2014年-2015年网络通信原理-5：电信支撑网

2014年-2015年网络通信原理_5：电信支撑网第一页，共35页。5.电信支撑网第二页，共35页。电信支撑网 信令系统和信令网 同步系统和数字同步网

电信管理网

4.移动通信网络华南理工大学第三页，共35页。华南理工大学四月234SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网电信支撑网

在PSTN和2G/3G移动通信网络的主干网络中，原有的程控交换系统仍在大量使用和还会长期存在。程控交换系统是一种面向连接的电路交换网络，其正常的运行离不开由其信令系统、同步系统和管理系统等构成的电信支撑网的支持。第四页，共35页。华南理工大学四月235SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网信令系统和信令网

传统的电信网中的业务主要是面向连接的业务,一个这类业务的呼叫必须在传输通路建立之后,才可能通信。信令系统：实现对面向连接业务的传输通道建立,维护和释放的控制系统。(1)随路信令方式，所谓“随路”是一种话路与控制该话路信令均通过同一信道传输的一种信令方式。随路信令也称为记发器信令,是一种采用双音多频(DTMF)形式的模拟信号传输数字信息工作方式的信令系统。在数字网络中传输DTMF信号时,传递的实际上该信号的采样值。采用随路信令的方式时，无论最终通信过程是否实现，在呼叫的通道建立时都需要占据一个话音信道。随路信令效率较低,已经很少应用。第五页，共35页。华南理工大学四月236SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网信令系统和信令网共路信令与信令网的基本概念

目前一般所称的共路信令是指No.7号信令系统,该称谓源于ITU有关共路信令的Q.700系列建议书。共路信令是一种数字信令,用特定的代码来表示信令内容,效率大大提高。共路信令：共路是指通过专门公共分组网络进行信令传递,该网络就称为信令网。

从逻辑上来说,信令网是独立于承载用户业务数据的交换网络。从物理上来说，信令网与业务交换网通常同时构建在一个基础网络之上，信令网节点间一般通过速率为64Kbps的双向数字链路和有关的信令设备单元组成。

第六页，共35页。华南理工大学四月237SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网信令系统和信令网语音与信令交换网络的结构示意图第七页，共35页。华南理工大学四月238SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网信令系统和信令网

No.7号信令系统的基本功能

No.7号信令系统的基本功能包括：传输PSTN网络的局间信令传输综合业务数字网(ISDN)的局间信令传输移动通信网电路域交换的信令传输上述网络系统管理与运行维护的信令等等。第八页，共35页。华南理工大学四月239SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网信令系统和信令网

No.7号信令网的基本单元

(1)信令处理点(SP)：SP是发布信令消息的源点和处理信令消息的目的节点；

(2)信令转接点(STP)：STP除了具有SP功能外，还具备信令消息的交换转发功能。

SP和STP可以是内嵌在交换机中的专用模块，也可以是具备分组交换功能的独立单元，SP和STP通过数字链路互连构成信令网。对于简单的系统，信令网可以采用全互连的网状结构，此时信令的传输路径最短，系统也最为强壮。对于较为复杂的系统，需要考虑信令传递的便捷、系统的强壮性、成本和效率等因素。一般采用一定冗余的分级结构。第九页，共35页。华南理工大学四月2310SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网信令系统和信令网包含不同级别层次的信令网结构一级结构两级结构三级结构第十页，共35页。华南理工大学四月2311SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网信令系统和信令网

No.7号信令系统的层次结构

No.7号信令系统分为四级的层次结构：三级/层消息传递部份(MTP)和一层用户级。

第一级MTP1：数据链路功能级,完成ISO定义的开放系统互连（OSI）模型中的物理层功能，定义信道的物理、电气和功能特性；

第二级MTP2：完成OSI模型中的链路层功能，为上一级提供一条可靠的逻辑信道；

第三级MTP3：完成OSI模型中的网络层功能，提供系统的路由和网络层上的异常情况处理等功能；

第四级用户级：相当于OSI中的应用层，针对不同的网络，有不同的具体内容。第十一页，共35页。华南理工大学四月2312SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网信令系统和信令网No.7号信令系统的层次结构

第十二页，共35页。华南理工大学四月2313SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网信令系统和信令网

No.7号信令系统的用户部分类型

(1)支撑PSTN网络运行的电话用户部份(TUP)

(2)支撑综合业务数字网运行的ISDN网络用户部份(ISUP)

(3)支撑移动通信网工作的移动应用部份(MAP)

