電信系統（telecommunication systems）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。電信系統是各種協調工作的電信裝備集合的整體。最簡單的電信系統是只在兩個用戶間建立的專線系統，而較複雜的系統則是由多級交換的電信網提供信道，在一次呼叫中所構成的系統。不管簡單還是複雜的系統，都可以用統一的模型表示。
基本介紹
- 中文名：電信系統
- 外文名：telecommunicationsystems
- 組成：硬體和軟體
- 包括：終端設備、傳輸設備和交換設備
- 功能：傳送、發射和接收標識、文字等
- 套用學科：通信
概述,電信系統組成,2.1 終端設備,2.2 傳輸設備,2.3 交換設備,電信系統網路拓撲結構,3.1 網狀網,3.2 星型網,3.3 複合網,3.4 蜂窩網,電信系統分類,4.1 專線型電信系統,4.2 交換型電信系統,4.3 廣播型點對點電信系統,電信管理網,電信管理網的產生,電信管理網的作用及其與電信網的關係,電信管理網（TMN）的管理業務,電信管理網（TMN）的網路管理功能,計算機通信網,計算機通信網的產生,計算機通信網的組成,
概述
對於一個實際的通信系統來說，除有發信終端（信源）、傳輸信道和收信終端（信宿）外，還需要交換設備來提供多點之間的通信連線。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。
圖一 電信系統組成模型圖
圖一 電信系統組成模型圖圖1 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，按需提供傳輸信道構成臨時通信連線；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。
電信系統組成
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。
2.1 終端設備
一般裝在用戶處，提供由用戶實現接入協定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（靜止的或活動的）信息轉變為電信號或電磁信號發出去，並將接收到的電或電磁信號復原為原來的話音、文字、數據和圖像信息。典型的終端設備有電話機、電報機、行動電話機、無線尋呼機、數據終端機、微計算機、傳真機、電視機等。有的終端本身也可以是一個局部的或小型的電信系統，它們對公用電信網來說，就作為終端設備接入，如用戶交換機、ISDN終端、區域網路、辦公室自動化系統、計算機系統等。
2.2 傳輸設備
將電信號或電磁信號從一個地點傳送到另一個地點的一種設備。它構成電信網中的傳輸鏈路，包括無線電和有線電傳輸設備。無線電傳輸設備有短波、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。有線電傳輸設備有架空明線、電纜、光纜、地下電纜、同軸電纜、光纜、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。
2.3 交換設備
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，或非連線傳輸選路的設備和系統，是構成電信網中節（結）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線，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、協定和接口以及網的技術體制、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。
電信系統網路拓撲結構
3.1 網狀網
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線，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 ，則連線網路的鏈路數 H 可由下面公式計算：
H = N（N-1）/2
這種拓撲結構的優點：
圖二 網狀網
圖二 網狀網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。
3.2 星型網
星型網又稱為輻射制，在地區中心設定一個中心通信點，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。
