現(xiàn)代通信網(wǎng) 第四章 通信網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

第四章通信網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

4.1概述

4.2通信業(yè)務(wù)預(yù)測

4.3局所規(guī)劃

4.4中繼路由的選擇與計(jì)算

4.5交換設(shè)備的選擇

4.6用戶線路設(shè)計(jì)通信網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)是在一定的時(shí)期，使通信網(wǎng)在復(fù)合國家通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的條件下得到經(jīng)濟(jì)合理地改造和發(fā)展，使通信網(wǎng)的發(fā)展水平與國民經(jīng)濟(jì)和人民生活的發(fā)展水平相適應(yīng)。4.1概述一、通信網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)

（1）根據(jù)社會(huì)的發(fā)展程度，考慮未來社會(huì)進(jìn)步與技術(shù)發(fā)展等對(duì)通信網(wǎng)的影響，研究通信網(wǎng)的發(fā)展方向和發(fā)展規(guī)模，使通信網(wǎng)建設(shè)能適應(yīng)和促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的需要。（2）分析現(xiàn)有通信網(wǎng)的組織結(jié)構(gòu)、裝備體系和工作方式，研究能否適應(yīng)未來發(fā)展的需要，制定通信網(wǎng)的改造、擴(kuò)建與發(fā)展計(jì)劃。（3）提出網(wǎng)路建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、路由設(shè)置及設(shè)備容量等具體規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。二、通信網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要步驟

1.長遠(yuǎn)規(guī)劃

2.可行性研究

3.初步設(shè)計(jì)

4.施工圖設(shè)計(jì)

5.技術(shù)設(shè)計(jì)三、通信網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

（1）業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)測：用戶數(shù)與用戶分布、業(yè)務(wù)量與業(yè)務(wù)流量和流向的調(diào)查預(yù)測。（2）確定網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，包括局所數(shù)目、局所位置、服務(wù)區(qū)域、中繼方式和路由設(shè)置等。（3）設(shè)備的裝置、容量與選型。

4.2通信業(yè)務(wù)預(yù)測預(yù)測是利用科學(xué)的手段預(yù)先推測和判斷事物未來的發(fā)展趨勢和規(guī)律。通信業(yè)務(wù)預(yù)測是通信網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)規(guī)劃周期和規(guī)模進(jìn)行調(diào)查和預(yù)測。一、通信業(yè)務(wù)預(yù)測的基本概念

1.通信業(yè)務(wù)預(yù)測的主要內(nèi)容用戶預(yù)測：對(duì)用戶的數(shù)量、類型和分布進(jìn)行預(yù)測。各局業(yè)務(wù)量預(yù)測：對(duì)各交換局的電話業(yè)務(wù)或其它業(yè)務(wù)量進(jìn)行預(yù)測。局間話務(wù)量預(yù)測：對(duì)本地或長途局間的話務(wù)或其它業(yè)務(wù)的流量與流向進(jìn)行預(yù)測。

2.通信業(yè)務(wù)預(yù)測的分類按預(yù)測期限分：近期預(yù)測、中期預(yù)測、遠(yuǎn)期預(yù)測。按預(yù)測區(qū)域分：長途通信業(yè)務(wù)預(yù)測、本地網(wǎng)通信業(yè)務(wù)預(yù)測和小區(qū)預(yù)測。

按預(yù)測的業(yè)務(wù)性質(zhì)分：電話業(yè)務(wù)預(yù)測和非話業(yè)務(wù)預(yù)測。

3.通信業(yè)務(wù)預(yù)測的主要步驟（1）確定預(yù)測對(duì)象和收集、整理相關(guān)資料。（2）對(duì)資料進(jìn)行預(yù)測分析，找出預(yù)測對(duì)象過去的發(fā)展規(guī)律，選出可用的預(yù)測方法。（3）建立數(shù)學(xué)模型，通過具體計(jì)算得出具有一定參考價(jià)值的預(yù)測值。（4）對(duì)得出的預(yù)測值進(jìn)行綜合分析、判斷和評(píng)價(jià)，并根據(jù)具體情況進(jìn)行必要的調(diào)整和修正，以確定最后的預(yù)測結(jié)果，作為通信網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的依據(jù)。二、用戶預(yù)測和業(yè)務(wù)量預(yù)測的常用方法主要方法有：時(shí)間序列分析法、多因子相關(guān)回歸法、彈性系數(shù)法、定性預(yù)測法等。

