現(xiàn)代通信系統(tǒng)概論課件 第6章

第六章通信網(wǎng)的應用6.1典型的通信網(wǎng)組成6.2通信網(wǎng)案例

6.1典型的通信網(wǎng)組成

6.1.1各種通信網(wǎng)之間的關系為了清晰直觀地反映傳送網(wǎng)、業(yè)務網(wǎng)和支撐網(wǎng)的相互關系，給出了圖6-1所示的通信網(wǎng)典型組成結構。圖中包含：①由三個節(jié)點構成的環(huán)狀拓撲結構傳輸網(wǎng)，這三個節(jié)點分別代表三個不同的地方，采用SDH傳輸體制，其中一個節(jié)點為中心站。②由路由器構成的數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)。

③由程控交換機構成的電話業(yè)務網(wǎng)。

④由無線基站構成的移動業(yè)務網(wǎng)。

⑤網(wǎng)管服務器負責傳輸網(wǎng)的網(wǎng)絡管理。

⑥數(shù)據(jù)網(wǎng)管服務器負責數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡管理。

⑦定時供給設備為網(wǎng)絡提供同步時鐘。

⑧此外還給出了一個采用無源光網(wǎng)絡（PON）構成的光纖接入網(wǎng)，網(wǎng)絡拓撲結構為星形。

由圖6-1只能看到傳輸網(wǎng)和接入網(wǎng)的拓撲結構（這是因為接入網(wǎng)是相對獨立的），并不能看出業(yè)務網(wǎng)的拓撲結構。

以數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)為例，其常見的網(wǎng)絡拓撲如圖6-2所示。

圖6-1典型通信網(wǎng)組成圖

圖6-2數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)拓撲結構

6.1.2傳輸網(wǎng)

1.傳輸網(wǎng)的組網(wǎng)原則

1）清晰的網(wǎng)絡層次

網(wǎng)絡層次對于傳輸網(wǎng)的建設起著承上啟下的作用，好的網(wǎng)絡層次架構，使得網(wǎng)絡的后續(xù)發(fā)展能夠平滑過渡，具備良好的可持續(xù)發(fā)展能力。

2）明了的拓撲節(jié)點形態(tài)

對于網(wǎng)絡上的拓撲節(jié)點可以隨意搭配，既保證節(jié)點上業(yè)務資源能夠充分利用，又不會存在節(jié)點上低階不足、容量偏小的問題。

3）明確的網(wǎng)絡層級關系

網(wǎng)絡層級關系在傳輸網(wǎng)管上與保護子網(wǎng)的層級關系需要在拓撲劃分時進行綜合考慮，使保護子網(wǎng)的層級關系簡單清晰。

4）保留完整的保護子網(wǎng)形態(tài)

對于已經(jīng)確定了網(wǎng)絡層次、拓撲節(jié)點、子網(wǎng)層級關系后的網(wǎng)絡拓撲，主要剩下了自定義的拓撲節(jié)點，在劃分時，盡量保留保護子網(wǎng)的完整形態(tài)。也就是說，此時保護子網(wǎng)的節(jié)

點作為獨立的拓撲節(jié)點，這樣最后呈現(xiàn)的拓撲狀態(tài)與原來網(wǎng)絡形態(tài)基本保持一致，不會因為拓撲形態(tài)改變而引起誤解。

5）保留網(wǎng)絡拓撲的業(yè)務形態(tài)

網(wǎng)絡分析的最終目標都是對網(wǎng)絡承載業(yè)務流量進行分析，在進行拓撲劃分操作后，簡化的只是網(wǎng)絡拓撲本身，不應該對原來網(wǎng)絡業(yè)務分布造成改變。也就是說，拓撲劃分操作后業(yè)務分布應該和原來保持一致。這就要求在拓撲節(jié)點選取和拓撲劃分的時候考慮清楚，對具有獨立業(yè)務形態(tài)分布的節(jié)點不能隨意進行拓撲收縮。

2.傳輸網(wǎng)的分層

傳輸網(wǎng)為了網(wǎng)絡的清晰明了，管理維護方便，網(wǎng)絡拓展容易，業(yè)務接入簡便通常采用網(wǎng)絡層次架構。最常見的為三層構架，即核心層（骨干層）、匯聚層和接入層，如圖6-3

所示。

核心層由業(yè)務核心節(jié)點組成，主要解決各核心節(jié)點之間業(yè)務的傳送、跨區(qū)域的業(yè)務調(diào)度等問題。

匯聚層由業(yè)務量和轉(zhuǎn)接量較大的傳輸節(jié)點組成，實現(xiàn)業(yè)務從接入層到核心節(jié)點的匯聚，起承上啟下的作用，主要提供小顆粒業(yè)務的匯聚。

圖6-3傳輸網(wǎng)三層構架

接入層包括所有本地欲接入的業(yè)務點。需提供豐富的業(yè)務接口，實現(xiàn)多種業(yè)務的接入。接入層具有以下特點：接入層的節(jié)點數(shù)目多、分布廣、業(yè)務點增減和業(yè)務點電路需求變化頻繁；接入層發(fā)展隨機性大且完成時限短；同時需要接入的業(yè)務種類多、差異大，要求節(jié)點設備針對各種業(yè)務具有靈活配置的能力；接入層設備要具有高度靈活性和適應能力。接入層的網(wǎng)絡結構受具體業(yè)務點位置影響很大，拓撲結構多以環(huán)網(wǎng)為主，線形、星形、樹形等其他結構為輔。

6.1.3業(yè)務網(wǎng)

業(yè)務網(wǎng)是依照在傳輸網(wǎng)中承載的業(yè)務種類而形成的相應網(wǎng)絡。

傳輸網(wǎng)是各類業(yè)務網(wǎng)實現(xiàn)遠距離傳輸?shù)幕A平臺。良好的傳輸網(wǎng)對于承載的業(yè)務具有透明性，因此在業(yè)務網(wǎng)的組織過程中，傳輸網(wǎng)就相當于將業(yè)務節(jié)點連接起來的線。

