Ch5 电信支撑网

1、第五章 支撑网,5.1 信令网 5.2 同步网 5.3 电信管理网,第五章 支撑网,支撑网（supporting network） 现代电信网运行的支撑系统。一个完整的电信网除了传递电信业务为主的业务网之外，还需有若干个用来保障业务网正常运行、增强网路功能、提高网络服务质量的支撑网络。支撑网通过传送相应的监测、控制和信令等信号，对网络的正常运行起支持作用。 根据所具有的不同的功能，支撑网可分为信令网、同步网、电信管理网。信令网用于传送信令信号；同步网用于提供全网同步时钟；管理网则利用计算机系统对全网进行统一管理。,5.1 信令网,通信设备之间任何应用信息的传送总是伴随着一些控制信息的传递，它们

2、按照既定的通讯协议工作，将应用信息安全、可靠、高效地传送到目的地。这些信息在计算机网络中叫做协议控制信息，而在电信网中叫做信令（Signal）。英文资料还经常使用“Signalling”（信令过程）一词，但大部分中文技术资料只使用“信令”一词，即“信令”既包括“Signal”又包括“Signalling”两重含义。,5.1 信令网,5.1.1 信令概述 一、信令的历史 人类自1878年第一次使用电话交换机向公众提供电话业务以来就使用了信令。 1：靠人工电话交换机的话务员用振铃发送信令； 2：采用拨号脉冲发送信令，未使用； 3：单音频带内信令； 4：双音频带内信令； 5：利用六个语音频率中的两个

3、频率组合传送信令，即带内DTMF双音多频信令；,DTMF,5.1 信令网,6：共路信令，报文长度固定28bit； 7：共路信令系统，是CCITT于1980年提出的，此后，七号信令经过多次扩展修改，已形成一个完整的信令体系。七号信令系统以网络消息方式在信令点之间传送信令，它和ISO的OSI模型有对应的关系。,5.1 信令网,二、信令的分类 1、按工作区域划分 信令按工作区域可分为用户线信令和局间信令。 用户线信令是在用户终端与交换机之间的用户线上传送的信令。对于模拟用户线，用户线信令包括：用户状态信令、选择信令和各种可闻音信令。用户线状态信令是指用户摘机、应答、拆线等信号；选择信令又称地址信令，

4、是指主叫用户发出的被叫用户号码；各种可闻音信令是由交换机发送给用户的，包括振铃信号、回铃音、拨号音和催挂音等。 局间信令是在交换机与交换机之间的中继线上传送的信令。,5.1 信令网,A和B通信：建立连接 -,通信 -,拆除连接,5.1 信令网,2、按使用信道划分 按信令信道可分为随路信令和公共信道信令。 随路信令方式就是指在所接续的话路中传递各种所需的功能信号的信令方式，用同一通路传送话音信息和与其相应的信令。 公共信道信令是指在电话网中各交换局的处理机之间用一条专门的数据通路来传送信令信息的一种信令方式。七号信令系统就是公共信道信令。,5.1 信令网,5.1 信令网,5.1 信令网,3、按信

5、令功能划分 按信令功能可分为管理信令、线路信令和路由信令。 管理信令用于信令网的管理； 线路信令是用于表示线路状态的信号； 路由信令是指被叫用户地址信号。,具体过程参看25页接续过程,1用户在手机上拨号，拨号完毕后按下发射键。 2手机自动将被叫方的号码，以及其他两组号码国际移动用户识别码IMSI（用于鉴别用户身份的合法性），国际移动设备识别码IMEI（用于鉴别用户手机的合法性）共三组号码发给基站收发器。 3基站收发器将收到的三组号码发给BSC，BSC再收到后再转发给主叫用户所在地区的MSC。,5.1 信令网,4MSC在收到三组号码后，首先分析IMSI来判断用户身份的合法性，如果用户是合法用户；

