通信网的构成

光端机光端机OF电端机电端机微波收发信机微波收发信机电话交换机程控交换机移动交换机移动交换机分组交换机分组交换机传输系统交换设备交换系统终端设备终端设备通信网的构成信源变换器信道反变换器噪声源信宿图1.1通信系统基本模型示意图3.通信系统的组成从图1.1中我们可以看到，一个通信系统主要包括：信源、变换器、信道、噪声源、反变换器和信宿等六部分。单工通信与双工通信单工¾从A到B只有单向通道，例如，有线电视，PB机双工¾A和B都能够同时收发，例如，电话半双工¾A和B既可以收，又可以发，但是不能同时收发。¾例如,对讲机ABABAB通信网组成的基本要素（硬件部分）现代通信网一般是由用户终端设备，传输系统和交换设备按照某一结构组成的。通信网三要素终端设备传输系统交换设备1.1.3现代通信网的分类●按业务种类可分为电话网、电报网、传真网、广播电视网以及数据网等。●按所传输的信号形式可分为数字网和模拟网。●按服务范围可分为本地网、长途网和国际网。●按运营方式可分为公用通信网和专用通信网。●按组网方式可分为移动通信网、卫星通信网等。1.1.4网络的基本拓扑结构（1）总线型星型环型复合型网型1.2通信网的质量要求1．接通的任意性与快速性2.信号传输的透明性与传输质量的一致性3．网路的可靠性与经济合理性1.3现代通信网的构成及发展1.3.1现代通信网的构成一个完整的现代通信网，除了有传递各种用户信息的业务网之外，还需要有若干支撑网，以使网络更好地运行。现代通信网的构成示意图如图1.11所示。支撑网电话网ATM网InternetFR网移动网业务网光传送网传送网SDH/SONET信令网管理网同步网电话通信过程　数字通信过程框图PCM(PulseCodeModulation)A率13折线3.编码　编码是把抽样并量化的量化值变换成一组（8位）二进制码组2．分组交换我国过去五级电话网等级结构B大区A大区C0（国际出入口局）TM乙本地网甲本地网长途电话网本地电话网TMC1C2C3C4C1C2C3C4C5C5C5C5长途电话网本地电话网二十世纪八十年代：中国电话交换网C1第二级为省际交换中心C2第三级为省内地区局交换中心C3第四级为县交换中心C4第五级为市话端局C5全国八个大行政区中心是最高一级，即一级交换中心全国我国的公众电话交换网（PSTN）也如大多数国家一样分为长途电话网和本地电话网两部分。其等级结构为5级即：C1—C5。省级长途交换中心（省会城市）（国家一级干线网）本地网交换中心（地、市）国家二级干线网（省内一级干线网）国际局省局省局端局（县局、市话局）电话机长途网本地网国际网国际长途交换中心接入网省际网用户网数字光纤化双绞线省内网市话网我国目前三级电话网等级结构图1-1移动通信系统的组成1.2移动通信网的组成•移动通信无线服务区由许多正六边形小区覆盖而成，呈蜂窝状，通过接口与公众通信网（PSTN、ISDN、PDN）互联。•移动通信系统包括移动交换子系统（SS）、操作维护管理子系统（OMS）、基站子系统（BSS）和移动台（MS），是一个完整的信息传输实体。1.2移动通信系统的组成1.3移动通信的特点•移动通信必须利用无线电波进行信息传输•移动通信是在复杂的干扰环境中运行•随着移动通信业务量的需求与日俱增，移动通信可以利用的频谱资源非常有限•对移动台的要求高•通道容量有限•通信系统复杂1.4移动通信的分类•按使用对象可分为民用设备和军用设备；•按使用环境可分为陆地通信、海上通信和空中通信；•按多址方式可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等；•按覆盖范围可分为广域网和局域网；•按业务类型可分为电话网、数据网和综合业务网；•按工作方式可分为单工、双工和半双工；•按服务范围可分为专用网和公用网•按信号形式可分为模拟网和数字网。¾无线移动信道是一种很不良好的信道。视距、衰落、多径和随机变化是移动信道的基本特征。¾载有信息的无线电波在无线移动信道中的传播损耗，不但会随传播距离的增加，电波的损耗随传播距离而增大；同时会产生阴影效应和多径传播，使电波的包络产生大幅度起伏且随机变化，这就是电波的衰落。