移动通信网复习资料

2011/6/81数据通信网张月霞[e-mail]22011/6/8课程说明1、考核方式平时成绩30%（考勤、课堂表现、作业和实验），期末考试成绩70%2、学习目标了解和掌握各种数据通信网的概念、结构、标准协议以及相关技术32011/6/8第一章概述1.1通信网的概念1.2现代通信的特点1.3通信体系分层结构及通信网协议1.4通信网发展方向42011/6/81.1通信网概念通信的目的：传递消息通信网：由传输媒质和交换设备组成的网络，用来完成信息的传输和交换。1.1.1通信网的组成一个昀简单的通信网至少由三部分组成：交换系统、传输系统和终端设备。52011/6/81.1.2通信网的分类按网络结构分类按网络交换技术分类按网络服务的业务分类按经营网络的主管部门分类62011/6/8按网络结构分类树型结构星型结构环型结构网状结构总线结构蜂窝结构72011/6/8按网络交换技术分类现代通信网都是用交换设备将各用户连接起来的，即网内用户间通过交换机实行信息交换。交换是通信网的重要技术支撑。       82011/6/8按网络服务的业务分类电话通信网数据通信网移动通信网卫星通信网综合业务数字网92011/6/8电话通信网电话通信网可以进一步细分为  102011/6/8数据通信网数据通信网的主要内容是计算机通信网。计算机通信网由主机（或工作站）与通信子网构成。根据网络结构及所采用的数据传输技术，通信子网可分为交换通信网和广播通信网两大类。计算机通信子网按网络覆盖范围大小又可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）三大类。112011/6/8移动通信网移动通信网是通信网的一个主要分支，其信息交流机动、灵活、迅速、可靠，具有广阔的发展前景。   122011/6/8卫星通信网卫星通信是指利用人造卫星作中继站转发无线电信号，在每个地球站之间进行的通信。该网传送的信号可以是声音、数据或图像。卫星通信网以其传输容量大，覆盖面宽的特点广泛应用于国际、国内通信，广播电视，定位系统等领域。132011/6/8综合业务数字网综合业务数字网实现了用一个单一的网络来提供各种不同类型的业务。特点如下：提供端到端的数字连接。支持一系列广泛的业务（包括数字语音、数据、文字、图像在内的各种综合业务）。为用户进网提供一组有限标准的多用途入网接口。142011/6/8按经营网络的主管部门分类公用网公用网又称公众网，是由国家通信主管部门经营管理的，向全社会开放的通信网。专用网专用网是根据各专业部门内部通信需要而组成的内部通信网。该网只为本专业部门服务，有各行业自己的特点，如军用通信网、公安通信网、铁路通信网、电力通信网、银行通信网等。152011/6/81.2现代通信网特点1.2.1现代通信网构成硬件设备由各种业务的用户终端、交换中心、集中器、连接器以及连接它们之间的传输线路组成。软件由各种标准、信令、协议来实现各种业务在网络中运行的管理和网络性能的支撑。现代通信网和传统通信网的区别：前者除了传递用户信息的业务网之外，还有若干支撑网络162011/6/81．业务网业务网是现代通信网的主体，它向用户提供诸如电话、电报、传真、数据、图像等各种电信业务。通常业务网也叫用户信息网。业务网按其功能可分为用户接入网、交换网和传输网三个部分。172011/6/82．支撑网支撑网是在业务网的基础上，为增强业务网功能，保证全网服务质量，快速、方便、经济、灵活地提供新的电信业务而设置的附加网络结构。支撑网包括信令网、同步网、管理网和智能网。182011/6/81.2.2现代通信网功能协议变换使具有不同字符、码型、格式、信令、协议、控制方法的终端用户能互相“听懂”对方。寻址被传输的信息有地址标明，使之具备寻址能力，能够正确到达目的地。路由选择具有在网络发送节点和目的节点间选择一条昀佳通路的能力。分组拆装（PAD）在信息发送端，由PAD将用户数据进行编号、打包或分组；在信息接收端，PAD按其原样再组装成用户信息。