中国通信网络结构

中国通信网络结构一.语音通信网络(一).公用电话交换网（PSTN）公共交换电话网（PublicSwitchedTelephoneNetwork）或简称PSTN,是一种用于全球语音通信的电路交换网络，也是目前世界上最大的以模拟技术为基础的电路交换网络，拥有用户数量大约是8亿。公共交换电话网主要由交换系统和传输系统两大部分组成，其中，交换系统中的设备主要是电话交换机，电话交换机也随着电子技术的发展经历了磁石式、步进制、纵横制交换机，最后到程控交换机的发展历程。传输系统主要由传输设备和线缆组成，传输设备也由早期的载波复用设备发展到SDH，线缆也由铜线发展到光纤。公共交换电话网最早是1876年由贝尔发明的电话开始建立的。PSTN已经经历了磁石交换、空分交换、程控交换、数字交换等等阶段，目前几乎全部是数字化的网络。为了适应业务的发展，PSTN目前正处于满足语音、数据、图像等传送需求的转型时期，正在向NGN（NextGenerationNetwork）、移动与固定融合的方向发展。PSTN中使用的技术标准由国际电信联合会（ITU）规定，采用E.163/E.164（通俗称作电话号码）进行编址。由于模拟电话线路是针对话音频率30-4000Hz而优化设计的，使通过模拟电话线路的数据传输速率被限制在33.4Kbps以内。(二).移动通信网1.GSM通信系统GSM全名为：GlobalSystemforMobileCommunications，中文为全球移动通讯系统，俗称全球通，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。GSM系统包括GSM900：900MHz、GSM1800：1800MHz及GSM1900：1900MHz等几个频段。我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。GSM系统的组成GSM数字蜂窝通信系统的主要组成部分可分:为移动台系统(MSS)、基站子系统(BSS)和移动交换网络子系统(MSS)。基站子系统（简称基站BS）由基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）组成；移动交换网络子系统由移动交换中心（MSC）和操作维护中心（OMC）以及原地位置寄存器（HLR）、访问位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）和设备标志寄存器（EIR）等组成。其中MSS与BSS之间的接口为A接口，BSS与MS之间的接口为Um接口。GSM规范对系统的A接口和Um接口都有明确的规定，也就是说，A接口和Um接口是开放的接口。移动交换子系统MSS：完成信息交换、用户信息管理、呼叫接续、号码管理等功能。基站子系统BSS：BSS系统是在一定的无线覆盖区中由MSC控制，与MS进行通信的系统设备，完成信道的分配、用户的接入和寻呼、信息的传送等功能。移动台MS：MS是GSM系统的移动用户设备，它由两部分组成，移动终端和客户识别卡（SIM卡）。移动终端就是“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。SIM卡就是“人”，它类似于我们现在所用的IC卡，因此也称作智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路。SIM卡还存储与网路和客户有关的管理数据，只有插入SIM卡后移动终端才能接入进网。操作维护子系统：GSM子系统还包括操作维护子系统（OMC），对整个GSM网络进行管理和监控。通过它实现对GSM网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。区域划分从地理位置范围来看，GSM系统分为GSM服务区，公用陆地移动网（PLMN）业务区、移动交换控制区（MSC区）、位置区（LA）、基站区和小区。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。中国移动手机号段为：134-139、147、150-152、157-159、187。中国联通手机号段为：130-132、155、156、185、186。2.CDMA通信系统CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)即：码分多址移动通信，是一种先进的大容量无线通信技术。其基本网络系统组成与GSM系统类似。CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。CDMA技术持点（1）抗干扰能力强。这是扩频通信的基本特点，是所有通信方式无法比拟的。（2）宽带传输，抗衰落能力强。（3）采用了话音激活技术和扇区化技术。因为CDMA系统的容量直接与所受的干扰有关，采用话音激活和扇区化技术可以减少干扰，可以使整个系统的容量增大。（4）采用了移动台辅助的软切换。通过它可以实现无缝切换，保证了通话的连续性，减少了掉话的可能性。处于切换区域的移动台通过分集接收多个基站的信号，可以减低自身的发射功率，从而减少了对周围基站的干扰，这样有利于提高反向联路的容量和覆盖范围。（5）采用了功率控制技术，这样降低了平准发射功率。（6）具有软容量特性。可以在话务量高峰期通过提高误帧率来增加可以用的信道数。当相邻小区的负荷一轻一重时，负荷重的小区可以通过减少导频的发射功率，使本小区的边缘用户由于导频强度的不足而切换到相临小区，使负担分担。（7）兼容性好。由于CDMA的带宽很大，功率分布在广阔的频谱上，功率话密度低，对窄带模拟系统的干扰小，因此两者可以共存。即兼容性好。（8）CDMA的频率利用率高，不需频率规划，这也是CDMA的特点之一。（9）CDMA高效率的QCELP话音编码。