第四講信息通信網絡主講人:王曉湘cpwang@4.1.1信息通信網概述4.1.2信息通信網分類4.1.3通信網拓撲結構4.1.4通信網基本功能4.1.5通信網協議4.1.6通信網發展方向2023/2/61信息通信網絡信息通信網概述

60年代初，采用數字傳輸和交換的電話網投入使用，主要有兩種數字載波系統：24路64kb/s語音信道，總速率為1.544Mb/s的T1傳輸系統；30路64kb/s語音信道，總速率為2.048Mb/s的E1傳輸系統。

PCM編碼將模擬信號進行8000Hz的抽樣，每抽樣值量化編碼成8b經數字傳輸后，接收端再復原成本來的模擬信號。60年代后期，計算機也成了用戶終端，因此就形成了一個綜合通信和計算機兩大技術的計算機通信網。2023/2/62信息通信網絡信息通信網概述自從上世紀80年開始建設第一代基于頻分多址（FDMA）技術的模擬蜂窩移動通信網，以后移動通信的發展異常迅速，成為現代通信最為活躍的通信方式。2G無線傳輸主流技術是基于時分多址（TDMA）技術的GSM和基于碼分多址（CDMA）技術的IS95。3G無線傳輸主流技術是WCDMA、CDMA2000和具有中國知識產權的TD-SCDMA技術。CDMA和分組傳送是公認的3G核心技術。2023/2/63信息通信網絡2023/2/6信息通信網絡4

