電信系統

電信系統是由硬體和軟體組成，主要包括終端設備、傳輸設備和交換設備。

對於一個實際的通信系統來說，除有發信終端（信源）、傳輸通道和收信終端（信宿）外，還需要交換設備來提供多點之間的通信連接。各種電信系統其具體設備的構造和功能各不相同，可以抽象和概括為統一的模型表示，具體結構組成如圖1 所示。

中交換設備的功能是：交換設備在用戶群內每對用戶終端間，按需提供傳輸通道構成臨時通信連接；並可控制信號流向及流量的集散，從而達到共用電信設施和提高設備利用率的目的。

系統組成的各部件可歸結為三類，即電信系統的三大硬體設備―—終端設備、傳輸設備和交換設備。

終端設備一般裝在用戶處，提供由用戶實現接入協議所必需的功能的設備（電信端點）。它的作用是將話音、文字、數據和圖像信息轉變為電信號、電磁信號或光信號發出去，並將接收到的電信號、電磁信號或光信號復原為原來的話音、文字、數據或圖像。典型的終端設備有電話機、電報機、行動電話機、微型計算機，數據終端機、傳真機、電視機等等。有的終端本身也可以是一個局部的或小型的電信系統，但它們對於公用通信網來說是作為終端設備接入的，如區域網、辦公自動化系統、計算機系統等。

傳輸設備是將電信號、電磁信號或光信號從一個地點傳送到另一個地點的設備，它構成電信系統的傳輸鏈路（通道），包括無線傳輸設備和有線傳輸設備。無線傳輸設備有短波、超短波、微波收發信機和傳輸系統以及衛星通信系統（包括衛星和地球站設備）等；有線傳輸設備有架空明線、同軸電纜、海底電纜、光纜等傳輸系統。裝在上述系統中的各種調製解調設備、脈衝編碼調製設備、終端和中繼附屬設備、監控設備等，也屬於傳輸設備。

交換設備是實現一個呼叫終端（用戶）和它所要求的另一個或多個終端（用戶）之間的接續或非連接傳輸選路的設備和系統，是構成通信網中節點的主要設備。交換設備根據主叫用戶終端所發出的選擇信號來選擇被叫終端，使這兩個或多個終端間建立連接，然後，經過交換設備連通的路由傳遞信號。

交換設備包括電話交換機、電報交換機、數據交換機、行動電話交換機、分組交換機、 ATM 交換機、寬頻交換機等。以終端設備、交換設備為點，以傳輸設備為線，點、線相連就構成了一個通信網，即電信系統的硬體設備。但是只有這些硬體設備還不能很好的完成信息的傳遞和交換，還需有系統的軟體，即一整套的網路技術，才能使由設備所組成的靜態網變成一個協調一致、運轉良好的動態體系。網路技術包括網的拓撲結構、網內信令、協議和介面以及網的技術體制、標準等等，是業務網實現電信服務和運行支撐的重要組成部分。

電信網的拓撲結構，主要是星型網、網狀網、複合網和蜂窩網。同時介紹計算機通信網的一些基本知識。對以實現通信為目的的通信網而言，不管實現何種業務，還是服務何種範圍，電信通信網的基本網路結構形式都是一致的。所謂拓撲即網路的形狀，網路節點和傳輸線路的幾何排列，反映電信設備物理上的連接性，拓撲結構直接決定網路的效能、可靠性和經濟性。電信網拓撲結構是描述交換中心間、交換中心與終端間鄰接關係的連通圖。網路的拓撲結構主要有網狀網、星型網、複合網、環型網、直線網、柵格網、蜂窩網等形式，由於環型網、直線網等結構主要用於數據通信。

網狀網又稱為點點相連制，網中任何兩個節點之間都有直達鏈路相連接，在通信建立的過程中，不需任何形式的轉接。如圖 2 所示。採用這種形式建網時，如果通信網中的節點數為 N ，則連接網路的鏈路數 H 可由下面公式計算：

