通信基础精简版-Gxlu

2024/1/9

GuoxinLucentProprietary1通信知识通论战略部欧阳晓峰2009年9月2024/1/9GuoxinLucentProprietary2前言你的技术和知识背景是什么？通过这个培训交流，要达到什么样的目的？今后如何在工作中深入学习和掌握相关通信专业知识？已经在工作中遇到了哪些方面的困惑？要达到的目标：建立通信网络概念理解主要网络的工作原理掌握学习方法2024/1/9GuoxinLucentProprietary3目录基本通信概念电信网络层次和基本原理基础电信网络业务网络支撑网络行业内相关参与实体通信未来发展趋势2024/1/9GuoxinLucentProprietary4什么是通信？通信是信息传递、交换人与人、人与机器、机器与机器现代通信介质基础是电磁波、技术基础是数字信号处理和计算机技术无线：电磁波，麦克斯韦方程有线：电流波形、光波形芯片，编解码，分布式操作系统等现代通信系统模型2024/1/9GuoxinLucentProprietary5现代通信历史上的重要技术发明和发现电报：1844年5月24日美国人莫尔斯发明了有线电报，开创了现代通信史电话：1876年3月7日美国人贝尔发明了电话，语音通信开始。电磁波：1887年德国人赫兹发现了电磁波，无线通信开始了。1895年意大利人马可尼发明了无线通信技术。2024/1/9GuoxinLucentProprietary6信号传输知识信号调制（按照被传输信号（基带信号）的规律去改变载波的某一参数比如幅度，相位，频率）调幅，调频，调相信号编码对同一数值用不同位数进行编码12位编码，24位编码编码比特率，影响传输带宽8K采样速率，8位编码，传输速率64K信道编码差错控制的一种方式为确保数字信息传输的可靠性,在要传送的数字信息中,人为按照一定的规则加进冗余,称为信道编码。误码的处理技术有CRC、前向纠错（FEC）、交织、线性内插，卷积码，伪随机扰码。2024/1/9GuoxinLucentProprietary7信号传输知识（续）信号复用频分复用正交频分复用（OFDM）时分复用码分复用无线通信中的多址方式FDMACDMATD-SCDMA2024/1/9GuoxinLucentProprietary8目录基本通信概念电信网络层次和基本原理基础电信网络业务网络支撑网络行业内相关参与实体通信未来发展趋势2024/1/9GuoxinLucentProprietary9网络的概念信源、信宿和信道形成网状，构成通信网络网络是分层的。ISO参考分层模型：物理层、链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。一个完整的通信过程是多种网络，多个层次网络之间互相配合下实现的。网络完成接入、交换、控制、传输等动作实现通信。2024/1/9GuoxinLucentProprietary10各网络之间纵向分层关系杆路管道D/WDM媒质层传送层SDH/PDHATM基础业务层电话交换网基础数据网IP数据网应用层增值应用Internet应用2024/1/9GuoxinLucentProprietary11各网络之间横向分层关系终端用户终端用户核心层接入层接入层汇聚层汇聚层基站基站控制器移动交换机基站基站控制器2024/1/9GuoxinLucentProprietary12通信网分类传输媒质分：有线网：电线、电缆、光缆无线网：无线接入、微波、卫星按业务分：电话网、电报网、数据网、综合业务网、多媒体网、信令网、同步支撑网、管理网等按功能分：交换网、传送网、移动网、接入网按通信范围分：本地网、长途网、国际网按性质分：业务网、支撑网2024/1/9GuoxinLucentProprietary13实例：电话通信经过的所有网络分线盒分线箱/交接箱ONUOLT交换机光纤2M/155M同轴或光纤双绞线ODF光交接箱/光分纤箱ODF人井交换机交换机2M电路DDFSDH/PDHSDH/PDHDXCDDF杆路管道光纤/光通道WDMWDM光纤/光通道2M同轴电缆ODFODF2M同轴电缆光纤光纤光纤人井杆路管道ODF光交接箱/光分纤箱ODF2024/1/9GuoxinLucentProprietary14实例：即时通信经过的所有网络（公司）公司交换机公司路由器光纤5类线5类线CE局方路由器IDFIDF光Modem光Modem人井杆路管道ODF光交接箱/光分纤箱ODFPEPIP链路IP链路IP链路MSTPMSTPIDFIDF光纤或光路波分光纤杆路/管道2024/1/9GuoxinLucentProprietary15目录基本通信概念电信网络层次和基本原理基础电信网络业务网络支撑网络行业内相关参与实体通信未来发展趋势2024/1/9GuoxinLucentProprietary16杆路、管道、电缆、光缆2024/1/9GuoxinLucentProprietary17什么是管道管道：管道是整个通信网络中光电缆的支撑和承载通道，由人井、进线室、管道段、管群等组成。