第十四章 移动网络的结构与组成

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1、主讲人: 罗 聪0753-2920627Skype:luocong178第十四章第十四章 移动网络移动网络的结构与构成的结构与构成2主要内容主要内容 移动网络的概念与特点 从GSM/GPRS至WCDMA网络演进 从IS-95至CDMA2000网络演进314.1 移动网络的概念与特点移动网络的概念与特点 引言 信令与协议 路由与交换 蜂窝式网络结构 移动通信的服务质量(QOS) 爱尔兰公式与爱尔兰表格 414.1.1引言引言 移动通信网是现代通信网中的一个重要组成部分。而现代通信网主要是由下列四个主要部分组成： 1) 终端机：其主要功能是将待传送的信息转换成电信号并送入网内，同时从网上提取所需的

2、信息。比如电话机、手机、传真机、数传机、视频终端摄像机与显示器等。 2) 信道：它是载荷信息的信号所传送的通道，它主要包含固体介质的传输线、电缆、光缆；空气介质的无线信道等。从特性上可以分为恒参量非时变信道与变参量的时变信道，移动信道属于后者。 53) 变换设施：要将简单的点对点的通信组成多点对多点的通信网就必须有交换设备。4) 信令与协议：仅有硬件设备还不能在通信网内高效的互相交换信息，尤其是对自动化程度高，使用的环境条件(信源、业务、信道、用户等方面)复杂时，必需要有一些规范性的约定。这些约定在电话网中称为信令，而在计算机与数据网中则被称为协议。其实它就是网内使用专用“语言”用来协调网内、

3、网间、运行以达到互通互控的目的。 6 现代电信网一般是指全局性核心、干线网络，其最大特性是静态固定的网络。 移动通信网，相对于PSTN网，它是属于接入网，即是核心网外围面向移动用户的接入网络。移动通信网不同于静态的PSTN网，其网络配置是动态的。 固定网使用的资源，比如最典型的带宽是可以通过增加设备而不断增大的。亦即可通过增加光纤线数量和电缆芯线而增大；但是移动网中带宽与功率都是受到明显的严格限制。 714.1.2 信令与协议信令与协议 信令与协议就是网内统一使用通信规程和专用语言，用它来协调网内、网间的正常运行；以实现互通、互控的目的。下面简要介绍移动通信网中主要的信令与协议：1)通信信令

4、2)七号信令SS7 3)网络协议 4)TCP/IP协议5)移动应用协议 MAP 6)WAP协议(Wireless Application Protocol) 81.通信信令 在话音通信中，人们将统一使用的通信规程和专用语言称为信令，在移动通信的话音通信中,也与固网中一样使用这些信令。 二十世纪八十年代初期，即第一代模拟移动通信时期，话音与信令同时共用一个传输信道，即带内传输，并称之为随路信令，由于信令速率远低于话音，而且当此信道不通话时为了随时呼叫还必须保证信令通信而占用该信道，从而大大降低了信道的利用率。同时，还必须不断处理(不是同时)信令和用户数据。 9 一个典型的随路电话信令原理性示例如

5、下，它描述了电话信号从呼叫开始和拆线为止的情况。 振铃(或忙音)交换机交换机被叫用户主叫用户摘机拨号音(或忙音)拨号起动准备好地址应答振铃通话话终止摘机挂机挂机拆线复原、拆线中继信令用户信令用户信令10电话信令主要包括用户线信令和中继线信令两大类型：1) 用户线信令主要包括主叫端到交换局和交换局到被叫端之间的信号规范。最常用的有摘机、拨号音、忙音、拨号、振铃、挂机等。 2) 中继线信令是交换局之间联系的语言，也称为局间信令，其信号形式随中继线类型而异。最常用的有起动、准备好、地址、应答、通话、话终止、拆线、复原等。 11 上世纪八十年代，电信网PSTN和移动电话网开始使用公共信道信令CCS系统

