第5章-电信支撑网课件.ppt

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1、第五章 支撑网,5.1 信令网5.2 同步网 5.3 电信管理网,第五章 支撑网,在思考中学习,1.支撑网起什么作用；什么叫支撑网；支撑网具体包括哪几种网（逻辑上的）？2.什么是信令；信令起何作用？3.从信令的发展史来看，有哪些信令,他们各自的主要功能是什么？4.你认为七号信令有何优势吗，是否可成为电信网络的主流信令？5.信令有哪些分类方式，各有哪些信令类型？,第五章 支撑网,支撑网（supporting network）的概念,现代电信网运行的支撑系统。一个完整的电信网除了传递电信业务为主的业务网之外，还需有若干个用来保障业务网正常运行、增强网路功能、提高网络服务质量的支撑网络。支撑网通过传

2、送相应的监测、控制和信令等信号，对网络的正常运行起支持作用。根据所具有的不同的功能，支撑网可分为信令网、同步网、电信管理网。信令网用于传送信令信号；同步网用于提供全网同步时钟；管理网则利用计算机系统对全网进行统一管理。,5.1 信令网,通信设备之间任何应用信息的传送总是伴随着一些控制信息的传递，它们按照既定的通讯协议工作，将应用信息安全、可靠、高效地传送到目的地。这些信息在计算机网络中叫做协议控制信息，而在电信网中叫做信令（Signal）。英文资料还经常使用“Signalling”（信令过程）一词，但大部分中文技术资料只使用“信令”一词，即“信令”既包括“Signal”又包括“Signalli

3、ng”两重含义。,5.1.1 信令概述,1.信令的历史 人类自1878年第一次使用电话交换机向公众提供电话业务以来就使用了信令。1：靠人工电话交换机的话务员用振铃发送信令；2：采用拨号脉冲发送信令，未使用；3：单音频带内信令；4：双音频带内信令；5：利用六个语音频率中的两个频率组合传送信令，即带 内DTMF双音多频信令；6：共路信令，报文长度固定28bit；7：共路信令系统，CCITT于1980年提出，此后，七号信令 经过多次扩展修改，已形成一个完整的信令体系。七号信令系统以网络消息方式在信令点之间传送信令，它和ISO的OSI模型有对应的关系。,DTMF,DTMF编号方案（全球采用统一标准）,

4、2.信令的分类(1)按工作区域划分 信令按工作区域可分为用户线信令和局间信令。模拟用户线的用户线信令包括：用户状态信令、选择信令和各种可闻音信令。(2)按使用信道划分 按信令信道可分为随路信令和公共信道信令(共路信令)。随路信令用同一通路传送话音信息和与其相应的信令。公共信道信令用一条专门的数据通路来传送信令。(3)按信令功能划分 按信令功能可分为管理信令、线路信令和路由信令。,5.1.1 信令概述,共路信令系统示意图,具体过程参看25页接续过程,最适合采用64kbit/s的数字信道，也适合模拟信道和较低速率下的工作。多功能的模块化系统。可灵活地使用其整个系统功能的一部分或几部分，组成需要的信

5、令网络。具有高可靠性。能提供可靠的方法保证信令按正确的顺序传递而又不至丢失和重复。具有完善的信令网管理功能。采用不定长消息信令单元的形式，以分组传送和明确标记的寻址方式传送信令消息。,5.1.2 七号信令,1.No.7信令特点,N0.7 信令系统从功能上可以分为公共消息传递部分（Message Transfer Part，MTP）和适合不同用户的独立用户部分（User Part，UP）。消息传递部分的功能是作为一个公共传递系统，在相对应的两个用户部分之间可靠地传递信令消息。只负责传递，并不处理。用户部分则是使用消息传递部分传送能力的功能实体。No.7信令系统基本功能结构如图5-1所示。,5.1