制作管道的材料可根据地理选用混凝土、石棉水泥、钢管、塑料管等。2024/1/9GuoxinLucentProprietary18什么是杆路杆路：杆路和管道同样作为光电缆的支撑和承载通道。电杆，拉线，吊线，抱箍，撑点2024/1/9GuoxinLucentProprietary19电缆线同轴电缆双绞线电缆2024/1/9GuoxinLucentProprietary20电缆连接设备交接箱DDFMDF2024/1/9GuoxinLucentProprietary21电缆配线示意图电话局主干电缆配线电缆配线电缆300分线盒交接配线示意图电话机交接箱电话机电话机分线盒分线盒配线电缆200100200100100100拨号线拨号线拨号线交接区2024/1/9GuoxinLucentProprietary22光缆连接设备ODF光交接箱-144芯光配线箱光接续盒光终端盒2024/1/9GuoxinLucentProprietary23光缆构造2024/1/9GuoxinLucentProprietary24传输（传输）网2024/1/9GuoxinLucentProprietary25PCM网络结构分叉复用设备终端复用设备分叉复用设备终端复用设备分叉复用设备分叉复用设备分叉复用设备终端复用设备终端复用设备终端复用设备终端复用设备64K64K64K64K64K64K2M专线电路，承载语音，数据。典型应用：首长专线，Internet接入，数据互联2024/1/9GuoxinLucentProprietary26PDH复用体系2024/1/9GuoxinLucentProprietary27SDH一般复用结构Cx：容器VCx：虚容器TU：支路单元TUG：支路单元组AU：管理单元AUG：管理单元组2024/1/9GuoxinLucentProprietary28SDH网络中的几个重要网元类型ADM和TM有何差别？2024/1/9GuoxinLucentProprietary29SDH保护相关的概念通道保护业务量的保护以通道为基础，是否倒换按每一个通道的信号质量而定，通常是以通道的AIS信号来决定是否倒换。对于单线路失效，通道保护可以100%的恢复受影响的业务。对于单个节点失效，以节点为目的节点的业务不可避免丢失，而通过失效节点的业务将由于通道保护环机制而得以完全恢复。双方选收，速度快。复用段保护业务量的保护是以复用段为基础，是否倒换按每一对节点的复用段信号的质量而定，倒换时整个复用段间的业务都转到保护信道上。需要APS协议单向环正常情况下，环中所有业务信号都按同一方向传输。双向环环上任意两个节点之间的双工信号说经历的中间节点完全相同。2024/1/9GuoxinLucentProprietary30波分系统工作原理图不需要新敷光纤，利用原有光纤可大规模扩容；采用光纤放大器，长途传输中可省去大量的光电再生设备，降低了网络建设投资；突破了色散和电子技术等“瓶颈”对高速传输容量和传输距离的限制；网络可随时升级扩容，以满足用户及未来新业务的需要；信号传输比特率及调制格式透明。传输容量可达Tb/s量级，极大的提高了光纤的利用率。全光传输或光传送网成为可能。与IP技术相结合，将会简化网络结构。2024/1/9GuoxinLucentProprietary31自动交换光网络（ASON/ASTN）缺少实时业务提供能力业务配置时间过长交叉等级低：2M，155M资源利用率不高-针对语音业务优化，不适应突发数据业务传输网缺少智能备用容量过大，缺乏先进的保护、恢复和路由选择功能传统传输网的问题基本思路：引入信令交换功能增加控制平面增强网络连接管理和恢复能力特点：-在光层实现动态业务分配-端到端监控保护、恢复能力-控制平台和传输平台独立-实现流量控制-网元具有智能-支持带宽交换和管理-根据客户业务等级决定保护等级ASON的特点控制平面管理平面传送平面2024/1/9GuoxinLucentProprietary32目录基本通信概念电信网络层次和基本原理基础电信网络业务网络支撑网络行业内相关参与实体通信未来发展趋势2024/1/9GuoxinLucentProprietary33交换网2024/1/9GuoxinLucentProprietary34交换机的历史电话：1876年3月7日美国人贝尔发明了电话交换发展历史：人工交换、机电交换和电子交换