6、则继续分析IMEI来判断用户手机的合法性，如果用户手机是合法手机；则分析主叫用户所拨叫的号码，即被叫方号码。 5MSC通过分析被叫方号码，判断出被叫用户所在大致区域。然后MSC将被叫号码传输给TMSC，进行数据汇接。 6TMSC将号码发给被叫方所在的MSC，即VMSC。 7VMSC通过收到的号码分析被叫用户的合法性，如果被叫用户是合法用户则判断被叫用户的目前状态。,5.1 信令网,8如果被叫用户处于状态忙或者是关机状态，则VMSC向主叫用户方发送相应提示信息。 9如果被叫用户处于空闲状态，VMSC根据被叫用户目前所在位置，在整个位置区的所有基站发出呼叫，同时向主叫用户发送回铃音。 10、当被叫

7、用户接通电话后，双方电路接通开始通话，通话结束后一方挂机，整个移动电话通话过程结束。,5.1 信令网,5.1.2 七号信令 一、No.7信令特点 最适合采用64kbit/s的数字信道，也适合模拟信道和较低速率下的工作。 多功能的模块化系统。可灵活地使用其整个系统功能的一部分或几部分，组成需要的信令网络。 具有高可靠性。能提供可靠的方法保证信令按正确的顺序传递而又不至丢失和重复。 具有完善的信令网管理功能。 采用不定长消息信令单元的形式，以分组传送和明确标记的寻直方式传送信令消息。,5.1 信令网,二、No.7信令系统结构 N0.7 信令系统从功能上可以分为公共消息传递部分（Message Tr

8、ansfer Part，MTP）和适合不同用户的独立用户部分（User Part，UP）。消息传递部分的功能是作为一个公共传递系统，在相对应的两个用户部分之间可靠地传递信令消息。只负责传递，并不处理。用户部分则是使用消息传递部分传送能力的功能实体。No.7信令系统基本功能结构如下图所示。,5.1 信令网,No.7 信令系统结构,5.1 信令网,消息传递部分分成三个功能级： 第一级为信号数据链路功能级，该功能级规定了信令数据链路的物理、电气和功能特性。确定与数据链路连接的方法。 第二级为信号链路功能级，该功能级规定了在一条信令链路上，消息传递和与传递有关的功能和程序。第二级和第一级的信令数据链路

9、一起，为在两点间进行信令消息的可靠传递提供信令链路。 第三级为信号处理和信令网路管理功能级，该功能级原则上定义了传送消息所使用的消息识别、分配、路由选择及在正常或异常情况下信令网管理调度的功能和程序。,5.1 信令网,用户部分为第四级，即用户部分功能级，该功能级规定了各用户部分使用的消息格式、编码及控制功能和程序。目前 CCITT 建议使用的用户部分主要有：电话用户部分（TUP）、数据用户部分（DUP）、综合业务数字网用户部分（ISUP）、信令连接控制部分（SCCP）、移动通信用户部分 (MAP）、事务处理能力应用部分（TCAP）、操作维护应用部分（OMAP）及信令网维护管理部分。,5.1 信

10、令网,三、No.7信令的基本消息单元 在 No.7信令系统中，消息是以可变长信令单元的方式传递的，它由若干个8位位组组成。信令单元的来源不同，其格式也不同。 No.7信令有3种信令单元格式。 用来传送第4级用户级的信令消息或信令网管理消息的可变长的消息信令单元(MSU)； 在链路启用或链路故障时，用来表示链路状态的链路状态信令单元(LSSU)； 用于链路空或链路拥塞时来填补位置的插入信令单元(FISU)，亦称填充单元，当没消息信令单元或链路状态信令单元传送时就用FISU来填充。,5.1 信令网,四、No.7信令网 No.7信令网是现代通信网的支撑网，是通信网向综合化、智能化方向发展的基础。No