1.電話網(wǎng)

電話網(wǎng)是進行交互型話音通信的網(wǎng)絡。電話網(wǎng)包括本地電話網(wǎng)、長途電話網(wǎng)和國際電話網(wǎng)，是一種電信業(yè)務量最大，服務面最廣的專業(yè)網(wǎng)。它可以兼容其他許多種非話業(yè)務網(wǎng)，是電信網(wǎng)的基本形式和基礎。

1）電話網(wǎng)等級結構

電話網(wǎng)的基本結構形式分為等級網(wǎng)和無級網(wǎng)兩種。

（1）等級制電話網(wǎng)

就各國范圍內(nèi)的電話網(wǎng)而言，很多國家采用等級結構。在等級網(wǎng)中，它為每個交換中心分配一個等級，除了最高等級的交換中心以外，每個交換中心必須接到等級比它高的交

換中心。本地交換中心位于較低等級，而轉(zhuǎn)接交換中心和長途交換中心位于較高等級。低等級交換局與管轄它的高等級交換局相連，形成多級匯接輻射網(wǎng)，即星形網(wǎng)。而最高等級

的交換局間則直接相連，形成網(wǎng)狀網(wǎng)。所以等級結構的電話網(wǎng)一般是復合網(wǎng)。

（2）無級長途網(wǎng)

無級網(wǎng)是指網(wǎng)中所有交換中心不分等級，完全平等，各長途交換機利用計算機控制可以在整個網(wǎng)絡中靈活選擇最經(jīng)濟、最空閑的通路，即在任何時候都可以充分利用網(wǎng)絡中的

空閑電路疏通業(yè)務。而且，在完成同樣的接續(xù)時，可選擇的路由及選擇的順序隨時間或網(wǎng)中負荷的變化而變動。可以看出，無級網(wǎng)的優(yōu)越性在于靈活性和自適應性，大大地提高了

接通率。

2）我國電話網(wǎng)結構

我國電話網(wǎng)由本地網(wǎng)和長途網(wǎng)兩部分組成。本地網(wǎng)指在同一長途編號區(qū)范圍內(nèi)，由若干個端局，或者由若干個端局和匯接局及局間中繼線、用戶線和話機終端等組成的電話網(wǎng)。長途電話網(wǎng)由各城市的長途交換中心、長話中繼站和局間長途電路組成，用來疏通各個不同本地網(wǎng)之間的長途話務。長途電話網(wǎng)中的節(jié)點是各長途交換局，各長途交換局之間的電路即為長途電路。

等級結構如圖6-4所示。

圖6-4我國早期電話網(wǎng)等級結構

就全網(wǎng)的服務質(zhì)量而言，其問題主要表現(xiàn)為如下幾個方面：

①轉(zhuǎn)接段數(shù)多。

②可靠性差。

我國的電話網(wǎng)已由五級網(wǎng)向三級網(wǎng)過渡，其演變推動

力有以下兩個：

①隨著C1、C2間話務量的增加，C1、C2間直達電路增多，從而使C1局的轉(zhuǎn)接作用減弱，當所有省會城市之間均有直達電路相連時，C1的轉(zhuǎn)接作用完全消失，因此，C1、C2局可以合并為一級。

②全國范圍的地區(qū)擴大本地網(wǎng)已經(jīng)形成，即以C3為中心形成擴大本地網(wǎng)，因此C4的長途作用也已消失。

三級網(wǎng)網(wǎng)絡結構如圖6-5所示。

圖6-5我國目前電話網(wǎng)等級結構

3）電話網(wǎng)實例

每級網(wǎng)在實際應用中通常還會進行分級（層）。如某省級的二級網(wǎng)分為兩個層面結構，如圖6-6所示。

圖6-6省內(nèi)二級網(wǎng)結構實例

同樣本地網(wǎng)網(wǎng)絡也采用兩級結構，如圖6-7所示。圖6-7本地二級網(wǎng)結構實例

2.數(shù)據(jù)網(wǎng)

數(shù)據(jù)網(wǎng)為各種類型數(shù)據(jù)的傳輸提供服務。不管是什么數(shù)據(jù)，只要大家都遵守同樣的傳輸協(xié)議，如TCP/IP協(xié)議；遵守同樣的接口規(guī)范，如IEEE802.3以太網(wǎng)標準，都可以通過數(shù)

據(jù)網(wǎng)進行傳輸。例如圖6-8所示典型小型數(shù)據(jù)網(wǎng)的組成中，計算機終端上的網(wǎng)卡通過網(wǎng)線或無線網(wǎng)卡與網(wǎng)絡交換機相連接，這樣就可以在電腦上通過運行瀏覽器軟件對Web服務器

進行訪問，或運行電子郵件軟件進行郵件的收發(fā)等。在該網(wǎng)絡中，我們實現(xiàn)了多種不同類型數(shù)據(jù)的傳輸。顯然這些不同類型的數(shù)據(jù)是基于應用層面上的實現(xiàn)的。

圖6-8數(shù)據(jù)網(wǎng)的典型組成

1）網(wǎng)絡拓撲結構的考慮

在網(wǎng)絡拓撲結構圖中，通常采用邊表示一個網(wǎng)絡、子網(wǎng)或傳輸線路，而用點表示連接節(jié)點，即路由器、交換機、計算機終端等設備。這種圖只能說明網(wǎng)絡的幾何結構，而不能

表明子網(wǎng)或互連設備的地理位置。網(wǎng)絡拓撲結構與用戶網(wǎng)絡規(guī)模有關，由此可將其分為平面拓撲結構、層次型網(wǎng)絡拓撲結構。

