通信專業綜合能力 授課人 武俊 2011年11月 第三章現代電信網 3 1電信網 1 3 1 1電信網的基本概念電信電信系統電信系統的構成模型 第三章現代電信網 3 1電信網 2 3 1 2電信網的構成要素從硬件構成來看 通信網由終端節點 交換節點 業務節點和傳輸系統構成 它們完成通信網的基本功能 接入 交換和傳輸 軟件設施則包括信令 協議 控制 管理 計費等 它們主要完成通信網的控制 管理 運營和維護 實現通信網的智能化 硬件終端節點 最外圍設備 信息 信號 信號 信息 交換節點 核心設備 負責集中 轉發終端節點產生的用戶信息 但它自己并不產生和使用 業務節點傳輸系統 提供傳輸信道 軟件 協議 標準 3 1 3電信網的拓撲結構網狀網 N N 1 2星型網 N 1 復合型網 網狀網和星型網樹型網 星型拓撲結構的擴展總線型網線型網環型網 與線型網結構相似 但首尾閉合形成環路 3 1 4電信網的分類在不同的角度劃分類型 按業務性質分 電報 電話 數據 傳真 圖像 按服務地域分 國際 長途 本地 LAN MAN 按服務對象分 公用 專用 按傳輸介質分 電纜 光纜 衛星 按交換方式分 電路 報文 分組 按拓撲結構分按信號形式分 模擬 數字 按信息傳遞方式分 同步 異步 按網絡功能分 傳輸網 業務網 支撐網 3 1 5電信網的質量電信網的質量要求 接通的任意性與快速性 最基本要求 影響因素電信網的拓撲結構電信網的可用網絡資源電信網的網絡設備可靠性評定 接通率接續延時信號傳輸的透明性與傳輸質量的一致性評定用戶滿意度信號的傳輸質量網絡的可靠性與經濟合理性網絡可靠性設計不是追求絕對可靠 而是在經濟性 合理性的前提下 滿足業務服務質量要求即可 需要在可靠性和經濟性之間取得平衡 3 2電話網 1 3 3 2 1電話網概述1 構成要素 見后圖 用戶終端設備 電話機 交換設備 電話交換機 負責用戶信息的交換 傳輸系統 負責各交換點之間傳遞信息 2 電話網的特點語音業務的特點 1 速率恒定且單一 2 話音對丟失不敏感 3 話音對實時性要求較高 4 話音具有連續性 電話網的特點 1 同步時分復用 2 對用戶數據透明傳輸 3 面向連接 圖電話網的構成 3 2電話網 2 3 2 2電話網的服務質量決定電話業務質量的因素 接續質量接續呼損全程呼損指標分配接續時延 撥號前時延和撥號后時延 傳輸質量響度清晰度逼真度穩定質量失效率平均故障間隔時間 MTBF 平均修復時間 MTTR 系統不可利用度 3 2電話網 3 3 2 3電話網的等級結構等級網和無級網等級制電話網網狀網星型影響級數的選擇以及交換中心位置設置的因素各交換中心之間的話務流量 流向 全網的服務質量 全網的經濟性 運營管理因素 另外還應考慮國家的幅員 各地區的地理狀況 政治 經濟條件以及地區之間的聯系程度等因素 無級長途網國內長途電話網 見后圖 本地電話網 見后圖 國際電話網網絡結構3 2 4電話網編號方案 復合型網 圖三級網等級結構圖 圖二級長途電話網網絡結構 圖網狀網結構的本地網 圖本地網二級網結構 3 3數據通信網 1 3 3 1數據通信網的概念基本概念數據通信系統的組成 見后圖 終端數據電路計算機系統數據通信網 見后圖 通信子網本地網數據通信網的服務質量分組交換技術服務可用性傳輸時延時延變化 抖動 吞吐量分組丟失率分組差錯率 3 網絡的服務性能保障機制網絡不可能100 可靠 面臨的3類問題 數據傳輸中的差錯和丟失網絡擁塞交換節點和物理線路故障目前網絡采用的服務性能保障機制差錯控制 差錯檢測和差錯校正 擁塞控制路由選擇流量控制 數據通信系統的組成 數據通信網 3 3數據通信網 2 3 3 2數據通信網的組成我國的數據通信網3 