信畅通；其他电路保证通信畅通； 通信节点不需要汇接交换功能，交换费用低。通信节点不需要汇接交换功能，交换费用低。这种拓扑结构的缺点这种拓扑结构的缺点 线路多，总长度长，基本建设和维护费用都很大；线路多，总长度长，基本建设和维护费用都很大； 在通信量不大的情况下，电路利用率低。在通信量不大的情况下，电路利用率低。网状网适用于通信节点数较少而相互间通信量较大的情况。网状网适用于通信节点数较少而相互间通信量较大的情况。（2）星形网）星形网星型网又称为辐射制，在地区中心设置一个中心通信点，地区内的其星型网又称为辐射

16、制，在地区中心设置一个中心通信点，地区内的其他通信点都与中心通信点有直达电路，而其他通信点之间的通信都经他通信点都与中心通信点有直达电路，而其他通信点之间的通信都经中心通信点转接。中心通信点转接。节点数：节点数：N 链路数：链路数：N1这种拓扑结构的优点这种拓扑结构的优点 网络结构简单、电路少、总长度短，基本建设和维护费用少；网络结构简单、电路少、总长度短，基本建设和维护费用少； 中心通信点增加了汇接交换功能，集中了业务量，提高了电路利用率；中心通信点增加了汇接交换功能，集中了业务量，提高了电路利用率； 只经一次转接。只经一次转接。这种拓扑结构的缺点这种拓扑结构的缺点 可靠性低，若中心通信点发

17、生故障，整个通信系统瘫痪；可靠性低，若中心通信点发生故障，整个通信系统瘫痪； 通信量集中到一个通信点，负荷重时影响传输速度。通信量大时，交换通信量集中到一个通信点，负荷重时影响传输速度。通信量大时，交换成本增加；成本增加； 相邻两点的通信也需经中心点转接，电路距离增加。相邻两点的通信也需经中心点转接，电路距离增加。这种网络结构适用于通信点比较分散，距离远，相互之间通信量不大，这种网络结构适用于通信点比较分散，距离远，相互之间通信量不大，且大部分通信是中心通信点和其他通信点之间的往来情况。且大部分通信是中心通信点和其他通信点之间的往来情况。（3）复合网复合网复合网又称为辐射汇接网，是以星型网为复

18、合网又称为辐射汇接网，是以星型网为基础，在通信量较大的地区间构成网状网。基础，在通信量较大的地区间构成网状网。复合网吸取了网状网和星型网二者的优点，复合网吸取了网状网和星型网二者的优点，比较经济合理，且有一定的可靠性，是目比较经济合理，且有一定的可靠性，是目前通信网的基本结构形式。前通信网的基本结构形式。 （4）总线网）总线网网络中所有的站点共享一条数据通道，通常用于计算机局网络中所有的站点共享一条数据通道，通常用于计算机局域网中。域网中。总线型网络安装简单方便，需要铺设的电缆最短，成本低，总线型网络安装简单方便，需要铺设的电缆最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络。某个站点的故障一

19、般不会影响整个网络。但介质的故障会导致网络瘫痪，总线网安全性低，监控比但介质的故障会导致网络瘫痪，总线网安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型网容易。较困难，增加新站点也不如星型网容易。（5）环型网）环型网各站点通过通信介质连成各站点通过通信介质连成一个封闭的环形。一个封闭的环形。环形网容易安装和监控，环形网容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，但容量有限，网络建成后，难以增加新的站点。难以增加新的站点。节点数：节点数：N 链路数：链路数：N适用范围：光纤通信网适用范围：光纤通信网 令令牌环网牌环网 SDH环网环网ADMADMADMADMADMADM（6）蜂窝网蜂窝网蜂窝网是移动通信网

20、的网络拓扑结构形式，形状为正六边形，连在一起，像蜂窝形状。2.我国电话网络结构我国电话网络结构电话网的等级结构电话网的等级结构 等级结构的电话网就是把全网的交换局划分等级结构的电话网就是把全网的交换局划分成若干个等级，低等级的交换局与管辖它的成若干个等级，低等级的交换局与管辖它的高等级的交换局相连、形成多级汇接辐射网高等级的交换局相连、形成多级汇接辐射网即星形网；而最高等级的交换局间则直接互即星形网；而最高等级的交换局间则直接互连，形成网形网。连，形成网形网。 等级结构的电话网一般是复合形网。等级结构的电话网一般是复合形网。等级结构的电话网的级数选择因素等级结构的电话网的级数选择因素全网的服务

