2014年-2015年網(wǎng)絡(luò)通信原理-5：電信支撐網(wǎng)

2014年-2015年網(wǎng)絡(luò)通信原理_5：電信支撐網(wǎng)第一頁，共35頁。5.電信支撐網(wǎng)第二頁，共35頁。電信支撐網(wǎng) 信令系統(tǒng)和信令網(wǎng) 同步系統(tǒng)和數(shù)字同步網(wǎng)

電信管理網(wǎng)

4.移動通信網(wǎng)絡(luò)華南理工大學(xué)第三頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月234SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)電信支撐網(wǎng)

在PSTN和2G/3G移動通信網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)絡(luò)中，原有的程控交換系統(tǒng)仍在大量使用和還會長期存在。程控交換系統(tǒng)是一種面向連接的電路交換網(wǎng)絡(luò)，其正常的運行離不開由其信令系統(tǒng)、同步系統(tǒng)和管理系統(tǒng)等構(gòu)成的電信支撐網(wǎng)的支持。第四頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月235SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)信令系統(tǒng)和信令網(wǎng)

傳統(tǒng)的電信網(wǎng)中的業(yè)務(wù)主要是面向連接的業(yè)務(wù),一個這類業(yè)務(wù)的呼叫必須在傳輸通路建立之后,才可能通信。信令系統(tǒng)：實現(xiàn)對面向連接業(yè)務(wù)的傳輸通道建立,維護和釋放的控制系統(tǒng)。(1)隨路信令方式，所謂“隨路”是一種話路與控制該話路信令均通過同一信道傳輸?shù)囊环N信令方式。隨路信令也稱為記發(fā)器信令,是一種采用雙音多頻(DTMF)形式的模擬信號傳輸數(shù)字信息工作方式的信令系統(tǒng)。在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中傳輸DTMF信號時,傳遞的實際上該信號的采樣值。采用隨路信令的方式時，無論最終通信過程是否實現(xiàn)，在呼叫的通道建立時都需要占據(jù)一個話音信道。隨路信令效率較低,已經(jīng)很少應(yīng)用。第五頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月236SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)信令系統(tǒng)和信令網(wǎng)共路信令與信令網(wǎng)的基本概念

目前一般所稱的共路信令是指No.7號信令系統(tǒng),該稱謂源于ITU有關(guān)共路信令的Q.700系列建議書。共路信令是一種數(shù)字信令,用特定的代碼來表示信令內(nèi)容,效率大大提高。共路信令：共路是指通過專門公共分組網(wǎng)絡(luò)進行信令傳遞,該網(wǎng)絡(luò)就稱為信令網(wǎng)。

從邏輯上來說,信令網(wǎng)是獨立于承載用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的交換網(wǎng)絡(luò)。從物理上來說，信令網(wǎng)與業(yè)務(wù)交換網(wǎng)通常同時構(gòu)建在一個基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之上，信令網(wǎng)節(jié)點間一般通過速率為64Kbps的雙向數(shù)字鏈路和有關(guān)的信令設(shè)備單元組成。

第六頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月237SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)信令系統(tǒng)和信令網(wǎng)語音與信令交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖第七頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月238SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)信令系統(tǒng)和信令網(wǎng)

No.7號信令系統(tǒng)的基本功能

No.7號信令系統(tǒng)的基本功能包括：傳輸PSTN網(wǎng)絡(luò)的局間信令傳輸綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)的局間信令傳輸移動通信網(wǎng)電路域交換的信令傳輸上述網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理與運行維護的信令等等。第八頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月239SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)信令系統(tǒng)和信令網(wǎng)

No.7號信令網(wǎng)的基本單元

(1)信令處理點(SP)：SP是發(fā)布信令消息的源點和處理信令消息的目的節(jié)點；

(2)信令轉(zhuǎn)接點(STP)：STP除了具有SP功能外，還具備信令消息的交換轉(zhuǎn)發(fā)功能。

SP和STP可以是內(nèi)嵌在交換機中的專用模塊，也可以是具備分組交換功能的獨立單元，SP和STP通過數(shù)字鏈路互連構(gòu)成信令網(wǎng)。對于簡單的系統(tǒng)，信令網(wǎng)可以采用全互連的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，此時信令的傳輸路徑最短，系統(tǒng)也最為強壯。對于較為復(fù)雜的系統(tǒng)，需要考慮信令傳遞的便捷、系統(tǒng)的強壯性、成本和效率等因素。一般采用一定冗余的分級結(jié)構(gòu)。第九頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2310SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)信令系統(tǒng)和信令網(wǎng)包含不同級別層次的信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)兩級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)第十頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2311SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)信令系統(tǒng)和信令網(wǎng)

