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1、通信网络概论 武汉邮电科学研究院烽火科技学院李文耀2004 11 30 2 内容提要 通信及通信系统电信网的基本概念电信网的分层结构业务网传送网支撑网电信运营商的网络结构及业务介绍电信网的发展趋势 3 什么是业务网 定义 向用户提供各种电信业务的网络 分类方法 根据提供的业务来划分 问题 如何区别各种不同的业务网 不同业务网的组成要素一样 网络拓扑结构相似 关键在于业务节点的区别 由不同的业务节点构成不同的业务网 传输平台是共享的 4 网络 设备 技术与业务提供之间的关系 不同的业务网由不同的设备组成不同的设备由不同的技术实现不同的网络提供不同的业务 5 举例 电话网 程控交换机移动电话网 移
2、动电话交换机分组交换网 X 25分组交换机FR 帧中继交换机ATM ATM交换机IP网 路由器以太网 集线器 以太网交换机智能网 SCP SSPIP电话网 网关 网守NGN 软交换机 Softswitch 6 基本技术要素 网络结构 终端与节点 节点与节点的连接方式 编号计划 电话号码 地址等计费方式 通话时间 传输速率 信息量等电话网和数据网的编号计划与计费方式不一样 7 交换技术 面向连接和无连接 根据网络传递用户信息时是否预先建立源端到目的端的连接 我们将网络使用的交换技术分为两类 面向连接型和无连接型 使用相应交换技术的网络也依次称为面向连接型网络和无连接型网络 在面向连接型的网络中
3、两个通信节点间典型的一次数据交换过程包含三个阶段 连接建立 数据传输和连接释放 其中连接建立和连接释放阶段传递的是控制信息 用户信息则在数据传输阶段传输 三个阶段中最复杂和最重要的阶段是连接建立 该阶段需要确定从源端到目的端的连接应走的路由 并在沿途的交换节点中保存该连接的状态信息 这些连接状态信息说明了属于该连接的信息在交换节点应被如何处理和转发 连接建立创建的连接可以是物理连接 也可以是一个逻辑连接 但这种区别用户并不关心 它本身也不是影响服务质量的主要因素 数据传输完毕后 网络负责释放连接 在无连接型的网络中 数据传输前 不需要在源端和目的端之间先建立通信连接 就可以直接通信 不管是否来
4、自同一数据源 交换节点将分组看成互不依赖的基本单元 独立地处理每一个分组 并为其寻找最佳转发路由 因而来自同一数据源的不同分组可以通过不同的路径到达目的地 两种方式各有优缺点 面向连接方式适用于大批量 可靠的数据传输业务 但网络控制机制复杂 无连接方式控制机制简单 适用于突发性强 数据量少的数据传输业务 8 交换技术 交换方式 三种交换方式 电路交换 直接交换报文交换分组交换 存储转发交换 9 电路交换 CircuitSwitching 10 电路交换的基本过程 11 实质 存储 转发 Stored Forward 报文交换 Messagewitching 12 分组交换的基本概念 分组交换则
5、采用存储转发技术 通常我们将欲发送的整块数据称为一个报文 message 在每一个数据段前面 加上一些必要的控制信息组成的首部 header 后 就构成了一个分组 packet 分组又称为 包 而分组的首部也可称为 包头 分组交换的特征是基于标记 label based 不先建立连接而随时可发送数据的连网方式 称为无连接的 connectionless 13 什么是分组 14 实质 存储 转发 Stored Forward 中继线上动态时分复用 交换机 1 交换机 2 交换机 3 主机 HOST NPT1 NPT2 NPT3 NPT4 PT 21 CBA C 2 B 分组 A 1 分组 分组传