自动交换历经：空分交换、程控交换、数字交换。步进制自动电话交换机：是靠用户拨一位又一位的电话号码，直接控制交换机中的选择器一步一步动作，最终把主叫用户和被叫用户的电话机接通的。纵横制电话交换机：由话路接续设备和公共控制设备两部分组成。利用纵横坐标原理。主要部件是电磁元件。程控交换机，程控数字交换机。2024/1/9GuoxinLucentProprietary35程控交换机基本结构DCN数字交换网中继模块信令模块外围设备模块用户模块ASMTCETCETCETCETCETCETCETCEDTSCMP&LASMCEMSAMTCM用户模块系统模块拨号接收模块用户线测量模块用户A用户BS1240的例子2024/1/9GuoxinLucentProprietary36本地电话局国内长途网的基本结构北京上海广州

国际局（INTS）省长途局（TS）地区局本地局端局C1C2C3大区中心2024/1/9GuoxinLucentProprietary37智能网基本实体2024/1/9GuoxinLucentProprietary38接入网的技术纯双绞线铜缆接入网——HDSL、ADSL、VDSL混合光纤/双绞线铜缆网——FTTC、FTTR、SDV混合光纤/同轴电缆网——CATV、MPEG－2、HFC无线接入网——一点多址MARS、视距地面无线系统LOS、多点多址MMDS，LMDS纯光纤网—FTTO、FTTH2G，3G移动网，PHS，WiMAX的无线部分也是属于大接入网的范畴，但由于其技术的特殊性以及整体技术具备移动这个鲜明特征，所以都归入到移动网络范畴。因此现在的接入网，基本指固定网络的接入网，包括无线方式接入，也是不具备移动特征的。2024/1/9GuoxinLucentProprietary39V5接口的物理拓扑和逻辑拓扑结构本地交换局LEOLTONU1ONU2ONU4ONU3V5本地交换局LEOLTONU1ONU2ONU4ONU3V5V52024/1/9GuoxinLucentProprietary40ADSL接入第一代ADSL：距离短，数量不高，单一ATM传输模式不适应IP业务，设备发热问题难解决ADSL2：改进编码，理论上下行12M，上行1.2MADSL2+：频谱加倍，支持512个子载波，下行可以达25M，上行仍然是1.2M第2代ADSL更高的速率，更远的传输距离；适应的业务范围更广；第一代ADSL技术只支持STM(同步传送模式)、ATM(异步传送模式)传送模式，而ADSL2/2+除支持STM、ATM传送模式，还支持PTM(分组传送模式)，在业务支持方面显得更加灵活。2024/1/9GuoxinLucentProprietary41PON接入网原理2024/1/9GuoxinLucentProprietary42FTTH-ePON2024/1/9GuoxinLucentProprietary43UT-PHS-iPASiPAS系统可分为六个子系统：网关子系统、无线接入子系统、有线接入子系统、软交换子系统、网络管理子系统以及运行支持子系统2024/1/9GuoxinLucentProprietary44NGN基本概念和原理NGN的定义NGN发展的背景传统的时分复用交换机功能和业务都与交换机相关智能网的出现实现了呼叫连接和业务提供的分离承载多样化：光纤，无线，IP，ATM进一步把控制和业务从媒体层分离是NGN的基本思想NGN不等于软交换网络角度：NGN涉及干线网、城域网、接入网、用户驻地网、各种业务网广义定义：NGN指下一代网络，即从传输、网络、核心到应用的一系列网络，泛指一个以IP为中心、可以支持语音、数据、多媒体的融合或部分融合的全业务往来。狭义定义：特指基于软交换技术的交换网络，是对当前TDM网络的演进和替代技术。