计算机网络第3章.ppt

第三章 通信网3.1 3.1 通信网的基本概通信网的基本概 念念 3.2 3.2 固定通信网固定通信网 3.3 3.3 移动通信网移动通信网 3.4 3.4 公众移动通信网公众移动通信网 3.5 3.5 数字移动通信网数字移动通信网 3.6 3.6 集群移动通信系统集群移动通信系统 3.7 3.7 未来的移动通信未来的移动通信 网网3.1 通信网的基本概念š3.1.1 通信的概念（Telephone）的含义是指利用电 的方法传送人的语言的一门通信技术科学 的总和利用电的方法传送人的语言并完 成远距离语音通信过程，必然包括声、电 转换等在内的电路和器械 考虑到传输线路设备的经济性，常用 的通话电路框图如图3.1所示图3.1 二线双向电路框图图中的送话器、受话器、消测音电路 和混合电路等构成了机，完成声、电 转换和电、声转换的任务š3.1.2 通信网基本 构成为了使更多的用户在有限的信道资源 上自由选取通信的对象，通常在合适的位 置上配置交换设备，构成了通信网 š3.1.3 通信网的分 类通信网从各个不同的角度出发， 有各种不同的分类，使得同一个通信 网有不同的叫法，常见的有： （1）按通信传输手段分：可分为有线 通信网、无线通信网和卫星 通信网等。

（2）按通信服务区域分：可分为农话 网、市话网、长话网和国际网或局域网、 城域网和广域网等 （3）按通信服务对象分：可分为公用 通信网、保密通信网和军用 通信网等4）按通信传输处理信号形式分：可分为模拟通信网和数字通信网等5）按通信活动方式分：可分为固定通信网和移动通信网等3.2 固定通信网š3.2.1 固定通信网 概念通信网不管是如何分类、实现何种业 务、服务何种范围，其网络基本拓扑结构 形式是一致的š3.2.2 固定通信网的网络结构ÿ一、长途固定通信网结构长途固定通信网简称为长途网我国长途固定通信网由一、二、三、四级的长途交换中心组成，具体结构形式 为分级汇接网，如图3.3所示图3.3 长途通信网结构示意图ÿ二、本地固定通 信网结构 本地固定通信网简称本地网 本地网是指在同一个长途编号区内，由 若干个端局和汇接局及局间中继、长市 中继、用户线、机等要素所组成的 通信网 ý1．本地网的类型 自20世纪90年代中期，我国开始组 建起以地（市）级以上城市为中心城市 的扩大本地网1）特大和大城市本地网 以特大和大城市为中心，中心城市与 所辖郊县（市）共同组成的本地网，简称 特大和大城市本地网。

（2）中等城市本地网 以中等城市为中心，中心城市与该城 市的郊区或所辖郊县（市）共同组成的本 地网，简称中等城市本地网ý2．本地网的交换中心及职能 本地网内可设置端局和汇接局本地 网端局通过用户线与用户连接，其基本职 能是疏通本局用户的来话和去话 ý3．本地网结构 本地网为两级基本结构，是由汇接局 和端局两个等级的交换中心组成，其具体 结构如图3.4图3.4 本地通信网结构示意图3.3 移动通信网š3.3.1 移动通信网 概述在通信领域，人类有一个梦想，那就 是无论任何人（Whoever）在任何时间（ Whenever）、任何地点（Wherever）都能 和任何另外一个人（Whoever）进行任何方 式（Whatever）的信息交流，即个人通信 与固定通信相比，移动通信 主要有以下几个特点 ý1．无线传输信道 移动通信的传输信道必然是无线 信道或部分使用无线信道在移动通 信中，至少有一方处于运动状态，双方只 能通过无线电波进行联络 ý2．电波传输环境复杂 移动台常常运动于建筑群或其它障碍 物中，接收的电波场强受地形、地物的影 响而随时发生变化ý3．系统的干扰大 移动通信系统存在多种噪声和干 扰。