（1）平面拓撲結構

對于小型網(wǎng)絡，平面網(wǎng)絡拓撲結構就可以滿足要求。所謂平面網(wǎng)絡，就是沒有層次化的結構網(wǎng)絡，互連的設備實質(zhì)上具有相同的工作，網(wǎng)絡不進行分層，不進行模塊劃分。因

而平面拓撲結構易于設計和實現(xiàn)，并且便于網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡維護。

小型企業(yè)網(wǎng)可能是幾個局域網(wǎng)互連的網(wǎng)絡，每個局域網(wǎng)與其他局域網(wǎng)的連接通過一個廣域網(wǎng)路由器實現(xiàn)，因而形成了點到點的鏈路，如圖6-9所示。

圖6-9平面拓撲結構

小型局域網(wǎng)采用的拓撲結構圖主要就是平面拓撲結構，也就是將網(wǎng)絡的用戶終端（如計算機)、服務器連接到一個或多個集線器、交換機上，拓撲多為星形結構，如圖6-10所

示。

圖6-10局域網(wǎng)拓撲結構

（2）層次型網(wǎng)絡拓撲結構

使用層次型網(wǎng)絡拓撲結構具有以下優(yōu)點：

①減輕了網(wǎng)絡中一些主設備CPU的負載。

②降低了網(wǎng)絡成本。

③簡化了每個設計元素，易于理解。

④容易變更層次結構。

⑤層次化網(wǎng)絡中的各個設備都可以按照所處節(jié)點功能充分發(fā)揮自己的特性。

最為常見的層次型網(wǎng)絡拓撲結構就是三層模型，即分為核心層、分布層（匯聚層）和訪問層（或接入層)，如圖6-11所示。圖6-11層次型網(wǎng)絡拓撲結構

2）網(wǎng)絡冗余的考慮

由于冗余設計會帶來成本費用增加，因而要根據(jù)用戶的需求考慮，應該選擇冗余級別和拓撲結構。一般采取的措施如下：

①備用設備。

②設備的關鍵部件冗余配置。

③備用線路。當網(wǎng)絡的某條線路出現(xiàn)故障時，為了保持互連性和不斷網(wǎng)，備用線路的冗余設計是必需的。這種備用線路是主線路上的設備和鏈路的重復設置，如圖6-12所示。

圖6-12采用ISDN作為備用路徑

3）VPN和VLAN

（1）VPN

VPN（VirtualPrivateNetwork）即虛擬專用網(wǎng)絡，簡單地說就是利用公眾網(wǎng)絡（電信、移動等）架設專用網(wǎng)絡（公司、企業(yè)等）。利用VPN的解決方法就是在內(nèi)網(wǎng)中架設一臺VPN服務器，可以讓外地員工訪問到內(nèi)網(wǎng)資源。

VPN之所以被采用，是因為有些單位各部門分布在許多地方，甚至在國外，而單位的內(nèi)部數(shù)據(jù)網(wǎng)需要覆蓋這些部門但又不能自己建立長途通信。這樣采用VPN技術就可以很

好地解決這方面的問題。

VPN技術的應用如圖6-13所示。

圖6-13VPN技術應用實例

（2）VLAN

VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）即虛擬局域網(wǎng)絡，是一組邏輯上的設備和用戶，這些設備和用戶并不受物理位置的限制，可以根據(jù)其功能、部門或應用等因素將它們組織起來，相互之間的通信就好像它們在同一個網(wǎng)段中一樣，由此得名虛擬局域網(wǎng)絡。

局域網(wǎng)（LAN）通常是一個單獨的廣播域，主要由Hub、網(wǎng)橋或交換機等網(wǎng)絡設備連接同一網(wǎng)段內(nèi)的所有節(jié)點形成。處于同一個局域網(wǎng)之內(nèi)的網(wǎng)絡節(jié)點之間可以直接通信，而處

于不同局域網(wǎng)段的設備之間的通信則必須經(jīng)過路由器才能進行。圖6-14所示即為使用路由器構建的典型的局域網(wǎng)環(huán)境。

圖6-14典型的局域網(wǎng)結構

但這樣做存在兩個缺陷。

首先，隨著網(wǎng)絡中路由器數(shù)量的增多，網(wǎng)絡延時逐漸加長，從而導致網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速度下降。這主要是因為數(shù)據(jù)在從一個局域網(wǎng)傳遞到另一個局域網(wǎng)時，必須經(jīng)過路由器的路

由操作：路由器根據(jù)數(shù)據(jù)包中的相應信息確定數(shù)據(jù)包的目標地址，然后再選擇合適的路徑轉(zhuǎn)發(fā)出去。

其次，用戶被按照他們的物理連接自然地劃分到不同的用戶組（廣播域）中。這種分割方式并不是根據(jù)工作組中所有用戶的共同需要和帶寬的需求來進行的，因此，盡管不同的工作組或部門對帶寬的需求有很大的差異，但它們卻被機械地劃分到同一個廣播域中爭用相同的帶寬。

利用VLAN技術就可以按照局域網(wǎng)交換機端口來定義VLAN成員。VLAN從邏輯上把局域網(wǎng)交換機的端口劃分開來，從而把終端系統(tǒng)劃分為不同的部分，各部分相對獨立，在功能上模擬了傳統(tǒng)的局域網(wǎng)，如圖6-15所示。

圖6-15VLAN的實現(xiàn)

采用VLAN技術的意義體現(xiàn)在：

①VLAN可以改善網(wǎng)絡的通信效率。

②VLAN可以避免廣播風暴。

③VLAN大大增強了網(wǎng)絡及其信息的安全性。

④VLAN使網(wǎng)絡的組織更具靈活性。

6.1.4支撐網(wǎng)

1.信令網(wǎng)