1.時(shí)間序列法：將預(yù)測對(duì)象的歷史發(fā)展?fàn)顩r按時(shí)間順序排列進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，它假定預(yù)測對(duì)象的發(fā)展趨勢不變。（1）線性回歸法：將預(yù)測對(duì)象的時(shí)間序列近似為一條直線，其數(shù)學(xué)模型為：（4.1）因此，確定回歸系數(shù)a、b，一般使用最小二乘法。設(shè)已知時(shí)間序列為，由線性方程得到的相應(yīng)理論值為，它們之間的距離平方和：

（4.2）令，得：（4.4）（4.3）

由式（4.3）可得：

令

則：

由式（4.4）得：

（4.5）（4.6）（2）指數(shù)曲線回歸法：將預(yù)測對(duì)象的時(shí)間序列近似為一條指數(shù)增長曲線，其數(shù)學(xué)模型為：（4.7）

對(duì)式（4.7）兩邊取對(duì)數(shù)可得：令可得線性方程：

（4.8）實(shí)際中常常使用以下簡便方法進(jìn)行預(yù)測。

（4.9）可通過幾何平均數(shù)求得，即：

實(shí)際應(yīng)用中，常采用下式進(jìn)行：（4.10）（4.11）稱為幾何平均增長率。由上式可知，平均增長速度只取決于時(shí)間序列中首末兩年的數(shù)據(jù)，而未考慮中間各年的變化，如果選取的首年不同，由此會(huì)導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果的差異。因此為克服這種差異，引入平均差波動(dòng)系數(shù)來進(jìn)行校正。式（4.9）變?yōu)椋浩骄▌?dòng)系數(shù)考慮了中間各年的發(fā)展情況，比較全面地反映了時(shí)間序列的發(fā)展規(guī)律。具體的計(jì)算見教材。（4.12）

2.多因子相關(guān)回歸預(yù)測首先根據(jù)歷史資料，對(duì)各種變量進(jìn)行研究，找出通信業(yè)務(wù)與各種因素之間的相關(guān)性和相關(guān)程度，然后得到預(yù)測曲線，并建立數(shù)學(xué)模型，最后進(jìn)行預(yù)測。其方法有線性和非線性兩種。多因子線性相關(guān)回歸模型為：（4.13）多因子非線性回歸預(yù)測在通信業(yè)務(wù)預(yù)測中通常用生產(chǎn)函數(shù)，其模型表達(dá)式為：

（4.14）

3.彈性系數(shù)法彈性系數(shù)表示電話通信需求的增長速度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相適應(yīng)度。它們之間關(guān)系如下：（4.15）由式（4.15）得：

當(dāng)都較小時(shí)，上式可簡化為：（4.16）（4.17）

預(yù)測模型為：（4.17）

4.定性預(yù)測法定性預(yù)測法主要是通過調(diào)查研究來分析和預(yù)測通信業(yè)務(wù)未來的發(fā)展。調(diào)查對(duì)象主要是有關(guān)方面的群眾和專家。作為定量預(yù)測的前期工作。定性預(yù)測法簡單易行，可以充分聽取各方面的意見，但容易引入人為的因素。三、局間業(yè)務(wù)流量的預(yù)測方法在通信網(wǎng)中，局間業(yè)務(wù)流量是指兩交換局之間的通信業(yè)務(wù)的數(shù)量，可分為來流量和去流量。在電話網(wǎng)中，業(yè)務(wù)流量是指局間的話務(wù)流量，如圖4.1所示。bca圖4.1多局制市話網(wǎng)的局間話務(wù)流量

通信網(wǎng)中各交換局之間的業(yè)務(wù)流量可以用流量矩陣來表示。設(shè)有n個(gè)交換局，流量矩陣如表4.1所示。來話局j去話局i

12……..n

i局去流量

12.n

a11a12a1na21a22a2n

an1an2

ann

A1

A2

An

j局來流量

q1q2

qn

表4.1流量矩陣對(duì)封閉的網(wǎng)路，有：對(duì)長途電話流量矩陣，表中全為零。

1.吸引系數(shù)法各局間的吸引系數(shù)表示各局間用戶實(shí)際聯(lián)系的密切程度。吸引系數(shù)法是在已知各局的去流量（或發(fā)話話務(wù)量）的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算吸引系數(shù)來求得預(yù)測流量矩陣。計(jì)算公式如下：（4.18）若已知各局的發(fā)話話務(wù)量預(yù)測值，則可得到各局間的預(yù)測流量值：局的發(fā)話話務(wù)量預(yù)測值可通過下式計(jì)算：（4.19）（4.20）吸引系數(shù)法一般用于容量比較小的城市進(jìn)行短期預(yù)測。