圖三星型網
圖三星型網採用這種形式建網時，如果通信網中的節點數為 N，則連線網路的鏈路數 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。
3.3 複合網
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。
圖四 複合網
圖四 複合網3.4 蜂窩網
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。
圖五 蜂窩網
圖五 蜂窩網電信系統分類
根據系統構成模式和通信建立過程，電信系統可分為專線型、交換型和廣播型三類。
4.1 專線型電信系統
專線型電信系統是由一條固定的信道在一對固定的用戶終端之間構成的系統。如用戶終端一個為發信終端，另一個為收信終端，即為單向通信系統；如雙方終端均具備收發功能，且信道可同時向兩個方向傳送信號，則為雙向通信中的雙工系統；如終端不能同時收發或信道不能同時向兩個方向傳送信號，則為單工系統；一端為雙工，一端為單工的系統為半雙工系統。單向通信系統通信，一般為定時收發方式。雙工系統進行通信時需先發出呼叫通知，待收到應答信號後進行通信。單工系統則只能連續發出呼叫，然後轉入接收狀態等待應答，如無應答需再重複呼叫。
4.2 交換型電信系統
交換型電信系統是任何一對用戶終端和由交換設備在受控條件下，將有關的公用鏈路按不同交換方式臨時組成通信連線的系統，電路交換方式提供臨時信道；分組交換方式則提供排隊分時復用的虛電路（預定選路）或數據報（隨機選路）的邏輯信道。電路交換系統在通信前，主叫終端必須先與交換系統通信，告知被叫終端地址，待交換系統完成定址並進行接續通知被叫終端後，雙方才可通信，直到通信終了拆線。分組交換的每一個分組均攜有收信終端地址和分組序號的信息，據此即可在分組到達的節點，根據該節點網路拓撲資料庫當時的內容，虛電路和數據報分別按虛路由和最小時延或最短路徑進行選路，其中數據報在收信終端還需將不按序到達的分組進行排序組合。
4.3 廣播型點對點電信系統
廣播型點對點電信系統是由用戶群的一個用戶終端，以受控或隨機方式訪問一條公共信道（如單頻無線信道或匯流排型、環形有線信道），並與另一受信用戶終端臨時組成通信連線的系統。受控訪問有兩種，有中心繫統常採用輪詢方式，無中心繫統則常採用令牌傳遞方式。隨機訪問為統計復用競爭方式，衝突後必須重發。為降低衝突機率常採取時隙傳送、先聽後發-邊發邊檢、重複間隔控制等方法。
電信管理網
電信管理網的產生
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）提出具有標準協定、接口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。
電信管理網的作用及其與電信網的關係
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，利用標準接口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、電信網作業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線，另外TMN有可能利用電信網的一部分來實現它的通信能力。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，比如交換機的網管接口（可接本地管理終端，也可作為 TMN 接口）、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。作業系統可以有一至多個，每個作業系統通常都是一組計算機，負責處理電信網的網管數據，傳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作業系統對電信網進行管理和控制，所以作業系統一般都具有良好的人機接口，包括網路信息的顯示輸出、控制指令和參數的輸入。
圖六 TMN 與電信網的關係
圖六 TMN 與電信網的關係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作業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（TMN）的管理業務
