電信網結構

電信網結構決定於交換中心或節點的地理分佈、交換中心間的業務量分佈、傳輸交換價格比、業務性質、交換方式、傳輸質量要求、交換質量要求和網路安全要求等。在以運行維護費用和建設投資的總和最小為目標進行網路結構優化時，這些因素將分別成為費用、投資目標函數中的變數係數和約束條件。作為約束條件的呼損和時延依據愛爾蘭有關公式對電路利用率的制約，則是小網容量條件下影響網的拓撲結構形式的關鍵因素。

電信網體系結構是由交換設備和傳輸設備組成，並通過終端設備為用戶提供電信服務的系統組織形式。按功能可分為實體（物理）、鏈路和網路三級。

1. 實體（物理）級

通過傳輸媒質和傳輸系統，為所傳輸的信號提供足夠的功率，保證在相鄰交換中心之間傳送的信號具有可允許的信噪比、信號損傷或誤比特率，並具備鏈路接續、保持和拆除功能。

2. 鏈路級

對信號進行加工，保證在相鄰交換中心的鏈路中，模擬信號高效傳輸和數字幀信號正確傳送，如模擬信號動態範圍的壓縮擴展，數字信號的幀同步、通道編碼、檢錯糾錯等。

3. 網路級

具有路由選擇、流量控制、擁塞控制等功能。可根據信令在始發交換中心與目的交換中心間為電路交換業務提供臨時電路，或為分組虛電路業務提供顯路由。也可根據報文報頭或分組標誌項中的收信地址以及依據網路狀態制訂的動態路由表選擇排隊隊列，實現報文交換或分組交換。

以交換設備和電路轉接設備分別作為交換中心和電路轉接節點，並與傳輸鏈路組成的實體結構。電路轉接節點包括各種傳輸復用系統的群路、電路終端和轉接、配線設備。傳輸鏈路多為同桿、同槽、同管道有線復用系統，或同射束多系統地面微波復用系統。路由結構與地貌、地物（包括河流、山嶽、交通幹線、城市分佈、城市街道等）密切相關，不僅局限性較大，且不易變更，一般呈縱橫交錯的不規則柵格型。不過，在此格型網上，藉助於電路轉接點的群路分支和轉接功能，可在網的交換中心間形成各種形狀的拓撲結構。路由結構的優化原則是在滿足安全要求前提下（如幹線雙路由敷設，交換中心和電路轉接節點的雙路由接入）工程造價最低。

描述交換中心間、交換中心與終端間鄰接關係的連通圖，是規劃和運用電信網的有力工具，可用點-點矩陣、點-鏈矩陣描述其鄰接關係，並可以有向鏈和加權鏈的形式描述流向、流量、容量、費用或時延，用以建立結構優化演演算法，或利用選擇路由演演算法，實現流量分配的優化。

4.1性質分類

按拓撲結構的性質，電信網結構可分為集中型結構和分散型結構兩大類。

1. 集中型結構

在小業務量條件下，以交換費用為代價換取高電路利用率的一種結構。有空分型星形結構、分時共用型匯流排結構和環形結構。

2. 分散型結構

在大業務量條件下，各鏈路利用率均可達到建立低呼損直達路由水平時採用的結構。有隻直連不互轉的互連網和全連通的網狀網。

4.2 實體分類

電信網拓撲結構的應用按實體可分為面向終端網和中繼網。

1. 面向終端（用戶）網

為網內終端直接互通或接入中繼網服務。由於單個終端業務量很小，均採用集中型拓撲，如市話用戶接入網、用戶小交換機網、匯流排型和環形數據區域網、無線尋呼網（單向廣播型網）和蜂窩無線電話網（廣播型網，通話為按需分配的頻分或時分通道）。

2. 中繼網

為多個面向終端網之間提供臨時傳輸通路。根據業務和服務範圍，可劃分為交換方式和拓撲結構各具特色的、不同層次的專業網。

4.3 業務分類

電信網拓撲結構的應用按業務可分為電話網和非話業務網。

1. 電話網

電話為實時交互型通信，時延上限為數百毫秒，通信時長遠大於自動接續處理時延，適於採用電路交換方式。在採用呼損制自動接續條件下，電路利用率受愛爾蘭呼損公式（Erlang B）制約。對於局間業務量較小的電路必須在拓撲結構、流量分配或接續操作等方面採取匯接、高效直達、溢出迂迴和採用等待制人工接續等措施。①匯接。即採用集中型星形結構。當增加的交換費用小於節約的傳輸費用時即可採用。長途網傳輸交換費用比很大時，更是如此。當重複應用星形拓撲時，即形成長途網的多級輻射型基幹路由。②高效直達、溢出迂迴。用增大直達路由呼損的方法提高其利用率，而將溢出話務量迂迴至呼損低的其他路由。③等待制人工接續。電路利用率改為受愛爾蘭時延公式（Erlang C）制約，在時延不受限條件下，包括接續處理時間在內的電路利用率接近於1。為使利用率和時延適當折衷應採用少級網。

在局間話務量大的交換中心間應建立低呼損直達路由。據此，在市話網匯接局間和長途網大區匯接局間應分別建立低呼損直達路由，形成最安全、最完備的網狀網。

2. 非話業務網

電報、文件傳真、數據等均屬記錄型通信業務，均可用存儲排隊轉發方式傳送，形成電路利用率或吞吐量受時延翻約的通信體系。但由於業務的性質不同，適用的交換方式也不同，故對網路拓撲結構的要求也有所不同。對電報、資料檢索等數據量較大、允許有較大時延的業務，以採用電路交換或報文交換為宜；對數據量小，要求時延小的突髮型交互數據業務，則以採用分組交換為宜。報文交換與數據報分組交換同屬非連接型傳送方式，均可採用分散性較大的柵格型無級網。電路交換雖然也與虛電路分組交換同屬面向連接的傳送方式，但由於後者在信息分組傳送過程中，經過的節點均將引入時延，為此也可採用分散性強的柵格型無級網或少級網。對於需要確保安全的分組交換網（如公共通道7號信令網），則可採用終端雙路由接入（如源宿終端SP）、交換中心（如雙轉接節點STP）雙路由交叉連接的柵格型網結構。

電信網結構的演化包括體系結構演化和拓撲結構演化。

5.1 體系結構的演化

逐步向業務綜合化、智能化、寬頻化方向發展。即逐步由電路、分組交換兼容，實現業務邏輯和交換邏輯的分離、模塊化和可編程化，直至引入高碼率信元交換的非同步轉移模式（ATM）。

5.2 拓撲結構的演化

在具有大容量時分數字程式控制交換機和低成本大容量的光纖、微波傳輸系統等裝備的條件下，網容量的擴大必將導致局間話務量增大到不再受愛爾蘭公式制約，達到在兩局間建立低呼損直達路由的條件。這種趨勢不僅導致市話網發展成本地網，而且還進一步向網狀網演化，同時也必將導致長途電話網自上而下地由格型網向更完備的網狀網演化。這種演化，對各種非話業務所要求的網結構演化方向也是一致的。至於寬頻綜合業務數字網的發展，由於非同步轉移模式的信元交換，實際也是一種快速分組交換，而且從開始就具備了大容量網、低傳輸交換價格比的裝備條件，因而不會再經歷電話網的演化過程。