通信系統是從空間的一點到另一點傳送信息（點對點）

通信的基本問題是在一點精確地或近似地恢復另一點所選擇的消息。

通信網是通信系統的系統。（多點通信）2023/2/6信息通信網絡5

信道信源譯碼器編碼器信宿噪聲

通信系統模型

信號信號加噪聲消息消息信息通信網概述2023/2/66信息通信網絡優點缺點電話網有質量地支持話音業務1.帶寬有限2.不能很好地支持高速數據和多媒體業務有線電視網實時性和寬帶能力較好1.不支持雙向通信2.無統一的技術標準和網絡管理體系計算機網絡很好地支持數據業務1.實時性、服務質量（QoS）較差2、網絡管理、安全性和計費等不夠4.1.1信息通信網概述4.1.2信息通信網分類4.1.3通信網拓撲結構4.1.4通信網基本功能4.1.5通信網協議4.1.6通信網發展方向2023/2/67信息通信網絡按使用范圍分類---城域網，局域網和個域網，廣域網按業務類型分類---電話網，計算機網，廣播電視網，綜合業務網，蜂窩移動電話網、互聯網（Internet）按服務特性分類---專用網，公用網按使用環境分類---陸地通信，海上通信，空中通信按使用對象分類---民用系統，軍用系統按傳輸手段分類---電纜網、光纖網、短波通信網、微波中繼網、衛星通信網和移動通信網2023/2/6信息通信網絡8信息通信網分類信息通信網分類按網絡功能分類電信骨干傳送網：實現模式可有SDH、ATM、光波分復用網絡等，電信傳送網為公共的數字傳輸平臺或信息高速公路。業務網：為用戶提供各種業務，支撐網保證業務網正常運行并為其提供支撐服務。電信支撐網：主要是保障網絡正常運行，提高網絡的服務質量，增強網絡功能。接入網：接入網（AN）是連接骨干傳送網與用戶或用戶本地網的橋梁，分為有線接入和無線接入。2023/2/69信息通信網絡2023年2月6日10信息通信網分類接入網核心網有線接入無線接入衛星接入高空平臺蜂窩接入微波接入FWA,WLLWLANPDN接入通信網光纖接入PON，APONFTTB/C/H/R混合光纖同軸網CableModemDSL(ADSL,HDSL)信息通信網絡4.1.1信息通信網概述4.1.2信息通信網分類4.1.3通信網拓撲結構4.1.4通信網基本功能4.1.5通信網協議4.1.6通信網發展方向2023/2/611信息通信網絡通信網拓撲結構通信網絡在信源與信宿之間傳送信息塊或信息流。信源在t0時刻發出的信息流或信息塊經網絡的傳送在t2時刻能夠無差錯的到達信宿，t2-t0為信息通過網絡的時延。網絡必須能提供用戶間的連接，這一基本功能由傳輸系統和交換系統提供。2023/2/612信息通信網絡通信網拓撲結構采用圖論的方法描述：通信網由鏈路和節點組成。傳輸線路統稱為鏈路：雙絞線、電纜、無線電或光纖等各種傳輸媒介傳輸信息。通信設備統稱為節點：交換中心、集中器、復用器、終端等通信設備。傳統電話網的電路交換節點是程控交換機，數據網的分組交換節點是具有存儲轉發功能的處理機。2023/2/613信息通信網絡通信網拓撲結構通信網的拓撲結構有全連接網和轉接互連網兩大類共五種情況(a)全連接網(b)星型網(d)環型網(c)復合網(e)總線型網2023/2/614信息通信網絡實際電信系統中廣泛采用星型網和復合網形式。環形網和總線型網在計算機網絡中應用較廣,要求各節點或總線終端節點具有較強的信息識別和處理能力。2023/2/6信息通信網絡15通信網拓撲結構通信網拓撲結構一個交換機連接多個用戶2023/2/616信息通信網絡由傳輸鏈路相互連接起來的網絡交換機或交換節點組成通信網通信網拓撲結構復用器連接兩個接入網2023/2/617信息通信網絡等級式網絡拓撲A城域網城域網A由接入子網a，b，c，d構成abdc2023/2/618信息通信網絡等級式網絡拓撲123國家網由地區子網1，2，3構成城域網A是地區子網1的一部分國家網2023/2/619信息通信網絡2023/2/6信息通信網絡20通信網拓撲結構2023/2/621通信網拓撲結構2023年2月6日22移動通信的網絡拓撲基站通過傳輸鏈路和交換機相連，交換機再通過傳輸鏈路與固定的電話網絡相連。信息通信網絡2023年2月6日23多服務區移動通信網絡通信網概論4.2.1通信網的發展概況4.2.2通信網的分類4.2.3通信網的拓撲結構4.2.4通信網基本功能4.2.5通信網協議4.2.6通信網發展方向2023/2/624信息通信網絡通信網基本功能通信網的基本功能：傳輸、信息表示、交換（包括尋址與轉發）、復用、流量控制、擁塞控制和網絡管理。傳輸：通過物理介質傳送信息的手段。信息表示：網絡處理的信息格式。交換：在通信鏈路間轉移信息流的方法，為通信雙方提供信息交換通路。復用：將多個連接或多個信息流接入到共享線路上的方式，實現終端用戶和傳送網絡間的信息速率匹配。流量控制。為避免信息擁塞有效地利用網絡資源，節點之間實行流量控制。基本用戶業務和承載業務：網絡為用戶提供的基本服務2023/2/625信息通信網絡通信網基本功能網絡交換節點基本功能：為信息提供轉接。尋址：確認網絡節點的方式，目的是保證被傳輸的信息能夠正確到達目的地。尋徑：也稱路由選擇。在始節點和目的節點之間選擇一條最佳通路。當通信鏈路出現故障或發生擁塞時，能提供迂回路由。為各子網提供接口，實行信息收發，并保證必須的傳輸狀態。協議轉換：使具有不同協議和控制方法的終端用戶能夠相互通信。實現網絡監視和管理的功能。2023/2/626信息通信網絡功能電話網互聯網基本用戶業務雙向實時的話音信號計算機間的數據和信息流業務交換方式電路交換無連接分組交換終端電話、Modem計算機信息表示模擬話音或PCM數字話音任何二進制信息傳輸系統各種介質上的模擬與數字傳輸各種介質上的數字傳輸尋址方式等級式編號制度層次地址空間尋徑（路由選擇）呼叫建立期間選擇路由每個分組獨立尋址復用方式同步時分復用統計時分復用、共享介質訪問網絡2023/2/627信息通信網絡通信網基本功能通信網基本功能通信網組成：硬件部分：終端設備、交換中心（路由器）、復用器、連接器、傳輸線路。軟件部分：有控制和管理網絡運行的軟件（如標準、信令、協議）。協議：協議現代通信網中必不可少的支撐條件，它直接決定了網絡的性能。保證網絡正確合理運行，使用戶間能夠快速接續并有效的相互交換信息，達到一定的通信質量，運行可靠性和信息透明性等的要求。2023/2/628信息通信網絡2023年2月6日29GSM數字蜂窩移動通信網絡架構基站BTS移動交換機MSC基站控制器BSC數據庫VLR/HLR網絡管理公共電話網PSTN基站控制器BSC基站BTS基站BTS基站BTS手持機HSMS移動臺MS移動臺2023年2月6日30GSM網絡設備基本功能