3 3分組交換網 X 25網 3 3 4數字數據網 DDN 3 3 5幀中繼3 3 6ATM網 3 3 3分組交換網 X 25網 基本思想 分組 存儲 轉發 技術特點動態統計時分復用存儲轉發差錯控制和流量控制統計時分復用 見后圖 邏輯信道 見后圖 虛電路和數據報 見后圖 分組交換網 見后圖 ChinaPAC網 圖統計時分復用 圖邏輯信道的形成過程 圖虛電路示意圖 圖數據報方式示意圖 圖分組交換網的組成 3 3 4數字數據網 DDN 1 2 以X 25建議為核心的分組交換數據網 為數據用戶提供交換虛電路 SVC 和永久虛電路 PVC 數據業務 但是分組交換方式也受到自身技術特點的制約 節點機對所傳送信息的存儲轉發和通信協議的處理 使得分組交換網處理速度慢 網絡時延大 許多需要高速 實時數據通信業務的用戶無法得到滿意的服務 在市場需求的推動下 介于永久性連接和交換式連接之間的半永久性連接方式的數字數據網 DDN DigitalDataNetwork 作為一種數據通信應用技術的分支逐漸發展起來 DDN是利用數字信道來傳輸數據信號的數據傳輸網 因此 DDN的實現前提是通信網的數字化 其數字傳輸技術的范圍不僅在局間中繼或長途干線上 而且還包括數據終端與數據終端之間 3 3 4數字數據網 DDN 2 DDN特點 1 DDN是同步數據傳輸網 傳輸質量高 傳輸誤碼率可達10 11 2 傳輸速率高 網絡時延小 3 DDN為全透明網 4 網絡運行管理簡便 5 DDN對數據終端設備的數據傳輸速率沒有特殊的要求 而且可以根據用戶的需要對數據速率和信道帶寬進行靈活設置 DDN網絡組成結構 見后圖 本地接入系統復用及交叉連接系統 FDM和TDM 局間傳輸系統 基群信道 網同步系統 主從同步 網絡管理系統DDN的網絡結構分級結構 國家骨干網 省內干線網 本地網 圖DDN網絡組成結構示意圖 3 3 5幀中繼 幀中繼技術的特點數據傳送階段協議大為簡化 見后圖 用戶平面和控制平面的分離 見后圖 幀中繼網絡的組成 見后圖 國家骨干網省內網本地網幀中繼的網絡管理帶寬管理PVC管理擁塞管理 圖X 25和幀中繼的分層協議功能 a X 25的分層協議功能 b 幀中繼的分層協議功能 圖幀中繼用戶網絡接口協議體系結構 圖幀中繼網絡組織 3 3 6ATM網絡 ATM基本概念 面向連接 異步時分復用 信元 特點ATM參考模型 分層分面 見后圖 用戶平面 U平面 控制平面 C平面 管理平面 M平面 ATM網絡組成 見后圖 ATM交換機ATM端系統ATM通信網接口典型ATM物理層接口流量控制和擁塞控制 圖ATM協議參考模型 圖ATM網絡組成 3 3 7Internet 1 2 Internet結構 見后圖 TCP IP分層模型網絡接口層互聯層傳輸層應用層Internet的地址和域名IP地址網絡ID 主機ID分為5類 即 A類 B類 C類 D類 E類 見后圖 MAC地址域名郵件地址URL端口號 圖全球互連網絡示意圖 表IP地址劃分方法 3 3 7Internet 2 子網編址域名系統 DNS 命名機制Internet域名DNS管理TCP IP協議族 見后圖 IPv6每個地址128位 3 4綜合業務數字網 1 2 3 4 1基本概念3 4 2網絡結構用戶 網絡接口基本速率接口2B D 144Kb s 基群接口30B D 23B D 2048kb s 1544kb s 網絡功能ISDN的信令系統用戶 網絡信令網絡內部信令用戶 用戶信令3 4 3ISDN用戶 網絡接口B信道 提供用戶傳遞信息 64kb sD信道 傳送電路交換的信令信息和分組數據信息 16kb s 64kb s 3 4綜合業務數字網 2 3 4 