《通信网理论与技术》课件第3章.ppt

1、第 3 章 电 话 通 信 网 第 3 章 电 话 通 信 网 3.1电话网概述电话网概述3.2 电话网传输技术电话网传输技术3.3 电话网交换技术电话网交换技术3.4电话网组网电话网组网3.5 电话网接口电话网接口3.6 电话网信令电话网信令3.7电话网的服务质量及运行、电话网的服务质量及运行、管理与维护（管理与维护（OAM）第 3 章 电 话 通 信 网 3.1 电话通信网概述电话通信网概述 3.1.1 3.1.1 电话通信的起源电话通信的起源1.1.电话的问世电话的问世电话通信是我们生活中应用最广泛、使用最频繁的一种通信方式。电话通信的起源要追溯到1876年,由美国科学家贝尔发明。最初的

2、电话通信只能完成一部话机与另一部话机的固定通信,如图3.1所示。这种仅涉及到两个终端的通信称为点对点通信。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.1 点对点通信第 3 章 电 话 通 信 网 点对点通信存在以下缺点：(1)任意两个用户之间的通话都需要一条专门的线路直接连接,当存在N个终端时需要的传输线数为N(N-1)/2对,传输线的数量随终端数的增加而急剧增加。如图3.2所示。(2)每个终端都有N-1对线与其他终端相接,因而每个终端需要N-1个线路接口。(3)增加第N+1个终端时,必须增设N对线路。(4)当终端间相距较远时,线路信号衰耗大。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.2 多个终端的

3、点对点通信 第 3 章 电 话 通 信 网 2.2.交换设备的诞生交换设备的诞生1878年,美国人阿尔蒙B史端乔的提出了交换的设想。其基本思想是将多个终端与一个转接设备相连,当任何两个终端要传递信息时,该转接设备就把连接这两个用户的有关开关电路合上,通信完毕,再把相应的电路断开。我们称这个转接设备为交换机,如图3.3所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.3 有交换设备的通信 第 3 章 电 话 通 信 网 3.1.2 3.1.2 电话通信网的特点电话通信网的特点当前在通信网中主要的业务是电话业务,因此电话网是通信网的基础,那么什么是电话通信网呢？1.1.电话通信网的定义电话通信网的定义

4、电话通信网是以电路交换为基础,以电话业务为主体的电信网。在电话通信网中还可以包含一些非话业务,例如传真、数据等。如果把其他一些业务(如电报、图像等)都包括进去就是我们通常所说的综合业务数字网(ISDN)。第 3 章 电 话 通 信 网 2.2.电话通信网的组成电话通信网的组成(1)终端设备位于电话网中的起点和终点,其任务是将含有信息的消息转换成可被传输媒介接受的电信号形式,同时将来自传输媒介的电信号还原成原始消息。此外,终端设备还用于产生和识别网内所需的信令,以便相互连系和应答。电话网中的终端设备主要指电话机。(2)传输系统是传输媒介(传输线路)和传输设备的总称,其任务是把电信号从一个地点传输

5、至另一地点。常用的传输媒介有电缆、光缆等,相应的传输设备有PCM端机、光端机等。第 3 章 电 话 通 信 网(3)交换设备承担了为所有终端提供连接通路的任务,它根据地址信息和信令进行网内链路的连接,以使电话网中的多对用户建立信号通路,实现任意通信双方的话音信号交换。早期的交换设备有人工交换机、步进制交换机、纵横制交换机、空分式模拟程控交换机等,目前先进的交换机有时分式数字程控交换机、ATM交换机等。在电话通信网中,当用户分布的地域较广时,就设置多个交换设备(如市话分局交换机设备),当电话网的范围更大时,就要引入汇接交换设备。一个典型的市话通信网如图3.4所示。第 3 章 电 话 通 信 网

6、图 3.4 典型的市话通信网结构 第 3 章 电 话 通 信 网 3.3.电话网特点电话网特点电话网最初的设计目标很简单,就是要支持话音通信,因此话音业务的特点也就决定了电话网的技术特征。归纳起来,电话网的特点有以下几点:(1)同步时分复用。在电话网中,广泛采用同步时分复用方式。它是将多个用户信息在一条物理传输媒介上以时分的方式进行复用,来提高线路利用率。在复用时,每个用户在一帧中只能占用一个时隙,且是固定的时隙,因此每个用户所占的带宽是固定的。这一点与话音通信的恒定速率是相适应的。第 3 章 电 话 通 信 网(2)同步时分交换。在交换时,直接将一个用户所在时隙的信息同步地交换到对端用户所占