6、.2 七号信令,2.No.7信令系统结构,5.1.2 七号信令,2.No.7信令系统结构,No.7信令系统垂直结构,MTP,UP,图5-1 No.7信令系统结构,5.1.2 七号信令,2.No.7信令系统结构,5.1.2 七号信令,2.No.7信令系统结构,消息传递部分分成三个功能级：第一级为信号数据链路功能级；第二级为信号链路功能级；第三级为信号处理和信令网路管理功能级；用户部分为第四级，即用户部分功能级。,5.1.2 七号信令,2.No.7信令系统结构,CCITT 建议使用的用户部分主要有：电话用户部分（TUP）、数据用户部分（DUP）、综合业务数字网用户部分（ISUP）、信令连接控制部分

7、（SCCP）、移动通信用户部分(MAP）、事务处理能力应用部分（TCAP）、操作维护应用部分（OMAP）及信令网维护管理部分。,5.1.2 七号信令,2.No.7信令系统结构,消息传递部分的功能是作为一个公共传送系统的，在相对应的两个用户部分之间可靠地传递信令消息。因此，在组织一个信令系统时，消息传递部分是必不可少的。用户部分是使用消息传递部分传送能力的功能实体。每个用户部分都包含其特有的用户功能或与其有关的功能。ITU-T建议使用的用户部分主要有TUP、DUP、ISUP 等。用户部分可根据实际需要选择。,与OSI模型对应的No.7信令系统结构,在 No.7信令系统中，消息是以可变长信令单元的

8、方式传递的，它由若干个8位位组组成。信令单元的来源不同，其格式也不同。No.7信令有3种信令单元格式：,5.1.2 七号信令,3.No.7信令的基本消息单元,消息信令单元(MSU),链路状态信令单元(LSSU),插入信令单元(FISU),用来传送第4级用户级的信令消息或信令网管理消息的可变长的消息信令单元(MSU)；在链路启用或链路故障时，用来表示链路状态的链路状态信令单元(LSSU)；用于链路空或链路拥塞时来填补位置的插入信令单元(FISU)，亦称填充单元，当没消息信令单元或链路状态信令单元传送时就用FISU来填充。,5.1.2 七号信令,3.No.7信令的基本消息单元,No.7信令的3种信

9、令单元的分别作用如下:,5.1.2 七号信令,3.No.7信令的基本消息单元,上述3种信令单元中包括的字段如下:,标志码(F)。信号单元序号和重发指示位(BSN，BIB，FSN，FIB）。长度指示码(LI)。校验位(CK)。状态字段(SF)。业务信息8位指示码(SIO)。信令信息字段(SIF)。,No.7信令网是现代通信网的支撑网，是通信网向综合化、智能化方向发展的基础。No.7 信令网是指一个专门用于传送No.7信令消息的数据网，是具有多种功能的业务支撑网。它由信令点（Signaling Point，SP）、信令转接点（Signaling Transfer Point，STP）以及连接它们的

10、信令链路组成。如下图所示。,5.1.2 七号信令,4.No.7信令网,信令网的组成,图 信令网的组成示意图,5.1.2 七号信令,4.No.7信令网,信令网的组成,通信网中提供No.7信令功能的节点称为信令点(SP)。完成No.7信令消息转发功能的节点称为信令转接点。信令链路是指连接各个信令点，传送 No.7 信令消息的物理链路，由信令数据链路和信令终端组成。,大多数国家采用分级信令网。三级结构的信令网第一级为高级信令转接点(HSTP)，是信令网的最高级；第二级为低级信令转接点(LSTP)；第三级为信令点(SP)，是信令网的最低级。其网络结构如右图所示：,5.1.2 七号信令,4.No.7信令