在通信網(wǎng)中，除了傳遞業(yè)務信息外，還有相當一部分信息在網(wǎng)上流動，這部分信息不是傳遞給用戶的聲音、圖像或文字等與具體業(yè)務有關的信號，而是在通信設備之間傳遞的

控制信號，如占用、釋放、設備忙閑狀態(tài)、被叫用戶號碼等，這些都屬于控制信號。信令就是通信設備（包括用戶終端、交換設備等）之間傳遞的除用戶信息以外的控制信號。信令

網(wǎng)就是傳輸這些控制信號的網(wǎng)絡。

1）信令

通常打電話的過程如圖6-16所示。可見信令是呼叫接續(xù)過程中所采用的一種“通信語言”，用于協(xié)調(diào)動作、控制呼叫。這種“通信語言”應該是可相互理解的、相互約定的、以達到協(xié)調(diào)動作為目的的。

圖6-16打電話的過程

根據(jù)作用區(qū)間不同，信令可分為用戶信令和局間信令。用戶信令是用戶和交換機之間的信令，在用戶線上傳送，主要包括用戶向交換結點發(fā)送的監(jiān)視信令（狀態(tài)信令）和選路信令（地址信令），交換結點向用戶發(fā)送的鈴流和各種音信號（音信令）；局間信令是交換結點之間的信令，在局間中繼線上傳送，用來控制呼叫的建立和釋放，如圖6-17所示。

圖6-17信令的組成示意圖

隨路信令：接續(xù)所需的各種信令信息均通過該接續(xù)所占用的中繼電路來傳送的信令方式，如圖6-18所示。圖6-18隨路信令示意圖

共路信令：在交換局間的一條集中的數(shù)據(jù)鏈路為多條（幾百條或更多）話路傳送信令的方式，如圖6-19所示。共路信令目前采用的多為No.7信令系統(tǒng)，這種方式的優(yōu)點為：信號傳遞速度快，接續(xù)時間短，長途呼叫延時小于1秒；信息容量大，包括控制、網(wǎng)管、計費、維護、新業(yè)務信令；可靠性高，可主備轉(zhuǎn)換，有檢錯和糾錯功能；適應性強，適合

ISDN的需要；投資少；具有統(tǒng)一信令系統(tǒng)。

圖6-19共路信令示意圖

2）No.7信令網(wǎng)

No.7信令網(wǎng)不僅可以在電話網(wǎng)、電路交換的數(shù)據(jù)網(wǎng)和ISDN網(wǎng)中傳送有關呼叫建立和釋放的信令，還可以為交換局和各種特種服務中心之間傳送數(shù)據(jù)信息，所以，No.7信令網(wǎng)是具有各種功能的業(yè)務支撐網(wǎng)。它的主要用途包括：

①電話網(wǎng)的局間信令。

②電路交換的數(shù)據(jù)網(wǎng)的局間信令。

③ISDN網(wǎng)的局間信令。

④智能網(wǎng)業(yè)務。

（1）No.7信令網(wǎng)的組成

No.7信令網(wǎng)由信令點（SP）、信令轉(zhuǎn)接點（STP）和連接它們的信令鏈路組成。

（2）No.7信令網(wǎng)的分類

按網(wǎng)絡結構的等級，信令網(wǎng)分為無級信令網(wǎng)和分級信令網(wǎng)。如圖6-20（a)所示。

分級信令網(wǎng)是指含有信令轉(zhuǎn)接點的信令網(wǎng)。如圖6-20(b)、(c)所示。

圖6-20信令網(wǎng)結構示意圖

3）我國信令網(wǎng)的網(wǎng)絡結構

（1）信令網(wǎng)結構考慮因素

信令網(wǎng)結構涉及以下幾個因素：

①信令網(wǎng)所要容納的SP數(shù)量；

②STP可以連接的最大信令鏈路數(shù)及負荷能力；

③信令網(wǎng)冗余度；

④允許信令轉(zhuǎn)接次數(shù)。

（2）我國No.7信令網(wǎng)結構

基于以上因素，我國No.7信令網(wǎng)采用三級結構。第一級為高級信令轉(zhuǎn)接點（HSTP），是信令網(wǎng)的最高級；第二級為低級信令轉(zhuǎn)接點（LSTP）；第三級為信令點（SP）。

第一級HSTP間的連接方式可以采用網(wǎng)狀連接或A、B平面連接。我國采用后一種，使用A、B平面連接已具有足夠的可靠性，且比較經(jīng)濟，其結構如圖6-21所示。

圖6-21我國No.7信令網(wǎng)結構圖

（3）信令網(wǎng)與電話網(wǎng)的對應關系

我國電話業(yè)務網(wǎng)為三級結構，與No.7信令網(wǎng)是相對應的。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。信令網(wǎng)與電話網(wǎng)的對應關系如圖6-22所示。

圖6-22信令網(wǎng)與電話網(wǎng)的對應關系

2.同步網(wǎng)

1）數(shù)字同步網(wǎng)的基本概念

數(shù)字同步網(wǎng)是現(xiàn)代通信網(wǎng)的一個必不可少的重要組成部分，能準確地將同步信息從基準時鐘源向同步網(wǎng)各同步節(jié)點傳遞，從而調(diào)節(jié)網(wǎng)中的時鐘以建立并保持同步，滿足通信網(wǎng)

對于業(yè)務信息的傳輸和交換性能要求，是保證網(wǎng)絡定時性能的關鍵。隨著各種數(shù)字業(yè)務和通信方式的發(fā)展，對整個數(shù)字網(wǎng)的時鐘性能的要求越來越高。因此，就有必要在同步節(jié)點

或通信設備較多的情況下，在通信網(wǎng)的重要樞紐上，單獨設置時鐘系統(tǒng)，承上啟下，溝通整個同步網(wǎng)，對所在的通信樓的設備提供滿意的同步基準信號。這種設備稱為“通信樓綜合定時供給系統(tǒng)”，英文簡稱BITS（BuildingIntegratedTimingSupply）。