7、用的时隙中,以完成两用户之间话音信息的交换。(3)面向连接。在用户开始呼叫时,先要为两用户之间建立起一条端到端的连接,并进行资源的预留(预留时隙)。这样,当双方用户进入通话状态在进行用户信息传输时,不需要再进行路由选择和排队过程,因此时延非常小,最大时延不超过125 s。第 3 章 电 话 通 信 网(4)接口功能:能连接不同种类和性质的终端设备。(5)运行、管理和维护功能:通过信令系统和维护软件实现对电话网的配置以及对性能、故障、安全、统计、计费等的管理与维护。第 3 章 电 话 通 信 网 3.1.3 3.1.3 电话通信网的分类电话通信网的分类1.1.按照电话网所管辖的范围分类按照电话网

8、所管辖的范围分类(1)公用电话网：它又叫公众网,指的是由国家电信主管部门经营的、向全社会开放的通信网。公用电话网又可以按地理范围划分为国际长途电话网、国内长途电话网、本地电话网、城市电话网和农村电话网等。(2)专用电话网:它是为具有特殊业务性质的单位进行内部通信所设置的通信网,有各行业自己的通信特点。常见的专用网有军队网、公安网、铁路网和银行交易通信网等。第 3 章 电 话 通 信 网 2.2.按照不同的信号类型分类按照不同的信号类型分类按照不同的信号类型分为数字网、模拟网和数模混合网。(1)模拟网:指的是通信网的三要素都是按模似信号工作的。(2)数字网:指的是通信网的三要素都是按数字信号工作

9、的。(3)数模混合网:指的是通信网的三要素中有用模似信号工作的,也有用数字信号工作的。第 3 章 电 话 通 信 网 3.3.按照传输媒介分类按照传输媒介分类按照传输系统中所使用的传输媒介分为有线传输网和无线传输网。(1)有线传输网：有载波传输系统、PCM传输系统、光纤传输系统等。(2)无线传输网:有微波传输系统、卫星传输系统等。第 3 章 电 话 通 信 网 4.4.按照网络结构分类按照网络结构分类根据电话网交换节点互连的不同方法分为树型结构、星型结构、环型结构、网状结构、总线结构、蜂窝结构等。第 3 章 电 话 通 信 网 5.5.按照复用方式分类按照复用方式分类(1)频分复用方式:是指把

10、传输频带分割成若干部分,每个部分均可作为一个独立的传输信道使用,每个用户所占用的仅仅是其中的一个频段。(2)时分复用方式:是指把传输信道按时间分割成若干部分,每个部分均可作为一个独立的传输信道使用,每个用户在信道上所占用的仅仅是其中的一段使用信道时间。随着复用技术的发展，还有码分多址、空分多址等方式。第 3 章 电 话 通 信 网 6.6.按照用户业务和管理业务分类按照用户业务和管理业务分类按照用户业务和和管理业务分为业务网和支撑网。电话网属于业务网。支撑网是在业务网的基础上,为增强业务网的功能,保证全网服务质量,快速、方便、经济、灵活地提供新的电信业务而设置的附加网络结构。支撑网包括信令网、

11、同步网、智能网和管理网。(1)信令网。它是专门用来传输信令的公共网络,可实现网络节点间信令的传输和转接。(2)同步网。为提高数字信号传输的完整性,必须使数字设备中的时钟速率同步。同步网的功能就是使全网中的数字交换系统和数字传输系统工作于相同的时钟频率。第 3 章 电 话 通 信 网(3)管理网。在业务网中为防止由于某一路由或局站(节点)的阻塞而引起全网阻塞,必须对网络实行自动监控。管理网的功能就是对网络运行进行实时监测,保证网络安全运行,控制异常状态的扩散。同时做好网络设备的调度,以达到在任何情况下,最大限度地使用网络中一切可以利用的设备。(4)智能网。它是在No.7信令网的基础上发展起来的。