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。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 ）智慧型網；（ 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。
電信管理網（TMN）的網路管理功能
TMN 是用來支持電信管理網的，TMN 的套用功能也就是 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。
（1）性能管理
①性能管理的目的
典型的網路性能管理可以分成兩大部分：性能監測和網路控制，性能監測指網路工作狀態信息的收集和整理；而網路控制則指為改善網路設備的性能而採取的動作和措施。性能管理監測的目的是：在發現故障後進行搜尋監測，在用戶發現故障並報告後，去查找故障的發生位置；全局監測，及早發現故障苗頭，在影響服務之前就及時將其排除；對過去的性能數據進行分析以獲得資源利用情況及其發展趨勢。
性能管理的一系列活動用來持續地評測網路運營中的主要性能指標，以驗證網路服務是否達到了規定的水平，指出已經發生或潛在發生的瓶頸，形成並報告網路性能的變化趨勢，為管理機構的決策提供依據。為此網路性能管理功能需要維護性能資料庫、網路模型，要與性能管理功能域保持連線，提供自動化的性能管理處理過程。
②性能管理的功能
性能管理包括一系列管理功能，以網路性能為準則收集、分析和調整管理對象的狀態。其日的是保證網路可以提供可靠的連續的通信能力，並使用最少的網路資源和具有最小的時延。網路性能管理的功能應包括：（a）從管理對象中收集與性能有關的數據；（b）管理對象的性能設計，與性能有關的歷史數據的產生、記錄和維護；（c）分析當前統計數據，以驗測性能故障、產生性能告警、報告性能事件；將當前統計數據的分析結果與歷史模型進行比較，以預測性能的長期變化趨勢；（d）形成並改進性能評估準則和性能門限，開發以性能管理為目標的改變操作模式和網路管理對象配置的控制命令序列；（e）管理對象和管理對象群的控制，以保證網路的性能為目標。
根據這些功能要求，還可進一步細化，它們是性能事件的監測、網路或管理對象的性能分析、性能的調節和性能控制。
（2）故障管理
當某個系統或部件不能達到規定的工作性能指標時，網路的故障管理就要開始起作用，處理資源中發生或發現的故障現象。比如當發現差錯率過高（重發次數過多）時，故障報告算法要比較實際重發次數和設定的門限，以判斷故障是否存在。故障管理是用來動態的維持網路服務水平的一系列活動，這些活動保證了網路有高度的可用性，這些活動及時發現網路中發生的故障和找出網路故障的原因，必要時啟動控制功能以排除故障，控制活動包括測試診斷活動、故障修復或恢復活動和啟用備用設備等。故障管理是網路管理功能中與監測設備故障、故障設備的診斷、故障設備的恢復或故障排除等措施有關的網路管理功能，其目的是保證網路能夠提供連線可靠的服務。故障管理功能可以分解成以下五個模組：（a）檢測管理對象的差錯現象或接收管理對象的差錯條件通報；（b）當存在空餘設備或遷迴路由時，提供新的網路資源用於服務；（c）創建和維護差錯日誌庫，並對差錯日誌進行分析；（d）進行診斷測試，以追蹤和確定故障位置和故障性質；（e）通過資源的更新或維護或其他恢復措施，使其重新開始服務。
（3）配置管理
所謂網路的配置管理就是指網路中應有或實有多少設備，每個設備的功能及其連線關係和工作參數等等，它反映網路的狀態。通信網及其環境是經常變化的，比如最簡單的和最明顯的就是用戶對網路服務的需求可能經常發生變化。通信系統本身也要隨著設備的維修、網路規模的擴大、舊設備的淘汰等原因而經常調整網路的配置。需要調整網路配置的原因有：（a）為用戶提供滿意的服務，網路必須根據用戶需求的變化調整網路的配置（如擴大規模）；（b）隨著時間的流逝，網路技術、傳輸技術的演變，需要用新設備、新設施和新資源來替換陳舊過時的設備和設施；（c）網路管理部門可能需要在網路中添加資源。增設新的設備和設施，以增加網路的服務能力；（d）網路管理系統在檢測到某個設備或設施發生故障後的故障排除活動，將會影響部分網路部件；（e）交換機與中繼線路的關係經常要根據業務量分布作調整；（f）分組交換數據網中某個站點的故障造成網路上減少了一個節點，其他各個節點的路由關係就需改變；（g）傳輸鏈路中斷，造成網路連線關係變化。