11、.7 信令网是指一个专门用于传送No.7信令消息的数据网，是具有多种功能的业务支撑网。它由信令点（Signaling Point，SP）、信令转接点（Signaling Transfer Point，STP）以及连接它们的信令链路组成。,5.1 信令网,信令网的组成示意图,5.1 信令网,通信网中提供No.7信令功能的节点称为信令点（SP）。信令点是No.7信令消息的起源点和目的地点。 完成No.7信令消息转发功能的节点称为信令转接点。STP是在信令网中将No.7信令消息从一个信令点转接到另一个信令点的信令转接设备。分成独立型和综合型，综合型即完成SP功能也完成STP功能。 信令链路是指连接各

12、个信令点，传送 No.7 信令消息的物理链路，由信令数据链路和信令终端组成。,5.1 信令网,我国长途电话网的网络结构为分级汇接网，长途电话网的等级分为五级，C1为大区交换中心，C2为省交换中心，C3为地区交换中心，C4为县交换中心。到1992年底我国共有8个C1(北京、沈阳、上海、南京、广州、西安、成都)，有3个国际局(北京、上海和广州)。本地电话网的网路结构一般设置汇接局(Tm)和端局(C5)两个等级。Tm局可分为市话汇接局、效区汇接局、农话汇接局等，C5称五级交换中心，即本地电话网端局。 我国No.7信令网采用三级结构。第一级为高级信令转接点（HSTP )，是信令网的最高级；第二级为低级

13、信令转接点（LSTP ) ；第三级为信令点（SP）。,我国No.7信令网结构图,5.1 信令网,HSTP：对应主信号区，每个主信号区设置一对，负荷分担方式工作，采用独立型STP。 HSTP采用 A，B 平面网，平面内网状连接，两平面间成对相连。所谓主信号区是指电话网的一、二级（长途）交换中心。 LSTP：对应分信号区，每个分信号区设置一对，负荷分担方式工作，采用独立型STP或综合型STP。LSTP 连至 A ，B 平面内成对的HSTP，所谓分信号区是指电话网的三级（本地）交换中心。 SP：信令消息的起源点或目的地点，SP 至少和两个 STP 连接。,5.1 信令网,5.1.3 IP网中的信令

14、IP信令网是指利用IP作为承载技术来传送No.7信令消息的网络，与TDM信令网的本质差异在于底层承载方式的不同，而承载的信令业务种类以及信令消息的寻址、选路方式没有变化。 IP信令网仍然采用分级结构，由IPSTP和IPSP组成。 在IP网中，信令消息的传递是通过下面几个主要的功能实体得以传递的。媒体网关、信令网关以及媒体网关控制器(软交换)，这几个功能实体在物理上可以是单独的或者合并的实体。,5.1 信令网,媒体网关：媒体网关将终结PSTN的局间话音中继，同时把话音包分组压缩并发送到IP网中，对于IP侧发起的呼叫，媒体网关将从事其反操作。对于ISDN呼叫，则需要有媒体网关控制器来进行呼叫处理，

15、处理从媒体网关发来的Q931信令。 媒体网关控制器(软交换)：负责处理媒体网关资源管理和注册。一个媒体网关控制器通过信令网关和PSTN侧交换ISUP消息。 信令网关：信令网关具有信令转接功能，主要完成PSTN/ISDN侧的7号信令与IP网侧信令的转换，支持ISUP/TUP。,5.1 信令网,Sigtran协议 Sigtran协议对7号信令消息如何在IP网上实现可靠的传输作了明确的规范，支持的标准原语接口不需要对现有的七号信令应用进行任何修改，从而保证已有的七号信令应用可以不做修改而直接使用。信令传送利用标准的IP传送协议作为底层传送，并通过增加自身的功能来满足七号信令传送的要求。,5.2 同步