No.7號信令系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

No.7號信令系統(tǒng)分為四級的層次結(jié)構(gòu)：三級/層消息傳遞部份(MTP)和一層用戶級。

第一級MTP1：數(shù)據(jù)鏈路功能級,完成ISO定義的開放系統(tǒng)互連（OSI）模型中的物理層功能，定義信道的物理、電氣和功能特性；

第二級MTP2：完成OSI模型中的鏈路層功能，為上一級提供一條可靠的邏輯信道；

第三級MTP3：完成OSI模型中的網(wǎng)絡(luò)層功能，提供系統(tǒng)的路由和網(wǎng)絡(luò)層上的異常情況處理等功能；

第四級用戶級：相當(dāng)于OSI中的應(yīng)用層，針對不同的網(wǎng)絡(luò)，有不同的具體內(nèi)容。第十一頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2312SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)信令系統(tǒng)和信令網(wǎng)No.7號信令系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

第十二頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2313SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)信令系統(tǒng)和信令網(wǎng)

No.7號信令系統(tǒng)的用戶部分類型

(1)支撐PSTN網(wǎng)絡(luò)運行的電話用戶部份(TUP)

(2)支撐綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)運行的ISDN網(wǎng)絡(luò)用戶部份(ISUP)

(3)支撐移動通信網(wǎng)工作的移動應(yīng)用部份(MAP)

(4)操作維護應(yīng)用部份(OMAP)

(5)基站子系統(tǒng)應(yīng)用部分(BSSAP)等等。特定功能子層

(1)信令連接控制部份(SCCP)

(2)事務(wù)處理能力應(yīng)用部份(TCAP)：提供對網(wǎng)絡(luò)中消息交互和操作進行監(jiān)管和控制第十三頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2314SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)同步系統(tǒng)和數(shù)字同步網(wǎng)

同步數(shù)字通信系統(tǒng)實現(xiàn)正常符號傳輸?shù)幕疽?。同步的類型?/p>

位/符號同步

幀同步

網(wǎng)絡(luò)同步網(wǎng)絡(luò)同步：網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點設(shè)備的時鐘之間的同步。時鐘同步的含義：不僅要求時鐘的標(biāo)稱頻率一致，而且要求相互間有穩(wěn)定不變的相位數(shù)字同步網(wǎng)：某種傳遞時鐘同步信息的網(wǎng)絡(luò)同步可以通過有線的方式傳輸同步信息實現(xiàn)

同步也可以通過無線方式傳輸同步信息實現(xiàn)

同步信息也可以通過互控的機制來實現(xiàn)第十四頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2315SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)同步系統(tǒng)和數(shù)字同步網(wǎng)網(wǎng)同步的主要方式：

(1)主從方式：在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中設(shè)置一個高精度的主時鐘源，向網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點提供同步時鐘信息。其他節(jié)點上的時鐘作為從時鐘，鎖定在主時鐘的頻率上，鎖定后的從時鐘，不僅與主時鐘有相同的頻率，而且有恒定的相位關(guān)系。直接主從同步方式：主時鐘源直接向從時鐘源提供同步信息的方式,結(jié)構(gòu)簡單,強壯性好；但在有線方式下不易擴展；無線(衛(wèi)星)方式下室內(nèi)受限。

等級主從同步方式：通過樹狀的網(wǎng)絡(luò)由主時鐘所在的根節(jié)點逐級向下提供基準(zhǔn)時鐘。較為經(jīng)濟，擴展容易。但強壯性較差。

第十五頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2316SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)同步系統(tǒng)和數(shù)字同步網(wǎng)主從同步方式的結(jié)構(gòu)

直接主從同步等級主從同步第十六頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2317SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)同步系統(tǒng)和數(shù)字同步網(wǎng)互同步方式：提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)點時鐘的鎖相環(huán)可從與其相連的節(jié)點的時鐘信號中提取“基準(zhǔn)時鐘”,將這些時鐘與本地時鐘相位差的加權(quán)和所對應(yīng)的信號,對鎖相環(huán)的頻率和相位進行調(diào)整,從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步。