4ISDN協議結構模型立體結構模型用戶 網絡接口協議網絡協議 NO 7信令系統3 4 5ISDN的演進 3 5移動通信網 1 3 3 5 1基本概念特點分類3 5 2概述移動通信網的系統構成 見后圖 MSC BS MS 中繼傳輸系統 數據庫覆蓋方式大區制 小區制多址方式FDMA TDMA CDMA3 5 3網絡結構多級結構的復合型網絡 移動通信網的系統構成 1 移動業務交換中心MSC移動業務交換中心MSC Mobile servicesSwitchingCentre 是蜂窩通信網絡的核心 MSC負責本服務區內所有用戶的移動業務的實現 2 基站BS基站BS BaseStation 負責和本小區內移動臺之間通過無線電波進行通信 并與MSC相連 以保證移動臺在不同小區之間移動時也可以進行通信 采用一定的多址方式可以區分一個小區內的不同用戶 3 移動臺MS移動臺MS MobileStation 即手機或車載臺 它是移動網中的終端設備 要將用戶的話音信息進行變換并以無線電波的方式進行傳輸 4 中繼傳輸系統在MSC之間 MSC和BS之間的傳輸線均采用有線方式 5 數據庫移動網中的用戶是可以自由移動的 即用戶的位置是不確定的 因此 要對用戶進行接續 就必須要掌握用戶的位置及其他的信息 數據庫即是用來存儲用戶的有關信息的 數字蜂窩移動網中的數據庫有歸屬位置寄存器 HLR HomeLocationRegister 訪問位置寄存器 VLR VisitorLocationRegister 鑒權認證中心 AUC AuthenticCenter 設備識別寄存器 EIR EquipmentIdentityRegister 等 3 5移動通信網 2 3 5 4GSM系統現階段 兩個并行的系統 GSM900和DCS1800系統結構 見后圖 接口GSM系統的主要接口有A接口 Abis接口和Um接口等 呼叫接續與移動性管理越區切換 圖GSM網絡結構 3 5移動通信網 3 3 5 5CDMA系統概述3 5 6第三代移動通信系統 3G 概述 3 6智能網 3 7信令網 1 3 3 7 1基本概念信令 信令分類按工作區域分 用戶線信令 局間信令按所完成的功能分 監視信令 地址信令 維護管理信令按傳送方向分 前向信令 后向信令信令信道與用戶信息傳送信道的關系 隨路信令 公共信道信令信令方式編碼方式傳送方式控制方式 3 7信令網 2 3 7 2NO 7信令概述3 7 3NO 7信號單元格式和信令系統結構功能級結構 見后圖 MTP 消息傳遞部分 分成3級 UP 用戶部分 系統結構3 7 4NO 7信令網組成 SP STP 信令鏈路信令工作方式 按照通話電路與信令鏈路 見后圖 直聯方式 對應工作方式 準直連方式 準對應工作方式 信令網的結構分類 無級信令網 分級信令網 我國信令網的基本結構 采用3級結構 HSTP LSTP 信令點 信令點編碼信令路由及其選擇 圖No 7信令方式功能結構 采用功能級結構 各功能塊之間有一定的聯系 但又相互獨立 某個功能塊的改變 不影響其他功能塊 這樣 如要增加新功能或改進某些功能 不用對整個系統作改動 另外 各個國家還可以根據自己的需要自由選擇使用某些功能模塊 自由組網 從而使No 7信令更具有通用性 圖信令工作方式 a 對應方式 b 準對應方式 信令網采用哪種信令方式 要依據信令網和話路網的實際情況來確定 當局間的話路群足夠大 從經濟上考慮合理時 可以采用對應工作方式設置直達的信令鏈 當兩個交換局之間的話路群較少 設置直達信令鏈路經濟上不合理時 則可以采用準對應工作方式 3 7信令網 3 3 7 5信令網與電話網的關系 見后圖 目前我國電話網路等級為二級長途網 由DC1和DC2組成 