11、网,5.1.2 七号信令,4.No.7信令网,信令网的网络结构,5.1.2 七号信令,4.No.7信令网,HSTP：对应主信号区，每个主信号区设置一对，负荷分担方式工作，采用独立型STP。HSTP采用 A，B 平面网，平面内网状连接，两平面间成对相连。所谓主信号区是指电话网的一、二级（长途）交换中心。LSTP：对应分信号区，每个分信号区设置一对，负荷分担方式工作，采用独立型STP或综合型STP。LSTP 连至 A，B 平面内成对的HSTP，所谓分信号区是指电话网的三级（本地）交换中心。SP：信令消息的起源点或目的地点，SP 至少和两个 STP 连接。,5.1.2 七号信令,4.No.7信令网,

12、5.1.2 七号信令,4.No.7信令网,信令网的网络结构,我国长途电话网的网络结构为分级汇接网，长途电话网的等级分为五级，C1为大区交换中心，C2为省交换中心，C3为地区交换中心，C4为县交换中心。到1992年底我国共有8个C1(北京、沈阳、上海、南京、广州、西安、成都)，有3个国际局(北京、上海和广州)。本地电话网的网路结构一般设置汇接局(Tm)和端局(C5)两个等级。Tm局可分为市话汇接局、效区汇接局、农话汇接局等，C5称五级交换中心，即本地电话网端局。我国No.7信令网采用三级结构。第一级为高级信令转接点(HSTP)，是信令网的最高级；第二级为低级信令转接点(LSTP)；第三级为信令点

13、(SP)。其网络结构如下图所示:,中国信令网的网络结构,5.1.2 七号信令,4.No.7信令网,5.1.2 七号信令,4.No.7信令网,中国信令网的网络结构,5.1.2 七号信令,4.No.7信令网,我国No.7信令网结构图,注意：信令网与业务网(如话路网)只在逻辑上相对独立。,每一个信令点均有一个唯一的编码。国际和国内信令点编号是彼此独立的，即各自采用独立的编号计划。我国No.7信令网的信令点编码采用全国统一的24bit编号计划：第一个8it用来识别主信令区；第二个8bit用来识别分信令区；最后一个8bit用来识别各分信令区的信令点。,信令点编码,5.1.2 七号信令,4.No.7信令网

14、,信令点编码是为了识别信令网中各信令点，供信令消息 在信令网中选择路由使用。,5.1.3 IP网中的信令,IP信令网是指利用IP作为承载技术来传送No.7信令消息的网络，与TDM信令网的本质差异在于底层承载方式的不同，而承载的信令业务种类以及信令消息的寻址、选路方式没有变化。IP信令网仍然采用分级结构，由IPSTP和IPSP组成。在IP网中，信令消息的传递是通过下面几个主要的功能实体得以传递的。媒体网关、信令网关以及媒体网关控制器(软交换)，这几个功能实体在物理上可以是单独的或者合并的实体。,信令网的定义及组成,软交换体系框架,7,媒体网关：媒体网关将终结PSTN的局间话音中继，同时把话音包分

15、组压缩并发送到IP网中，对于IP侧发起的呼叫，媒体网关将从事其反操作。对于ISDN呼叫，则需要有媒体网关控制器来进行呼叫处理，处理从媒体网关发来的Q931信令。媒体网关控制器(软交换)：负责处理媒体网关资源管理和注册。一个媒体网关控制器通过信令网关和PSTN侧交换ISUP消息。信令网关：信令网关具有信令转接功能，主要完成PSTN/ISDN侧的7号信令与IP网侧信令的转换，支持ISUP/TUP。,5.1.3 IP网中的信令,信令网的定义及组成,Sigtran协议,5.1.3 IP网中的信令,Sigtran协议对7号信令消息如何在IP网上实现可靠的传输作了明确的规范，支持的标准原语接口不需要对现有

16、的七号信令应用进行任何修改，从而保证已有的七号信令应用可以不做修改而直接使用。信令传送利用标准的IP传送协议作为底层传送，并通过增加自身的功能来满足七号信令传送的要求。,5.2 同步网,在数字通信网中，在数字信号的接收、复用和交换过程中都要求实现同步，同步是保证通信质量的重要的一个方面。同步是指通信双方的定时信号符合一定的时间关系。在数字通信中“同步”包括有位同步、帧同步和网同步。,数字同步网是由节点时钟设备和定时链路组成物理网络，为业务网络提供同步参考信号。他能准确地将同步信息从基准时钟向同步网络的各个节点传递，调节网络时钟，保持同步，满足电信网络传递业务信息对传输、交换、数据的性能要求。,