2.重力法當(dāng)已知某局的總發(fā)話話務(wù)量的預(yù)測值，但缺乏相關(guān)各局話務(wù)量的歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)時(shí)，為了將其總發(fā)話話務(wù)量的預(yù)測值分配到各局去，可采用重力法計(jì)算局間話務(wù)流量預(yù)測值。計(jì)算公式如下：（4.21）

K的取值要根據(jù)多種因素來考慮，一般取1、2或0.5。

3.雙因子平衡法雙因子平衡法是在已知各局來流量、去流量預(yù)測值的條件下，在現(xiàn)有已知的流量矩陣的基礎(chǔ)上，通過反復(fù)調(diào)整迭代，使得網(wǎng)中各局的去流量和來流量之和兩個(gè)因子相等或近似相等。且迭代的結(jié)果要保證與預(yù)測值之間的誤差小于規(guī)定值。4.3局所規(guī)劃局所規(guī)劃是指在一定營業(yè)區(qū)范圍內(nèi)，根據(jù)規(guī)劃期的業(yè)務(wù)預(yù)測對(duì)交換局進(jìn)行最合理、最經(jīng)濟(jì)的配置。主要任務(wù)：研究規(guī)劃期內(nèi)局所數(shù)量、位置、容量和分期擴(kuò)展、新建計(jì)劃；研究交換局的劃分及局所數(shù)目改變而引起的交換區(qū)界線的變化。一、最經(jīng)濟(jì)局所容量最經(jīng)濟(jì)局所容量：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)域內(nèi)的總用戶數(shù)除以最佳局所數(shù)目。最經(jīng)濟(jì)局所容量的計(jì)算方法有解析法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法。

1.用戶均勻分布時(shí)最經(jīng)濟(jì)局所容量的確定（1）每用戶線平均長度假設(shè)交換局域?yàn)殚L方形，用戶均勻分布，且分布密度為，當(dāng)只設(shè)立一個(gè)交換局時(shí)，則理想的交換局地址應(yīng)在長方形的幾何中心。則用戶線的平均長度求法如下：（4.22）當(dāng)局址偏離幾何中心，位于（）時(shí)，可得用戶線的平均長度：由上式可知，局址偏離幾何中心將導(dǎo)致用戶線平均長度增加。（4.23）當(dāng)在長方形交換區(qū)內(nèi)設(shè)立多個(gè)交換局時(shí)，假設(shè)局所均勻分布，且在水平方向和垂直方向的局所數(shù)目為時(shí)，局所總數(shù)為，并假設(shè)局所容量為，則，可求出各分局用戶線平均長度：

若城市為正方形，則有：

由式（4.22）可以推出同樣的結(jié)果。（4.24）（4.25）（2）中繼線平均長度設(shè)在一長方形城市內(nèi)，局所均勻分布，各局之間各個(gè)相連，任意兩局所之間的中繼線束的容量均相同，共有，中繼線束數(shù)量為：

當(dāng)時(shí)：（4.26）（3）最經(jīng)濟(jì)局所容量的計(jì)算設(shè)局所規(guī)劃城市為正方形，城市面積為S（平方公里），用戶密度為（戶/平方公里）總局?jǐn)?shù)為，各局采用完全互連的中繼方式，則最經(jīng)濟(jì)局所容量的計(jì)算如下：

a.每戶用戶線費(fèi)用設(shè)用戶線單價(jià)為E（元/對(duì)公里），每用戶線費(fèi)用為：（4.27）

b.每戶中繼線費(fèi)用每戶平均占用的中繼線費(fèi)用為：

（4.28）

c.每戶平均的交換設(shè)備費(fèi)用設(shè)交換設(shè)備單價(jià)為G（元/線對(duì)），則每戶平均的交換設(shè)備費(fèi)用為：（4.29）因此可以計(jì)算出每戶平均的用戶線、中繼線及交換設(shè)備的費(fèi)用，再加上其它一些費(fèi)用即得總的費(fèi)用。然后求出在不同密度和局所容量下的每戶年經(jīng)費(fèi)曲線，選出費(fèi)用最小時(shí)的局所容量，即為對(duì)應(yīng)用戶密度時(shí)的最經(jīng)濟(jì)局所容量。

2.用戶分布不均勻時(shí)最經(jīng)濟(jì)局所容量的考慮當(dāng)用戶密度不均勻時(shí)，在總局?jǐn)?shù)一定的情況下，近似認(rèn)為中繼線的總長度不隨各局容量分配的改變而改變。因此，按最經(jīng)濟(jì)局所容量的概念來進(jìn)行局所規(guī)劃時(shí)，每個(gè)局的用戶線總長度應(yīng)相等或近似相等。