6、。CCS是一种数字通信技术，它将同一信道中的用户数据(含话音和数据)和控制用的信令等网络数据分离开来，让CCS占用一个独立的信道与用户数据信息同时传送。显然CCS是一种带外信令传送技术，因此它支持的信令速率不再受到话音带宽的限制，它可以将很多用户信道控制信令以及网络数据集中起来允许更高的传输速率，即从每秒56Kbps一直到数兆比特。 122.七号信令SS7 SS7来源于CCITT(ITU-T的前身)基于公共信道信令标准CCS NO.6开发的带外信令系统，后来又沿着ISO7层体系结构思路发展。 第二代移动通信系统中GSM与IS-95的IS-41均使用SS7规定的信令协议，SS7是在网络实体之间传

7、送控制信息的信令系统。 13 SS7协议结构以及OSI模型对照图如下所示： 应用层数据链路层物理层第七层第六层第五层第四层第三层第二层第一层表示层会话层传输层网络层OSI模型OMAP事务能力应用部分(TCAP)空信令连接控制部分(SCCP)ISDN用户部分(ISUP)消息传递部分(MTP)2层消息传递部分(MTP)1层消息传递部分(MTP)3层SASESS7信令协议模型143.网络协议 协议这个词来源于计算机技术与数据通信，其含义与话音通信中的信令基本上类似。在现代通信中，传送的是多媒体业务，既含有话音也含有数据与图像等综合业务。因此既需要信令也需要协议，而且两者互相渗透，有时几乎不加区分 。

8、 计算机中的网络协议是指计算机网络中互相通信的对等实体间交换信息时所必须遵守的规程。所谓对等实体是指计算机网络体系结构中处于相同层次的通信进程。 15 OSI网络体系结构，是由国际标准化组织ISO提出和定义的计算机和数据通信的网络分层模型。 OSI网络体系结构共分为七个层次：物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层，每层之间有相应的协议。对通信网而言，主要是下三层即物理层、数据链路层和网络层，而上面的四层可统一看作高层即网络应用高层。其示意图如下：16 OSI网络体系结构的示意图 应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层通信

9、子网应用层协议会话层协议表示层协议运输层协议网络层协议网络层协议链路层协议链路层协议物理层协议物理层协议17 使用OSI网络体系结构时，除了物理层之外网络中数据的实际传输方向是垂直的。用户发送数据时，自上而下首先在发送端由发送进程把数据交给应用层而应用层在数据前面加上该层的有关控制和识别的信息，再把它交给表示层这一过程一直重复至物理层，并由传输媒介将数据传送至接收端。在接收端信息反过来自下而上传递，并逐层拆除该层的控制和识别信息，最后将数据送至接收进程。整个变化过程如下图所示： 18OSI网络体系结构中数据传输时的数据变化过程 应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层运

10、输层网络层数据链路层物理层比特流数据DH数据NH数据SH数据TH数据PH数据AH发送进程接收进程数据194.TCP/IP协议 TCP/IP协议是网络中提供可靠数据传输和无连接数据服务的一组协议。提供可靠数据传输的协议称为传输控制协议TCP，提供无连接数据报服务的协议称为网际协议IP。TCP/IP与OSI协议各层次的对应关系如下表所示： 1物 理 层2数 据 链 路 层3网 络 层4运 输 层5会 话 层6表 示 层7应 用 层OSI协 议1网 络 层4应 用 层TCP/IP协 议2网 际 层3运 输 层20 基于TCP/IP协议的网络体系结构如下图所示: 应 用 层虚拟终端名字服务部电子邮件文

11、件传输网 络 层局域网卫星网无线网X.25网运 输 层传输控制协议TCP用户数据报协议UDP互联网控制消息协议ICMP网 际 层 协 议 IP21TCP/IP协议分为四层：1)网络层：它对应OSI协议中的物理层、数据链路层以及网络层中的一部分，该层中所使用的协议为各个通信子网本身固有的协议，比如分组交换的X.25协议、以太网的8802-3协议等等。网络层的作用是传输经网际层处理过的信号。2) 网际层：网际层所使用的协议是IP协议，它将运输层送来的信号组装成IP数据包并将它送至网络层。IP协议提供了统一的IP数据包格式以消除各通信子网的差异并为信号的收/发提供透明信道。网际层的主要功能有：因特网