電信網(wǎng)絡(luò)是電信系統(tǒng)的重要組成部分。這里簡要介紹電信網(wǎng)絡(luò)的基本概念、技術(shù)分類、結(jié)構(gòu)組成、功能作用等基礎(chǔ)知識(shí)，以供通信人參考。
一、電信系統(tǒng)的概念
1、基本電信系統(tǒng)的概念
基本電信系統(tǒng)是執(zhí)行基本信號(hào)傳遞功能的設(shè)施整體。基本電信系統(tǒng)是由用戶終端和傳輸系統(tǒng)組成的，完成點(diǎn)到點(diǎn)通信。這類系統(tǒng)目前仍在廣泛應(yīng)用；即使通過電信網(wǎng)絡(luò)為一對(duì)用戶服務(wù)，最終實(shí)際應(yīng)用的也是一個(gè)基本電信系統(tǒng)。基本電信系統(tǒng)可能有下述三類應(yīng)用方式：單工應(yīng)用方式、半雙工應(yīng)用方式和雙工應(yīng)用方式，其含義具體見下表1-1。
表1-1：基本電信系統(tǒng)三類應(yīng)用方式
相應(yīng)地形成了基本電信系統(tǒng)的三類通信方式(參見圖1-1)：單工通信方式；半雙工通信方式；雙工通信方式。從基本電信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，實(shí)現(xiàn)基本電信功能不需要電信網(wǎng)絡(luò)。
圖1-1：基本電信系統(tǒng)分類
2、電信系統(tǒng)概念
電信系統(tǒng)(Telecommunication System)是傳遞信號(hào)的設(shè)施整體。電信系統(tǒng)由電信網(wǎng)絡(luò)和用戶終端組成。其中，電信網(wǎng)絡(luò)是電信系統(tǒng)的公用設(shè)施，用戶終端是電信系統(tǒng)中與電信業(yè)務(wù)相關(guān)的用戶設(shè)備。參見圖1-2電信系統(tǒng)示意圖，主體表示電信網(wǎng)絡(luò)，外圍設(shè)備表示用戶終端，它們的分界線是用戶/網(wǎng)絡(luò)接口。電信系統(tǒng)支持的從用戶終端到用戶終端(簡稱端到端)的電信業(yè)務(wù)稱為用戶終端業(yè)務(wù)；電信網(wǎng)絡(luò)支持的從用戶/網(wǎng)絡(luò)接口到用戶/網(wǎng)絡(luò)接口的電信業(yè)務(wù)稱為承載業(yè)務(wù)。
圖1-2：電信系統(tǒng)示意圖
二、電信網(wǎng)絡(luò)的概念
1、電信網(wǎng)絡(luò)的形成背景-“N方問題”
基本電信系統(tǒng)存在“N方問題”：當(dāng)用戶數(shù)量（N）增加時(shí)，用戶之間的電路數(shù)量按N×(N-1) ≈ N2 倍數(shù)增加；這些電路的最高可能的利用率按1/[ N×(N-1)] ≈ 1/N2 倍數(shù)降低，參見圖2-1。
圖2-1：基本電信系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)
當(dāng)N比較小，同時(shí)兩點(diǎn)之間話務(wù)量比較大時(shí)，基本電信系統(tǒng)是一個(gè)比較好的方案，理論上存在的“N方問題”并不會(huì)形成工程問題。這就是基本電信系統(tǒng)之所以能夠得到工程應(yīng)用的原因。然而，當(dāng)N比較大，同時(shí)兩點(diǎn)之間話務(wù)量比較小時(shí)，“N方問題”就形成了工程問題。在實(shí)際工程應(yīng)用中，電信用戶數(shù)量必然增加，電信設(shè)施必然考慮建設(shè)成本和應(yīng)用效率。這時(shí)“N方問題”就成了經(jīng)濟(jì)問題。而經(jīng)濟(jì)問題是電信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必須考慮的基本問題。因此，必須解決基本電信系統(tǒng)的“N方問題”。
2、電信網(wǎng)絡(luò)的形成
解決“N方問題”的途徑是：在用戶數(shù)量不變的前提下，盡可能減少傳輸系統(tǒng)的數(shù)量。實(shí)現(xiàn)這種目標(biāo)的一個(gè)基本設(shè)想就是：把就近的用戶信號(hào)先集中起來，然后再做遠(yuǎn)距離復(fù)用傳輸；與此同時(shí)必須解決尋址問題，使得分散之后的用戶信號(hào)能夠找到各自的歸宿。具體解決N方問題的技術(shù)方法歸納如下：利用復(fù)用技術(shù)，在一條遠(yuǎn)距離干線傳輸系統(tǒng)中傳遞多路信號(hào)，這樣做減少了遠(yuǎn)程傳輸電路數(shù)量；提高了遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)的利用效率。利用尋址技術(shù)，直接實(shí)現(xiàn)了與近處用戶之間的用戶信號(hào)交換；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了通過遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)與遠(yuǎn)處用戶之間的用戶信號(hào)交換。這樣做減少了連接用戶的近程傳輸電路數(shù)量；提高了近程傳輸系統(tǒng)的利用效率。