NGN是演进，不是革命NGN的特征（ITU）基于分组传送；控制功能与承载能力、呼叫/会话、应用/服务分离；业务提供与网络分离，并提供开放接口；支持广泛的业务，包括实时/流/非实时和多媒体业务；具有端到端透明传递的宽带能力；与现有传统网络互通；具有通用移动性；提供用户自由选择业务提供商的能力。2024/1/9GuoxinLucentProprietary45NGN网络结构2024/1/9GuoxinLucentProprietary46休息10分钟2024/1/9GuoxinLucentProprietary47移动网2024/1/9GuoxinLucentProprietary48移动通信历史第一阶段：20世纪20年代到40年代：低频率专用移动通信系统第二阶段：20世纪40年代到60年代：公众移动通信第三阶段：20世纪60年代到70年代：美国、德国等改进型的移动电话系统，大区制，中小容量。第四阶段：20世纪70年代到80年代中期：移动通信蓬勃发展，蜂窝移动通信系统（小区制）建成。解决频率和容量矛盾问题。第五阶段：从20世纪80年代中期开始，向数字移动通信迈进。数字化，智能化，宽带化，个人通信。1987年第一个TACS模拟蜂窝系统在广东投入运营1994年广东首先开通了GSM移动业务2000年，联通启动CDMA业务2001年，中国移动停止模拟移动业务2008年，3G中的TD-SCDMA开始预商用2009年5月17日，三大运营商全面3G放号商用2024/1/9GuoxinLucentProprietary49蜂窝移动通信原理蜂窝移动通信的出现，是移动通信的一次革命大大提高了频谱的利用率，提高系统的容量PLMTS：公用陆地移动通信系统2024/1/9GuoxinLucentProprietary50GSM和GPRS2024/1/9GuoxinLucentProprietary51CDMA原理CDMA给每一用户分配一个唯一的码序列（扩频码），并用它对承载信息的信号进行编码。知道该码序列用户的接收机对收到的信号进行解码，并恢复出原始数据，这是因为该用户码序列与其它用户冯序列的互相关是很小的。由于码序列的带宽远大于所承载信息的信号的带宽，编码过程扩展了信号的频谱，所以也称为扩频调制，其所产生的信号也称为扩频信号。CDMA的特点：多址能力抗多径干扰的能力具有隐私性能抗人为干扰的能力具有低载获概率的性能具有抗窄带干扰的能力CDMA的关键技术：功率控制技术PN码技术RAKE接收技术软切换技术语音编码技术信道编码扩频调制信道扩频解调信道解码PN序列PN序列数据数据2024/1/9GuoxinLucentProprietary52Cdma2G组网2024/1/9GuoxinLucentProprietary533G路标2002/2003cdmaOneGSMTDMACDMA20001X2GFirstStepinto3G3GGSM/GPRS

EDGEPDC64–153.6Kb/s3GEvolved384Kb/s-2Mb/s384Kb/s-15Mb/sTime2001/20022004+

28.8kb/sGSM/GPRS/EDGEWCDMA/WCDMAEV(HSPA)TD-SCDMA/EVHSPACDMA20001X/CDMA20001XEV2024/1/9GuoxinLucentProprietary54TD-SCDMA与WCDMA的关系CNFDDPhyWCDMA3GPPTD-SCDMANodeBRNCTDDPhy2024/1/9GuoxinLucentProprietary55WCDMAR4组网结构2024/1/9GuoxinLucentProprietary56CDMA2000EVDO组网CSPS2024/1/9GuoxinLucentProprietary57IMS基本介绍IPMultimediaSubsystem(IMS)是在分组承载上提供IP通信的标准架构。

全IP的子系统:100%IP在3GPPR5版本中规范化:

全NGN解决方案重用了IETF在多媒体通信方面的成果：IPv6,SIP,SDP,RTP,ENUM,...IMS与接入无关:UMTS,GPRS,EDGE,WLAN,FixedLine,…IMS不仅仅提供VoIP，它提供多媒体，融合通信，包括文本、图片、视频等。SIPSIPSIPSIPSIPHomeOfficeMovingIMSIPNetworkSIP2024/1/9GuoxinLucentProprietary58基础数据网2024/1/9GuoxinLucentProprietary59数据通信的基本概念原理图传统典型实例2024/1/9GuoxinLucentProprietary60帧中（FR）继原理仅完成OSI的物理层和链路层流量控制和差错管理留给终端去完成简化节点机之间的协议采用统计复用方式采用虚电路技术，充分利用网络资源特点：速度快吞吐量高时延低适合突发业务提供1.5M,2M速率业务，比X.25的56k，64K速度高多了。2024/1/9GuoxinLucentProprietary61永久虚电路（PVC）路由2024/1/9GuoxinLucentProprietary62ATM原理ATM：异步传输模式由固定长度信元构成基本传输单元简化了交换过程去掉不必要的数据校验高速交换ATM信头（5字节）ATM信息段（48字节）ATM信元完成寻址功能包括VPI，VCI装载用户数据信息对QOS的支持综合能力强动态带宽分配和连接管理对已有技术的兼容FR，DDN，X.25都可以承载上去用户数据流用户数据流用户数据流ATM数据流ATM头2024/1/9GuoxinLucentProprietary63VP，VC交换2024/1/9GuoxinLucentProprietary64DDN网络DDN：数字数据网，是利用数字通道提供半永久性连接电路，以传播数据信号为主的传输网络。数量2.4kpbs到19.2kpbs。DDN提供无规程的透明通道，属于物理层，在此致上可以构建帧中继，分组网，专网等。基本速率2M，多个低速率通道复用到2M上。中间有交换或交叉的设备。电话线、光纤、同轴电缆都可以接入。2024/1/9GuoxinLucentProprietary65IP数据网2024/1/9GuoxinLucentProprietary66IP协议历史和特点传输控制协议/Internet协议(TCP/IP)是行业标准协议套件，此协议是专为那些由通过路由器相连的不同网段构成的大型网络设计的。

TCP/IP的起源可以追溯到由美国国防部(DoD)高级研究计划局(DARPA)在二十世纪六十年代后期和七十年代早期进行的研究。下面摘要列出了TCP/IP发展史上的一些重大事件：•1970年，ARPANET主机开始使用网络控制协议(NCP)，这就是后来的传输控制协议(TCP)的雏形。•1972年，Telnet协议推出。Telnet用于终端仿真以连接相异的系统。在二十世纪七十年代早期，这些系统使用不同类型的主机。•1973年，文件传输协议(FTP)推出。FTP用于在相异的系统之间交换文件。•1974年，传输控制协议(TCP)被详细规定下来。TCP取代NCP，它为人们提供了更可靠的通信服务。•1981年，Internet协议(IP)（又称IP版本4[IPv4]）被详细规定下来。IP为端到端传递提供寻址和路由功能。•1984年，域名系统(DNS)推出。DNS可将域名（如）解析为IP地址（如8）。•1995年，Internet服务提供商(ISP)开始向企业和个人提供Internet接入。•1996年，超文本传送协议(HTTP)推出。万维网使用HTTP。•1996年，第一套IP版本6(IPv6)标准发布。2024/1/9GuoxinLucentProprietary67IP协议与OSI协议分层对应2024/1/9GuoxinLucentProprietary68IP地址结构和分类子网掩码的目的：明确确定哪部分是网络地址，哪部分是主机地址。增加IP地址的数量掩码也是32位地址，但前面必须是连续的1。IP地址与掩码做与的计算可以得到子网地址。IP地址容量还不够，怎么办？现在：NAT未来：IPV6IP地址：11000000.10101000.00000000.00000001