MSC（MobileSwitchingCenter）路由選擇管理具體包括：連接的建立、管理和拆除（MS->PSTN，PSTN->MS，MS->MS）；基站協調，例如信道分配、切換等計費和費率管理業務量管理向HLR發業務量和計費信息信息通信網絡2023年2月6日31MS（MobileStation）通過接入PLMN（公眾陸地移動通信網）得到通信服務的用戶設備。組成：收發設備、天線、控制電路類型：車載臺，便攜臺和手持臺。BS（BaseStation）在蜂窩區內建立無線電覆蓋的設備，負責管理無線資源和與移動用戶建立無線鏈路，傳送網絡的各種信令以及用戶信息等。組成：基站發收信機（BTS）

和基站控制器（BSC）GSM網絡設備基本功能信息通信網絡2023年2月6日32HLR對已登記的所有用戶的參數進行管理、修改等對每個用戶計費管理VLR的更新VLR是一個動態數據庫，對訪問的移動臺管理移動臺漫游號的管理（臨時移動臺標識管理）HLR的更新管理MSC區，位置區和基臺區管理無線電信道(如信道分配標，動態信道分配管理，信道阻塞狀態)GSM網絡設備基本功能信息通信網絡通信網概論4.2.1通信網的發展概況4.2.2通信網的分類4.2.3通信網拓撲結構4.2.4通信網基本功能4.2.5通信網協議4.2.6通信網發展方向2023/2/633信息通信網絡34OSI參考模型應用層表示層會話層運輸層網絡層數據鏈路層物理層主機A網絡層數據鏈路層物理層路由器1網絡層數據鏈路層物理層路由器n應用層表示層會話層運輸層網絡層數據鏈路層物理層主機B應用層協議表示層協議會話層協議運輸層協議P3P2P1P3P2P1內部子網協議2023/2/6信息通信網絡OSI各層的功能2023/2/635信息通信網絡應用層與用戶應用進程的接口“做什么”表示層數據格式的轉換“對方看起來像什么”會話層會話管理與數據傳輸同步“該誰講話”，“從哪兒講起”傳輸層端到端可靠的數據傳輸“對方到哪兒”網絡層分組傳送，路由選擇，流量控制“走哪條路可以到達對方”數據鏈路層相鄰節點間無差錯傳輸幀“每一步該怎么走”物理層在物理媒體上透明傳輸“怎樣利用物理媒體”2023/2/6信息通信網絡36OSI參考模型2023/2/637OSI參考模型信息通信網絡BSSAGDMSCEIRHLR/AUCVLRVLRSMCMSUmBCEFPSTNISDNPLMNPSPDNSSSAbiBTSBSCOMCMSC注GSM網絡單元接口和協議接口協議MSC與公共電話網（PSTN）TUP、MTPMSC與分組交換公共數據網ISUP、MTPMSC與VLR、HLR、EIRMAP、TCAP、SCCPMSC與BSCBSSAP、SCCP和MTPMSC與MSCDTAPBSC與BTSLAPDGSM系統的總體結構2023/2/6信息通信網絡通信網概論4.2.1信息通信網概述4.2.2信息通信網分類4.2.3通信網拓撲結構4.2.4通信網基本功能4.2.5通信網協議4.2.6通信網基本指標2023/2/639信息通信網絡通信網發展方向① 轉接的任意性② 傳輸的可靠性③ 信息的透明性④ 質量的一致性⑤ 網絡的靈活性⑥ 經濟的合理性2023/2/640信息通信網絡通信網的發展方向數字化綜合化寬帶化智能化個性化全球化2023/2/641信息通信網絡個人化個人化:也叫個人通信,是指用戶能在任何時間、任何地點與任何地點的另一個人進行通