17、5.2.1 同步网,5.2.1 同步网,位同步 在数据通信中最基本的同步方式就是“位同步”或“比特同步”。比特是数据传输的最小单位，位同步是指通信双方的位定时脉冲信号频率相等且符合一定的相位关系。位同步目的是使接收端接收的每一位信息都与发送端保持同步,将发送端发送的每一个比特都正确地接收下来。这就要在正确的时刻（通常就是在每一位的中间位置）对收到的电平根据事先已约定好的规则进行判决。,帧同步 帧同步是指通信双方的帧定时信号的频率相同且保持一定的相位关系。在数字通信中，信息流是由若干码元组成一个帧。在接收这些数字信息时，必须知道帧的起止时刻，否则接收端无法恢复出正确的信息。帧同步的作用使在同步复

18、用的情况下，能够正确区分每一帧的起始位置从而确定各路信号的相应位置并正确把它们区分开来。帧同步是通过在信息码流中插入帧同步码实现的。网同步 网同步是指网络各节点的时钟频率相等，也就是多个节点之间的时钟同步。,5.2.1 同步网,同步网与网同步的概念区别,同步网:当网络结点之间在基于时间约定的通信关系上采用同步方式实现时，为了使通信网络协调工作,各网络结点之间必须按严格的时间关系协调配合工作,这就需在这个通信网中设立一个统一的时间指挥系统，这个系统就是通信网的同步定时系统,又称为同步网。,网同步：所谓网同步，是指通过适当的措施，对数字通信网中的交换、传输设备中的时钟速率进行同步处理，以使全网中的

19、数字交换系统和数字传输系统工作于相同的时钟速率。,5.2.2 网同步,可分为同步和准同步两大类。同步方式由单一基准时钟控制；准同步方式则是由具有相同标称频率的多个基准时钟相互对比完成同步。在同步方式中又分为主从同步方式、互同步方式、外时间基准同步,5.2.2 网同步,网同步的工作方式,准同步方式常用于国际间链路，各节点独立设置基准时钟(如铯原子钟)，频率准确度保持在10-11极窄的频率容差之内。(优缺点见课本P172)各国国内的数字通信网则普遍采用同步方式，节点时钟之间一般采用主从同步方法：将网内节点时钟分级，各级时钟具有不同的频率准确度和稳定度。(见图P5-9),5.2.2 网同步,1.准同

20、步,5.2 同步网,2.主从同步,原理：是指在网内某交换结点设立一个高精度的时钟，作为基准时钟，然后通过树状(星状)结构的时钟分配网并 利用传输线路，将时钟信号送至网内各交换结点；各结点 通过一个带有变频振荡器的锁相环把本地网的时钟频率锁 定在基准时钟频率上，从而实现网内各结点都与主结点时 钟同步，也即全网的时钟信号同步。简单的主从同步网结 构如图5-9。特点：主从同步法的优点是简单、经济。缺点是过分依赖 主时钟，一旦主时钟发生故障，将使整个通信网运行停顿。,5.2 同步网,图5-9 主从同步时钟网组成,2.主从同步,5.2 同步网,互同步技术是指数字网中没有特定的主节点和时钟基准，网中每一个

21、节点的本地时钟通过锁相环路受所有接收到的外来数字链路定时信号的共同加权控制。因此节点的锁相环路是一个具有多个输入信号的环路，而相互同步网构成将多输入锁相环相互连接的一个复杂的多路反馈系统。在相互同步网中各节点时钟的相互作用下，如果网络参数选择得合适，网中所有节点时钟最后将达到一个稳定的系统频率，从而实现了全网的同步工作。,3.互同步,5.3 电信管理网,电信技术的飞速发展、电信业务的不断丰富使电信网规模越来越大、设备种类越来越多，为了降低成本，运营商在网络中引入了多厂家设备，从而使网络越来越复杂，为使网络可以快速、灵活、可靠、高质量地向用户提供电信业务，就需要先进的技术和高度自动化的管理手段进