2）數(shù)字同步網(wǎng)的同步方式

（1）準同步方式

準同步方式是在數(shù)字通信網(wǎng)的各節(jié)點處都使用高精度時鐘，其精度限制在規(guī)定范圍內(nèi)，從而使兩個節(jié)點之間的滑碼率低到可以接受的程度。這種同步方式最容易實現(xiàn)，但它

的缺點是網(wǎng)中較小的交換節(jié)點機或需要定時的其他節(jié)點處都需要安裝高精度的時鐘源，費用較高。

（2）主從同步方式

這種方式基于電信網(wǎng)的等級制結構，即各個節(jié)點的工作時鐘來自上級節(jié)點，各下級節(jié)點從接收到的數(shù)字信號中提取時鐘，本地時鐘由接收到的外時鐘通過鎖相環(huán)鎖定。主從同步的優(yōu)點是經(jīng)濟、簡單，但它的缺點是可靠性差，當一個交換機發(fā)生故障時，受其控制的下級交換機都將失去工作時鐘。國內(nèi)通信網(wǎng)通常采用主從同步方式。

3）我國數(shù)字同步網(wǎng)

我國的數(shù)字同步網(wǎng)采用三級節(jié)點時鐘結構和主從同步的方式。全網(wǎng)分為31個同步區(qū)，各同步區(qū)域的基準源（LocalPrimaryReference，LPR）接收國家時鐘基準源（Primary

ReferenceClocks，PRC）的時鐘信息，而同步區(qū)內(nèi)的各級時鐘則同步于LPR，最終也同步于主用PRC，如圖6-23所示。

圖6-23我國數(shù)字同步網(wǎng)組成結構

3.管理網(wǎng)

1）電信管理網(wǎng)的基本概念

簡單地說，TMN是收集、處理、傳送和存儲有關電信網(wǎng)維護、操作和管理信息的一種綜合的手段，為電信主管部門管理電信網(wǎng)起著支撐作用，即協(xié)助電信主管部門管好電信

網(wǎng)。TMN是一個有組織的網(wǎng)絡，可以提供一系列管理功能，并能使各種類型的操作系統(tǒng)之間通過標準接口進行通信聯(lián)絡，還能使操作系統(tǒng)與電信網(wǎng)各部分之間也通過標準接口進行通信聯(lián)絡。

ITU-T在M.3010建議中提出了TMN框架，如圖6-24所示。

圖6-24TMN框架

在TMN的體系結構中，有兩個主要的組成部分：

①可管理（又稱智能化）的電信設備和業(yè)務，稱作網(wǎng)絡單元（NetworkElement，NE）。

②管理系統(tǒng)。它通過內(nèi)部的管理者（Manager）實體與NE通信，完成各種管理功能。

2）電信管理網(wǎng)的物理結構

TMN功能可以在不同的物理配置中實現(xiàn)，圖6-25表示普遍化的TMN物理結構。

圖6-25簡化的TMN物理結構圖

3）電信管理網(wǎng)的基本功能

TMN在多廠家環(huán)境下為電信網(wǎng)及其業(yè)務提供了一個管理功能和運行、管理和維護（OAM）的通信的主體。

TMN的功能可以分成兩大類：一類是基本功能（BF)，另一類是增強功能（EF）。BF作為構成部件去實現(xiàn)EF，例如業(yè)務管理、網(wǎng)絡恢復、客戶控制/再配置、帶寬管理等。TMN的基本功能又可進一步分成三種類型，即管理功能、通信功能和規(guī)劃功能。

（1）管理功能

TMN的管理功能包括：性能管理、故障管理、配置管理、賬務管理、安全管理。

性能管理性能管理提供評價和報告電信設備的運行狀況及網(wǎng)絡或網(wǎng)絡單元有效性的各種功能。

故障管理故障管理是用于監(jiān)測、隔離和糾正電信網(wǎng)及其環(huán)境下異常運行的一組功能。

賬務管理賬務管理功能是對網(wǎng)絡服務的使用情況進行量化，并進而確定應收費用的過程，

安全管理安全管理為電信網(wǎng)的電信環(huán)境和電信資源的管理與使用提供保護功能，使之不受未經(jīng)授權的人和/或單位的控制，也不為其提供無償服務。另一方面，安全管理還

為管理網(wǎng)本身，如管理信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（MIB）提供保護，使之免遭侵犯和損害。

（2）通信功能和規(guī)劃功能

通信功能包括OS/OS間的通信、OS/NE間的通信、NE/NE間的通信、OS/WS間的通信和NE/WS間的通信等。規(guī)劃功能包括網(wǎng)絡規(guī)劃、物理資源（如設施、設備等）規(guī)劃和勞動力規(guī)劃等。

6.1.5接入網(wǎng)

1.接入網(wǎng)概述

1）接入網(wǎng)的定義

1995年7月，ITU-TG.902對接入網(wǎng)作出如下定義：接入網(wǎng)（AN）是由業(yè)務節(jié)點接口（SNI）與相關用戶網(wǎng)絡接口（UNI）之間的一系列傳送實體組成，為電信業(yè)務提供所需傳送承載能力的實施系統(tǒng)，可經(jīng)由管理接口（Q3）配置和管理。

通俗意義上講，接入網(wǎng)就是介于業(yè)務節(jié)點接口（SNI）和用戶網(wǎng)絡接口（UNI）之間的網(wǎng)絡，它包含線路設施和傳輸設施，如圖6-26所示。

圖6-26接入網(wǎng)的定義

2）接入網(wǎng)的定界

ITU-TG.902定義的接入網(wǎng)有三類接口，即UNI、SNI和Q3管理接口。由此三個接口對接入網(wǎng)進行了定界。原則上，接入網(wǎng)對其所支持的UNI和SNI的類型和數(shù)目并不限制。接入網(wǎng)不解釋信令。管理方面經(jīng)Q3接口與電信管理網(wǎng)相連。

