第一章 通信网基础

1.1 什么是通信信息网

20世纪末，以微电子、光电子为基础的光纤通信、数字通信和计算机技术蓬勃发展，高新技术不断涌现，信息技术革命逐步展开。21世纪，人类跨入信息时代已成为客观发展的必然趋势。信息化不仅促进国家的科学技术进步，而且对加速经济腾飞、增强国际竞争力、提高综合实力有重大作用。因此，建设现代化国家通信信息网已成为各个国家发展的战略重点。

1.1.1 通信信息网的构成与发展

1. 世界国家信息基础结构(NII)的发展

1993年美国提出建设信息高速公路，正式名称为国家信息基础结构（ National Information Infrastructure, NII）。它的具体目标是在全国范围内，将通信、计算机、多媒体、各类视像系统、数据、图象库和软件等多种技术进行综合。美国将信息高速公路视为增强国家竞争能力的主要措施之一，信息产业将是21世纪最大的产业。

建设“信息高速公路”的热潮正在全世界广泛掀起。建立信息基础结构可以达到资源共享，信息迅速交流处理等优势。将活动视像、静止图片，各类数据和语音业务融在一起是十分必要的。因此必须有统一的，综合的传输通道，国家信息基础结构可基本满足上述要求。目前世界各国的电信企业力图发展活动图像和计算机业务，有线电视企业也正积极发展计算机和电话业务，计算机企业也企图将活动图形和语音业务纳入自己的范围。接入网已成为综合各种业务的“瓶颈”，能将各种业务融为一体的全业务宽带通用接入网是目前国际通信信息发展的热点。

2. 通信信息技术的发展推动了网络结构的演进

随着通信信息技术的不断发展，新的系统设备相继出现，网络结构发生了较大变化。在模拟通信时代，通信业务主要是电话，模拟传输线路中继距离短，交换设备容量小。因此，在传统的干线网络中，一般技术较多。随着通信信息技术的不断发展，现代电信网的网络拓扑结构也在不断发展和演进。由传统的五级电话网演变为现代少级电话网。通信信息网是国家信息基础结构(NII)的基本设施，它将适应新的业务带宽的需要。下面做一简单介绍。

(1) 电信网的基本结构形式和构成要素

电信网按业务种类分为电话通信网络、数据通信网络、移动通信网络等。按网络服务范围可分为本地网、长途网、国际网等。但不管实现何种业务，服务何种范围，网络基本结构形式是一致的。

电信网的基本结构形式通常有五种。如图1.1

　　网型网：有代表性的网型网是完全互连网结构。具有N个节点的互连结构需要1/2N（N-1）条传输链路。N值较大时传输链路将很大，链路利用率将很低。这种网络结构经济性较差，但接续质量和网络稳定性较好。

　　星型网：具有N个节点的星型网共需（N-1）条传输链路。显然，N值较大时它会较网型网节省大量的链路。但这种网络因需要设置转接中心而增加费用。

　　复合网：由网型网和星型网复合而成。它以星型网为基础，在通信量较大的地区构成网型网。这种网络结构兼取了上述两种网络的优点。

　　环型网和总线型网：这两种网络在计算机通信中应用较多，在这种网中一般传输速率较高。它要求各节点和总线终端节点有较强的信息识别和处理能力。

　　电信网的构成要素：一个完整的电信网包括它的硬件和软件。电信网的硬件一般由终端设备、传输系统，交换系统组成，这是构成电信网的实体。

(2) 传统的五级电话网

过去的电话网络采用多级汇接制。我国原电话网等级分为一、二、三、四级的长途交换中心和第五级交换中心组成。如图1-2

电话网的分级原则是根据业务流量和行政区划分为几个大区，每个大区设置一个大区中心，即一级交换中心C1；每个大区包括几个省（区），每个省区设置一个省（区）中心，即二级交换中心C2；每个省（区）包括若干个地区，每个地区设置一个地区中心，即三级交换中心C3；每个地区包括若干个县，每个县包括一个县中心，即四级交换中心C4。五级交换中心即为本地交换端局，用C5表示，一般为市话端局。

（3） 现代电信网

五级电话网采用多级汇接，转接次数多、呼损大、传输质量低、可靠性差。现代电信网不但要传电话还要传数据业务，传统的电话网已不能满足要求。数字化、光纤等新技术的发展促进了网络的演进。我国电信网近年来已将C1和C2、C3和C4合并成同级处理，由五级网演变成三级网，这对提高干线网效率和质量起到良好作用。