(4)操作维护应用部份(OMAP)

(5)基站子系统应用部分(BSSAP)等等。特定功能子层

(1)信令连接控制部份(SCCP)

(2)事务处理能力应用部份(TCAP)：提供对网络中消息交互和操作进行监管和控制第十三页，共35页。华南理工大学四月2314SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网同步系统和数字同步网

同步数字通信系统实现正常符号传输的基本要素。同步的类型：

位/符号同步

帧同步

网络同步网络同步：网络中各个节点设备的时钟之间的同步。时钟同步的含义：不仅要求时钟的标称频率一致，而且要求相互间有稳定不变的相位数字同步网：某种传递时钟同步信息的网络同步可以通过有线的方式传输同步信息实现

同步也可以通过无线方式传输同步信息实现

同步信息也可以通过互控的机制来实现第十四页，共35页。华南理工大学四月2315SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网同步系统和数字同步网网同步的主要方式：

(1)主从方式：在网络系统中设置一个高精度的主时钟源，向网络中其他节点提供同步时钟信息。其他节点上的时钟作为从时钟，锁定在主时钟的频率上，锁定后的从时钟，不仅与主时钟有相同的频率，而且有恒定的相位关系。直接主从同步方式：主时钟源直接向从时钟源提供同步信息的方式,结构简单,强壮性好；但在有线方式下不易扩展；无线(卫星)方式下室内受限。

等级主从同步方式：通过树状的网络由主时钟所在的根节点逐级向下提供基准时钟。较为经济，扩展容易。但强壮性较差。

第十五页，共35页。华南理工大学四月2316SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网同步系统和数字同步网主从同步方式的结构

直接主从同步等级主从同步第十六页，共35页。华南理工大学四月2317SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网同步系统和数字同步网互同步方式：提供网络节点时钟的锁相环可从与其相连的节点的时钟信号中提取“基准时钟”,将这些时钟与本地时钟相位差的加权和所对应的信号,对锁相环的频率和相位进行调整,从而实现网络的时钟同步。

相位差的加权值，可根据该权值所对应的时钟信号的质量进行调整。互同步方式优点：网络的时钟不会因为某些节点的故障而导致网络的失步；互同步方式缺点：是锁相环电路相对复杂，有可能引起自激。第十七页，共35页。华南理工大学四月2318SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网同步系统和数字同步网互同步方式的原理电路：第十八页，共35页。华南理工大学四月2319SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网同步系统和数字同步网准同步方式：不同的网络之间有各自的时钟，这些时钟间仅仅是它们的标称值一致；准同步方式的应用场合：系统可能因为各种原因不能采用上述统一时钟的方式；准同步方式可以用“水库法”的原理来实现。“水库法”工作原理：

(1)各网络各自采用的高精度时钟源。连接两网络之间的信道的通过缓冲器隔离;

(2)两网络间开始工作时,先让缓冲器中的数据处于半满状态,当两个网络的时钟源的差异很小时，缓冲器在长时间内都不会被取空或者溢出;

(3)对缓冲器中保持的数据量进行定期的调整，使其恢复到半满的状态。调整的时刻可选择在对网络的数据传输影响最小的时间段。

第十九页，共35页。华南理工大学四月2320SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网同步系统和数字同步网

水库法工作原理及需避免的取空或溢出现象第二十页，共35页。华南理工大学四月2321SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网同步系统和数字同步网同步时钟源：高精度时钟源主要通过原子钟来提供。不同的原子钟的工作原理类似：

根据量子物理学原理，围绕在原子核周围不同电子层具有能量差;

当电子吸收或释放能量时，会在不同的层间发生跃迁。当电子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时，便会释放电磁波；

这种电磁波特征频率是固定的。因此可用其作一种节拍器来校准电子振荡器的工作频率，保持高度精确性。

时钟的稳定度：时钟稳定度是指与时钟标称值的偏差的相对值。

第二十一页，共35页。华南理工大学四月2322SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网同步系统和数字同步网原子钟的类型：

(1)铯原子钟：利用铯原子构造的原子钟。可将多个铯原子钟组成的时钟组按照择多原则确定振荡频率构成的时钟源，其稳定度可达；

(2)氢原子钟：氢原子钟的精确度比铯原子钟提高了100到1000倍，其稳定度达到；

(3)铷原子钟：铷原子钟的稳定度可达。虽然其性能不如铯原子钟，但它相对较为简单，成本底易于实现，因此也获得了广泛的应用。第二十二页，共35页。华南理工大学四月2323SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网同步系统和数字同步网我国的电信网时钟系统