子网掩码：11111111.11111111.11111111.00000000

AND运算11000000.10101000.00000000.00000000

网络地址是：转化为十进制后为：

掩码的另一种表示方法：ip地址/掩码1的数量。比如：8/242024/1/9GuoxinLucentProprietary69什么是路由常用的路由协议：距离矢量算法RIPBGP链路状态算法OSPFIS-IS路由器的核心作用是实现网络互连分组数据转发：路由（寻径）：路由表建立、刷新、查找子网间的速率适配隔离网络，防止网络风暴，指定访问规则（防火墙）异种网络互连静态路由动态路由缺省路由路由表2024/1/9GuoxinLucentProprietary70集线器、路由器、交换机集线器：可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。交换机（又名交换式集线器）作用与集线器大体相同，前身是网桥。但是两者在性能上有区别：集线器采用的式共享带宽的工作方式，而交换机是独享带宽。交换机归于网桥，是数据链路层的设备；路由器可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。路由器、交换机：工作层次不同转发数据依据的对象不同交换机不分割广播域，路由器分割路由器提供防火墙功能三层交换机：优点：子网间传输带宽可任意分配合理配置信息资源降低成本交换机之间连接灵活特征：转发基于第三层地址的业务流；完全交换功能；可以完成特殊服务，如报文过滤或认证；执行或不执行路由处理2024/1/9GuoxinLucentProprietary71私网地址到公网地址的转换（NAT）2024/1/9GuoxinLucentProprietary72VLAN2024/1/9GuoxinLucentProprietary73MPLS提高转发效率增值业务

--流量工程

--VPN--QOS2024/1/9GuoxinLucentProprietary74目录基本通信概念电信网络层次和基本原理基础电信网络业务网络支撑网络行业内相关参与实体通信未来发展趋势2024/1/9GuoxinLucentProprietary75信令的基本类型按信令的作用划分用户信令——用户话机与交换机之间在用户线上传送的信令局间信令——在两个交换机之间传送的信令（中国1号、7号信令）按信令的功能划分状态信令——反映用户线或中继线的状态选择信令——根据用户号码选择对端地址的信令按信令技术划分随路信令——信令与话路在同一条通路上传送公共通道信令——信令在一条公共的专用的链路上传送MTP-1MTP-2MTP-3SCCPISPTCAPOMAPMAPISUPTUPDCP2024/1/9GuoxinLucentProprietary76信令网结构STP2STP3STP1STP4B链路C链路信号大区1信号大区2A链路SL=XX0XSL=XX0XSPSPSPA链路——SP至本大区内信号转接点（STP）的链路B链路——两个信号大区间STP之间的链路C链路——同一信号大区内STP之间的链路F链路——本信号大区内信号点SP之间的链路D链路F2024/1/9GuoxinLucentProprietary77为什么要时钟同步网同步技术是数字通信的重要内容同步包括位同步、帧同步、复帧同步、同步网和网同步

•位同步——收、发两端的时钟频率必须相同

•帧同步——实现正确的分组或分路

•复帧同步——实现不同帧的正确组合时钟网的用户网：SDH传输网交换网DDN线路时钟，专用时钟2024/1/9GuoxinLucentProprietary78几种时钟同步网结构方式1：互同步网方式2：主时钟同步方式3：主从同步方式辅基准时钟主基准时钟主基准时钟一级钟二级钟三级钟四级钟RC1RC2GPSGPS2024/1/9GuoxinLucentProprietary79通信电源的基本配置直流分配高压配电低压配电整流器高压380V/220V380V/220V48V－48V供电油机蓄电池组蓄电池组直流分配直流分配直流+-48V服务器，小型机提供48v电源模块2024/1/9GuoxinLucentProprietary80目录基本通信概念电信网络层次和基本原理基础电信网络业务网络支撑网络行业内相关参与实体通信未来发展趋势2024/1/9GuoxinLucentProprietary81通信行业内相关参与实体运营商标准制定组织与行业协会设备制造商应用软件开发商咨询公司2024/1/9GuoxinLucentProprietary82运营商2024/1/9GuoxinLucentProprietary83标准组织与行业协会2024/1/9GuoxinLucentProprietary84设备制造商2024/1/9GuoxinLucentProprietary85应用软件提供商2024/1/9GuoxinLucentProprietary86咨询公司2024/1/9GuoxinLucentProprietary87目录基本通信概念电信网络层次和基本原理基础电信网络业务网络支撑网络行业内相关参与实体通信未来发展趋势2024/1/9GuoxinLucentProprietary88通信行业未来发展趋势运营商：全业务，融合，信息服务网络技术：IP化，ICT，移动，多接入监管：三网合一应用平台：COTS2024/1/9GuoxinLucentProprietary89