6、输通道 C B A 21 A 1 分组 分组交换 PacketSwitching 原理 15 三种交换技术的比较 电路交换电路建立 数据传输 电路拆除建立连接等待时间长 信道独占性 实时性好 信道利用率低报文交换线路利用率高 可多点传送 开销大 实时性差分组交换线路利用率高 多点同时通信 开销大 实时性差数据报与虚电路 16 交换节点的功能结构 a 面向连接型 b 无连接型 17 主要的交换技术 18 主要广域网交换技术的特点比较 19 公用电话通信网 PSTN 20 电话网的定义 电话网 又称为固定电话网 是指在本地网和长途网上组织开放电话的一种业务网络 通过该网络在两个固定用户之间实现话音
7、通信 问题 如果有一方在移动呢 是什么通信网 如果用户终端是PC机呢 又是什么通信网 21 公众电话网的定义 公众电话网 PublicSwitchedTelephoneNetwork PSTN 由若干个交换局 局间中继 用户线和话机终端组成电路交换方式提供实时的电话业务 传输网 终端 终端 终端 用户线 用户线 用户线 用户线 双绞线局间中继 2MPCM电缆 传输网 传输网 22 话音业务的特点 速率恒定且单一 话音对丢失不敏感 话音对实时性要求较高 话音具有连续性 23 电话网的特点 同步时分复用 同步时分交换 面向连接 对用户数据透明传输 24 电话网的组成 组成 用户终端设备 如电话机
8、交换设备 电话交换机 传输链路中继线 用户线 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 25 电话网的组成 中继线路 中继电路 直接连接两个交换系统之间的全部线路和所属设备 统称中继线路 中继线路分类 按中继电路在电信网中的作用及其话务量流向不同可分为 市话中继线 用户交换机中继线 长市中继线 长市中继电路 国内长途电路 国际长途电路 按传输信号方式不同可分 模拟中继电路 数字中继电路 26 电话网的组成 用户线路 将用户终端设备连接到所属端
9、局交换机的线对 称为用户线路 或用户环路 用户线路由主干电缆 配线电缆 用户引入线及其附属设备等组成 交换机 交接箱 分线盒 3 5Km 500m 1Km 10 300m 馈线 配线 引入线 用户线路 27 电话网的组成 传统电话网的用户线多数采用铜导线来传送音频信号 300 3400Hz 随着社会的发展 电信业务正由传统的电话 电报业务转向数据 图象等非话业务 信号频带随之从音频扩宽到视频 用户线路由单一的铜线线对发展到铜线 光纤 无线等多种传输媒介 并引入了用户接入网的新概念 采用了多种接入技术 28 本地电话网长途电话网国际电话网 按网络服务范围分 农村电话网市内电话网 电话网的分类 2
10、9 电话网的等级结构 网络的等级结构是指对网中各交换中心的一种安排 从等级上考虑 电话网的基本结构形式分为等级网和无级网两种 等级网中 每个交换中心被赋以一定的等级 不同等级的交换中心采用不同的连接方式 低等级的交换中心一般要连接到高等级的交换中心 在无级网中 每个交换中心都处于相同的等级 完全平等 各交换中心采用网状网或不完全网状网相连 30 等级制电话网 就全国范围内的电话网而言 很多国家采用等级结构 在等级网中 它为每个交换中心分配一个等级 除了最高等级的交换中心以外 每个交换中心必须接到等级比它高的交换中心 本地交换中心位于较低等级 而转接交换中心和长途交换中心位于较高等级 低等级的交
11、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即星型网 而最高等级的交换局间则直接相连 形成网状网 所以等级结构的电话网一般是复合型网 31 本地网 长途网 国际网 国际局一级交换中心C1二级交换中心C2三级交换中心C3四级交换中心C4端局C5汇接局Tm 五级电话网结构 32 三级网等级结构 33 我国电话网的等级结构 我国电话网目前采用等级制 并将逐步向无级网发展 早在1973年电话网建设初期 鉴于当时长途话务流量的流向与行政管理的从属关系互相一致 大部分的话务流量是在同区的上下级之间 即话务流量呈现出纵向的特点 原邮电部规定我国电话网的网络等级分为五级 包括长途网和本地网两部分 长途