相位差的加權(quán)值，可根據(jù)該權(quán)值所對應(yīng)的時鐘信號的質(zhì)量進行調(diào)整?；ネ椒绞絻?yōu)點：網(wǎng)絡(luò)的時鐘不會因為某些節(jié)點的故障而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的失步；互同步方式缺點：是鎖相環(huán)電路相對復(fù)雜，有可能引起自激。第十七頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2318SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)同步系統(tǒng)和數(shù)字同步網(wǎng)互同步方式的原理電路：第十八頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2319SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)同步系統(tǒng)和數(shù)字同步網(wǎng)準(zhǔn)同步方式：不同的網(wǎng)絡(luò)之間有各自的時鐘，這些時鐘間僅僅是它們的標(biāo)稱值一致；準(zhǔn)同步方式的應(yīng)用場合：系統(tǒng)可能因為各種原因不能采用上述統(tǒng)一時鐘的方式；準(zhǔn)同步方式可以用“水庫法”的原理來實現(xiàn)?！八畮旆ā惫ぷ髟恚?/p>

(1)各網(wǎng)絡(luò)各自采用的高精度時鐘源。連接兩網(wǎng)絡(luò)之間的信道的通過緩沖器隔離;

(2)兩網(wǎng)絡(luò)間開始工作時,先讓緩沖器中的數(shù)據(jù)處于半滿狀態(tài),當(dāng)兩個網(wǎng)絡(luò)的時鐘源的差異很小時，緩沖器在長時間內(nèi)都不會被取空或者溢出;

(3)對緩沖器中保持的數(shù)據(jù)量進行定期的調(diào)整，使其恢復(fù)到半滿的狀態(tài)。調(diào)整的時刻可選擇在對網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸影響最小的時間段。

第十九頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2320SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)同步系統(tǒng)和數(shù)字同步網(wǎng)

水庫法工作原理及需避免的取空或溢出現(xiàn)象第二十頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2321SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)同步系統(tǒng)和數(shù)字同步網(wǎng)同步時鐘源：高精度時鐘源主要通過原子鐘來提供。不同的原子鐘的工作原理類似：

根據(jù)量子物理學(xué)原理，圍繞在原子核周圍不同電子層具有能量差;

當(dāng)電子吸收或釋放能量時，會在不同的層間發(fā)生躍遷。當(dāng)電子從一個“能量態(tài)”躍遷至低的“能量態(tài)”時，便會釋放電磁波；

這種電磁波特征頻率是固定的。因此可用其作一種節(jié)拍器來校準(zhǔn)電子振蕩器的工作頻率，保持高度精確性。

時鐘的穩(wěn)定度：時鐘穩(wěn)定度是指與時鐘標(biāo)稱值的偏差的相對值。

第二十一頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2322SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)同步系統(tǒng)和數(shù)字同步網(wǎng)原子鐘的類型：

(1)銫原子鐘：利用銫原子構(gòu)造的原子鐘?？蓪⒍鄠€銫原子鐘組成的時鐘組按照擇多原則確定振蕩頻率構(gòu)成的時鐘源，其穩(wěn)定度可達；

(2)氫原子鐘：氫原子鐘的精確度比銫原子鐘提高了100到1000倍，其穩(wěn)定度達到；

(3)銣原子鐘：銣原子鐘的穩(wěn)定度可達。雖然其性能不如銫原子鐘，但它相對較為簡單，成本底易于實現(xiàn)，因此也獲得了廣泛的應(yīng)用。第二十二頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2323SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)同步系統(tǒng)和數(shù)字同步網(wǎng)我國的電信網(wǎng)時鐘系統(tǒng)

(1)在北京和武漢各設(shè)置了一個銫原子鐘組的作為國家的基準(zhǔn)參考時鐘(PRC),作為國內(nèi)的電信同步網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)的時鐘源。

(2)各個省內(nèi)則設(shè)置區(qū)域基準(zhǔn)時鐘(LPR),LPR以衛(wèi)星授時系統(tǒng)的時鐘信號,并輔之為銣原子鐘時鐘為基準(zhǔn)。當(dāng)衛(wèi)星信號出現(xiàn)故障時，轉(zhuǎn)為通過地面鏈路跟蹤PRC。

(3)衛(wèi)星授時信號:美國的GPS系統(tǒng)

歐洲的伽利略系統(tǒng)

我國的北斗系統(tǒng)

從國家信息網(wǎng)絡(luò)安全的角度，我國電信網(wǎng)時鐘系統(tǒng)的LPR最終將以北斗系統(tǒng)為主要的參考源。第二十三頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2324SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)同步系統(tǒng)和數(shù)字同步網(wǎng)我國的全國同步網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

BITS(BuildingIntegratedTimingSupply)：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機房中的通信綜合定時供給系統(tǒng)

第二十四頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2325SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)電信管理網(wǎng)

電信系統(tǒng)有多種不同類型的網(wǎng)絡(luò)：公共交換電話網(wǎng)(PSTN)

綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)

移動通信網(wǎng)

寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN/ATM)等等。眾多的設(shè)備提供商,不同的業(yè)務(wù)類型的網(wǎng)絡(luò)和不同廠商的設(shè)備,，使得電信系統(tǒng)的維護和管理變得非常復(fù)雜。國際電聯(lián)(ITU)提出了電信管理網(wǎng)(TMN)的概念：用于對電信網(wǎng)中的一個,多個或全部網(wǎng)絡(luò)進行管理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

TMN可以理解為保持電信網(wǎng)正常運行和服務(wù),對它進行有效地管理所建立的軟,硬件系統(tǒng)和組織體系的總稱。

第二十五頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2326SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)電信管理網(wǎng)TMN的管理對象

(1)從宏觀的角度,TMN可應(yīng)用于的管理包括各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：

公共網(wǎng)

專用網(wǎng)

信令網(wǎng)

同步網(wǎng)

等等。

(2)從具體操作的角度,TMN可以用于具體管理的設(shè)備包括：

基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備(復(fù)接分接器ADM)

電纜/光纖/無線/衛(wèi)星傳輸終端

各種交換設(shè)備如程控交換機,ISDN交換機和分組交換機

各種通信服務(wù)器和專用的終端設(shè)備(信令終端和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))

用戶終端

等等。第二十六頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2327SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)電信管理網(wǎng)TMN的主要功能(1)性能管理：對電信設(shè)備的性能和網(wǎng)絡(luò)單元的有效性進行評估,包括：性能測試，性能分析和性能控制等；(2)配置管理：對系統(tǒng)進行參數(shù)設(shè)置和管理。包括對特定設(shè)備開通和關(guān)閉等控制操作；(3)帳務(wù)管理帳務(wù)：統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)中各種業(yè)務(wù)的使用情況，并在此基礎(chǔ)上對電信業(yè)務(wù)的收費提供依據(jù)；(4)故障管理：對電信網(wǎng)的運行情況進行實時的監(jiān)控和分析,對系統(tǒng)的異進行告警等處理,為系統(tǒng)的配置管理提供支持；(5)安全管理：提供對系統(tǒng)和設(shè)備安全保護的能力，主要包括對進入系統(tǒng)的安全審查、用戶接入權(quán)限管理、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的行為分析和安全告警處理等。

第二十七頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2328SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)電信管理網(wǎng)TMN管理功能的層次劃分

(1)事務(wù)管理層：最高的管理功能層,負(fù)責(zé)確定目標(biāo)和任務(wù)，產(chǎn)生系統(tǒng)運行的質(zhì)量和經(jīng)濟分析報告。

(2)服務(wù)(業(yè)務(wù))管理層：主要處理網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)和服務(wù)的相關(guān)事項，對各種業(yè)務(wù)進行統(tǒng)計和監(jiān)測,提供計費依據(jù)。提供向上與事務(wù)管理層及向下與網(wǎng)絡(luò)管理層間的交互等。

(3)網(wǎng)絡(luò)管理層：提供對所轄系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)元的管理:協(xié)調(diào)網(wǎng)元間的功能；管理網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù),監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的性能和對故障進行綜合分析。提供向上與服務(wù)（業(yè)務(wù)）管理層和向下與單元管理層間的交互等。

(4)單元管理層：對具體的每個網(wǎng)元進行管理和控制，包括：網(wǎng)元內(nèi)工作參數(shù)的配置，監(jiān)管測試的具體維護操作等。

第二十八頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2329SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)電信管理網(wǎng)

TMN的管理對象,層次劃分主要功能間的邏輯關(guān)系和體系結(jié)構(gòu)

第二十九頁，共35頁。華南理工大學(xué)四月2330SCUTDT&PLabsCopyright5.電信支撐網(wǎng)電信管理網(wǎng)TMN的功能體系結(jié)構(gòu)：六個標(biāo)準(zhǔn)的功能模塊：

(1)操作系統(tǒng)功能(OSF)：OSF可分為事務(wù)OSF、服務(wù)(業(yè)務(wù))OSF、網(wǎng)絡(luò)管理OSF和網(wǎng)元OSF等四種。OSF用于處理與電信管理相關(guān)的信息，支持和控制電信管理功能的實現(xiàn)。(2)網(wǎng)元功能(NEF)：NEF規(guī)定了如何描述網(wǎng)元中可管理的通信功能和參數(shù)，以支持對網(wǎng)元進行管理。(3)Q適配功能(QAF)：QAF定義了如何將不具備TMN標(biāo)準(zhǔn)接口的網(wǎng)元或系統(tǒng)適配到TMN系統(tǒng)中。

(4)中介功能(MF)：MF定義了如何實現(xiàn)個功能塊之間的交互。

第三十頁，共35頁。