以上對網路配置的改變可能是臨時的、短暫的，但系統配置的改變也可能是永久的。配置管理就是用來識別、定義、初始化、控制和監測通信網中的管理對象（通信網中的設備、設施、工作參數等）的功能集合，包括為通信網用戶初始化、提供和回收通信資源。以上這些工作都需要配置管理功能的支持。配置管理與其他四個功能都有關係，配置管理是網路中對管理對象的變化進行動態管理的核心。其他四個功能域需要改變管理對象的狀態、屬性時，是通過配置管理功能實現的。但也有例外，比如涉及到優先權等安全問題時，管理工作一般由安全管理功能域的設施直接進行。
（4）記賬管理
記賬管理的功能是：提供對網路中資源占有情況的記錄，測量網路中各種服務的使用情況和決定它們的使用費用，完成資源使用費的核算等等。它包括賬單管理、資費管理、收費與資金管理、財務審計管理。
（5）安全管理
安全管理是保證現有運行網路安全的一系列功能，對無權操作的人員進行限制，保證只有經授權的操作人員才允許存取數據。安全管理包括只個方面的含義：（a）首先是保證管理事務處理的安全，這些功能涉及所有 TMN 的管理邏輯分層；（b）要保證 TMN 本身與電信網的安全，對非法使用網路資源的事件進行管理；（c）安全的組織管理，即對安全信息的管理，這些安全信息是保證 TMN 和電信網的安全所必需的。
計算機通信網
隨著通信和計算機技術的發展，計算機網路技術和通信相結合，產生了計算機通信網，作為通信網上的一種具體套用，已得到了大力的發展。
計算機通信網的產生
隨著計算機的問世，收發器可以將數據經電話線路傳送到遠地的計算機中。此後，用戶可在遠地的電傳打字機上鍵入自己的程式，計算機算出的結果又可以從計算機傳送到遠地的電傳打字機上掃印出來，這標誌著計算機與通信的結合。最初計算機和遠程終端連線時，是一個在線上系統，並須在計算機中增加線路控制器，計算機和終端還要通過數據機才能與電話線路相連，完成模擬和數位訊號的變換。後來，出現了多重線路控制器，可以和多個遠程終端與計算機通過電話線路相連線，這種在線上系統就是第一代計算機網路。後來，用前端處理機分下完成全部的通信業務，而讓計算機專門進行數據處理，提高了主機（計算機）的效率。為了節省通信線路，降低通信費用，可在遠程終端較密集的地方加一個集中器。
計算機通信網的組成
隨著數據通信網路的發展，計算機通信網逐步發展到以網路為中心。典型的計算機通信網從邏輯功能上分為用戶子網和通信子網兩級結構，如圖7 所示。用戶子網是指所有端節點（包括它們所有的設備）以及連線這些節點的鏈路的集合體，具體設備有主機、終端控制器和終端等；通信子網是指所有轉接節點以及連線這些節點的鏈路集合體。具體設備有節點處理機、傳輸鏈路和通信軟體等。
圖七 兩級 r 網結構
圖七 兩級 r 網結構（1）結構組成
計算機通信網是指多台計算機，包括主機系統、通信處理機或者利用計算機實現的其他智慧型設備互連構成的通信網路。
（2）各部件功能
①主機
計算機網路中的主機是指擔負數據處理的計算機系統，可以是單機，也可以是多機系統。主機應具有完成成批實時和互動式分時處理的硬體和作業系統，同時，還應具有通道部件及相關的接口。在分散式網路中要考慮程式的兼容性和可移植性問題，要具有虛擬存儲系統及資料庫管理功能。
②集中器/終端控制器
集中器/終端控制器的作用是把若干終端經本地線路（一般為低速線路）集中起來到一兩條高速線路，以提高通信速率和降低通信費用。集中器/終端控制器大多由小型機或微型機擔任，它具有差錯控制、代碼轉換、報文緩衝、電路轉接及輪詢等功能，實質上可以說它是接在終端側的通信處理機。如果一個網路節點只是把若十個低速線路集中，實現高速線路的多路復用，則叫多路復用器。
③終端
它是網路中不直接附屬主機的設備，直接面對客戶。終端的數量及種類較多，除一般具有鍵盤和顯示功能的終端外，還有智慧型終端、虛擬終端等。
④通信處理機
為了減輕主機的負擔，常常在主機與網路之間設定一部小型機，專門處理網路的通信，用來實現差錯控制、代碼轉換、報文分組或重裝、路徑選擇等功能，這種處理機也叫做前端處理機。它的作用是使主機用戶在遠地進行數據通信時傳輸信息時透明的。另外，在通信子網中為了進行報文中轉交換，設有分組交換處理機。
⑤通信線路
大多數通信線路是電纜、光纜等有線通信線路以及微波、衛星等無線通信線路。信號的形式有模擬或數字兩種。
⑥節點處理機
節點處理機是指在網路節點上的接口信息處理機，它具有雙重作用。其一，提供通信子網和用戶子網的接口，諸如信息的接收和傳送以及信息傳輸狀態的監測等功能。其二，對其他節點來說提供存儲轉發的中轉作用，即信息的路由選擇，它也和網路的其餘節點在一起共同完成避免信息擁擠及有效利用網路資源的作用。