二、交換區(qū)界的劃分和交換局址的確定

1.交換區(qū)界的劃分當(dāng)局所位置一定時(shí)，交換區(qū)界的劃分應(yīng)使得用戶線路和中繼線路的總費(fèi)用盡可能小，劃界時(shí)應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則。（1）應(yīng)結(jié)合城市規(guī)劃和行政區(qū)域界線。

（2）應(yīng)盡量將通話關(guān)系密切的地區(qū)劃入同一交換區(qū)，以減少局間中繼線數(shù)量。（3）應(yīng)盡量避免使交換區(qū)呈狹長形或邊緣過于曲折。（4）應(yīng)盡量使各交換區(qū)用戶線總長度接近一致。（5）擴(kuò)建的大容量交換局界應(yīng)盡量利用原有的交換區(qū)界。

2.交換局址的確定確定了交換區(qū)界后，每個(gè)交換區(qū)內(nèi)都存在一個(gè)設(shè)置局所的理想地點(diǎn)，使得用戶線路和中繼線路的總費(fèi)用為最小。這個(gè)點(diǎn)就是理想的線路網(wǎng)中心。（1）理想的線路網(wǎng)中心除了要使用戶線路的總費(fèi)用最小，還有考慮中繼線路的費(fèi)用。將局間進(jìn)出的中繼線對(duì)數(shù)折合為用戶線路對(duì)數(shù)；而將局間中繼線穿越交換區(qū)界的那一點(diǎn)，作為中繼線的等效用戶數(shù)所在的地點(diǎn)。折合的用戶總數(shù)由下式計(jì)算：

（4.30）理想的線路網(wǎng)中心就是根據(jù)電話密度圖上的用戶線對(duì)數(shù)（用戶數(shù)）加上局間進(jìn)出中繼線對(duì)數(shù)折合的用戶線對(duì)數(shù)，使得局所坐標(biāo)在X軸和Y軸兩側(cè)折合的用戶線總對(duì)數(shù)相等。這個(gè)局所坐標(biāo)就是理想線路網(wǎng)中心。（2）理想線路網(wǎng)中心的尋找方法若城市內(nèi)道路走向互相垂直，則：坐標(biāo)原點(diǎn)就是理想線路網(wǎng)中心。

若城市內(nèi)道路是由環(huán)狀和放射狀道路組成，可選環(huán)狀道路和放射狀道路作X軸和Y軸，使X軸和Y軸兩邊折合用戶數(shù)相等，理想線路網(wǎng)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)。4.4中繼路由的選擇與計(jì)算一、一般中繼路由的選擇與計(jì)算

1.中繼路由的選擇與計(jì)算

路由的類型分為三種：匯接路由、高效直達(dá)路由和低呼損直達(dá)路由。它們具有不同的特性匯接路由：具有匯接關(guān)系，話務(wù)量不容許溢出。

高效直達(dá)路由：沒有匯接關(guān)系，話務(wù)量容許溢出。溢出的話務(wù)量由匯接路由進(jìn)行疏通。低呼損直達(dá)路由：沒有匯接關(guān)系，話務(wù)量不容許溢出。一般用一個(gè)三角結(jié)構(gòu)來表示路由選擇。TB2B1B12t0

B表示直達(dá)路由的費(fèi)用，B1和B2分別表示兩交換局至匯接局的平均費(fèi)用，t0表示匯接費(fèi)用。

兩交換局1，2之間的中繼路由種類由兩交換局之間的話務(wù)量A和費(fèi)用來確定。路由類型的選擇可采用圖解法，一般采用修正的T.H.D圖。（4.31）

2.中繼路由的數(shù)量在對(duì)中繼路由的類型進(jìn)行選擇之后，要確定每種路由的數(shù)量。（1）高效路由的數(shù)量計(jì)算公式如下：（4.32）（2）匯接路由的數(shù)量匯接路由中的話務(wù)量是從各個(gè)高效直達(dá)路由上溢出的，它的特性與正常情況下一束中繼線上的隨機(jī)話務(wù)量是不同的，所以匯接路由數(shù)量的計(jì)算，不僅要考慮話務(wù)量的平均值，而且要考慮它的方差。二、數(shù)字中繼路由的選擇與計(jì)算由于PCM最小傳輸系統(tǒng)（一次群）有30條話路，因此，按前面計(jì)算出來的電路數(shù)，至少應(yīng)按30路為單位取模。在取模過程中，將會(huì)使原計(jì)算出的電路類型和電路數(shù)發(fā)生變化

