第7章 通信网基础.ppt

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1、第7章通信网基础 为什么要讲这章 7 1通信网概述7 2电话通信网7 3移动通信网7 4卫星通信网7 5数字数据网网7 6电话拨号网与X 25网7 7ISDN网7 8帧中继网 ATM网与B ISDN7 9宽带接入系统 从概念 分类和主要技术来讨论 注意 计算机广域通信网和通信网的关系是怎么样的呢 返回 7 2 1电话通信网的基本组成7 2 2市话通信网 7 2 3长途电话通信网7 2 4国际电话通信网 返回 7 2 1电话通信网的基本组成 注意 电话发明的人 传输媒体 交换设备用户设备信令系统 是什么 电话网的结构 按通信覆盖面的大小 可分成市话网 国内长话网和国际网三类 信令系统是为实现用户

2、间通信 在交换局提供以呼叫建立 释放为主的各种控制信号的系统 7 2 2市话通信网 市话通信网有 1 单星网2 多星网3 分区集中汇接多星网 1 单星网A 单星网结构使用范围 单局制市话局 使用于小城镇或县局的市话局 B 特点 1 一个市中心市话局最适合 2 通过用户线将用户话机与中心交换机相连 3 通过中继线将用户交换机或市郊小交换机接到中心交换机 4 通过长途中继线将长途业务送到长途话局送出 5 特殊业务都有专线和中心交换机相连 2 多星网适用范围 多局制市话网 适用于中等城市的市话网 结构 设置了许多分布在业务量集中距离用户较近的独立分局 这些独立的分局用局间中继线互连起来 互连按约束最

3、小树原则实施 特点 1 单局 分局 容量可降低 用户线平均长度缩短 从而提高了资源利用率 节约了投资 2 改善了业务通过量和传输时延 提高了传输质量指标 体会前两个结构的区别 3 分区集中汇接多星网适用范围 由于大城市的电话分局很多 如若分局间实行个个相连 势必使局间中继线群数量剧增 中继效率不高 汇接制是将整个城市市话网分成若干个汇接区 每个汇接设置一个汇接局 每个汇接局下属数个市话分局 不同汇接区的用户通话时 两者均需经过各自所在的汇接区内的汇接局 结构 后图一共描述了三种汇接区A B C组成的汇接市话局 以及由B区用户发话到C区用户受话的路由图 7 2 3长途电话通信网 长话网是一个长距

4、离的 大范围的电话通信网 国内长途电话通信采用树形分层结构 采用这种结构能解决由长距离 大范围 用户数和交换局数多而带来的问题 而具体如何划分要看很多的情况来定 1 基本的汇接结构 不同的国家和地区所采用的结构是有区别的 常采用的结构有四级汇接辐射门 五级汇接辐射两种结构网 我国国内长话网所采用的是四级汇接辐射网制式 四级汇接辐射网是基于我国的现行四级行政区划分的 即按照大区 省 地区 县四级行政体制划分 2 四级分层汇接辐射网路由 两用户长途通话的路由过程有以下三种分类A 基干路由B 高效路由C 迂回路由 A 基干路由这是最基本的路由 保证了全国任何两地间用户的通话 特点 通话时转接次数过多

5、 B 高效路由对于特殊的重要通信 或业务量大的通信来说 刚才那种方式不能满足要求 所以有了这种 特点 A 北京和各省会城市间B 同一大区内的各省会城市间C 业务量大 地理环境合理的任两地间 C 迂回路由目的 为了缓解话务量大的矛盾 因为有时候高效路由也不能缓解高峰期的繁忙业务 春节 总结 电话网电话网的层次结构 传输 交换 信令 同步 管理拓扑结构 网型网 星型网 环型网 树型网 复合型网其实书上没说这么多结构 但是不仅在全国的各个局部地区 就仅仅在北京某个端局都会有这样或那样复杂的结构 等级结构 长途网 本地网 用户网早期长途网结构C1 北京 上海 广州 沈阳 西安 南京 武汉 成都 C2

6、省交换中心 C3 地区交换中心 C4 县交换中心 C5 本地 这就是前面说的4层树状结构 但是现在的电信公司并不再以这种方式布网 为什么 枢纽大楼 复兴门长话大楼 三元桥国际通信大楼 方庄 鲁谷 皂君庙 望京 北京到全国七条光缆干线 三条长途微波 看看各在哪 北京到全国七条光缆干线京汉广直埋京九广光缆京津济宁沪光缆京沈哈光缆京承沈光缆京太西光缆京呼银兰光缆 网 的 也是有所要求的 接局 7 3 1移动通信网概述 7 3 2公共移动通信网 7 3 3数字蜂窝网 返回 一 上帝创造了何等奇迹 电报的发明 有线 二 沃森特先生 快来帮我啊 电话的发明 这话谁说的三 无形的信使 电磁波的发现 奥 法

