北邮王晓湘教授-信息工程导论课件-信息通信网络2015

第四讲信息通信网络主讲人:王晓湘cpwang@4.1.1信息通信网概述4.1.2信息通信网分类4.1.3通信网拓扑结构4.1.4通信网基本功能4.1.5通信网协议4.1.6通信网发展方向2023/2/61信息通信网络信息通信网概述

60年代初，采用数字传输和交换的电话网投入使用，主要有两种数字载波系统：24路64kb/s语音信道，总速率为1.544Mb/s的T1传输系统；30路64kb/s语音信道，总速率为2.048Mb/s的E1传输系统。

PCM编码将模拟信号进行8000Hz的抽样，每抽样值量化编码成8b经数字传输后，接收端再复原成本来的模拟信号。60年代后期，计算机也成了用户终端，因此就形成了一个综合通信和计算机两大技术的计算机通信网。2023/2/62信息通信网络信息通信网概述自从上世纪80年开始建设第一代基于频分多址（FDMA）技术的模拟蜂窝移动通信网，以后移动通信的发展异常迅速，成为现代通信最为活跃的通信方式。2G无线传输主流技术是基于时分多址（TDMA）技术的GSM和基于码分多址（CDMA）技术的IS95。3G无线传输主流技术是WCDMA、CDMA2000和具有中国知识产权的TD-SCDMA技术。CDMA和分组传送是公认的3G核心技术。2023/2/63信息通信网络2023/2/6信息通信网络4