ý4．组网方式灵活但控制过程复 杂 在移动通信中，移动台之间、移 动台与基地台、基地台与移动交换中心之 间要传递一整套控制操作指令，才能有序 、高效地完成收发两端相互间的接续，实 现信息的自动传递；另外，由于蜂窝网的 特殊结构，还应该有网络搜索、位置登记 、越区切换和自动漫游等功能ý5．设备的要求高 由于移动通信设备都是手持机或 车载台，要求移动台要体积小、重量轻、 省电，而且要求操作简单、维修方便，保 证在振动、碰撞、高温等恶劣环境下能正 常工作 ý6．用户量大但频率有限 有限的频率资源决定了有限的信道数 目，它和日益增长的用户量是一对矛盾ÿ二、移动通信的分 类 （1）按设备的使用环境分：可分为 陆地移动通信、海上移动通信、 航空移动通信 （2）按服务对象分：可分为公用移 动通信和专用移动通信 （3）按应用系统分：可分为蜂窝移 动系统、专用调度、集群调度移 动、公用无绳系统、移动卫星电 话通信系统等ÿ三、移动通信的发 展概况 移动通信从总体上讲可分为三代通 常将20世纪70年代末出现的模拟蜂窝移动、 模拟无绳和模拟集群等作为第一代移动 通信系统（1G），而将20世纪80年代末开发 的数字蜂窝、数字无绳和数字集群作为 第二代移动通信系统（2G），将国际电信联 盟（ITU）正在组织进行研究的未来公众陆地移 动通信系统（Future Public Land Mobile Telecommunication System，FPLMTS，之后改名 为IMT-2000）定为第三代移动通信系统（ 3G）。

ý1．第一代——模拟移动通 信系统（1G） 从1946年美国使用150MHz单个汽车 无线开始到20世纪90年代初，是移动 通信发展的第一代ý2．第二代——数字移动通 信系统（2G） 第二代的主要特征为数字技术，仍是 多种系统，但每种系统中的技术体制有所 减少，数字蜂窝有GSM、DAMPS、CDMA 三种；数字无绳有DECT、PHS、 PACS等几种；数字集群有iDEN、TETRA 、FHMA等几种ý3．第三代移动通信系统— —IMT-2000（3G） 第三代移动通信系统最初称为未 来公众移动通信系统（FPLMTS）， 后改称为IMT-2000，意指在2000年左右开 始商用并工作在2000MHz频段上的国际移 动通信系统š3.3.2 移动通信系 统ÿ一、移动通信系统 组成 移动通信系统由移动通信交换局 （MTX）、基站（BS）、移动台（MS） 及局间和局站间中继线等要素组成，如图 3.6所示图3.6 移动通信系统组成示意图ÿ二、移动通信的工 作方式 根据移动通信使用频率情况和操 作状态可分为三种工作方式；单工制、半 双工制和双工制 ý1．单工制 （1）单频单工 单频指通信的双方使用相同的工 作频率；单工指通话双方的操作采用“按- 讲”方式进行。

2）双频单工 双频单工指通话双方使用两个频率作 收、发或发、收频率，操作仍采用“按-讲” 方式优缺点与同单频单工大致相同 ý2．半双工制 半双工制指通信的双方，一方收、发 信机同时工作，且使用两个频率的通信方 式为双工制；而另一方采用双频单工方式 ý3．双工制 双工制指通信双方的收、发信机 同时工作，并使用两个频率，通话如同使 用普通机一样采用这种方式，因收 、发信机总是工作着，电能消耗大，这对 使用电池为电源的移动台是不利的因此 ，某些系统保留了“讲话”开关，让移动台 接收机总是工作，发射机仅在讲话时工作 ，称这种方式为准双工，也可与双工制兼 容ÿ三、通信区域覆盖 移动通信区域的覆盖分为两种形 式：带状服务区和面状服务区 ý1．带状服务区 带状服务区是由于服务区的形状形似 带状而形成的 ý2．面状服务区 面状服务区是因为服务区构成的形状 是一个面状的陆地移动通信的大部 分服务区是宽广的面状区域根据用户数 的不同可分为以下几种1）大区式 大区式基站的覆盖区半径在25～40km 左右 （2）中区式 中区式基站覆盖半径为15～20km，整 个服务区由一个或几个发信基站及几个收 信基站构成，重复使用频道的两个基站， 其相距要比大区式的近，提高了频道利用 率，但网的构成较为复杂。