21、质量，例如接通率、接续时延、全网的服务质量，例如接通率、接续时延、传输质量、可靠性等；传输质量、可靠性等； 全网的经济性，即网的总费用问题。另外全网的经济性，即网的总费用问题。另外还应考虑国家幅员大小，各地区的地理状况，还应考虑国家幅员大小，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政治、经济条件以及地区之间的联系程度等等因素。等因素。一级交换中心为大区中心，也称省间中心，一级交换中心为大区中心，也称省间中心，全国共有八个，分别是：北京、上海、广州、全国共有八个，分别是：北京、上海、广州、沈阳、南京、武汉、成都、西安。沈阳、南京、武汉、成都、西安。二级交换中心为省交换中心，设在省

22、会城市二级交换中心为省交换中心，设在省会城市或直辖市；或直辖市；三级交换中心为地区交换中心，设在地市级三级交换中心为地区交换中心，设在地市级城市；城市；四级交换中心为县长途交换中心，是长途终四级交换中心为县长途交换中心，是长途终端局，目前已经取消。端局，目前已经取消。一、二级长途交换中心一、二级长途交换中心合并为合并为DC1DC1，构成长途两，构成长途两级网的高平面网（省际级网的高平面网（省际平面）；平面）；C3C3被称为被称为DC2DC2，构成长途，构成长途两级网的低平面网（省两级网的低平面网（省内平面）。内平面）。国际出入口局包括：北国际出入口局包括：北京、上海、广州；省级京、上海、广州；

23、省级出入口局设在出入口局设在DC1DC1；地市；地市出入口局设在出入口局设在DC2DC2。二级长途网的网路结构二级长途网的网路结构我国电话网采用等级的辐射汇接制，我国电话网采用等级的辐射汇接制，由原来的四级长途交换中心变为两由原来的四级长途交换中心变为两个长途交换平面，为什么会出现层个长途交换平面，为什么会出现层级减少的现象？级减少的现象？级数减少会有什么好处？级数减少会有什么好处？归纳思考归纳思考2.2.2 电信网的分类电信网的分类按电信业务的种类分为：电话网、电报网、用户电报网、数按电信业务的种类分为：电话网、电报网、用户电报网、数据通信网、传真通信网、图像通信网、有线电视网等。据通信网、

24、传真通信网、图像通信网、有线电视网等。按服务区域范围分为：本地电信网、农村电信网、长途电信按服务区域范围分为：本地电信网、农村电信网、长途电信网、移动通信网、国际电信网等。网、移动通信网、国际电信网等。按传输媒介种类分为：架空明线网、电缆通信网、光缆通信按传输媒介种类分为：架空明线网、电缆通信网、光缆通信网、卫星通信网、用户光纤网、低轨道卫星移动通信网等。网、卫星通信网、用户光纤网、低轨道卫星移动通信网等。按交换方式分为：电路交换网、报文交换网、分组交换网、按交换方式分为：电路交换网、报文交换网、分组交换网、宽带交换网等。宽带交换网等。按结构形式分为按结构形式分为:网状网、星形网、环形网、栅格

25、网、总线网状网、星形网、环形网、栅格网、总线网等。网等。按信息信号形式分为：模拟通信网、数字通信网、数字模按信息信号形式分为：模拟通信网、数字通信网、数字模拟混合网等。拟混合网等。按信息传递方式分为：同步转移模式按信息传递方式分为：同步转移模式(STM)的综合业务数的综合业务数字网字网(ISDN)和异地转移模式和异地转移模式(ATM)的宽带综合业务数字网的宽带综合业务数字网(B-ISDN)等。等。按等级划分，又分为一级干线、二级干线、本地网。按等级划分，又分为一级干线、二级干线、本地网。 一级干线是指在省间进行通信的网络，比如说：省会城市长途局一级干线是指在省间进行通信的网络，比如说：省会城市