H = N（N-1）/2

這種拓撲結構的優點：

① 點點相連，每個通信節點間都有直達電路，信息傳遞快；

② 靈活性大，可靠性高，其中任何一條電路發生故障時，均可以通過其他電路保證通信暢通；

③通信節點不需要匯接交換功能，交換費用低。

這種拓撲結構的缺點：①線路多，總長度長，基本建設和維護費用都很大；②在通信量不大的情況下，電路利用率低。

綜合以上優缺點可以看出：網狀網適用於通信節點數較少而相互間通信量較大的情況。

星型網又稱為輻射制，在地區中心設置一個中心通信點，地區內的其他通信點都與中心通信點有直達電路，而其他通信點之間的通信都經中心通信點轉接。如圖 3 所示。

採用這種形式建網時，如果通信網中的節點數為 N，則連接網路的鏈路數 H可由下面公式計算：

H = N 一 l

拓撲結構的優點：①網路結構簡單、電路少、總長度短，基本建設和維護費用少；②中心通信點增加了匯接交換功能，集中了業務量，提高了電路利用率；③只經一次轉接。

拓撲結構的缺點：①可靠性低，若中心通信點發生故障，整個通信系統癱瘓；②通信量集中到一個通信點，負荷重時影響傳輸速度。通信量大時，③相鄰兩點的通信也需經中心點轉接，電路距離增加。交換成本增加：綜合以上優缺點可以看出：這種網路結構適用於通信點比較分散，距離遠，相互之間通信量不大，且大部分通信是中心通信點和其他通信點之間的往來情況。

複合網又稱為輻射匯接網，是以星型網為基礎，在通信量較大的地區間構成網狀網。複合網吸取了網狀網和星型網二者的優點，比較經濟合理，且有一定的可靠性，是通信網的基本結構形式。如圖4所示。

蜂窩網是移動通信網的網路拓撲結構形式，形狀為正六邊形，連在一起，像蜂窩形狀，如圖 5 所示。

電信網從產生以來就是面向公眾提供服務業務的，結合電信業務的特點，為了保證業務質量，電信網的管理一直是非常重要的。隨著網路技術的發展，電信網的設備越來越多樣化和複雜化，規模上也越來越大。這些因素決定了現代電信網路的管理必須是有效的、可靠的、安全的和經濟的。為此，國際電信聯盟電信標準化部門（ITU一T）提出具有標準協議、介面和體系結構的管理網路——電信管理網（Telecommunication Management Network ， TMN），作為管理現代電信網的特點。從 20 世紀 80 年代起，ITU一T 就開始進行網管系統互操作的研究。在研究過程中，人們發現網管系統的互操作不僅是網管系統建設中的一個問題，在網管系統的建設中還有其他一些問題也迫切需要解決。如網管系統的可持續建設、網管系統的質量、網管系統的容量、網管系統的系統結構、網管系統的演變、網管系統的使用方式等。除此之外，人們還進一步發現，這些問題中的每一個問題，都不是孤立存在的，都和其他問題有各種各樣的關係，對其中每一個問題的研究不能和其他問題割裂開來，必須將其放在網管系統的大環境中進行綜合研究，才有可能得到一個較好的解決方法。基於上述的考慮，人們將網管系統建設中的主要問題，放在通信網的大環境中進行統一考慮，希望能得到一個全面解決各問題的方案，TMN 就是這樣一個解決有關網管系統建設問題的方案。

