现代通信网 第四章 通信网的规划设计

第四章通信网的规划设计

4.1概述

4.2通信业务预测

4.3局所规划

4.4中继路由的选择与计算

4.5交换设备的选择

4.6用户线路设计通信网的规划设计是在一定的时期，使通信网在复合国家通信技术标准的条件下得到经济合理地改造和发展，使通信网的发展水平与国民经济和人民生活的发展水平相适应。4.1概述一、通信网规划设计的目的与任务

（1）根据社会的发展程度，考虑未来社会进步与技术发展等对通信网的影响，研究通信网的发展方向和发展规模，使通信网建设能适应和促进社会发展的需要。（2）分析现有通信网的组织结构、装备体系和工作方式，研究能否适应未来发展的需要，制定通信网的改造、扩建与发展计划。（3）提出网路建设、网络结构、路由设置及设备容量等具体规划设计方案。二、通信网规划设计的主要步骤

1.长远规划

2.可行性研究

3.初步设计

4.施工图设计

5.技术设计三、通信网规划设计的主要内容

（1）业务发展预测：用户数与用户分布、业务量与业务流量和流向的调查预测。（2）确定网路结构，包括局所数目、局所位置、服务区域、中继方式和路由设置等。（3）设备的装置、容量与选型。

4.2通信业务预测预测是利用科学的手段预先推测和判断事物未来的发展趋势和规律。通信业务预测是通信网规划设计的基础，在进行规划设计时，要根据规划周期和规模进行调查和预测。一、通信业务预测的基本概念

1.通信业务预测的主要内容用户预测：对用户的数量、类型和分布进行预测。各局业务量预测：对各交换局的电话业务或其它业务量进行预测。局间话务量预测：对本地或长途局间的话务或其它业务的流量与流向进行预测。

2.通信业务预测的分类按预测期限分：近期预测、中期预测、远期预测。按预测区域分：长途通信业务预测、本地网通信业务预测和小区预测。

按预测的业务性质分：电话业务预测和非话业务预测。

3.通信业务预测的主要步骤（1）确定预测对象和收集、整理相关资料。（2）对资料进行预测分析，找出预测对象过去的发展规律，选出可用的预测方法。（3）建立数学模型，通过具体计算得出具有一定参考价值的预测值。（4）对得出的预测值进行综合分析、判断和评价，并根据具体情况进行必要的调整和修正，以确定最后的预测结果，作为通信网规划设计的依据。二、用户预测和业务量预测的常用方法主要方法有：时间序列分析法、多因子相关回归法、弹性系数法、定性预测法等。

1.时间序列法：将预测对象的历史发展状况按时间顺序排列进行数据统计，它假定预测对象的发展趋势不变。（1）线性回归法：将预测对象的时间序列近似为一条直线，其数学模型为：（4.1）因此，确定回归系数a、b，一般使用最小二乘法。设已知时间序列为，由线性方程得到的相应理论值为，它们之间的距离平方和：

（4.2）令，得：（4.4）（4.3）

由式（4.3）可得：

令

则：

由式（4.4）得：

（4.5）（4.6）（2）指数曲线回归法：将预测对象的时间序列近似为一条指数增长曲线，其数学模型为：（4.7）

对式（4.7）两边取对数可得：令可得线性方程：

（4.8）实际中常常使用以下简便方法进行预测。

（4.9）可通过几何平均数求得，即：

实际应用中，常采用下式进行：（4.10）（4.11）称为几何平均增长率。由上式可知，平均增长速度只取决于时间序列中首末两年的数据，而未考虑中间各年的变化，如果选取的首年不同，由此会导致预测结果的差异。因此为克服这种差异，引入平均差波动系数来进行校正。式（4.9）变为：平均波动系数考虑了中间各年的发展情况，比较全面地反映了时间序列的发展规律。具体的计算见教材。（4.12）

2.多因子相关回归预测首先根据历史资料，对各种变量进行研究，找出通信业务与各种因素之间的相关性和相关程度，然后得到预测曲线，并建立数学模型，最后进行预测。其方法有线性和非线性两种。多因子线性相关回归模型为：（4.13）多因子非线性回归预测在通信业务预测中通常用生产函数，其模型表达式为：

（4.14）

3.弹性系数法弹性系数表示电话通信需求的增长速度与经济发展的相适应度。它们之间关系如下：（4.15）由式（4.15）得：

当都较小时，上式可简化为：（4.16）（4.17）

预测模型为：（4.17）

4.定性预测法定性预测法主要是通过调查研究来分析和预测通信业务未来的发展。调查对象主要是有关方面的群众和专家。作为定量预测的前期工作。定性预测法简单易行，可以充分听取各方面的意见，但容易引入人为的因素。三、局间业务流量的预测方法在通信网中，局间业务流量是指两交换局之间的通信业务的数量，可分为来流量和去流量。在电话网中，业务流量是指局间的话务流量，如图4.1所示。bca图4.1多局制市话网的局间话务流量