3.1概述2.1GSM网络结构与功能OSS：操作支持子系统BSS：基站子系统NSS：网络子系统NMC：网络管理中心DPPS：数据后处理系统SEMC：安全性管理中心OMC：操作维护中心PCS：用户识别卡个人化中心MSC：移动业务交换中心VLR：来访用户位置寄存器HLR：归属用户位置寄存器AUC：鉴权中心EIR：移动设备识别寄存器BSC：基站控制器BTS：基站收发信台PDN：公用数据网PSTN：公用电话网ISDN：综合业务数字网MS：移动台MSBTSBTSBSCBSSOMCMSC/VLRNMCEIRHLR/AUCDPPSPCSSEMCOSSPSTNISDNPDNNSSGSM系统结构与功能一个GSM系统可由三个子系统组成，即操作支持子系统(OSS)，基站子系统(BSS)和网路子系统(NSS)三部分.‹基站子系统BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分.‹通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送接收和无线资源的管理.‹它与NSS相连，实现移动用户间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等.‹与操作支持子系统OSS之间实现互通.5.1.1概述第三代移动通信系统昀早是由国际电信联盟于1985年提出的，当时称为未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS），后改为IMT-2000，意指在2000年左右开始商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统。5.1.2第三代移动通信新技术1．高效信道编译码技术在第三代移动通信系统中都采用了卷积码和Turbo码两种纠错编码。在高速率、对译码时延要求不高的数据链路中使用Turbo码以利于其优异的纠错性能；考虑到Turbo码译码的复杂度、时延的原因，在语音和低速率、对译码时延要求比较苛刻的数据链路中使用卷积码，在其他逻辑信道中也使用卷积码。5.1.2第三代移动通信新技术2．软件无线电技术软件无线电技术的基本思想是高速模/数（A/D）和数/模（D/A）转换器尽可能靠天线处理，所有基带信号处理都用软件方式替代硬件实施。软件无线电系统的关键部分为宽带多频段天线、高速A/D和D/A转换器以及高速信号处理部分。软件无线电技术昀大的优点是基于同样的硬件环境，针对不同的功能采用不同的软件来实施，其系统升级、多种模式的运行可以自适应地完成。软件无线电能实现多模式通信系统的无缝连接。3．智能天线技术无线覆盖范围、系统容量、业务质量、阻塞和掉话等问题一直困扰着蜂窝移动通信系统。采用智能天线阵（AdaptiveAntennaArrays）技术可以提高第三代移动通信系统的容量及服务质量。5.1.2第三代移动通信新技术TD-SCDMA的特点主要表现在如下几方面。（1）频谱灵活性和支持蜂窝网的能力（2）高频谱利用率（3）采用多种先进技术（4）适应多种使用环境（5）系统兼容5.4TD-SCDMA系统概述OSI七层功能应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567底层:负责网络数据传输高层:负责主机之间的数据传输分层有什么好处？各层之间相对独立分解复杂的通信过程容易实现和维护灵活性好利于标准化工作七层功能应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567提供应用程序间通信处理数据格式、数据加密等建立、维护和管理会话建立主机端到端连接寻址和路由选择提供介质访问、链路管理等比特流传输TCP/IP协议和OSI参考模型　TCP/IP协议栈具有简单的分层设计，与OSI参考模型有清晰的对应关系。