通信网介绍.ppt

一、通信网构成1http:/通信网划分 从不同角度看通信网业务网：支撑层：承载层：包括固定电话网，数据网，移动网，有线电视网，智能业务包括监控管理网，共路信令网（CCS,NO.7)，数字同步网骨干网传输与交换本地网传输与交换接入网MAN（城域网）WAN（广域网）LAN（局域网）2http:/本地交换和长途交换本地本地交换交换长途长途交换交换接入网接入网接入网接入网本地本地交换交换其它运营商其它运营商的网络（移的网络（移动、固定网动、固定网）其它运营商其它运营商的网络（移的网络（移动、固定网动、固定网）骨干（核心）传输网长途长途交换交换长途长途交换交换长途长途交换交换3http:/公用电话网的网路结构示意图国际局DC1DC1DC1DC1DC2DC2国际网长途网本地网C5Tm4http:/端局交换区与本地区域端局端局端局支局支局交换区端局交换区端局交换区端局交换区交换点配线点中继线中继线中继线中继线主干电缆主干电缆主干电缆主干电缆至长话局中继线直接服务区本地网分界线端局交换区分界线5http:/本地接入网分配点分配点接入点接入点本地交换局本地交换局微波微波(直线传播直线传播)无线本地环路无线本地环路铜线电缆铜线电缆数字光缆数字光缆架空铜线架空铜线工厂工厂分配点分配点接入点接入点双绞铜线双绞铜线双绞铜线双绞铜线双绞铜线双绞铜线光纤光纤6http:/二、传输7http:/ 通信传输介质光纤 具有很宽的带宽 高速传送同轴电缆 较宽的带宽双绞铜线 主要用于电话接入网无线传输 移动通信,微波等 8http:/我国固定网传输现状骨干网已是光缆为主 全国八纵八横光缆主干 线路。截至2001年末，我国光缆线路长度 158万 公里（当年新增 30万公里）其中长途40万，本地中继75.5万，接入网37万。本地网：光缆、电缆为主微波等无线手段为辅 15万公里接入网联系广大用户，原有固定电话网主要是双绞铜线到户，为适应宽带通信业务发展，改造任务较大。交换采用数字交换，骨干网上配备ATM高速数字交换机 9http:/10http:/波分复用WDM系统光源1光源n检测器n+m检测器n+1光源n+1检测器n检测器1波分复用波分复用光源n+m输入输出1 nn n+m输入输出单根光纤11http:/复用概念示意：PCM脉冲编码调制Ch 1Ch 2Ch 3Ch 44One sample fromchannel 4Analogue Signals321Ch 3030432130125 s(1/8000 sec)m m12http:/编码后的取样复用成数字信号量化与编码1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 8 bits表示通道表示通道2的一个取样的一个取样43218 bits表示通道表示通道1的一个取样的一个取样8 bits表示通道表示通道3的一个取样的一个取样13http:/北美 日本 欧洲64 K b/s1.544Mb/s24 路6.312 Mb/s96路44.736 Mb/s672路274.176 Mb/s4032路64Kb/s64Kb/s1.544Mb/s24 路6.312 Mb/s96路32.064 Mb/s480路97.728 Mb/s1440路2.048 Mb/s308.448 Mb/s120路34.368 Mb/s480路139.264 Mb/s1920路TDM 标准14http:/SDH信号的标准速率SDH等级速率Kbit/sSTM-1155520STM-4622080STM-162488320STM-64995328015http:/传统Modem与XDSL技术的比较16http:/四、数字网和分组交换两种基本交换方式及比较电路交换：发送和接收端有建立和撤销通信过程，独占通路，延迟小，适合实时应用，通路利用率不高。分组交换：将信息分组（打包）按目的地址多路径传送，不独占通路，在目的地将分组重装，通道利用率高，延迟大。虚通路的概念数据传输中的检错与纠错误码率：在传输数据中加入纠错码不同传输媒体有不同纠错策略：普通铜线误码率高，分组交换网在每个节点采用反馈重发机制光纤传输误码率低，纠错任务放在终端17http:/电路交换时隙时隙 3 数字交换64kbit/s 时隙时隙2Mbit/s数字信号数字信号 10111001 2Mbit/s数字信号数字信号 时隙时隙20 10111001 时隙时隙 7 00101011 时隙时隙3 00101011 18http:/电路交换TransmissionPath 2Mbit/sSwitch64Kbit/sSwitch64Kbit/sSwitch64Kbit/sSwitch64Kbit/s2Mbit/s2Mbit/s19http:/分组交换分组拆装分组拆装数据（数据（Data）1110010100011010111011地址地址数据数据Data分组拆装分组拆装 