3）小区式 由若干个半径约为2～10km的小覆盖 区组成一个小区群，再由几个这样的小区 群构成所需大服务区 ÿ四、移动通信网入 网方式 移动通信网可以从用户级进入市 话网，也可以从市话网的支局、分局或汇 接局进入市话网ÿ五、移动通信网信 令系统 由各种控制、操作和应答信号组成的 系统就是信令系统例如系统使用的 拨号音、忙音、回铃音等是中的几个 信令 信令按功能可分为五类： （1）状态标志信令：是表明设备和 传输通道状态的信号，如摘机、挂机、占 线等2）操作指示信令：如拨号音、振铃 、指配或转换频道释放及拆线等 （3）拨号信令 （4）选择呼叫信令 （5）控制指令：是移动通信网特 有的，包括控制基台与移动台之间无线频 道的指配、连接、转移、停止（拆线）的 控制信令；拔叫信令；应答信令以及用于 监控和状态显示的频道占用、空闲、移动 台位置、功率等信令ÿ六、移动通信网系统设计移动通信系统能否达到业务需要所定的通信质量、服务面积、用户数量等方面的目标，同时能否在经济上支付最小的成本费用，这在很大程度上取决于系统设计是否优化3.4 公众移动通信网š3.4.1 900MHz蜂窝模 拟移动通信网组成900MHz蜂窝模拟移动通信网一 般由移动台（MS，即用户终端）、基站（ BS）、移动交换控制中心 （MSC）以 及与公众网（PSTN）相连接的中继线 、各基站与控制中心间的中继线、基站与 移动台之间的无线信道等组成，它是一个 有线、无线相结合的综合通信网。

ÿ一、移动交换控制 中心 移动交换控制中心（MSC）是整 个移动通信网的核心，它具有智能化 功能 它本身应具备如下具体功能 （1）出局接续：当移动用户呼叫局 外的固定用户时，应根据被叫用户号选择 路由，完成双向无线中继（BWT）与出局 中断（OGT）之间的接续，并按不同的交 换制式发送相应的局间信号2）入局接续：当局外的固定用 户呼叫本局的移动客户时，首先从入局中 继（ICT）收到被叫客户号码，选择空闲的 双向无线中继（BWT）并与入局中继线相 接，按收到的客户号码向无线设备发出选 呼信号 （3）本局各无线中继之间的接续：当 移动用户呼叫本局其他移动用户时，应根 据被叫客户号码识别出本局号，然后找出 空闲的无线中继与主叫用户所占用的无线 中继相接，并向无线设备发送被叫的选呼 信号4）另外，它还应具有对移动台的 位置登记、无线信道指配、越区切换的处 理、漫游用户的确认和通话计费等功能 ÿ二、基站 基站设备主要由收、发信号机（根据 信道的需要）、移动交换局与无线信 道接口架、电源架及天线、馈线等组成ÿ三、移动台 移动台，即用户终端设备它有车载 式、手持式、便携式及固定式等类型主 要由双工滤波器、收发信单元、控制部分 、操作部分及电源等组成，完成的主要功 能是收信与发信。

ÿ四、中继线 中继线是连接移动交换控制中心 设备与公众网设备、基地站设备的线 路它可以采用双绞线、电缆、微波、光 缆等传输媒介，用来传递数据信号和语音 信号ÿ五、无线信道 无线信道通常包括两种信道：语音信 道（VC）和控制信道（CC） ý1．语音信道 语音信道主要用于传递语音信号，它 的占用和空闲受移动交换中心的控制 和管理监测音是当语音信道发射机启动后， 在语音传输期间由基站语音信道单元连续 不断地发出带外音（5970Hz或。