22、行网络管理。管理网作为电信支撑网的一个重要的组成部分，建立在传送网和业务网之上，并对通信设备、通信网络进行管理。,引言,5.3 电信管理网,5.3.1 电信管理网的概念,电信管理网TMN是国际电联ITU-T借鉴0SI中有关系统管理的思想及技术，为管理电信业务而定义的结构化网络体系结构，它使得网络管理系统与电信网在标准的体系结构下，按照标准的接口和标准的信息格式交换管理信息，从而实现网络管理功能。TMN的基本原理之一就是使管理功能与电信功能分离。网络管理者可以从有限的几个管理节点管理电信网络中分布的电信设备。,电信管理网TMN的目的是提供一组标准接口，使得对网络的操作、管理和维护及对网络单元的管

23、理变得容易实现，所以，TMN的提出很大程度上是为了满足网管各部分之间的互连性的要求。,TMN是用来支持电信网的，TMN的应用功能也就是TMN支持的网络管理功能，包括电信网的运营、管理、维护和补给四大类，这四大类管理功能在不同的管理机构中有不尽相同的含义，也并不要求这些功能包含所有的网络管理功能。TMN支持的网络管理功能，根据其管理的目的可以分成性能管理、故障管理（或维护管理）、配置管理、计费管理和安全管理五个功能域。,5.3.2 网络管理功能,1.性能管理 典型的网络性能管理可以分成两大部分：性能监测和网络控制。,5.3.2 网络管理功能,性能管理监测的目的是：在发现故障后进行搜索监测，在用户

24、发现故障并报告后，去查找故障的发生位置；全局监测，及早发现故障苗头，在影响服务之前就及时将其排除；对过去的性能数据进行分析以获得资源利用情况及其发展趋势。,性能监测指网络工作状态信息的收集和整理；网络控制则指为改善网络设备的性能而采取的动作和措施.,5.3.2 网络管理功能,2.故障管理,故障管理是用来动态的维持网络服务水平的一系列活动，这些活动保证了网络有高度的可用性，这些活动及时发现网络中发生的故障和找出网络故障的原因，必要时启动控制功能以排除故障，控制活动包括测试诊断活动、故障修复或恢复活动和启用备用设备等。故障管理是网络管理功能中与监测设备故障、故障设备的诊断、故障设备的恢复或故障排除

25、等措施有关的网络管理功能，其目的是保证网络能够提供连接可靠的服务。,3.配置管理,5.3.2 网络管理功能,配置管理就是用来识别、定义、初始化、控制和监测通信网中的管理对象(通信网中的设备、设施、工作参数等)的功能集合，包括为通信网用户初始化、提供和回收通信资源。以上这些工作都需要配置管理功能的支持。配置管理与其他四个功能都有关系，配置管理是网络中对管理对象的变化进行动态管理的核心。其他四个功能域需要改变管理对象的状态、属性时，是通过配置管理功能实现的。但也有例外，比如涉及到优先级等安全问题时，管理工作一般由安全管理功能域的设施直接进行。,网络的配置管理就是指配置网络中应有或实有多少设备，每个设备的功能及其连接关系和工作参数等等。,4.计费管理,5.3.2 网络管理功能,计费管理的功能是：提供对网络中资源占有情况的记录，测量网络中各种服务的使用情况和决定它们的使用费用，完成资源使用费的核算等等。它包括账单管理、资费管理、收费与资金管理、财务审计管理。,5、安全管理 安全管理是保证现有运行网络安全的一系列功能，对无权操作的人员进行限制，保证只有经授权的操作人员才允许存取数据。,