（1）用戶網(wǎng)絡接口（UNI）

接入網(wǎng)的用戶側經(jīng)由UNI與用戶相連，不同的UNI支持不同的業(yè)務，UNI主要包括PSTN模擬電話接口（Z接口）、ISDN基本速率接口（BRI）、ISDN基群速率接口（PRI）和各種專線接口。

（2）業(yè)務節(jié)點接口（SNI）

接入網(wǎng)的網(wǎng)絡側經(jīng)由SNI與業(yè)務節(jié)點相連，SNI同樣有模擬接口（Z接口）和數(shù)字接口（V接口）。Z接口對應于UNI的模擬2線音頻接口，可提供普通電話業(yè)務。隨著接入網(wǎng)的數(shù)字化和業(yè)務的綜合化，Z接口逐漸被V接口取代。

（3）Q3管理接口

Q3管理接口是操作系統(tǒng)（OS）和網(wǎng)絡單元（NE）之間的接口，該接口支持信息傳送、管理和控制功能。在接入網(wǎng)中，Q3接口是TMN與接入網(wǎng)設備各個部分相連的標準接口。通過Q3管理接口來實施TMN對接入網(wǎng)的管理和協(xié)調(diào)，從而提供用戶所需的接入類型和承載能力。

3）接入網(wǎng)的分類

接入網(wǎng)的分類根據(jù)條件的不同有多種，常見的分類是依據(jù)所采用傳輸媒介不同進行分類，可分為有線接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)兩大類，如圖6-27所示。

圖6-27接入網(wǎng)的分類

（1）銅線接入

銅線接入主要指的是利用電話線作為傳送實體的接入方式。

電信最早面向個人的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務就是PSTN（公共交換電話網(wǎng)絡）撥號接入方式。它是利用普通電話Modem（調(diào)制解調(diào)器）在PSTN的普通電話線上進行數(shù)據(jù)信號傳送的技術。

ADSL、HDSL、VDSL統(tǒng)稱xDSL接入技術。

ADSL寬帶接入網(wǎng)示意圖如圖6-28所示。圖6-28ADSL寬帶接入網(wǎng)示意圖

（2）光纖接入

光纖接入是目前應用最廣泛的接入方式。光纖接入網(wǎng)采用光纖作為傳輸介質(zhì)，利用光網(wǎng)絡單元(ONU)提供用戶側接口。由于光纖上傳送的是光信號，因而需要在交換局側利用

光線路終端(OLT)進行電/光轉(zhuǎn)換，在用戶側要利用ONU進行光/電轉(zhuǎn)換。光纖接入網(wǎng)示意圖如圖6-29所示。

圖6-29光纖接入網(wǎng)示意圖

（3）無線接入

無線接入技術RIT（RadioInterfaceTechnologies）是指通過無線介質(zhì)將用戶終端與網(wǎng)絡節(jié)點連接起來，以實現(xiàn)用戶與網(wǎng)絡間的信息傳遞的技術。

典型的無線接入系統(tǒng)主要由四部分組成：用戶臺（SS）、基站（BS）、基站控制器（BSC）以及網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（NMS），如圖6-30所示。

圖6-30無線接入網(wǎng)組成結構

4）接入網(wǎng)的特點

接入網(wǎng)與核心網(wǎng)相比有非常明顯的區(qū)別，具有以下特點：

①接入網(wǎng)結構變化大、網(wǎng)徑大小不一。

②接入網(wǎng)支持各種不同的業(yè)務。

③接入網(wǎng)技術可選擇性大、組網(wǎng)靈活。

④接入網(wǎng)成本與用戶有關，與業(yè)務量基本無關。

2.常用接入網(wǎng)

1）無源光網(wǎng)絡（PON）

無源光網(wǎng)絡是FTTC（光纖到路邊）、FTTR（光纖到遠端）、FTTB（光纖到大樓）、FTTO（光纖到辦公室）、FTTH（光纖到家庭）主要采用的技術。它不但用于公眾通信網(wǎng)的接入，也被專用通信網(wǎng)普遍采用。

（1）PON的概念

PON（PassiveOpticalNetwork）無源光網(wǎng)絡是一種一點到多點（P2MP）結構的光纖接入技術。PON由業(yè)務節(jié)點側的OLT（光線路終端）、用戶側的ONU（光網(wǎng)絡單元）以及ODN（光分配網(wǎng)絡）組成，如圖6-31所示。

圖6-31無源光網(wǎng)絡應用示意圖

PON具有以下的技術優(yōu)勢：

①無源光網(wǎng)絡（PON）是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡，在接入網(wǎng)中去掉了有源設備，從而避免了電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設備的故障率，提高了系統(tǒng)可靠性，同時節(jié)省了維護成本。

②PON的業(yè)務透明性較好，帶寬較寬，可適用于任何制式和速率的信號，包括模擬廣播電視業(yè)務。

③由于其局端設備和光纖（從饋線段一直到引入線）由用戶共享，因而光纖線路長度和收發(fā)設備數(shù)量較少，成本較其他點對點通信方式要低，土建成本也可明顯降低，特別是隨著光纖向用戶日益推進，其綜合優(yōu)勢越來越明顯。

PON主要存在以下劣勢：

①一次性投入成本較高。

②樹形分支拓撲結構使用戶的保護功能成本較高。

（2）PON的分類、標準及應用

PON技術始于20世紀80年代初，目前市場上的PON產(chǎn)品按照其采用的技術，主要分為APON/BPON（基于ATM的PON/寬帶PON）、EPON（以太網(wǎng)PON）和GPON（APON的升級版本），標準如表6-1所示。