12、网由大区中心C1 省中心C2 地区中心C3 县中心C4等四级长途交换中心组成 本地网由第五级交换中心即端局C5和汇接局Tm组成 34 省级长途交换中心 省会城市 国家一级干线网 本地网交换中心 地 市 国家二级干线网 省内一级干线网 国际局 省局 省局 端局 县局 市话局 电话机 长途网 本地网 国际网 国际长途交换中心 接入网 省际网 用户网 数字光纤化 双绞线 省内网 市话网 我国电话网的等级结构 35 电话网等级结构举例 长途网 本地网 A省 B省 本地网1 本地网2 本地网3 本地网4 DC1省际交换中心 DC2省内交换中心 本地网汇接局 本地网端局 至国际出入口局 36 本地网 本地
13、电话网简称本地网 我国早期的电话网由长话网 市话网 农话网组成 在农话实现自动化以及在行政上实行市管县后 农话网 市话网合并为本地网 本地网中统一号码长度 并采用同一个长途区号 特点 在同一个编号区范围内 由若干个端局 或由若干个端局 汇接局 局间中继线 用户线和话机终端等组成 37 本地电话网 服务范围 一个长途编号区的范围就是一个本地电话网的服务范围 网路结构 网状网 端局间网状连接 汇接网 由汇接局和端局组成 38 本地电话网的组成 本地电话网 长途交换中心 端局 用户 长途交换中心 端局 用户 汇接局 本地电话网 a 由若干个端局组成 b 由若干个端局和汇接局组成 长市中继线局间中继线
14、用户线 39 市话网 40 市话网的组成 普通电话用户 电话机 传真机等公用电话用户 电话机 传真机等用户交换机 不少单位装有用户交换机 俗称总机 用户交换机所连接话机称为分机 分机间通话不经市话局 一般情况下用户交换机通过中继线接市话交换机的用户电路 这时去话全自动 来话经话务台或电脑话务员转接 用户交换机的中继线有一引示号 即总机电话号码 公网电话用户拨该号后 市话交换机可自动寻找用户交换机的群内空闲入中继特种业务电话 为电信业务和社会服务而装设的特殊被叫电话 例如 114 112 110 119 120等分局 汇接局 支局 市话分局为市内电话网的主要组成部分 分局太多时为减少市话中继线而
15、设立汇接局 带有汇接功能的电话分局称为中心局 市话分局下设电话支局 支局占用分局的号码资源 支局由母局 即分局 的交换机远端模块或采用光纤接入网设备构成长话局 用于完成端接各市话分局的长途电话业务移动局 移动通信网内的关口移动交换中心 GMSC 与各市话分局 长话局相连接 以完成移动通信网与固定电话网的接续 41 长途电话网 长途电话通信网的任务是完成国内 国际任何两个用户之间的长距离通话 长途电话网简称长途网 由长途交换中心 长市中继长途电路组成 用来疏通各个不同本地网之间的长途话务 其中一个或几个一级交换中心直接与国际出入口局连接 完成国际来去话业务的接续 42 本地网 长话网的物理构成
16、本地网 长话网的物理构成是由一个个的物理端局组成的 单局制 一个城市只装一台交换机称为单局制 分局 大城市需建立多个电话机分局 分局间使用局间中继线互连 与用户线不同 中继线是由各用户共用的 汇接局 分局数量太多时 就需要建立汇接局 汇接局与所属分局以星型连接 汇接局间是全互连的 分局间通话需经汇接局转接 长话局 为了使不同城市用户能互相通话 城市内还需建立长话局 长话局与市话分局 或市话汇接局 间以长市中继线相连 不同城市的长话局 长话汇接局间以长途中继线相连 43 二级长途电话网网络结构 44 电话网的编号计划 一个电信网 无论是电话网 还是电报网或数据网等 要能实现网中任意两个用户或终端之间的呼叫连接就必须对网中每一用户或终端分配一个唯一的号码 通过拨号可以很方便地呼叫网中的其它用户或终端 号码的作用 用户标识选择路由 费率的依据 45 编号原则 便于用户了解和使用 同一地方编号尽量一致 能与现有交换机相适应 使交换机设计不要过于复杂 符合国际通信编号要求 国际电联规定号长不大于12位 便于确定呼叫路由 以使选择路由简单 具有一定的冗余度和稳定性 以符合将来的发展 46 本地网的