话音编码技术是数字通信中的一个重要课题。QCELP是利用码表矢量量化差值的信号，并根据语音激活的程度产生一个输出速率可变的信号。这种编五马方式被认为是目前效率最高的编码技术，在保证有较好话音质量的前提下，大大提高了系统的容量。这种声码器具有8kbit／S和13kbit／S两种速率的序列。8kbit／S序列从1.2kbit／s到9.6kbit／s可变，13kbit／S序列则从1.8kbt／s到14.4kbt／S可变。最近，又有一种8kbit／sEVRC型编码器问世，也具有8kbit／s声码器容量大的特点，话音质量也有了明显的提高。与GSM相比，CDMA系统具备许多得天独厚的优势.对运营商来说：CDMA系统覆盖范围大、容量大、频谱利用率高、基站数量少、频率规划简单；CDMA系统具有路径分级及频率分集的特点，可更好的克服外界干扰，提高系统的灵敏度；对用户来说：CDMA系统具有良好花因质量、软切换所带来的低调话率的优势，因地发射功率其手机被誉为“绿色手机”称号，且手机电池省电。中国联通于2002年1月8日正式开通了CDMA网络并投入商用，2008年10月1日中国联通CDMA网络转由中国电信经营，手机号段为133、153。3.第三代移动通信系统（3G）第三代移动通信技术（3rd-generation，3G），是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。3G服务能够同时传送声音(通话)及数据信息(电子邮件、即时通信等)。代表特征是提供高速数据业务。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、CDMA等数字手机(2G)，第三代手机（3G）一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统,未来的3G必将与社区网站进行结合，WAP与web的结合是一种趋势，时下流行的微博客网站：大围脖、新浪微博等就已经将此应用加入进来。3G与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆比特/每秒)、384kbps(千比特/每秒)以及144kbps的传输速度。目前国内支持国际电联确定三个无线接口标准，分别是中国电信的CDMA2000，中国联通的WCDMA，中国移动的TD-SCDMA。GSM设备采用的是时分多址，而CDMA使用码分扩频技术，先进功率和话音激活至少可提供大于3倍GSM网络容量，业界将CDMA技术作为3G的主流技术，中国电信已经将CDMA升级到3G网络，3G主要特征是可提供移动宽带多媒体业务。国际电信联盟（ITU）在2000年5月确定WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA以及WiMAX四大主流无线接口标准，写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》（简称IMT—2000）。CDMA是CodeDivisionMultipleAccess(码分多址)的缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA)的模拟调制方式，这种系统的主要缺点是频谱利用率低，信令干扰话音业务。第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA)的数字调制方式，提高了系统容量，并采用独立信道传送信令，使系统性能大大改善，但TDMA的系统容量仍然有限，越区切换性能仍不完善。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。下面分别介绍一下3G的几种标准：W-CDMA：也称为WCDMA，全称为WidebandCDMA，也称为CDMADirectSpread，意为宽频分码多重存取，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。W-CDMA的支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演进策略。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡。预计在GSM系统相当普及的亚洲，对这套新技术的接受度会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。CDMA2000：CDMA2000是由窄带CDMA(CDMAIS95)技术发展而来的宽带CDMA技术，也称为CDMAMulti-Carrier，它是由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已经率先面世。该标准提出了从CDMAIS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演进策略。CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。CDMA20003x与CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。目前中国电信正在采用这一方案向3G过渡，并已建成了CDMAIS95网络。TD-SCDMA：全称为TimeDivision-SynchronousCDMA(时分同步CDMA)，该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出，但技术发明始祖于西门子公司，TD-SCDMA具有辐射低的特点，被誉为绿色3G。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在