分组（分组（Packet）数据数据1110010100011010111011分组交换分组交换分组交换分组交换分组交换分组交换PacketSwitch分组交换分组交换20http:/ATM分层结构应用层适配层(AAL)CS子层适配层(AAL)SAR子层ATM层物理层 AAL ATM Adaptation Layer 适配层：SAR Segmentation And Reassembly 分拆和重装子层CS Convergence Sublayer 汇聚子层 21http:/ATM信元结构22http:/局域网局域网路由器路由器主机主机InternetInternet 结构示意图结构示意图路由器等构成通信子网23http:/InternetServerClientRouterRouterRouterRouterRouterRouterRouterRouterIPPacketsIPPacketsInternetInternet24http:/Internet分层模型 Application TCP UDP IP Physical对应OSI模型的层ApplicationTransportNetworkPhysical+Data link没有对应的OSI模型中的Presentation,session层25http:/Internet 路由选择的树状结构自治系统自治系统局域网局域网局域网局域网核心系统核心系统核心系统核心系统GGGGGG核心网关非核心网关部分AS间交换路由信息（信任关系）26http:/路由选择*自治系统（ASAutonomous System)包括多个网络和非核心网关，并通过唯一的核心 网关与主干网相连。通过它进入主干网（核心系统）。AS的建立是为了便于扩展并减 轻 主干网路由信息更新的过大开销。核心网关由Internet网络操作中心统一管理，非核心网关由本地管理*路由信息的交换：1.自治系统要通过系统内一个授权的非核心网关向所属核心网关报告本地路由信息，核心网关也要通过它报告主干网路由信息。(外部网关协议EGPExternal Gateway Protocol.如EGP,BGP)2.核心网关之间相互交换路由信息。(核心网关协议GGPGateway-Gateway Protocol).3.自治系统是独立的。其内部可采用自己的路由协议。（内部网关协议IGPInternal Gateway Protocol 如OSPF,RIP,IGRP 等）*信任关系 为减轻自治系统对主干网的依赖，提高系统的可靠性，一些自治系统间可直接建立联系，交换路由信息，而不必通过主干网。（称信任关系）*路径：本地网络将数据发送到核心网关，进入主干网，再通过核心网关送到目的主机所在的自治系统，然后由内部路由到达目的主机。27http:/公共交换机IPhone技术方案InternetPSTN城市甲城市乙公共交换机ITG1ITGn局间用户线PSTN用户线PC1PC2PCn28http:/三、移动通信 29http:/移动通信系统的发展过程时间19791982198519901992199619982000第一代AMPS商用系统出现AMPS系统商用TACS系统商用达到用户数高峰第二代 CEPT成立GSM工作组完成系统评价，选择无限传输技术，完成GSM第一阶段规范DCS1800完成技术规范，GSM900开始运营达到用户数高峰第三代ITU提出FPLMTS的概念开始技术评估，确定评估方法正式更名IMT2000完成技术评估选定无线传输技术完成第一阶段规范，开始商用30http:/ 移动通信三种多址接入方式31http:/GSM 系统结构系统结构BTSBTSBTSBSCBSCMSC/VLRHLR/AUCOMCMCS/VLREIRSCPSTNPSPDNMSMS 移动台 BTS 基站收发信台 BSC 基占控制器 AUC 鉴权中心OMC 操作维护中心 MSC 移动交换中心 SC 短信息业务中心 HLR 归属位置寄存器 VLR 访问位置寄存器 EIR 设备识别寄存器32http:/其它数字蜂窝标准美国：IS-136（Interim standard-136)或D-AMPS（Digital-Advanced Mobile Phone System）800MHz 1900MHz TDMAIS-136HS(High Speed)使用EDGE技术(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)接近GSM 标准日本：PDC(Personal Digital Cellular)接近GSM标准800MHz 1500MHzDoCoMo 公司推出“I-Mode”-一种具有专用Internet浏览软件的手机及系统。