192011/6/81.2.3现代通信网拓扑类型网络的拓扑和结构泛指网络的布局和形状，可以进一步分为物理配置结构和逻辑配置结构。物理配置结构：指实际网络节点和传输链路的布局或几何排列，反映了网络的物理形状和物理上的连接性。逻辑配置结构：指各种信号通道在媒质中使用的方式，反映了网络的逻辑形状和逻辑上的连接性，决定了网络的业务特性。202011/6/8拓扑设计的准则为信息流选择一条优质低价路由，即选择中间节点昀少的路由。为终端用户提供昀短的响应时间和昀大的业务通过量。网络应具有良好的差错控制和恢复丢失信息的能力，保证信息流能准确到达目的地。212011/6/8典型的拓扑结构树型网星型网环型网网状网总线网蜂窝网222011/6/8图1.2典型的网络结构(a)(b)(c)(d)(e)(f)232011/6/8树型网——辐网特点：像树一样逐层分支，是一种具有顶点的分层或分级结构。举例：1、我国长途电话网的网络结构采用的就是树型拓扑，2、传统的CATV网也采用树型拓扑，因而它很适于单向广播式业务。(a)242011/6/8星型网结构特点：有一个特殊节点（即枢纽点）与其他所有节点直接相连，而这些节点之间互相并不直接相连，由枢纽节点执行全网的交换和控制。优点：节省传输线路设备缺点：可靠性差，存在枢纽节点“瓶颈”效应。252011/6/8环形网络结构特点：主要用于计算机网络中，它将许多节点（如PC机）一个接一个地连接起来。缺点：在环型网中，每个节点在确定地址和重传数据包时都会产生延时。此外，一旦某一节点或某一段信道失效，会影响全局。262011/6/8网状网结构特点：在该网中，每个节点彼此互连，不需经过第三个节点。优点：由于任意两节点间存在多条可以通达的路径，以供选择路由，这就大大提高了该网的可靠性。缺点：投资费用大，且网络协议复杂。应用：目前的分组交换网主要采用这种结构。272011/6/8总线网结构优点：节点都被连接到一条公共的总线上。具有遍及全网的公共设施，因而易于控制信息流动。缺点：公共信道若失效，将影响全网工作。此外，信息的保密性也较差。应用：较适于分配式业务，常用于计算机通信网中。282011/6/8蜂窝网应用：蜂窝网结构主要用于公共移动通信网中。蜂窝网目前采用小区制——覆盖区半径在10km以内的正六边形结构。优点：可提高频谱利用率，减少相互干扰，增加系统容量。292011/6/8通信网实例移动通信网拓扑移动通信网是由许多正六边形小区组成的,呈蜂窝状。移动通信蜂窝网302011/6/8蜂窝拓扑网络结构的特点如下：正六角形小区中心间距昀大,小区群间中心间隔也昀大;覆盖面积昀大;交叠区宽度昀小,交叠区面积也昀小。当小区群中的小区数增加时,群间中心间隔增大,同频干扰降低。312011/6/8计算机通信网拓扑(a)(b)(c)计算机通信网主要采用局域网拓扑结构在局域网中不必采用路由选择和差错控制322011/6/8结构特点：无中央处理设备或集中器的分布式结构。其终端都被连接到一条公共总线上,从一台终端发出的数据被放到总线上,以供所有其他终端查看。332011/6/8结构特点：是一种不用控制中心控制的轮询方式的环型网拓扑，它由许多转发器用点到点链路连成的单向环。(b)342011/6/8结构特点：是一种由中央处理器集中控制的局域网,它易于汇集各终端的信息,使之通过调制解调器和公用网方便地连接起来。352011/6/8图1.5是一个综合了星型、树型、环型的计算机网络结构。362011/6/81.3网络体系分层结构及通信网协议1.3.1网络体系分层的概念通信过程：必须完成寻址、比特流传输、比特同步、流量控制、差错控制、路由选择、对话过程管理、信息加密等诸多方面的操作。分层通信结构的思想：就是将一个通信实体变成N个通信实体级联的结构,从而得到N层通信实体,每层实体完成特定的功能。