采用復(fù)用技術(shù)和尋址技術(shù)的結(jié)果：支持同樣數(shù)量的用戶之間通信，用戶之間的電路數(shù)量明顯減少了；各條干線的利用效率明顯增加了。即采用復(fù)用技術(shù)和尋址技術(shù)，解決了基本電信系統(tǒng)存在“N方問題”；同時(shí)把基本電信系統(tǒng)發(fā)展成為電信網(wǎng)絡(luò)。概括地說，利用復(fù)用和尋址技術(shù)方法，解決了基本電信系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)問題，出現(xiàn)了電信網(wǎng)絡(luò)。電信網(wǎng)絡(luò)可能是分級(jí)網(wǎng)絡(luò)，也可能是分區(qū)網(wǎng)絡(luò)，參見圖2-2。
圖2-2：電信網(wǎng)絡(luò)的形態(tài)
3、電信網(wǎng)絡(luò)概念
電信網(wǎng)絡(luò)是指在兩個(gè)或多個(gè)規(guī)定的點(diǎn)之間提供連接，以便在這些點(diǎn)間建立電信業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)與鏈路的集合。最簡單的連接稱為連接單元，連接單元由一個(gè)或多個(gè)彼此串聯(lián)的傳輸系統(tǒng)、一對(duì)復(fù)用設(shè)備和兩個(gè)尋址設(shè)備組成，參見圖2-3；其中，鏈路（Link）、節(jié)點(diǎn)（Node）和連接（Connection）的涵義可歸納于下表2-3中。
圖2-3：連接單元的物理結(jié)構(gòu)圖
表2-3：鏈路、節(jié)點(diǎn)、連接的涵義
連接單元是電信網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)形態(tài)。連接單元可以分為節(jié)點(diǎn)設(shè)備和傳輸系統(tǒng)。節(jié)點(diǎn)設(shè)備是指尋址設(shè)備和復(fù)用設(shè)備，多個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過傳輸系統(tǒng)互聯(lián)，形成電信網(wǎng)絡(luò)。多個(gè)連接單元串聯(lián)形成實(shí)際使用的連接，連接單元是支持電信業(yè)務(wù)的基本形態(tài)（參見圖2-3）。
三、電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分類
連接單元是電信網(wǎng)絡(luò)支持電信業(yè)務(wù)的基本形態(tài)，也是電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分類的基礎(chǔ)。數(shù)字連接單元的工作原理圖解參見圖3-1。
圖3-1：數(shù)字連接單元的工作原理圖解
數(shù)字連接單元由傳輸系統(tǒng)、復(fù)用設(shè)備和尋址設(shè)備串聯(lián)組成。數(shù)字連接單元交織互聯(lián)構(gòu)成電信網(wǎng)絡(luò)。電信網(wǎng)絡(luò)分為4個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次：媒體網(wǎng)絡(luò)、同步網(wǎng)絡(luò)、信令網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)。同步網(wǎng)絡(luò)、信令網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)合起來稱為支持網(wǎng)絡(luò)。媒體網(wǎng)絡(luò)是傳遞用戶信息的主體網(wǎng)絡(luò)，媒體網(wǎng)絡(luò)必須在各個(gè)支持網(wǎng)絡(luò)的幫助下才能完成傳遞功能。
公用交換電話網(wǎng)(PSTN)的支持網(wǎng)絡(luò)由同步網(wǎng)、信令系統(tǒng)和管理網(wǎng)組成。其中，同步網(wǎng)支持整個(gè)電信網(wǎng)絡(luò)建立同步，包括傳輸同步、復(fù)接同步和交換同步；信令系統(tǒng)支持用戶對(duì)電信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)尋址控制功能，包括局間尋址控制和用戶尋址控制；管理網(wǎng)絡(luò)對(duì)于整個(gè)電信網(wǎng)絡(luò)實(shí)施管理，包括配置管理、性能管理、故障管理、安全管理和計(jì)費(fèi)管理。