类似WAP操作33http:/TDD FDD/TDD FDD双工方式TACS,GSMTACS,GSMAMPS,DAMPS,cdmaOne与现有网络兼容性 待定1.44 kbit/s2 Mbit/s1.44 kbit/s2 Mbit/s数据传输速率话音，移动多媒体业务，移动业务话音/图像，传真，分组交换多媒体，高速分组数据，电子邮件高速分组数据，实时服务,3G的话音服务开展业务种类 同步(GPS及其他）异步，同步（可选)同步(GPS)基站通步方式开环+快速闭环（待定）FDD:开环+快速闭环 (1.6kHz)TDD:开环+慢速闭环开环+快速闭环（800Hz）功率控制（步长）前向/反向：专用导频信道前向：公共导频信道后向：专用导频信道前向：公共导频信道反向：专用导频信道相干解调接入信道：DQPSK数据调制：QPSK/BPSK扩频调制：QPSK数据调制：QPSK/BPSK扩频调制：OQPSK调制方式 10 10 20帧长(ms)TD-SCDMA DS-CDMADS-CDMA MC-CDMA多址方式1.28N*4.096 N=1,2,4N*1.228,N=1,3,6,9码片速率（Mchip/s)5(1.6/载波 )5/7/10/10.5/14/15/201.25/5/10/20信道带宽（MHz)TD-SCDMAWCDMACdma2000比较项目34http:/GSM系统中的GPRS网络结构Internet or X.25SGSNGPRS 骨干网GGSNHLRBSCMSC/VLRGPRS:通用分组无线业务BTS:基站收发信机BSC:基站控制器MSC:移动交换中心HLR:本地位置寄存器SGSN:服务GPRS支持节点 实现与移动台间数据收发，提供分组路由，跟踪移动台在服务区内的位置，实现安全和访问控制功能。GGSN:网关GPRS支持节点，通过基于IP协议的GPRS骨干网与SGSN连接，它是一个与外部网相连的网关BTS自2001年7月9日起，中国移动在全国16个省的25个城市对GPRS进行试商用PSTNPSTN35http:/36http:/37http:/GSM技术的演进WAPGSMDataHSCSDGPRSEDGEEGPRSWCDMAEvolutionTime19981999200020013842048kbps470kbps101kbps9.628.8kbps9.6kbps38http:/四、支撑网7号共路信令网号共路信令网(CCS NO.7)网络管理网网络管理网(TMN NMS)数字同步网数字同步网39http:/幀定位 2Mbit/s PCM 幀(G.704)时隙时隙 16信令语音通道语音通道1-15的取样的取样One Frame=125 s(256 bits)幀定位时隙时隙1-15时隙时隙 0时隙时隙 0时隙时隙17-31m m(8 bits)(8 bits)(8 bits)语音通道语音通道17-31 的取样的取样40http:/Common Channel Signalling(CCS)共路信令数字交换一个一个SS#7 共路信令共路信令(64Kbit/s)在交换机间为在交换机间为所有语声信道传送信令信息所有语声信道传送信令信息64Kbit/s 语声通道语声通道(在一个在一个2Mbit/s 信号中有信号中有30个通道个通道一个一个64Kbit/s信令通道信令通道(通常为通常为 时隙时隙 16)数字交换41http:/SS7 信号及智能网络结构SMSPSEDPSCPSCPSSPSSPSTPSTPPSTNIPSCESTP:Signal Transfer Point 信号转移点SSP:Service Switching Point 业务交换点SCP:Service Control Point 业务控制点PS:Packet Switching分组交换网SMS:Service Management System业务管理系统PSTN:Public Switching Telephony Network 公用电话交换网IP:Intelligent peripherial 智能外设STPSTP42http:/七号信令(SS7)分层结构MTP LAYER 3MTP LAYER 2MTP LAYER 1SCCPOMAP ASEsTCAP null ISUP Application 应用层 Presentation 表现层 Session 会话层 Transport 传输层 Network 网络层 Data link 链路层 Physical 物理层OMAP:Operation Maintenance Administration ProvisioningASEs:Application service elementsTCAP:Transaction capabilities partISUP:ISDN user partSCCP:Signaling connection partMTP:Message transfer part43http:/SS7 各层功能MTP Layer 1:提供数字链路（也可提供模拟链路）提供数字链路（也可提供模拟链路）MTP Layer 2:负责在负责在SS7各部件间传送流量各部件间传送流量(类似于类似于HDLC)MTP Layer 3:与与X.25及及ISDN第三层有关。