（4） 通信信息网

通信信息网是国家信息基础结构中的基础。国家信息基础结构（NII）由四个部分组成，既通信网络、计算机、信息和人。为保证国家信息基础结构正常工作，现代通信网必须有：信息承载层、网络支持层和智能业务层。

承载层也称基础网，在国家信息基础结构中承载多种信息的主体部分。信息网承载层包含国家干线网、本地中继网和通用接入网。现代电信网中，中继网归并到干线网，接入网将自成系统。也就是只存在核心网和接入网两大部分。

网络支撑层也称为管理网（MN），其功能是在信息基础结构中对其它层面包括承载层和业务层中的各类网起支撑作用，以保证各类网的正常运行，并提高其质量和效能。再支撑层中包括有信息监控管理网、信息公路信令网和数字同步网等。

智能业务层的各种网络为在通信信息网中传送的语音、数据、图片和视像等多种业务进行智能服务，其中包括业务调度和计费功能等。

1.１.２ 接入网概述

接入网是一个新概念。它是整个电信网的一部分，是在电信网的用户环路的基础上发展而来的。接入网的出现是建设信息高速公路的需要。它的任务是让信息之＂车＂方便、快捷、迅速的登上信息高速公路，并以最快的速度，安全、可靠低达到目的地。

1. 电信网与用户环路

前面我们已介绍了电信网的构成要素即用户终端设备、网络节点和传输链路。网络节点由传输链路连接起来，形成电信网的核心既核心网。如图1-3

用户环路是连接网络节点与用户终端的传输线路，又称用户线。它是把各种业务的不同终端设备连接到电信网的网络交换节点上的必由之路。用户环路既可采用双绞线、音频电缆、明线同轴电缆、光纤等有线传输方式，也可采用一点对多点等无线传输方式。但是，无论采用哪种传输方式，用户环路与用户设备之间总是一 一对应的关系，即一个用户终端设备占用一条用户环路，且一条用户环路只能由一个用户终端设备所占用。

图1-3 电信网的结构

1. 用户环路与接入网

如果把网络节点看成信息高速公路的入口，则用户环路便是各种业务登上高速公路的必由之路。如果这条必由之路很窄，就会成为电信网传输用户信息的“瓶颈”。为了事业电信网高速传输信息的需要，并为用户提供多种业务，特别是宽带业务，就必须打破“瓶颈”的限制。由此便产生了接入网这一新技术。接入网是由用户环路演变和发展而来的，它是连接信源和信宿的信息高速公路的必要条件。随着电信业务逐渐从电话业务向非话业务转移，出现了许多非话新业务，如数据、可视图文、电子信箱、可视电话会议电视以及有线电视等。为了满足各种各样电信新业务能在用户终端和网络节点之间快速传递，必须对用户环路提出更高的要求。

（1）要求用户环路实现数字化、宽带化、综合化。

（2）要求用户环路具有灵活性、可靠性、资源共享性和便于管理功能。

2. 接入网的定义与定界

如上所述，接入网是由用户环路演变、发展而来的，它不同于传统的用户环路，它是一个全新的的概念，有严格的定义与定界。

接入网的定义：接入网由业务节点接口（SNI）和用户网络接口(UNI)之间的一系列传送实体组成，是为传送电信业务而提供所需传送承载能力的实施系统，可经由Q3接口管理和配置。

接入网的定界：接入网的定界是由其接口作出的，如图1-4所示。图中可见接入网的覆盖范围可由三个接口来定界。

图1-4 接入网的定界

通过用户网络接口(UNI)与用户终端设备相连；

通过业务节点接口（SNI）与市话局或远端交换模块的业务节点相连；

通过Q3接口与电信管理网相连。

接入网有电信管理网进行配置和管理，完成电信业务的交叉连接、复用和传输，一般不含交换功能。

按照目前的最新定义，接入网的概念已经从单纯的电话用户环路的概念扩展、上升为一般化的网络概念。

1.2 电信网

1.2.1 电话网

电话网是用于话音通信的网络。

过去的电话网由五级交换中心组成。由于长途交换机容量增加，全国光缆干线建成，以及各省内本地网的扩大，电话网已由原来的五级交换中心转化为三级交换中心，即由原来的C1、C2两级长途交换中心变为一级省际交换中心DC1，由原来的C3、C4两级交换中心组成一级汇接本地网的长途交换中心DC2，DC3为本地网，如图1-5所示。