通信网络结构常识

第一章电信通信网概述第一节电信网概念一.电信网定义1.什么是电信网电信网是由电信终端、节（结）点和传输链路相互有机连接起来，以实现在两个或更多的规定电信端点之间提供连接或非连接传输的通信体系。电信网从概念上分为装备网、业务网和支撑网。（1）装备网：终端设备、传输设备、交换设备（2）业务网：终端、传输、交换和网路技术（3）支撑网：为保证业务网正常运行，增强网络功能，提高全网服务质量而形成的，传递控制监测及信令等信号的网路。按功能分为信令网、同步网和管理网。电信网的组成硬件：终端设备、传输设备和交换设备软件：网路技术（网的拓扑结构，网内信令，协议和接口，以及网的技术体制，标准）电信业务网分类电话网及窄带综合业务数字网智能网移动通信网数字通信网第二章光纤与数字通信第一节光纤通信光通信即利用光波为载体载送信息达到通信目的的通信技术光纤通信的优点:1.传输频带宽、通信容量大2.损耗低3.不受电磁干扰4.线径细重量轻以及资源丰富光纤的分类构成的材料成分光纤的传输总模数：1.单模光纤－只传输主模，传输频带宽、容量大，适合大容量长距离光纤通信2.多模光纤－传输模式较多，带宽窄、容量小、性能较差，适合短距离通信光纤横截面光纤折射率分布和工作波长光纤通信系统.PCM复用设备调制光纤光中继器光源光纤光电放大光接受端机光发送端机PCM复用设备数据通信一.什么是数据通信数据通信通指依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息，它可实现计算机与计算机、计算机与终端以及终端与终端之间的数据信息传递。它以传送数据信息为主的通信。数据通信传递数据的目的不仅是为了交换，而主要是为了利用计算机能够对数据进行处理.数据通信系统模型数据通信系统是通过数据电路将分布在远端的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。数据源数据传输数据交换数据传输数据宿数据通信网络终端用户终端用户干扰源干扰源信道复用技术1.频分复用(FDM)频分多路复用（FDM）是将可用的传输频率范围分为多个较细的频带，每个细分的频带作为一个独立的信道分别分配给用户形成数据传输子通路。2.时分复用(TDM)时分多路复用（TDM）技术是以信道传输时间作为分隔对象，通过为多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现多路复用。数据交换方式数据交换方式:1.电路交换(原理)采用电路交换方式的交换网能为任一个入网的数据流提供一条临时的专用物理通路。它是由通路上各节点内部在空间上（布线连接，即空间交换）或在时间上（时隙互换）完成信道转接而构成的，为源DTE和宿DTE之间建立起的一条直通线路。优点:a:信息传输延迟时间小b:交换机对用户的数据信息不进行存储、分析和处理，交换机在处理方面的开销小，对用户的数据信息不需要附加许多用于控制的信息，传输效率高。c:信息的编码方法和信息格式不受限制，即可在用户间提供“透明”的传输。Ｂ：缺点a：电路接续时间较长，短报文通信效率低。b：电路资源被通信双方占用，电路利用率低。c：通信双方在信息传输速率、编码格式、同步方式、通信规程等方面应完全兼容，这就限制了各种不同速率、不同代码格式、不同通信规程的用户终端之间互通。２．报文交换（原理）基本思想就是“存储—转发”。假定用户甲有报文A，B和C要发往乙用户时，甲用户不需要先接通乙用户之间的电路，而是先与连接甲的一中间节点接通，将报文A，B和C先存储下来；然后，分析报文提供的乙地址信息，根据地址信息接通下一个中间节点后，将报文A，B和C转发出去；如此进行下去直到将数据报文A，B和C发往乙用户。Ａ：优点a：报文以存储/转发方式通过交换机，输入输出电路的速率、代码格式可以不同，很容易实现各种不同类型用户间的相互通信。b：报文交换中没有电路接续过程，来自不同用户的报文可以在同一线路上以报文为单位实现时分多路复用，线路的利用率大大提高。c：用户不需要叫通对方就可以发送报文，没有呼损，并可以节省通信终端操作人员的时间。同一报文可由交换机转发到许多不同的收信地点。Ｂ：缺点a：报文通过交换机的时延大，且时延抖动也大，不利于实时通信。b：报文交换机的设备比较庞大，费用高．３．分组交换分组交换主要以报文分组为传输单位，以存储/转发方式进行数据交换和传输。Ａ：优点：a：传输质量高b：通信线路利用率高c：可靠性高d：能与公用电话网、用户电报网和低速数据网及其他专用网互连。e：经济性好Ｂ：缺点：a：传输效率不如电路交换和报文交换高。b：技术实现复杂通信网的分层通信体系OSI模型物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层TCP/IP协议TCP/IP协议模型1.应用层提供常用的应用程序,如文件传输、电子邮件，相对于OSI模型的上三层2.传输层保证端到端通信的准确可靠.相对与OSI模型第四层.3.网际层负责将数据流打包/拆包成IP数据报在网间传送.OSI第三层4.网络接口层提供底层的接口计算机通信网络分类计算机网络按照其分布范围的大小分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）。计算机网络按实现互连的通信技术或通信规程分为数字数据网(DDN)、分组交换网、帧中继网和ATM宽带网等。第三章数字移动通信.第三章数字移动通信一.移动通信系统的组成由移动交换中心(MSC)、基站（BS）、移动台（MS）以及市话网（PSTN）相连的中继线组成。MSCPSTNBSMS移动通信的发展史1.第一代蜂窝移动通信系统—模拟蜂窝网2.