属于网络层的一部分，包含多个功能模块，第三层有关。属于网络层的一部分，包含多个功能模块，主要是：消息路由、消息分配、消息鉴别、主要是：消息路由、消息分配、消息鉴别、信号流量管理、信号链路管理、信号流量管理、信号链路管理、信号路由管理信号路由管理SCCP:网络层的一部分。提供面向连接和非连接服务。其主要功能是为网络层的一部分。提供面向连接和非连接服务。其主要功能是为SS7网络网络 中的鉴别器提供地址翻译。中的鉴别器提供地址翻译。ISUP:负责在负责在SS7网络的节点间传输呼叫控制信息。网络的节点间传输呼叫控制信息。TCAP:属于应用层。有多种用途。如在业务控制点（属于应用层。有多种用途。如在业务控制点（SCP）间转移间转移800服务号码。服务号码。它也用于定义各通信部件之间的通信语义它也用于定义各通信部件之间的通信语义。OMAP ASEs:分别用于网络管理和用户确定的服务。分别用于网络管理和用户确定的服务。44http:/智能网*智能网是1992年由ITU标准化的一个名词，它是能快速、方便、灵活、经济、有效地实施各种各种型业务的体系。它的主要特征是：有效的使用网络资源网络功能模块化重复使用标准的网络功能来生成和实施新的业务网络功能灵活的分配在不同的物理实体中通过独立于业务的接口，网络功能间实现标准的通信从上述目标中可见智能网的目标是用独立于业务的功能块、功能实体的标准通信达到有效的利用已有的资源，快速、简便、灵活地提供各种新的业务。45http:/智能网标准进展1992年ITU-T颁布INCS-1标准，定义了PSTN的许多基本业务（25目标业务）1997年ITU-T推出INCS-2标准，主要研究智能网的网间互连，网间业务以及移动业务1998年ITU-T推出INCS-3和INCS-4标准INCS-3标准：主要研究IN与INTERNET的综合INCS-4标准：主要研究智能网与宽带综合业务数字网的综合，以及智能网与第三代移动通信系统的综合46http:/智能网标准进展（二）1997年ETSI(European Telecommunications Standards Institute)提出GSM移动智能网标准CAMAL(Customized Applications for Mobile Network Enhanced Logic)基于INCS-1标准的CAMAL1（1997年版）CAMAL2（1998年版）WIN(Wireless Intelligent Network)无线智能网美国TIA(Telecom.Industries Associations)及EIA(Electronic Industries Associations)负责制定了应用CDMA移动通信网的智能网标准，该协议分三个阶段：阶段1：1995年公布预付费阶段：2000年10月通过阶段247http:/INCS-1业务示例缩位拨号：Abbreviated Dialing ABD记账卡呼叫：Account Card Calling ACC自动更换记账：Automatic Alternation Billing AAB呼叫分配：Call Distribution CD呼叫前转：Call Forwarding CF重选呼叫完成：Call Rerouting Distribution CRD遇忙呼叫完成：Completion of Call to Busy Subscribed CCBS会议呼叫：Conference Calling CON信用卡呼叫：Credit Card Calling CCC按目标选择路由：Destination Call Routing DCR跟我转移：Follow-me Diversion FMD被叫集中付费：Free Phone FPH恶意呼叫识别：Malicious Call Identification MCI大众呼叫：Mass Calling MAS发端去话筛选：Originating Call Screening OCS 附加费率：Premium Rate PRU48http:/INCS-1业务示例（二）安全阻止：Security Screening SEC遇忙/无应答有选择呼叫前转：Selective Call Forwarding SCF on Busy/Dont Answer分摊计费：Split Charging SPL电话投票：Televoting VOT终端来话筛选：Termination Call Screening TCS通用接入号码：Universal Access Number UAN通用个人通信：Universal Personal Telecommunication UPT按用户规定的选路：User_defined Routing UDR虚拟专用网：Virtual Private Network VPN49http:/网络管理系统 Network Management System网络管理系统网络管理系统 Mobile BaseStation移动基站移动基站AccessNode接入点接入点Multiplexer 复用器复用器Switch 交换交换Security安全安全Performance性能性能Accounting计费计费Configuration配置配置Faults 故障故障对网络进行远程监控及逻辑管理50http:/网络管理系统功能*配置管理配置管理 主要是定义与管理配置信息、设置和修改配置参数 和属性、提供及终止网络服务、配置软件等。