各種PON的功能和應用如表6-2所示。PON技術在全球的應用分布情況如圖6-32所示。圖中可見，歐美主要推廣采用的是GPON技術，我國主要推廣采用的是EPON技術。

圖6-32全球GPON、EPON應用分布情況

（3）EPON

EPON系統(tǒng)通常由OLT、ODN、ONU和網(wǎng)管系統(tǒng)組成，如圖6-33所示。其中：

①OLT光線路終端是EPON系統(tǒng)的局端設備，提供與城域網(wǎng)（IP、SDH、MSTP、MPLS等）的連接，用于實現(xiàn)用戶業(yè)務的接入、管理和用戶側業(yè)務員的匯聚等功能。

②ONU光網(wǎng)絡單元是EPON系統(tǒng)的用戶端設備，用于提供與EPON網(wǎng)絡的連接，并向用戶提供多種業(yè)務接口，如以太網(wǎng)（FE、GE）、POTS、xDSL、EI和射頻（RF）接口等。

ONU根據(jù)應用場合的不同，可分為SFU、MDU、HGU、SBU、MTU等類型。

③ODN光分路器用于實現(xiàn)局端到用戶端的光纖分配和連接，屬于無源器件。

圖6-33EPON系統(tǒng)的組成

OLT至ONU的下行數(shù)據(jù)流采用廣播方式，其傳輸過程如圖6-34所示。圖6-34EPON下行數(shù)據(jù)流

ONU至OLT的上行數(shù)據(jù)流采用時分多址接入技術（TDMA），其傳輸過程如圖6-35所示。圖6-35EPON上行數(shù)據(jù)流

Wi-Fi（WirelessFidelity）是最大的WLAN工業(yè)組織Wi-Fi聯(lián)盟（Wi-FiAlliance）的商標，該組織致力于對WLAN設備進行兼容性認證測試。通過認證的產(chǎn)品，可以使用Wi-Fi的LOGO。通常，Wi-Fi作為WLAN的同義詞使用，盡管并非所有WLAN設備都進行Wi-Fi認證。

（1）WLAN技術發(fā)展過程

（2）IEEE802.11標準

在WLAN的使用中，通常接觸的802.11標準有：802.11a、802.11b、802.11g和只有標準草案的802.11n。這幾種標準的功能如表6-3所示，頻率及信道劃分如表6-4所示。

為了避免臨近設備干擾，將整個頻率劃分成不同范圍，802.11b和802.11g的2.4～2.4835GHz工作頻率帶寬為83.5MHz，劃分為14個子信道，每個子信道帶寬為22MHz。子信道分配如圖6-36(a)所示。在多個信道同時工作的情況下，為保證信道之間不相互干擾，要求兩個信道的中心頻率間隔不能低于25MHz。因此從圖6-36（a）可以看出，802.11b、802.11g標準最多可以提供3個不重疊的信道同時工作。

802.11a的工作頻率帶寬共為300MHz，其中從5.15～5.35GHz頻率帶寬為200MHz，5.725～5.825GHz頻率帶寬為100MHz，共劃分為12個獨立子信道，每個子信道帶寬為20MHz。子信道分配如圖6-36（b）所示。

圖6-36802.11a/b/g的信道頻率配置圖

（3）WLAN的特點

WLAN的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾方面：

①靈活性和移動性。

②安裝便捷。

③易于進行網(wǎng)絡規(guī)劃和調(diào)整。

④故障定位容易。

⑤易于擴展。

無線局域網(wǎng)在能夠給網(wǎng)絡用戶帶來便捷和實用的同時，也存在著一些缺陷。無線局域網(wǎng)的不足之處體現(xiàn)在以下幾個方面：

①性能易受影響。

②速率不及有線。

③安全性較差。

（4）WLAN的系統(tǒng)組成

一個典型的WLAN系統(tǒng)由無線網(wǎng)絡終端（STA）、無線接入點（AP）、接入控制器（AC）組成，如圖6-37所示。圖6-37WLAN的系統(tǒng)組成

無線網(wǎng)絡終端（STAtion，簡稱STA）能夠通過無線鏈路接入AP的用戶設備，如手機、筆記本等。

無線接入點（AccessPoint，簡稱AP）是WLAN業(yè)務網(wǎng)絡的小型無線接入設備，完成802.11a/b/g標準的無線接入。AP也是一種網(wǎng)絡橋接器，是連接有線網(wǎng)絡與無線局域網(wǎng)絡

的橋梁，任何WLAN終端設備均可通過相應的AP接入外部的網(wǎng)絡資源。

接入控制器（AccessController，簡稱AC）作為控制接入點設備的控制器，完成對接入點設備的管理和配置，實現(xiàn)負載均衡、動態(tài)信道分配等功能。同時，AC作為接入終端的安全控制節(jié)點，完成相應的認證和計費輔助功能。

（5）802.11網(wǎng)絡的基本元素

基于802.11無線網(wǎng)絡的基本結構主要有以下幾種：

①BSS（BasicServiceSet）網(wǎng)絡。BSS是WLAN網(wǎng)絡的基本單位，包括一個基站（AP）和若干個終端（STA），每個BSS都有一個ID，稱為BSSID。在一個BSS內(nèi)通信必須通過AP來完成。如果一個STA移出BSS的覆蓋范圍，它將不能再與BSS的其他成員通信。對于不同的BSS之間的站點不能直接通信，必須通過分布系統(tǒng)互連并轉(zhuǎn)發(fā)。BSS的結構如圖6-38所示。

圖6-38BSS網(wǎng)絡結構

②ESS（ExtendedServiceSet）網(wǎng)絡。ESS由多個BSS組成，即多個BSS的AP通過分布系統(tǒng)DS(DistributionSystem)相連構成一個ESS。所有AP共享同一個標示符ESSID（與BSSID統(tǒng)稱為SSID）。分布式系統(tǒng)（DS)在802.11標準中并沒有定義，但是目前大都是指以太網(wǎng)。同一個ESS內(nèi)的終端能在不同BSS之間進行漫游，不同ESSID的無線網(wǎng)絡形成邏輯子網(wǎng)。ESS的結構如圖6-39所示。