12、它应用智能因素对网络资源进行动态分配,使网络结构的灵活性增大,从而使用户对网络的控制能力增强。第 3 章 电 话 通 信 网 3.1.4 3.1.4 电话通信网的发展电话通信网的发展1.1.电话网业务的发展电话网业务的发展电话网提供的传统业务有:市内电话、本地网电话(郊区、郊县、农村电话)、国内长途电话、国际长途电话、用户交换机业务和各种特服呼叫等。电话网提供的新型业务有:电话会议、可视电话、智能网电话、磁卡电话、IC卡电话和向用户提供与公用网中移动用户间的呼叫等。第 3 章 电 话 通 信 网 电话网提供的补充服务有:缩位拨号、热线服务、呼叫转移等多项业务。随着各种电信新业务及其相应终端设备

13、的迅猛发展,电话网除了上面提到的传统业务、新型业务和补充业务外,还可以提供一些增值业务,如在电话网上加挂计算机控制的语音平台,可以提供语音信箱业务、电话信息服务业务(即声讯台业务)。在电话网上叠加智能网,可提供被叫集中付费的800号,密码记账的200号、300号等电话智能网业务。借助于信息电话机,通过电话网还可提供包括信息查询、短消息在内的多种信息服务。第 3 章 电 话 通 信 网 2.2.电话网设备的发展趋势电话网设备的发展趋势1)交换设备(1)交换设备模块化,控制部分采用局域网技术。交换设备的软、硬件完全模块化,软件设计和数据修改采用数据处理机。控制部分采用计算机局域网技术,将控制部分设

14、计成开放式系统,为今后适应新的业务和功能奠定基础。(2)增强交换机接口建设。大力开发交换机的各种接口,包括各种无线接口和光接口。实现终端移动性的个人化电信网,使固定通信和移动通信融为一体。第 3 章 电 话 通 信 网(3)采用集中的多业务节点与分布式开放型用户接入网相结合的方式,增大网络节点的容量,适应本地网建设需要。(4)增强No.7信令系统的处理能力。应用No.7信令系统的处理能力,提供2 Mb/s的信令链路,实现信令的集中监控及网络管理,以满足宽带网络对高带宽信令链路的要求。(5)支持IP业务的发展。随着因特网用户的迅速增加,常会给交换机带来拥塞等问题,为支持IP业务的发展,交换机要开

15、发较大容量的网关设备。第 3 章 电 话 通 信 网 2)传输设备目前，在以光纤为主要媒介的传输网上采用脉冲编码调制(Pulse Code Modulation,PCM)设备实现话音信号的数字化传输。随着通信技术的飞速发展,电话网的传输已不仅仅是包括简单的传输媒介和PCM传输设备了,而形成了包括分插复用设备(ADM)和数字交叉连接设备(DXC)的“传输网”。对于连接用户终端的用户传输设备也已经以“接入网”的形式出现了。第 3 章 电 话 通 信 网 3)终端设备随着综合业务数字网(ISDN)的出现,电话通信网的终端除电话机设备外,已发展为包括传真机、数据收发信机、PC计算机、多媒体终端等在内的

16、各种设备。第 3 章 电 话 通 信 网 3.2 电话网传输技术电话网传输技术 3.2.1 3.2.1 时分复用时分复用(TDM)(TDM)技术技术TDM是将模拟信号经过PCM调制后变为数字信号,然后采用时分多路复用的技术。1.1.脉冲编码调制过程脉冲编码调制过程脉冲编码调制过程如图3.5所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.5 脉冲编码调制过程 第 3 章 电 话 通 信 网(1)采样(sample):在采样器的控制下,以8000 Hz的采样频率离散地抽取原始话音信号的一个瞬时电压值。(2)量化(quantize):将采样得到的无数种幅度值,用有限个状态来表示,以减少编码的位数。(3)编码(code):通过编码器把量化后抽样点的幅值分别用相应的二进制代码来表示。经过编码后的信号,便是PCM信号。第 3 章 电 话 通 信 网 2.PCM帧结构帧结构调制后的PCM信号以帧的形式在信道中传输。PCM帧结构在国际上有两种制式,分别是北美、日本的24路制式和欧洲、中国的30/32路制式。北美、日本的24路制式是指在一个PCM基群帧结构中,共有24个时隙(Time Slot,TS),这