26、长途局完成到其它省的电话交换，京太西光缆从北京到陕西经过多个省完成到其它省的电话交换，京太西光缆从北京到陕西经过多个省市。市。 二级干线是指在省内不同地市间进行通信的网络，比如说：某地二级干线是指在省内不同地市间进行通信的网络，比如说：某地市长途局完成到其它地市电路交换。市长途局完成到其它地市电路交换。 本地网是指在同一个长途区号内，由若干个市话端局和汇接局、本地网是指在同一个长途区号内，由若干个市话端局和汇接局、局间中继、长市中继、用户线和话机终端等所组成的电话网。局间中继、长市中继、用户线和话机终端等所组成的电话网。 2.2.3 电信网的分层结构电信网的分层结构为了更清晰地描述现代电信网，

27、人们引入网络的为了更清晰地描述现代电信网，人们引入网络的分层结构。分层结构。从网络纵向分层的观点来看，可根据不同的功能从网络纵向分层的观点来看，可根据不同的功能将网络分解成多个功能层，上下层之间的关系为将网络分解成多个功能层，上下层之间的关系为客户客户/服务者关系。从垂直方向上分为传送网、业服务者关系。从垂直方向上分为传送网、业务网、应用层和支撑网。务网、应用层和支撑网。传送网是支持业务网的传送手段和基础设施，由线路设传送网是支持业务网的传送手段和基础设施，由线路设施、传输设施等组成的为传送信息业务提供所需传送承施、传输设施等组成的为传送信息业务提供所需传送承载能力的通道。长途传输网、本地传输

28、网、接入网均属载能力的通道。长途传输网、本地传输网、接入网均属于传送网。于传送网。业务网是传输各种信息的业务网，是指向用户提供诸如业务网是传输各种信息的业务网，是指向用户提供诸如电话、电报、图像、数据等电信业务的网路。电话交换电话、电报、图像、数据等电信业务的网路。电话交换网、移动交换网、智能网、数据通信网均属于业务网。网、移动交换网、智能网、数据通信网均属于业务网。应用层是表示各种信息应用，如远程教育、会议电视等。应用层是表示各种信息应用，如远程教育、会议电视等。支撑网是指能使电信业务网路正常运行，可以支持全部支撑网是指能使电信业务网路正常运行，可以支持全部3个层面的工作，提供保证网络有效正

29、常运行的各控制个层面的工作，提供保证网络有效正常运行的各控制和管理能力，包括信令网、同步网和电信管理网。和管理能力，包括信令网、同步网和电信管理网。2.2.4 电信网管理网电信网管理网电信网从产生以来就是面向公众提供服务业务电信网从产生以来就是面向公众提供服务业务的，结合电信业务的特点，为了保证业务质量，的，结合电信业务的特点，为了保证业务质量，电信网的管理一直是非常重要的。电信网的管理一直是非常重要的。随着网络技术的发展，电信网的设备越来越多随着网络技术的发展，电信网的设备越来越多样化和复杂化，规模上也越来越大。样化和复杂化，规模上也越来越大。国际电信联盟电信标准化部门（国际电信联盟电信标准

30、化部门（ITUT）提出）提出具有标准协议、接口和体系结构的管理网络具有标准协议、接口和体系结构的管理网络电信管理网（电信管理网（Telecommunication Management Network，TMN）。）。1.电信管理网的作用电信管理网的作用TMN为电信网和业务提供管理功能并能提供与电为电信网和业务提供管理功能并能提供与电信网和业务进行通信的能力。信网和业务进行通信的能力。TMN的基本思想是提供一个有组织的体系结构，的基本思想是提供一个有组织的体系结构，实现各种运营系统以及电信设备之间的互连，利实现各种运营系统以及电信设备之间的互连，利用标准接口所支持的体系结构交换管理信息，从用标准接口所支持的体系结构交换管理信息，从而为管理部门和厂商在开发设备以及设计管理电而为管理部门和厂商在开发设备以及设计管理电信网络和业务的基础结构时提供参考。信网络和业务的基础结构时提供参考。TMN的目标是在电信网的管理方面支持主管部门，的目标是在电信网的管