通信网中各交换局之间的业务流量可以用流量矩阵来表示。设有n个交换局，流量矩阵如表4.1所示。来话局j去话局i

12……..n

i局去流量

12.n

a11a12a1na21a22a2n

an1an2

ann

A1

A2

An

j局来流量

q1q2

qn

表4.1流量矩阵对封闭的网路，有：对长途电话流量矩阵，表中全为零。

1.吸引系数法各局间的吸引系数表示各局间用户实际联系的密切程度。吸引系数法是在已知各局的去流量（或发话话务量）的基础上，通过计算吸引系数来求得预测流量矩阵。计算公式如下：（4.18）若已知各局的发话话务量预测值，则可得到各局间的预测流量值：局的发话话务量预测值可通过下式计算：（4.19）（4.20）吸引系数法一般用于容量比较小的城市进行短期预测。

2.重力法当已知某局的总发话话务量的预测值，但缺乏相关各局话务量的历史数据和现状数据时，为了将其总发话话务量的预测值分配到各局去，可采用重力法计算局间话务流量预测值。计算公式如下：（4.21）

K的取值要根据多种因素来考虑，一般取1、2或0.5。

3.双因子平衡法双因子平衡法是在已知各局来流量、去流量预测值的条件下，在现有已知的流量矩阵的基础上，通过反复调整迭代，使得网中各局的去流量和来流量之和两个因子相等或近似相等。且迭代的结果要保证与预测值之间的误差小于规定值。4.3局所规划局所规划是指在一定营业区范围内，根据规划期的业务预测对交换局进行最合理、最经济的配置。主要任务：研究规划期内局所数量、位置、容量和分期扩展、新建计划；研究交换局的划分及局所数目改变而引起的交换区界线的变化。一、最经济局所容量最经济局所容量：网络服务区域内的总用户数除以最佳局所数目。最经济局所容量的计算方法有解析法和计算机辅助设计法。

1.用户均匀分布时最经济局所容量的确定（1）每用户线平均长度假设交换局域为长方形，用户均匀分布，且分布密度为，当只设立一个交换局时，则理想的交换局地址应在长方形的几何中心。则用户线的平均长度求法如下：（4.22）当局址偏离几何中心，位于（）时，可得用户线的平均长度：由上式可知，局址偏离几何中心将导致用户线平均长度增加。（4.23）当在长方形交换区内设立多个交换局时，假设局所均匀分布，且在水平方向和垂直方向的局所数目为时，局所总数为，并假设局所容量为，则，可求出各分局用户线平均长度：

若城市为正方形，则有：

由式（4.22）可以推出同样的结果。（4.24）（4.25）（2）中继线平均长度设在一长方形城市内，局所均匀分布，各局之间各个相连，任意两局所之间的中继线束的容量均相同，共有，中继线束数量为：

当时：（4.26）（3）最经济局所容量的计算设局所规划城市为正方形，城市面积为S（平方公里），用户密度为（户/平方公里）总局数为，各局采用完全互连的中继方式，则最经济局所容量的计算如下：

a.每户用户线费用设用户线单价为E（元/对公里），每用户线费用为：（4.27）

b.每户中继线费用每户平均占用的中继线费用为：

（4.28）

c.每户平均的交换设备费用设交换设备单价为G（元/线对），则每户平均的交换设备费用为：（4.29）因此可以计算出每户平均的用户线、中继线及交换设备的费用，再加上其它一些费用即得总的费用。然后求出在不同密度和局所容量下的每户年经费曲线，选出费用最小时的局所容量，即为对应用户密度时的最经济局所容量。

2.用户分布不均匀时最经济局所容量的考虑当用户密度不均匀时，在总局数一定的情况下，近似认为中继线的总长度不随各局容量分配的改变而改变。因此，按最经济局所容量的概念来进行局所规划时，每个局的用户线总长度应相等或近似相等。

二、交换区界的划分和交换局址的确定

1.交换区界的划分当局所位置一定时，交换区界的划分应使得用户线路和中继线路的总费用尽可能小，划界时应遵循以下几项原则。（1）应结合城市规划和行政区域界线。

（2）应尽量将通话关系密切的地区划入同一交换区，以减少局间中继线数量。（3）应尽量避免使交换区呈狭长形或边缘过于曲折。（4）应尽量使各交换区用户线总长度接近一致。（5）扩建的大容量交换局界应尽量利用原有的交换区界。

2.交换局址的确定确定了交换区界后，每个交换区内都存在一个设置局所的理想地点，使得用户线路和中继线路的总费用为最小。这个点就是理想的线路网中心。（1）理想的线路网中心除了要使用户线路的总费用最小，还有考虑中继线路的费用。将局间进出的中继线对数折合为用户线路对数；而将局间中继线穿越交换区界的那一点，作为中继线的等效用户数所在的地点。折合的用户总数由下式计算：

（4.30）理想的线路网中心就是根据电话密度图上的用户线对数（用户数）加上局间进出中继线对数折合的用户线对数，使得局所坐标在X轴和Y轴两侧折合的用户线总对数相等。这个局所坐标就是理想线路网中心。（2）理想线路网中心的寻找方法若城市内道路走向互相垂直，则：坐标原点就是理想线路网中心。