第二代蜂窝移动通信系统—数字移动通信3.CDMA数字蜂窝移动通信系统及第三代移动通信系统—综合的全球个人通信网—3G3G实现的目标能实现全球漫游：用户可以在整个系统甚至全球范围内漫游，且可以在不同的速率、不同的运动状态下获得有服务质量的保证；能提供多种业务：提供话音、可变速率的数据、活动视频，特别是多媒体业务；能适应多种环境：可以综合现有的公众电话交换网（PSTN）、综合业务数字网、无绳系统、地面移动通信系统、卫星通信系统、提供无缝隙的覆盖；足够的系统容量，强大的多种用户管理能力，高保密性能和服务质量.3G3G无线传输技术要求:高速传输以支持多媒体业务室内环境至少2Mbit/s；室内外步行环境至少384kbit/s；室外车辆运动中至少144kbit/s；卫星移动环境至少9.6kbit/s.传输速率能够按需分配.上下行链路能适应不对称需求目前3G的标准主要有：cdma2000朗讯、摩托罗拉、北电、高通、三星等W-CDMA爱立信、诺基亚、西门子等TD-SCDMA中国提出UMTS欧洲标准多址技术多址技术使众多的用户共用公共的通信线路而相互不干扰常用的方法基本上有三种：频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMA频分多址FDMA.频率频分多址FDMAFDMA是以不同的频率信道实现通信的.频分就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道（发射和接收载频），每个信道可以传输一路话音或控制信息.模拟蜂窝系统是FDMA结构的一个典型例子，但GSM系统也采用了FDMA.时分多址TDMA.各用户使用不同的时隙时间频率TDMATDMA是以不同的时隙实现通信时分多址是指在一个宽带的无线载波上，将某一信道按时间加以分割，各信号按一定顺序占用某一时间间隙（时隙）.即多路信号利用同一个信道在不同时间各自独立地传送.码分多址CDMA.各用户使用不同的正交代码序列时间频率CDMA码CDMA是以不同的代码序列实现通信的码分多址是一种利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式.它不像FDMA、TDMA那样把用户的信息从频率和时间上进行分离，它可在一个信道上同时传输多个用户的信息.其关键是信息在传输以前要进行特殊的编码，编码后的信息混合后不会丢失原来的信息.GSM系统结构.MSBTSBTSBSCBSSOMCMSC/VLRNMCEIRHLR/AUCDPPSPCSSEMCOSSPSTNISDNPDNNSSOSS：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GSM系统结构一个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.BSS侧主要接口A接口、Abis接口和Um接口其中，A接口、Um接口为开放式接口MSBTSBSCMSCUm接口Abis接口A接口A接口网路子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口物理链路采用标准的2.048Mb/sPCM数字传输链路传输话音和七号信令传递的信令包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等Abis接口基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间的通信接口物理链路采用标准的2.048Mb/s数字传输链路采用LAPD协议Um接口物理链路为无线链路移动台与基站收发信台(BTS)之间的无线通信接口采用LAPDm协议传递的信令包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等BSC功能接口管理BTS的管理操作与维护支持呼叫控制切换话务量统计无线链路的测量无线参数及无线资源管理BTS功能BTS受控与BSC实现BTS与移动台(MS)空中接口的功能MSC功能接口管理、支持电信业务、承载业务补充业务支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功能VLR功能服务于其控制区域内移动用户存储进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息HLR功能GSM系统的中央数据库所有移动用户的重要数据都存储在HLR中。包括用户识别号码，访问能力、用户类别和补充业务等数据，以及漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据GSM呼叫流程GSM呼叫流程分为主叫过程流程和被叫过程流程：1.主叫过程流程a:接入阶段:信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，业务请求.b:鉴权加密阶段:鉴权请求，鉴权响应，加密模式命令，加密模式完成，呼叫建立.此时主叫用户的身份已经确认，网络认为主叫用户是一个合法用户c:TCH指配阶段:指配命令，指配完成.d:取被叫用户路由信息阶段:向HLR请求路由信息，HLR向VLR请求漫游号码，VLR回送被叫用户的漫游号码，HLR向MSC回送被叫用户的路由信息.MSC接到路由信息后，对被叫用户的路由信息进行分析，得到被叫用户的局向，然后进行话路接续.被叫过程流程:移动台作被叫时，其MSC通过与外界的接口收到初始化地址消息（IAI）.从这条消息的内容及MSC已经存在VLR中的记录，MSC可以取到如IMSI、请求业务类别等完成接续所需要的全部数据.MSC然后对移动台发起寻呼，移动台接受呼叫并返回呼叫核准消息，此时移动台振铃.MSC在收到被叫移动台的呼叫校准消息后，会向主叫网方向发出地址完成（ADDRESSCOMPLETE）消息（ACM)1.被叫过程流程a:接入阶段:信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，业务请求.b:鉴权加密阶段:鉴权请求，鉴权响应，加密模式命令，加密模式完成，呼叫建立.此时被叫用户的身份已经确认，网络认为被叫用户是一个合法用户c:TCH指配阶段:指配命令，指配完成.d:通话阶段与拆线阶段:1.用户摘机进入通话阶段.2.而拆