16、网,5.2.1 同步网 在数字网中，在数字信号的接受、复用和交换过程中都要求实现同步，同步是保证通信质量的重要的一个方面。同步是指通信双方的定时信号符合一定的时间关系。在数字通信中“同步”包括有位同步、帧同步和网同步。,5.2 同步网,位同步：在数据通信中最基本的同步方式就是“位同步”或“比特同步”。比特是数据传输的最小单位，位同步是指通信双方的位定时脉冲信号频率相等且符合一定的相位关系。位同步目的是使接收端接收的每一位信息都与发送端保持同步,将发送端发送的每一个比特都正确地接收下来。这就要在正确的时刻（通常就是在每一位的中间位置）对收到的电平根据事先已约定好的规则进行判决。,5.2 同步网,

17、帧同步：帧同步是指通信双方的帧定时信号的频率相同且保持一定的相位关系。在数字通信中，信息流是由若干码元组成一个帧。在接收这些数字信息时，必须知道帧的起止时刻，否则接收端无法恢复出正确的信息。帧同步的作用使在同步复用的情况下，能够正确区分每一帧的起始位置从而确定各路信号的相应位置并正确把它们区分开来。帧同步是通过在信息码流中插入帧同步码实现的。 网同步：网同步是指网络各节点的时钟频率相等，也就是多个节点之间的时钟同步。,5.2 同步网,网同步工作方式 可分为同步和准同步两类。 同步由单一基准时钟控制； 准同步则是由具有相同标称频率的不同基准时钟相互对比完成同步。 同步的同步方式又分为主从同步方式

18、、互同步方式、外时间基准同步,5.2 同步网,准同步方式常用于国际间链路，各节点独立设置基准时钟(如铯原子钟)，频率准确度保持在10-11极窄的频率容差之内。(优缺点见课本P172) 各国国内的数字通信网则普遍采用同步方式，节点时钟之间一般采用主从同步方法：将网内节点时钟分级，各级时钟具有不同的频率准确度和稳定度。(见图P5-9),5.2 同步网,我国数字同步网采用三级节点时钟结构和主从同步的方式。全网分为31个同步区，各同步区域的基准源（LPR，Local Primary Reference）接收国家时钟基准源（PRC，Primary Reference Clocks）的时钟信息，而同步区内

19、的各级时钟(SSU)则同步于LPR，最终也同步于主用PRC。,5.2 同步网,时钟网组成,5.2 同步网,一级节点设置一级时钟PRC，作为全网的基准时钟源，由铷钟组成，其频率准确度达到一级时钟指标的要求。 二级节点设置二级时钟，即设置LPR及同步供给单元（SSU）作为一级时钟的从钟。LPR由晶体振荡器组成，一般通过全球定位系统（GPS）接收LPR的时钟信息，为区域内的同步提供基准时钟源，SSU具有频率基准选择，处理和定时分配的功能。 三级节点设置三级时钟，即SSU，作为二级时钟的从钟。 在主从同步过程中，二级时钟始终跟踪基准时钟PRC，从与之相连的定时链路中提取定时信号，并滤除传输中产生的损伤

20、，然后将基准信号向下级传递。三级时钟则从二级时钟LPR提取定时信号，开成主从三级同步网络。,5.2 同步网,互同步技术是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。因此节点的锁相环路是一个具有多个输入信号的环路，而相互同步网构成将多输入锁相环相互连接的一个复杂的多路反馈系统。在相互同步网中各节点时钟的相互作用下，如果网络参数选择得合适，网中所有节点时钟最后将达到一个稳定的系统频率，从而实现了全网的同步工作。,5.2 同步网,外时间基准同步方式是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

21、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。 GPS全球定位系统,5.2 同步网,GPS的全称是Navigation Satellite Timing and Ranging / Global Positioning System，是美国防部1973开始部署、1994最终完成的卫星导航定位系统。该系统由卫星系统、地面支撑系统和GPS接收机组成。卫星系统含24颗卫星，其中21颗工作，3颗在轨备用。 这些卫星分布在夹角为55o的6个轨道面上，轨道高度26609 公里，地球上任何地点在任何时刻至少能看到其中4颗。卫星上装有高精度时钟，其频率特性决定了定位精度。,5.2