(1)在北京和武汉各设置了一个铯原子钟组的作为国家的基准参考时钟(PRC),作为国内的电信同步网的标准的时钟源。

(2)各个省内则设置区域基准时钟(LPR),LPR以卫星授时系统的时钟信号,并辅之为铷原子钟时钟为基准。当卫星信号出现故障时，转为通过地面链路跟踪PRC。

(3)卫星授时信号:美国的GPS系统

欧洲的伽利略系统

我国的北斗系统

从国家信息网络安全的角度，我国电信网时钟系统的LPR最终将以北斗系统为主要的参考源。第二十三页，共35页。华南理工大学四月2324SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网同步系统和数字同步网我国的全国同步网系统结构

BITS(BuildingIntegratedTimingSupply)：网络系统机房中的通信综合定时供给系统

第二十四页，共35页。华南理工大学四月2325SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网电信管理网

电信系统有多种不同类型的网络：公共交换电话网(PSTN)

综合业务数字网(ISDN)

移动通信网

宽带综合业务数字网(B-ISDN/ATM)等等。众多的设备提供商,不同的业务类型的网络和不同厂商的设备,，使得电信系统的维护和管理变得非常复杂。国际电联(ITU)提出了电信管理网(TMN)的概念：用于对电信网中的一个,多个或全部网络进行管理的网络系统。

TMN可以理解为保持电信网正常运行和服务,对它进行有效地管理所建立的软,硬件系统和组织体系的总称。

第二十五页，共35页。华南理工大学四月2326SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网电信管理网TMN的管理对象

(1)从宏观的角度,TMN可应用于的管理包括各种网络系统：

公共网

专用网

信令网

同步网

等等。

(2)从具体操作的角度,TMN可以用于具体管理的设备包括：

基础网络传输设备(复接分接器ADM)

电缆/光纤/无线/卫星传输终端

各种交换设备如程控交换机,ISDN交换机和分组交换机

各种通信服务器和专用的终端设备(信令终端和数据库系统)

用户终端

等等。第二十六页，共35页。华南理工大学四月2327SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网电信管理网TMN的主要功能(1)性能管理：对电信设备的性能和网络单元的有效性进行评估,包括：性能测试，性能分析和性能控制等；(2)配置管理：对系统进行参数设置和管理。包括对特定设备开通和关闭等控制操作；(3)帐务管理帐务：统计网络中各种业务的使用情况，并在此基础上对电信业务的收费提供依据；(4)故障管理：对电信网的运行情况进行实时的监控和分析,对系统的异进行告警等处理,为系统的配置管理提供支持；(5)安全管理：提供对系统和设备安全保护的能力，主要包括对进入系统的安全审查、用户接入权限管理、网络设备的行为分析和安全告警处理等。

第二十七页，共35页。华南理工大学四月2328SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网电信管理网TMN管理功能的层次划分

(1)事务管理层：最高的管理功能层,负责确定目标和任务，产生系统运行的质量和经济分析报告。

(2)服务(业务)管理层：主要处理网络提供的业务和服务的相关事项，对各种业务进行统计和监测,提供计费依据。提供向上与事务管理层及向下与网络管理层间的交互等。

(3)网络管理层：提供对所辖系统内网元的管理:协调网元间的功能；管理网络提供的服务,监测网络的性能和对故障进行综合分析。提供向上与服务（业务）管理层和向下与单元管理层间的交互等。

(4)单元管理层：对具体的每个网元进行管理和控制，包括：网元内工作参数的配置，监管测试的具体维护操作等。

第二十八页，共35页。华南理工大学四月2329SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网电信管理网

TMN的管理对象,层次划分主要功能间的逻辑关系和体系结构

第二十九页，共35页。华南理工大学四月2330SCUTDT&PLabsCopyright5.电信支撑网电信管理网TMN的功能体系结构：六个标准的功能模块：

(1)操作系统功能(OSF)：OSF可分为事务OSF、服务(业务)OSF、网络管理OSF和网元OSF等四种。OSF用于处理与电信管理相关的信息，支持和控制电信管理功能的实现。(2)网元功能(NEF)：NEF规定了如何描述网元中可管理的通信功能和参数，以支持对网元进行管理。(3)Q适配功能(QAF)：QAF定义了如何将不具备TMN标准接口的网元或系统适配到TMN系统中。

(4)中介功能(MF)：MF定义了如何实现个功能块之间的交互。

第三十页，共35页。