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络层7654321物理层数据链路层OSI参考模型TCP/IP各网络设备工作的协议层面应用层传输层网络层链路层物理层网络层链路层物理层网络层链路层物理层链路层物理层应用层传输层网络层链路层物理层端系统端系统路由器路由器网桥交换机5.1.1传输介质传输介质就是通信线路。通信线路可以分为有线线路和无线线路，其分类如下图所示。光纤通信特点　通信容量大　光载波频率在1014～1015Hz　传输距离长　目前损耗0.2dB/km　抗电磁干扰　体积小、重量轻　机械强度低光纤通信系统　发送单元：把电信号转换成光信号　传输单元：载送光信号的介质　接收单元：接收光信号并转换成电信号　连接器件：连接光纤到光源、光检测以及其它光纤PDH的弱点和一些限性局表现如下。　(1)PDH的3种不同系列彼此互不兼容,不利于国际通信的发展。　(2)PDH系统采用准同步复用技术,随着速率的增高,实现高次群复用(五次群565Mbit/s以上)的难度明显加大,所以进一步采用PDH复用方式己不能适应光纤数字通信大容量、超高速传送的要求。　(3)PDH的光纤线路系统和设备无统一规范的光接口标准,使得不同厂商生产的设备无法在光纤上互通,线路系统不具有横向兼容性,限制了联网应用的灵活性,增加了网络联网的复杂性和运营成本。　(4)在PDH系统复用信号的帧结构中,由于开销比特的数量很少,不能提供足够的操作、维护和管理功能,因而不能满足现代通信网对监控和网管维护的需求。.　(5)PDH通信系统只能建立点到点的传输系统,网络缺乏灵活性,无法提供信号的昀佳路由选择和网络业务的自愈功能。　(6)PDH采用异步复接,使得上、下电路信号不透明,无法从高次群中一次识别和提取低速支路信号,必须逐级进行解复用。这样造成在转接点上要提取支路信号,需配置大量的背靠背复用设备,造成设备投资成本增大,且信号传送的可靠性降低。下图所示为PDH分出/插入一个2Mbit/s支路的设备组成。一、ADSL技术背景9ADSL的提出最初是为了支持基于ATM的VOD视频点播业务9VOD具有信息流上下行不对称的特点，即下行速率传输视频流远大于上行速率传输点播命令9ADSL作为一种宽带接入技术其传输特点恰好与个人用户和小型企事业用户信息流的特征一致，即下行的带宽远高于上行9ADSL技术是一种以普通电话双绞线作为传输媒介，实现高速数据接入的一种技术。9其最远传输距离可达4～5km，下行传输速率最高可达6～8Mb/s，上行最高768kb/s9为实现普通双绞线上互不干扰的同时执行电话业务与高速数据传输，ADSL采用FDM(频分复用)和离散多音调制(DMT：DiscreteMultitone)技术。二、ADSL工作原理（1）9传统电话通信目前仅利用了双绞线20kHz以下的传输频带，20kHz以上频带的传输能力处于空闲状态。9ADSL采用FDM技术，将双绞线上的可用频带划分为三部分：9上行信道频带为25～138kHz，主要用于发送数据和控制信息；9下行信道频带为138～1104kHz；9传统话音业务仍然占用20kHz以下的低频段。就是采用这种方式，利用双绞线的空闲频带，ADSL才实现了全双工数据通信。二、ADSL工作原理（2）第七章支撑网7.1信令网7.2同步网7.3电信管理网（TMN）　2．信令方式在通信网上，不同厂家的设备要相互配合工作，就要求设备之间传递的信令遵守一定的规则和约定，这些规则和约定就是信令方式，包括：9信令的编码方式9信令在多段链路上的传送方式：端到端、逐段转发、混合方式9控制方式：信令发送过程的方式：非互控方式（发端连续向收端发送信令，而不必等待收端的证实信号，No.7号信令系统）、半互控方式、全互控方式7.1.1信令的概念与分类　3．信令系统信令系统是指为了完成特定的信令方式所使用的通信设备的集合7.1.1信令的概念与分类9No.7信令是交换局间使用的信令，由于信令传输通道与话路完全分开（公共信道信令），而且一条公共的信令数据链路可以集中传送若干条话路的信令。9信令数据链路上通常采用PCM传输系统中一个时隙的速率64kbit/s7.1.2七号（No.7）信令系统　4．信令的分类（1）¾按信令的工作区域分¾用户线信令：指在终端和交换机之间的用户线上传输的信令¾局间信令：指在交换机和交换机之