若城市内道路是由环状和放射状道路组成，可选环状道路和放射状道路作X轴和Y轴，使X轴和Y轴两边折合用户数相等，理想线路网中心为坐标原点。4.4中继路由的选择与计算一、一般中继路由的选择与计算

1.中继路由的选择与计算

路由的类型分为三种：汇接路由、高效直达路由和低呼损直达路由。它们具有不同的特性汇接路由：具有汇接关系，话务量不容许溢出。

高效直达路由：没有汇接关系，话务量容许溢出。溢出的话务量由汇接路由进行疏通。低呼损直达路由：没有汇接关系，话务量不容许溢出。一般用一个三角结构来表示路由选择。TB2B1B12t0

B表示直达路由的费用，B1和B2分别表示两交换局至汇接局的平均费用，t0表示汇接费用。

两交换局1，2之间的中继路由种类由两交换局之间的话务量A和费用来确定。路由类型的选择可采用图解法，一般采用修正的T.H.D图。（4.31）

2.中继路由的数量在对中继路由的类型进行选择之后，要确定每种路由的数量。（1）高效路由的数量计算公式如下：（4.32）（2）汇接路由的数量汇接路由中的话务量是从各个高效直达路由上溢出的，它的特性与正常情况下一束中继线上的随机话务量是不同的，所以汇接路由数量的计算，不仅要考虑话务量的平均值，而且要考虑它的方差。二、数字中继路由的选择与计算由于PCM最小传输系统（一次群）有30条话路，因此，按前面计算出来的电路数，至少应按30路为单位取模。在取模过程中，将会使原计算出的电路类型和电路数发生变化

1.模量化对中继路由的影响（1）对基干路由的影响由于基干路由为最终路由，为保证全网呼损要求，只能采用增加电路的方式以到达30路的整数倍。

（2）对高效直达路由的影响对高效电路进行模量化过程中，可使得路由类型发生变化，其模量化过程可采用增加或减少电路的两种方式进行。减少电路数模量，可能使路由类型由H变为T或不变；增加电路数模量，可能使路由类型由H变为D或不变。（3）对低呼损直达路由的影响对低呼损直达路由模量化，可采用增加或减少电路的方式进行。采用增加电路方式，路由类型不变；采用减少电路方式，路由类型由D变为H。

2.全数字化本地网局间中继路由的选择与计算路由类型有：汇接路由、高效直达路由和全提供电路群。两局间的中继路由类型和电路数可以通过图解法和费用比较法确定。

（1）图解法采用T.H.F图可以很方便地确定中继路由类型和电路数。（2）费用比较法费用比较法在T.H.D电路计算的基础上，通过调整比较，来确定T,H和F。

4.5交换设备的选择一、程控交换机的选型原则选择程控交换机的原则：应符合国家、信息产业部关于程控交换机入网的相关标准，选用符合国家有关技术标准的定型产品，既要满足近期容量和功能的需要，又要考虑远期发展宽带业务的需要。二、程控交换机话务处理能力的核算程控交换机的话务处理能力是进行交换设备选型时需要核算的一个重要参数。话务处理能力：指处理机在忙时（1小时）能及时处理的最多呼叫次数，用BHCA表示。程控交换机处理的呼叫有两大部分：全部用户发话呼叫和全部来话中继电路的来话呼叫。

BHCA计算公式如下：（4.33）4.6用户线路设计用户线路是指用户终端到交换局的配线架之间的线路，分布广，数量多，其投资比重占电话网建设的比重很大（30％－40％）。一、用户线路网的构成包括从电话局到用户集中配线区的主干电缆、在配线区内进行分配的配线电缆和接到用户引入线（拨号线）、以及各种配线设备。主干电缆：不直接连接用户，通过交接设备与配线电缆相连。配线电缆：根据用户分布将芯线分配到分线设备上。用户引入线：直接连接用户终端。

1.对用户线路网的基本要求（1）通融性：当用户需求发生变化时，在一定程度上仍可以适应或有调节应变能力。（2）使用率：芯线使用率和线程使用率。（3）稳定性（4）隐蔽性：地下化、隐蔽化。（5）整体性

2.配线设备配线设备：用于分配或调度电缆线对的专用装置。（1）交接设备：利用跳线把主干电缆的任意一对线与配线电缆的任意一对线连接。（2）分线设备：用于配线电缆与用户引入线相连接的装置。二、配线方式配线方式即用户线路网的构成方式，目前普遍采用分区配线，即根据业务预测的用户密度、自然地理条件、用户与电话局的距离等，集合几十个到几百个用户为一个配线区，以一个配线区为单位，在配线区内进行配线。

1.复接配线主干电缆不经过任何中间设备，直接分支为配线电缆接到分线设备，电缆中部分或全部线对互相复接，一对线分配到几个配线点，可供几个地点灵活使用。复接配线中分接后的电缆线对总数比原来的要大