*性能管理性能管理 网络性能检测、分析、控制，用以维护网络服务质 量和运行效率。*故障管理故障管理 包括故障检测与告警、故障定位、修复、业务恢复 等。对于管道、线路等设施往往还配以地理信息系统(GIS)。*计费管理计费管理 提供费率管理和帐单管理。计算用户使用网络服务 的费用、统计网罗资源利用率、进行成本核算等。*安全管理 使网络免受侵扰和破坏。提供信息加密、认证51http:/TMN电信管理网*由ITU提出的标准。它以OSI模型为基础，基于CMIP（公共管理信息协议）*体系结构如下图OS 接入网接入网OS 接入网接入网主干主干 DCNNEDCNTMNOSOSNENENE .OS 运营系统运营系统NE 网网元（设备）元（设备）DCN 数据通信网数据通信网52http:/简单网管协议简单网管协议(SNMP)-Simple Network management protocol*用来管理基于TCP/IP协议的网络。*管理模型元素包括：管理站、代理者、管理信息库(MIB)、网络管理协议。*网络资源做为被管对象，被表示为某种数据变量，其集合被组织为管理信息 库(MIB)。*管理站是一个单独的设备，它作为网络管理员与系统的接口，能从被管网络 实体的MIB中提取信息，进行分析，对网络进行监控。它向代理者发出请求 并接收信息。*代理者是配备了相关软件的某些设备（如主机、路由器等）。MIB设在代理 者处。代理者对来自管理站的信息和操作请求进行应答并报告一些重要事件。*管理站与代理者之间通过网络管理协议进行通信。*SNMP在UDP,IP及有关网络协议（如Ethernet,X.25等）之上实现。它通过来操作，所以，SNMP 也是面向无连接的协议。53http:/CORBA-Common Object Request Broker Architecture公共对象请求代理体系结构公共对象请求代理体系结构*是解决分布式处理环境下软、硬件系统互联互通的方案。*体系结构如下图IDL存存根根DII(动态动态驱动驱动)IDL(接口定义语言接口定义语言)ORB接口接口实施对象实施对象ORB（对象请求代理）对象请求代理）DSI（动态框架）动态框架）OA（对象适配器）对象适配器）客户客户*核心是ORB，它接受用户发出的处理请求，在分布环境中找到实施 对象，令其接受请求及得到请求的数据，并将处理结果返回用户。*用户不需要知道实施对象的位置、编程语言、远程主机的操作系统等信息即可通过ORB对实施对象进行处理。*IDL定义的接口不依赖于任何编程语言，提供完整的数据类型并允许用户自定义。通常用CORBA实现管理系统，被管系统仍用现有模型。54http:/数字同步网在数字网中，信号是二进制位脉冲（0，1），接受端 需要精确地在时间上取样，才能得到正确的位脉冲信号。特别是在高速网络中，每位占的时间很短，取样时间上稍有 偏差就会造成信号的错误。*在数字网中使用一个共同的精确频率来同步信号，即数字 同步时钟。根据方法的不同，可以分为：准同步网络(Plesiochronous network)同步网络 (Sychroous network)55http:/数字同步网数字同步网*准同步网络(Plesiochronous network)如PDH 网络的每个T1(E1)部分与一个主参考源时钟PRS(Primary Reference Source clock)同步。这些时钟具有高的精确度（1级时钟）。长期精确度最小为+/_ 1.0*10-11.即.00001ppm(parts per million)。*同步网络 (Sychroous network)使用一个PRS,称作主时钟(master clock)。网络各部分（设备）的时钟由它导出，称作从时钟(slave clock)。一级一级向下串行到所有设备，如长途交换局、数字交换机、数字交叉联接、终端局直至复用器.等等。各级时钟精确度见下表56http:/数字同步网数字同步网时钟等级典型位置精确度1PRS+/-1.0*10-112长途局+/-1.6*10-83终端局、交叉联接系统+/-4.6*10-64终端复用器等+/-32*10-6同步网络时钟等级同步网络时钟等级57http:/