圖6-39ESS網(wǎng)絡結構

③IBSS（IndependentBasicServiceSet）網(wǎng)絡。IBSS是指由若干Wi-Fi站點之間對等、臨時的組網(wǎng)，俗稱adhoc網(wǎng)絡。站點之間地位平等，兩兩進行通信。網(wǎng)絡標識BSSID自動

選擇某個站點的MAC地址作為ID。IBSS的結構如圖6-40所示。圖6-40IBSS網(wǎng)絡結構

6.2通信網(wǎng)案例

6.2.1聯(lián)通通信網(wǎng)聯(lián)通為我國通信三大營運商之一，其通信網(wǎng)覆蓋全國，為公眾提供移動、固話、數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等服務。

1.聯(lián)通通信網(wǎng)的構成與承載業(yè)務

聯(lián)通傳輸網(wǎng)絡按照專業(yè)劃分，主要包括移動語音、固定語音（含交換、智能、信令網(wǎng)）、IP（含數(shù)據(jù)網(wǎng)）及傳輸（含同步網(wǎng)）四大部分。每個專業(yè)包括省際、省內(nèi)和本地網(wǎng)三個層面。移動網(wǎng)及固定語音網(wǎng)將共用網(wǎng)間關口局及國際局。

傳輸網(wǎng)所承載的業(yè)務主要包括長途語音業(yè)務、ATM數(shù)據(jù)業(yè)務、寬帶業(yè)務以及移動核心網(wǎng)業(yè)務，各類業(yè)務的特點如表6-5所示。聯(lián)通網(wǎng)絡的總體概況如圖6-41所示。

圖6-41聯(lián)通網(wǎng)絡的總體概況

2.聯(lián)通傳輸網(wǎng)的構架

聯(lián)通傳輸網(wǎng)采用分層構架，包括省際骨干傳輸網(wǎng)、省內(nèi)骨干傳輸網(wǎng)和本地傳輸網(wǎng)，如圖6-42所示。省際和省內(nèi)骨干傳輸網(wǎng)均采用雙平面網(wǎng)狀網(wǎng)結構。

本地傳輸網(wǎng)采用三層結構，即核心層、匯聚層和邊緣層，如圖6-43所示。

圖6-42聯(lián)通傳輸網(wǎng)構架

圖6-43本地傳輸網(wǎng)分層結構

3.移動網(wǎng)

目前聯(lián)通的移動通信網(wǎng)絡包括2G和3G，其信息的傳輸通過接入基于傳輸網(wǎng)的IP數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)和軟交換業(yè)務網(wǎng)實現(xiàn)傳輸。省內(nèi)網(wǎng)采用2G/3G共核心網(wǎng)的方式，省內(nèi)核心網(wǎng)電路域

全網(wǎng)采用軟交換設備。移動網(wǎng)絡結構如圖6-44所示。

圖6-44聯(lián)通移動網(wǎng)絡結構

4.長途電話網(wǎng)

聯(lián)通固定網(wǎng)絡由國際、省際、省內(nèi)網(wǎng)絡（含省內(nèi)長途及本地網(wǎng)）組成，每層均包括交換網(wǎng)、智能網(wǎng)、信令網(wǎng)。交換網(wǎng)TDM設備與軟交換共存。固定電話網(wǎng)絡構架如圖6-45所示。

圖6-45固定電話網(wǎng)絡構架

國際網(wǎng)在網(wǎng)使用的境內(nèi)國際交換機分布于北京、上海和廣州。境外在美國、我國香港、日本3處POP點。國際語音網(wǎng)如圖6-46所示。

圖6-46國際語音網(wǎng)

省際長途電話網(wǎng)包括省際PSTN長途網(wǎng)及兩張軟交換長途網(wǎng)，共同分擔長途語音業(yè)務。兩張軟交換網(wǎng)形成A、B雙平面，分別采用上海貝爾和華為公司設備，網(wǎng)絡規(guī)模平衡。A、B兩平面承載30%的省際長途話務量。省際長途電話網(wǎng)如圖6-47所示。

圖6-47省際長途電話網(wǎng)

6.2.2電力專用通信網(wǎng)

1.電力系統(tǒng)通信概述

1）通信在電力系統(tǒng)中的地位

電力系統(tǒng)通信是為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行應運而生的，它同電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)被人們合稱為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的三大支柱。它是電網(wǎng)調(diào)度自動化、網(wǎng)絡運營市場化和管理現(xiàn)代化的基礎；是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的重要手段；是電力系統(tǒng)的重要基礎設施。

2）電網(wǎng)與電力系統(tǒng)通信

電力通信的物理結構和服務對象決定了電力通信與電網(wǎng)密不可分。電力系統(tǒng)發(fā)展到哪里，電力通信網(wǎng)就應該相應覆蓋到哪里。電網(wǎng)與通信之間的關系如圖6-48所示。

圖6-48電網(wǎng)與通信之間的關系

3）電力系統(tǒng)通信的特點

由于電力系統(tǒng)的特殊性，使得電力通信網(wǎng)和公用通信網(wǎng)及其他專網(wǎng)相比具有以下特點：

①要求有較高的可靠性和靈活性。

②傳輸信息量少、種類復雜、實時性強。

③具有很大的耐“沖擊”性。當

④網(wǎng)絡結構復雜。

⑤通信范圍點多面廣。

⑥信息的流向單一。

⑦無人值守的機房居多。通

2.電力通信網(wǎng)

1）通信與電力調(diào)度的關系

由于電力系統(tǒng)通信的首要任務是保障電力調(diào)度信