通信系统是从空间的一点到另一点传送信息（点对点）

通信的基本问题是在一点精确地或近似地恢复另一点所选择的消息。

通信网是通信系统的系统。（多点通信）2023/2/6信息通信网络5

信道信源译码器编码器信宿噪声

通信系统模型

信号信号加噪声消息消息信息通信网概述2023/2/66信息通信网络优点缺点电话网有质量地支持话音业务1.带宽有限2.不能很好地支持高速数据和多媒体业务有线电视网实时性和宽带能力较好1.不支持双向通信2.无统一的技术标准和网络管理体系计算机网络很好地支持数据业务1.实时性、服务质量（QoS）较差2、网络管理、安全性和计费等不够4.1.1信息通信网概述4.1.2信息通信网分类4.1.3通信网拓扑结构4.1.4通信网基本功能4.1.5通信网协议4.1.6通信网发展方向2023/2/67信息通信网络按使用范围分类---城域网，局域网和个域网，广域网按业务类型分类---电话网，计算机网，广播电视网，综合业务网，蜂窝移动电话网、互联网（Internet）按服务特性分类---专用网，公用网按使用环境分类---陆地通信，海上通信，空中通信按使用对象分类---民用系统，军用系统按传输手段分类---电缆网、光纤网、短波通信网、微波中继网、卫星通信网和移动通信网2023/2/6信息通信网络8信息通信网分类信息通信网分类按网络功能分类电信骨干传送网：实现模式可有SDH、ATM、光波分复用网络等，电信传送网为公共的数字传输平台或信息高速公路。业务网：为用户提供各种业务，支撑网保证业务网正常运行并为其提供支撑服务。电信支撑网：主要是保障网络正常运行，提高网络的服务质量，增强网络功能。接入网：接入网（AN）是连接骨干传送网与用户或用户本地网的桥梁，分为有线接入和无线接入。2023/2/69信息通信网络2023年2月6日10信息通信网分类接入网核心网有线接入无线接入卫星接入高空平台蜂窝接入微波接入FWA,WLLWLANPDN接入通信网光纤接入PON，APONFTTB/C/H/R混合光纤同轴网CableModemDSL(ADSL,HDSL)信息通信网络4.1.1信息通信网概述4.1.2信息通信网分类4.1.3通信网拓扑结构4.1.4通信网基本功能4.1.5通信网协议4.1.6通信网发展方向2023/2/611信息通信网络通信网拓扑结构通信网络在信源与信宿之间传送信息块或信息流。信源在t0时刻发出的信息流或信息块经网络的传送在t2时刻能够无差错的到达信宿，t2-t0为信息通过网络的时延。网络必须能提供用户间的连接，这一基本功能由传输系统和交换系统提供。2023/2/612信息通信网络通信网拓扑结构采用图论的方法描述：通信网由链路和节点组成。传输线路统称为链路：双绞线、电缆、无线电或光纤等各种传输媒介传输信息。通信设备统称为节点：交换中心、集中器、复用器、终端等通信设备。传统电话网的电路交换节点是程控交换机，数据网的分组交换节点是具有存储转发功能的处理机。2023/2/613信息通信网络通信网拓扑结构通信网的拓扑结构有全连接网和转接互连网两大类共五种情况(a)全连接网(b)星型网(d)环型网(c)复合网(e)总线型网2023/2/614信息通信网络实际电信系统中广泛采用星型网和复合网形式。环形网和总线型网在计算机网络中应用较广,要求各节点或总线终端节点具有较强的信息识别和处理能力。2023/2/6信息通信网络15通信网拓扑结构通信网拓扑结构一个交换机连接多个用户2023/2/616信息通信网络由传输链路相互连接起来的网络交换机或交换节点组成通信网通信网拓扑结构复用器连接两个接入网2023/2/617信息通信网络等级式网络拓扑A城域网城域网A由接入子网a，b，c，d构成abdc2023/2/618信息通信网络等级式网络拓扑123国家网由地区子网1，2，3构成城域网A是地区子网1的一部分国家网2023/2/619信息通信网络2023/2/6信息通信网络20通信网拓扑结构2023/2/621通信网拓扑结构2023年2月6日22移动通信的网络拓扑基站通过传输链路和交换机相连，交换机再通过传输链路与固定的电话网络相连。信息通信网络2023年2月6日23多服务区移动通信网络通信网概论4.2.1通信网的发展概况4.2.2通信网的分类4.2.3通信网的拓扑结构4.2.4通信网基本功能4.2.5通信网协议4.2.6通信网发展方向2023/2/624信息通信网络通信网基本功能通信网的基本功能：传输、信息表示、交换（包括寻址与转发）、复用、流量控制、拥塞控制和网络管理。传输：通过物理介质传送信息的手段。信息表示：网络处理的信息格式。交换：在通信链路间转移信息流的方法，为通信双方提供信息交换通路。复用：将多个连接或多个信息流接入到共享线路上的方式，实现终端用户和传送网络间的信息速率匹配。流量控制。为避免信息拥塞有效地利用网络资源，节点之间实行流量控制。基本用户业务和承载业务：网络为用户提供的基本服务2023/2/625信息通信网络通信网基本功能网络交换节点基本功能：为信息提供转接。寻址：确认网络节点的方式，目的是保证被传输的信息能够正确到达目的地。寻径：也称路由选择。在始节点和目的节点之间选择一条最佳通路。当通信链路出现故障或发生拥塞时，能提供迂回路由。为各子网提供接口，实行信息收发，并保证必须的传输状态。协议转换：使具有不同协议和控制方法的终端用户能够相互通信。实现网络监视和管理的功能。2023/2/626信息通信网络功能电话网互联网基本用户业务双向实时的话音信号计算机间的数据和信息流业务交换方式电路交换无连接分组交换终端电话、Modem计算机信息表示模拟话音或PCM数字话音任何二进制信息传输系统各种介质上的模拟与数字传输各种介质上的数字传输寻址方式等级式编号制度层次地址空间寻径（路由选择）呼叫建立期间选择路由每个分组独立寻址复用方式同步时分复用统计时分复用、共享介质访问网络2023/2/627信息通信网络通信网基本功能通信网基本功能通信网组成：硬件部分：终端设备、交换中心（路由器）、复用器、连接器、传输线路。软件部分：有控制和管理网络运行的软件（如标准、信令、协议）。协议：协议现代通信网中必不可少的支撑条件，它直接决定了网络的性能。保证网络正确合理运行，使用户间能够快速接续并有效的相互交换信息，达到一定的通信质量，运行可靠性和信息透明性等的要求。2023/2/628信息通信网络2023年2月6日29GSM数字蜂窝移动通信网络架构基站BTS移动交换机MSC基站控制器BSC数据库VLR/HLR网络管理公共电话网PSTN基站控制器BSC基站BTS基站BTS基站BTS手持机HSMS移动台MS移动台2023年2月6日30GSM网络设备基本功能