從上述分析可以看出，電信網(wǎng)絡(luò)基本技術(shù)分為主體技術(shù)和支持技術(shù)兩類。其中，主體技術(shù)包括傳輸技術(shù)、復(fù)用技術(shù)和尋址技術(shù)；支持技術(shù)包括同步技術(shù)、信令技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)。歸納起來，電信網(wǎng)絡(luò)基本技術(shù)分類參見表3-1。
表3-1：電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分類
四、電信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)概念
1、電信網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)
電信網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)表示電信網(wǎng)絡(luò)的物理構(gòu)成及其與外界的物理連接關(guān)系。電信網(wǎng)絡(luò)分為用戶駐地網(wǎng)、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。其中，用戶駐地網(wǎng)是由用戶管理的專用網(wǎng)絡(luò)設(shè)施；接入網(wǎng)和核心網(wǎng)是由電信運(yùn)營公司管理的公用網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，參見圖4-1-1。
圖4-1-1：電信網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)
XNI接口是接入網(wǎng)與用戶駐地網(wǎng)（或用戶設(shè)備）之間的標(biāo)準(zhǔn)接口；SNI接口是接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的標(biāo)準(zhǔn)接口(SNIcn )，也是接入網(wǎng)與業(yè)務(wù)提供者之間的標(biāo)準(zhǔn)接口（SNIsn）；Qn接口是接入網(wǎng)與管理網(wǎng)之間的標(biāo)準(zhǔn)接口；Ln接口是接入網(wǎng)之間的標(biāo)準(zhǔn)接口。
在電信技術(shù)研究中，出于不同的研究目的，對(duì)于公用網(wǎng)絡(luò)有不同的劃分方法，參見圖4-1-2。有的分為接入網(wǎng)與核心網(wǎng)；有的分為本地網(wǎng)與長途網(wǎng)。接入網(wǎng)與本地網(wǎng)之間的差別在于，接入網(wǎng)不包括本地交換機(jī)，用于討論接入傳輸問題；本地網(wǎng)包括本地交換機(jī)，用于討論技術(shù)體制問題。可見，整個(gè)公用網(wǎng)絡(luò)中，物理設(shè)備是一樣的，只是分界不同。
圖4-1-2：接入網(wǎng)與本地網(wǎng)之間的差別
2、電信網(wǎng)絡(luò)的功能結(jié)構(gòu)
在電信技術(shù)領(lǐng)域中，根據(jù)不同的應(yīng)用目的，已經(jīng)構(gòu)造了很多不同的功能結(jié)構(gòu)模型。有的用平面表示，有的用立體表示，有的用多層多面表示。電信網(wǎng)絡(luò)基本功能模型參見圖4-2。
圖4-2：電信網(wǎng)絡(luò)功能模型
3、電信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
電信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用于表示電信網(wǎng)絡(luò)傳遞路由，參見圖4-3。其中包括：電信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次；中轉(zhuǎn)交換局（長途局）配置；基干路由配置；高效路由配置；本地交換局（市話局）配置；主分線器和次分線器配置；等。
圖4-3：電信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
五、電信網(wǎng)絡(luò)的工程要素
電信網(wǎng)絡(luò)的工程包括七個(gè)方面：使用要求；電信業(yè)務(wù)；基礎(chǔ)環(huán)境；設(shè)計(jì)目標(biāo)；技術(shù)體制；網(wǎng)絡(luò)形態(tài)；建設(shè)成本。電信網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)工程要素之間的關(guān)系參見圖5-1；各要素的注釋詳見下表5-1。
圖5-1：電信網(wǎng)絡(luò)工程要素
表5-1：電信網(wǎng)絡(luò)的工程各要素注釋
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