TMN 為電信網和業務提供管理功能並能提供與電信網和業務進行通信的能力。TMN 的基本思想是提供一個有組織的體系結構，實現各種運營系統以及電信設備之間的互連，利用標準介面所支持的體系結構交換管理信息，從而為管理部門和廠商在開發設備以及設計管理電信網路和業務的基礎結構時提供參考。 TMN 的目標是在電信網的管理方面支持主管部門，提供一大批電信網的管理功能，並提供它本身與電信網之間的通信。TMN 的結構組成以及它與被管理的電信網之間的關係如圖 6 所示，圖中虛線框內就是電信管理網，它由一個數據通信網、電信網設備一部分、電信網操作系統和網路管理工作站組成。TMN 與它所管理的電信網是緊密藕合的，但它在概念上又是一個分離的網路，它在若干點與電信網連接，另外TMN有可能利用電信網的一部分來實現它的通信能力。引在上述結構圖，各組成部分的功能如下。TMN 中的電信網設備部分是電信網狀態數據的收集和網管指令的執行設施，比如交換機的網管介面（可接本地管理終端，也可作為 TMN 介面）、傳輸設備的監控設施等。它們負責從電信網的設備中收集相應設備的網管信息或執行網管中心的指令，對交換系統或傳輸設備的狀態和參數進行控制，有的是電信網設備的一部分，有的是在電信網設備外附加的。操作系統可以有一至多個，每個操作系統通常都是一組計算機，負責處理電信網的網管數據，發送對電信網設備的控制指令。這是電信網及其 TMN 的“大腦”或“指揮中心”。電信網的操作人員則通過操作系統對電信網進行管理和控制，所以操作系統一般都具有良好的人機介面，包括網路信息的顯示輸出、控制指令和參數的輸入。

數據通信網則負責在運營系統之間、運營系統與電信網之間傳遞信息，是一個可靠的專用數據網，並且具有多層次的體系結構。

網路管理工作站則可以認為是網路操作系統的本地或遠程操作終端。電信網的操作人員只要在這些工作站上操作就能實現對電信網的管理。網管操作終端通過 TMN 與各個運營系統相連。

電信管理網的主要功能是：根據各局間的業務流向、流量統計數據有效地組織網路流量分配；根據網路狀態，經過分析判斷進行調度電路、組織迂迴和流量控制等，以避免網路過負荷和阻塞擴散；在出現故障時根據告警信號和異常數據採取封閉、啟動、倒換和更換故障部件等，儘可能使通信及相關設備恢復和保持良好運行狀態。隨著網路不斷地擴大和設備更新，維護管理的軟硬體系統將進一步加強、完善和集中，從而使維護管理更加機動、靈活、適時、有效。引ITU一T 給出了可以利用 TMN 進行管理的各種通信網的 11 種業務，具體有：

（ l ）用戶管理；（ 2 ）網路指配管理；（ 3 ）人力資源管理；（ 4 ）資費和服務管理；（ 5 ）服務質量和網路性能管理；（ 6 ）業務測量及分析管理；（ 7 ）業務量管理；（ 8 ）路由管理；（ 9 ）維護管理；（ 10 ）安全管理；（ 11 ）物資管理。

其中物資管理是對通信網中各種設備（交換設備、傳輸設備等）的備件進行管理。使用這 11 種管理業務可以對13 種通信網進行管理，這 13 種網路是：（ l ）電話交換網；（ 2 ）移動通信網；（ 3 ）數據通信網；（ 4 ）智能網；（ 5 ）窄帶綜合業務數字網；（ 6 ）寬頻綜合業務數字網；（ 7 ）用戶接入網；（ 8 ）信令網；（ 9 ）傳輸網；（ 10 ）專用並可重新配置電路網；（ 11 ）電信管理網；（ 12 ）電信基礎設施和支撐系統；（ 13 ）未來公用陸地移動通信網。

TMN 是用來支持電信管理網的，TMN 的應用功能也就是 TMN 支持的網路管理功能，包括電信網的運營、管理維護和補給四大類，這四大類管理功能在不同的管理機構中有不盡相同的含義，也並不要求這些功能包含所有的網路管理功能。 TMN 支持的網路管理功能，根據其管理的目的可以分成性能管理、故障管理（或維護管理）、配置管理、記賬管理和安全管理五個功能域。