MSC（MobileSwitchingCenter）路由选择管理具体包括：连接的建立、管理和拆除（MS->PSTN，PSTN->MS，MS->MS）；基站协调，例如信道分配、切换等计费和费率管理业务量管理向HLR发业务量和计费信息信息通信网络2023年2月6日31MS（MobileStation）通过接入PLMN（公众陆地移动通信网）得到通信服务的用户设备。组成：收发设备、天线、控制电路类型：车载台，便携台和手持台。BS（BaseStation）在蜂窝区内建立无线电覆盖的设备，负责管理无线资源和与移动用户建立无线链路，传送网络的各种信令以及用户信息等。组成：基站发收信机（BTS）

和基站控制器（BSC）GSM网络设备基本功能信息通信网络2023年2月6日32HLR对已登记的所有用户的参数进行管理、修改等对每个用户计费管理VLR的更新VLR是一个动态数据库，对访问的移动台管理移动台漫游号的管理（临时移动台标识管理）HLR的更新管理MSC区，位置区和基台区管理无线电信道(如信道分配标，动态信道分配管理，信道阻塞状态)GSM网络设备基本功能信息通信网络通信网概论4.2.1通信网的发展概况4.2.2通信网的分类4.2.3通信网拓扑结构4.2.4通信网基本功能4.2.5通信网协议4.2.6通信网发展方向2023/2/633信息通信网络34OSI参考模型应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层主机A网络层数据链路层物理层路由器1网络层数据链路层物理层路由器n应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层主机B应用层协议表示层协议会话层协议运输层协议P3P2P1P3P2P1内部子网协议2023/2/6信息通信网络OSI各层的功能2023/2/635信息通信网络应用层与用户应用进程的接口“做什么”表示层数据格式的转换“对方看起来像什么”会话层会话管理与数据传输同步“该谁讲话”，“从哪儿讲起”传输层端到端可靠的数据传输“对方到哪儿”网络层分组传送，路由选择，流量控制“走哪条路可以到达对方”数据链路层相邻节点间无差错传输帧“每一步该怎么走”物理层在物理媒体上透明传输“怎样利用物理媒体”2023/2/6信息通信网络36OSI参考模型2023/2/637OSI参考模型信息通信网络BSSAGDMSCEIRHLR/AUCVLRVLRSMCMSUmBCEFPSTNISDNPLMNPSPDNSSSAbiBTSBSCOMCMSC注GSM网络单元接口和协议接口协议MSC与公共电话网（PSTN）TUP、MTPMSC与分组交换公共数据网ISUP、MTPMSC与VLR、HLR、EIRMAP、TCAP、SCCPMSC与BSCBSSAP、SCCP和MTPMSC与MSCDTAPBSC与BTSLAPDGSM系统的总体结构2023/2/6信息通信网络通信网概论4.2.1信息通信网概述4.2.2信息通信网分类4.2.3通信网拓扑结构4.2.4通信网基本功能4.2.5通信网协议4.2.6通信网基本指标2023/2/639信息通信网络通信网发展方向① 转接的任意性② 传输的可靠性③ 信息的透明性④ 质量的一致性⑤ 网络的灵活性⑥ 经济的合理性2023/2/640信息通信网络通信网的发展方向数字化综合化宽带化智能化个性化全球化2023/2/641信息通信网络个人化个人化:也叫个人通信,是指用户能在任何时间、任何地点与任何地点的另一个人进行通