372011/6/8图1.6N个通信实体级联的分层概念382011/6/81.3.2OSI协议的体系结构ISO——国际标准化组织(InternationalStandardizationOrganization，ISO)OSI——ISO提出了开放系统互连(OpenSystemsInterconnection,OSI)参考模型——数据通信网络体系分层结构。七层结构模型：OSI模型将通信过程分为七个层次,每一层可以用不同的协议向上层提供服务,同时每一层使其下一层与更高层分隔开。七层分别是：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。392011/6/8图1.7OSI参考模型结构402011/6/8物理层位置：物理层位于OSI参考模型的昀低层,任务：是为它的上一层(即数据链路层)提供一个物理连接,以便透明地传输比特流。发送端：它将从高层接收的比特流变成适合于物理信道传输的信号;接收端：它再将该信号恢复成所传输的比特流。物理层的四个特性是:机械特性、功能特性、电气特性和过程特性。412011/6/8数据链路层位置：数据链路层位于第二层任务：用于建立、维持或拆除链路并负责在两个相邻节点间的线路上实现无差错地传输数据,保证以帧为单位的数据的可靠传递。实现方式：在每一帧所包括的控制信息中,有同步信息、地址信息、差错控制以及流量控制信息等。422011/6/8网络层位置：网络层位于第三层，它具有寻址功能。任务：就是为终端选择合适的路由和交换节点,使发送站的传输层所传来的分组能够正确无误地按照地址找到目的地,并交付给目的站的传输层。432011/6/8传输层位置：传输层位于第四层功能：它可以看成是用户和网络之间的“联络员”。它利用低三层所提供的网络服务向高层提供可靠的端到端的透明数据传输,保证数据传输的质量,满足高三层的要求。442011/6/8会话层位置：会话层位于第五层，功能：是向两个表示层实体提供建立和使用连接的方法,组织、协调其交互。这种表示层之间的连接就叫做“会话”。此外,会话层还可以提供其他服务,如提供不同的对话类型:双工工作、半双工工作(两个方向交替进行)、单工工作,以及遇到故障时的对话恢复。452011/6/8表示层位置：表示层位于第六层，功能：它主要解决用户信息的语法和语义表示问题。它向应用程序和终端处理程序提供一系列的数据转换服务,将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法变换为适合于OSI系统内部使用的传输语法,以使两个系统用共同的语言来进行通信。典型服务:数据翻译、格式化和语法选择等。462011/6/8应用层位置：应用层位于第七层，是OSI参考模型的昀高层。功能：它直向用户提供服务,为用户进入OSI环境提供了一个窗口。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要,负责用户信息的语义表示,并在两个通信者之间进行语义匹配。472011/6/81.3.3TCP/IP协议的体系结构TCP／IP协议——传输控制协议／互连网络协议，是由许多协议组成的一簇协议。优点：结构简单,容易实现,能达到数据交换可靠且编程服务有效的目的。482011/6/8图1.8TCP／IP协议结构492011/6/8TCP/IP协议——分为四层应用层传输层网络层接口层502011/6/8应用层应用层的主要协议有:1.文件传输协议——FileTransferProtocol,FTP2.简单邮件传输协议——SimpleMailTransferProtocol,SMTP3.远程登录协议——Telnet4.域名服务——DomainNameService,DNS)5.络新闻传输协议——NetworkNewsTransferProtocol,NNTP6.超文本传输协议——HyperTextTransferProtocol,HTTP512011/6/8传输层传输层提供一个应用程序到另一个应用程序之间的通信,或端到端通