1.模量化對(duì)中繼路由的影響（1）對(duì)基干路由的影響由于基干路由為最終路由，為保證全網(wǎng)呼損要求，只能采用增加電路的方式以到達(dá)30路的整數(shù)倍。

（2）對(duì)高效直達(dá)路由的影響對(duì)高效電路進(jìn)行模量化過程中，可使得路由類型發(fā)生變化，其模量化過程可采用增加或減少電路的兩種方式進(jìn)行。減少電路數(shù)模量，可能使路由類型由H變?yōu)門或不變；增加電路數(shù)模量，可能使路由類型由H變?yōu)镈或不變。（3）對(duì)低呼損直達(dá)路由的影響對(duì)低呼損直達(dá)路由模量化，可采用增加或減少電路的方式進(jìn)行。采用增加電路方式，路由類型不變；采用減少電路方式，路由類型由D變?yōu)镠。

2.全數(shù)字化本地網(wǎng)局間中繼路由的選擇與計(jì)算路由類型有：匯接路由、高效直達(dá)路由和全提供電路群。兩局間的中繼路由類型和電路數(shù)可以通過圖解法和費(fèi)用比較法確定。

（1）圖解法采用T.H.F圖可以很方便地確定中繼路由類型和電路數(shù)。（2）費(fèi)用比較法費(fèi)用比較法在T.H.D電路計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整比較，來確定T,H和F。

4.5交換設(shè)備的選擇一、程控交換機(jī)的選型原則選擇程控交換機(jī)的原則：應(yīng)符合國家、信息產(chǎn)業(yè)部關(guān)于程控交換機(jī)入網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選用符合國家有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的定型產(chǎn)品，既要滿足近期容量和功能的需要，又要考慮遠(yuǎn)期發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)的需要。二、程控交換機(jī)話務(wù)處理能力的核算程控交換機(jī)的話務(wù)處理能力是進(jìn)行交換設(shè)備選型時(shí)需要核算的一個(gè)重要參數(shù)。話務(wù)處理能力：指處理機(jī)在忙時(shí)（1小時(shí)）能及時(shí)處理的最多呼叫次數(shù)，用BHCA表示。程控交換機(jī)處理的呼叫有兩大部分：全部用戶發(fā)話呼叫和全部來話中繼電路的來話呼叫。

BHCA計(jì)算公式如下：（4.33）4.6用戶線路設(shè)計(jì)用戶線路是指用戶終端到交換局的配線架之間的線路，分布廣，數(shù)量多，其投資比重占電話網(wǎng)建設(shè)的比重很大（30％－40％）。一、用戶線路網(wǎng)的構(gòu)成包括從電話局到用戶集中配線區(qū)的主干電纜、在配線區(qū)內(nèi)進(jìn)行分配的配線電纜和接到用戶引入線（撥號(hào)線）、以及各種配線設(shè)備。主干電纜：不直接連接用戶，通過交接設(shè)備與配線電纜相連。配線電纜：根據(jù)用戶分布將芯線分配到分線設(shè)備上。用戶引入線：直接連接用戶終端。

1.對(duì)用戶線路網(wǎng)的基本要求（1）通融性：當(dāng)用戶需求發(fā)生變化時(shí)，在一定程度上仍可以適應(yīng)或有調(diào)節(jié)應(yīng)變能力。（2）使用率：芯線使用率和線程使用率。（3）穩(wěn)定性（4）隱蔽性：地下化、隱蔽化。（5）整體性

2.配線設(shè)備配線設(shè)備：用于分配或調(diào)度電纜線對(duì)的專用裝置。（1）交接設(shè)備：利用跳線把主干電纜的任意一對(duì)線與配線電纜的任意一對(duì)線連接。（2）分線設(shè)備：用于配線電纜與用戶引入線相連接的裝置。二、配線方式配線方式即用戶線路網(wǎng)的構(gòu)成方式，目前普遍采用分區(qū)配線，即根據(jù)業(yè)務(wù)預(yù)測的用戶密度、自然地理?xiàng)l件、用戶與電話局的距離等，集合幾十個(gè)到幾百個(gè)用戶為一個(gè)配線區(qū)，以一個(gè)配線區(qū)為單位，在配線區(qū)內(nèi)進(jìn)行配線。

1.復(fù)接配線主干電纜不經(jīng)過任何中間設(shè)備，直接分支為配線電纜接到分線設(shè)備，電纜中部分或全部線對(duì)互相復(fù)接，一對(duì)線分配到幾個(gè)配線點(diǎn)，可供幾個(gè)地點(diǎn)靈活使用。復(fù)接配線中分接后的電纜線對(duì)總數(shù)比原來的要大