加本地網 考慮到信令連接中轉接次數 信令轉接點的負荷以及可以容納的信令點數量 結合我國信令區的劃分和整個信令網的管理 HSTP設置在DC1 省 級交換中心的所在地 匯接DC1間的信令 LSTP設置在DC2 市 級交換中心所在地 匯接DC2和端局信令 3 7 6NO 7信令網的管理 圖信令網與三級電話網的對應關系 3 8同步網 1 4 3 8 1概述同步是指信號之間在頻率或相位上保持某種嚴格的特定關系 也就是它們相對應的有效瞬間以同一個平均速率出現 3 8 2網同步設備和定時分配鏈路節點時鐘設備獨立性定時供給設備銫原子鐘 基準鐘 銣原子鐘 晶體鐘 大樓綜合定時系統 BITS 全球定位系統混合型定時供給設備通信設備中的時鐘單元定時分配局內定時分配 指在同步網節點上直接將定時信號送給各個通信設備 見后圖 局間定時分配 指在同步網節點間的定時傳遞 目前采用的定時鏈路主要有兩種 PDH定時鏈路和SDH定時鏈路 圖局內定時設備 圖改進的局內定時分配 3 8同步網 2 3 8 3網同步技術網同步技術可分為兩大類 準同步和同步 同步又有主從同步和互同步之分 它們又可分成各種不同的實施方法 見后圖 準同步準同步方式中各交換節點的時鐘彼此是獨立的 但它們的頻率精度要求保持在極窄的頻率容差之中 網絡接近于同步工作狀態 通常稱為準同步工作方式 主從同步 見后圖 指數字網中所有節點都以一個規定的主節點時鐘作為基準 主節點之外的所有節點或者是從直達的數字鏈路上接收主節點送來的定時基準 或者是從經過中間節點轉發后的數字鏈路上接收主節點送來的定時基準 然后把節點的本地振蕩器相位鎖定到所接收的定時基準上 使節點時鐘從屬于主節點時鐘 圖同步概念示意圖 a 準同步 b 主從 單端 單向 c 時間基準 雙端 單向 d 外部基準 單向 e 單端控制 雙向 f 雙端控制 圖4 4主從同步方式 3 8同步網 3 相互同步指數字網中沒有特定的主節點和時鐘基準 網中每一個節點的本地時鐘通過鎖相環路受所有接收到的外來數字鏈路定時信號的共同加權控制 外時間基準同步指數字通信網中所有節點的時間基準依賴于該節點所能接收到的外來基準信號 通過將本地時鐘信號鎖定到外來時間基準信號的相位上 來達到全網定時信號的同步 目前常用的外時間基準信號 GPS GLONASSGPS系統可以分為三部分 GPS衛星系統 地面控制系統和用戶設備 見后圖 通信樓綜合定時供給系統數字同步網結構全同步網 在全同步方式下 同步網接受一個或幾個基準時鐘控制 見后圖 全準同步網 在全準同步方式下 網內的所有時鐘都獨立運行 不接受其他時鐘的控制 見后圖 混合同步網 在混合同步方式下 將同步網劃分為若干個同步區 每個同步區是一個子網 在子網內采用全同步方式 在子網間采用準同步方式 見后圖 圖GPS系統 圖主從同步網 圖多基準全同步網 圖全準同步 圖混合同步 3 8同步網 4 3 8 4同步網的主要技術指標抖動 漂移 滑動和延時3 8 5我國的同步網我國數字網的網同步方式是分布式的 多個基準時鐘控制的全同步網 國際通信時 以準同步方式運行 其定時準確度可達1 10 12 3 9管理網 3 9 1網絡管理的基本概念3 9 2網絡管理的基本功能配置管理性能管理故障管理安全管理財務管理3 9 3電信管理網 TMN 本部分到此結束 祝大家工作 生活順利 第一章電信職業道德 1 1通信科學技術的地位和特點1 1 1通信科技技術的地位通信技術向數字化 綜合化 智能化 寬帶化 個人化和標準化方向發展 1 1 2通信科學技術工作的職業特點實踐性 應用性嚴謹性 準確性高度的集中統一性廣 遠1 1 3通信科學技術人員職業道德的兩重性即是科學技術的職業勞動 又是通信