22、同步网,GPS卫星,5.2 同步网,用户设备部分即GPS信号接收机，其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。,5.2 同步网,5.2.2 不同业务网的时钟 不同的业务网，同步的方法是不同的。 一、程控交换网 长途交换节点可从楼内BITS取同步信号，其它端局和远端模块局和未设BITS的汇接局原则上需用“业务网内主从同步”的方法，即从业务码流内获取同步基准信号。,5.2 同步网,二、ATM、FR和IP网 ATM、FR和IP设备内部的时钟一般符合三级时钟的要求，且ATM、FR和IP设备有外时钟输入/输出口，能够支持外定时和业务定时两种同步方式，即外定时同步方式可

23、直接接受同步网的定时，而业务定时则从业务码流中提取定时信号。 但对于VOICE OVER ATM/IP的实时业务，需要良好的同步，一般应首选外定时的方式。,5.2 同步网,三、SDH条件下的同步连接方法和措施 在SDH条件下，各设备主要从楼内BITS获取定时同步信号。当楼内无BITS时，可采取从SDH网上获取定时信号的方式，即用STM-N传送的方式。当以上条件都难实现时，可以根据条件，采用“从业务链路获取定时”的方法。,5.3 电信管理网,电信技术的飞速发展、电信业务的不断丰富使电信网规模越来越大、设备种类越来越多，为了降低成本，运营商在网络中引入了多厂家设备，从而使网络越来越复杂，为使网络可

24、以快速、灵活、可靠、高质量地向用户提供电信业务，就需要先进的技术和高度自动化的管理手段进行网络管理。管理网作为电信支撑网的一个重要的组成部分，建立在传送网和业务网之上，并对通信设备、通信网络进行管理。,5.3 电信管理网,5.3.1 电信管理网的概念 电信管理网TMN是国际电联ITU-T借鉴0SI中有关系统管理的思想及技术，为管理电信业务而定义的结构化网络体系结构，它使得网络管理系统与电信网在标准的体系结构下，按照标准的接口和标准的信息格式交换管理信息，从而实现网络管理功能。TMN的基本原理之一就是使管理功能与电信功能分离。网络管理者可以从有限的几个管理节点管理电信网络中分布的电信设备。,5.

25、3 电信管理网,电信管理网TMN的目的是提供一组标准接口，使得对网络的操作、管理和维护及对网络单元的管理变得容易实现，所以，TMN的提出很大程度上是为了满足网管各部分之间的互连性的要求。集中式的管理和分布式的处理是TMN的突出特点。,5.3 电信管理网,5.3.2 网络管理功能 TMN是用来支持电信管理网的，TMN的应用功能也就是TMN支持的网络管理功能，包括电信网的运营、管理、维护和补给四大类，这四大类管理功能在不同的管理机构中有不尽相同的含义，也并不要求这些功能包含所有的网络管理功能。TMN支持的网络管理功能，根据其管理的目的可以分成性能管理、故障管理（或维护管理）、配置管理、记账管理和安全管理五个功能域。,5.3 电信管理网,1、性能管理 典型的网络性能管理可以分成两大部分：性能监测和网络控制. 性能监测指网络工作状态信息的收集和整理； 网络控制则指为改善网络设备的性能而采取的动作和措施。 性能管理监测的目的是：在发现故障后进行搜索监测，在用户发现故障并报告后，去查找故障的发生位置；全局监测，及早发现故障苗头，在影响服务之前就及时将其排除；对过去的性能数据进行分析以获得资源利用情况及其发展趋势。,5.3 电信管理网,2、故障管理 当某个系统或部件不能达到规定的工作性能指标时，网络的故障管理就要开始起作用，处理资源中发生或发现的故