7、麦 赫 四 要是我能指挥电磁波 就可飞越整个世界 无线电报的发明 1896 1897马可尼 五 载着声音飞翔的电波 无线电通信的发明六 个人通信的发源地 传呼的诞生七 实现个人电话的梦想 蜂窝式移动电话的诞生 和后者区别八 让手机走近每一个人 GSM手机的出现 有缺陷 九 辉煌的失败 全球 铱 星系统 优势 蜂窝的2 铱 十 山雨欲来风满楼 新一代手机的诞生 7 3 1移动通信网概述 现在通信领域中 三个重要通信手段 移动通信 卫星通信和光通信 从最开始的移动技术到现在的移动通信 已经有了很大的变化 尤其是在技术上 1 蜂窝系统的概念 2 多址技术 多址方式 无线通信覆盖范围内建立用户之间的无

8、线信道的连接方式 无线通信服务区 移动网 内 一个用户发射的信号其他用户均可接收 因此 网内用户如何能从播发的信号中识别发送给本用户地址的信号 成为建立连接的关键问题 建立连接的不同方式组成多址接入方式 实现多址的方法主要有三种方法 CDMA CodeDivisionMultipleAccess digital TDMA TimeDivisionMultipleAccess digital FDMA FrequencyDivisionMultipleAccess analog GSM GlobalSystemForMobileCommunication 1 频分多址方式 以传输信号载波频率的不

9、同划分来建立多址接入时 称为频分多址方式 FDMA f Fi t BS MS1 MS2 MSk F1 fk f2 F2 Fk f1 FDMA系统工作示意此外各缩写是什么 BS基站 基站控制器MS手机F1和F2都是信道 FDMA 频率资源的使用 频分多址系统中 将可使用的总频段划分为若干占用较小带宽的频道 这些频道在频域上互不重叠 每个频道就是一个通信信道 分配给一个用户 接收设备允许指定频道信号通过 滤除其他频率信号 实现两方通信 两移动用户之间通信通过基站转发控制 必须同时占用4个频道实现双工 双方通话 通信 为什么 通信建立阶段由系统控制中心分配频道 通信结束 移动台释放占用的频道 特点

10、技术成熟 对信号功率控制要求不高 易于与模拟系统兼容 系统设计中对频率规划要求高 基站需要多部不同载波频率发射机同时工作 易造成同频干扰一定要注意这些特点 这象是生活中的什么例子 2 时分多址方式 以传输信号存在的时间不同划分来建立多址接入时 称为时分多址接入 TDMA f t BS 帧 时隙 MS1 MSk MS2 TDMA 时隙资源的重用 时分多址系统中 将时间分成周期性的帧 每一帧再分割成若干时隙 帧 时隙互不重叠 每一周期帧的每一个时隙就是一个通信信道 分配给一个用户 根据时隙分配原则 使各移动台在每帧内只能按指定时隙向基站发射信号 同时 基站发向各移动台的信号都按顺序安排在预定的时隙

11、中传输 各移动台只要在指定时隙内接收 即能在合路的信号中将发给该移动台的信号区分出来 特点 基站发射只需单一频率的发射机 不会因多频率发射而产生同频干扰 因不存在频率分配 频率规划相对简单 时隙管理 分配较频率管理容易 经济 且时隙按有无话音时分配 有利于提高系统容量 移动台只在指定时隙中接收基站发来的信号 在一帧的其他时隙中 可用于检测网络控制等信息 对控制功能和越区切换有利 欲使帧 时隙完全不重叠 必须保证精确的定时和同步 对定时和同步控制要求较高 GSM系统即为TDMA多址接入方式注意 前面说的是TDMA是数字传输过程 3 码分多址方式 以传输信号的码型不同划分来建立多址接入时称为码分多

12、址方式 CDMA f t Ci CDMA 码型资源的重用 码分多址系统中 不同用户传输信号不是靠频率 时隙来区分 而是用不同的编码序列来区分 或称信号的不同波形来区分 多个CDMA信号在频域 时域内互相重叠 接收机可在信号中选出预定码型的信号 不同码型的信号因与本接收机码型不同而不能被解调 用户之间的通信由基站转发控制 移动台与基站的正 反向双工传输信息仍然占用两个频率 但不同的连接以不同的码型区分 而非以频率 时隙区分 特点 以码型控制代替频率 时隙控制 具有更大的系统容量 具有更高的话音质量及抗干扰 保密等优点 信息传输过程中除了分配的码型可被解调外还有多种码型的存在 类似于在信道中引入了

13、噪声和干扰 联通目前采用的移动通信制式即为CDMA 是第三代数字移动通信的首选方案思考 你们思考一个问题 不分频 只用码 那彼此信号不相互干扰吗 现实是怎么解决的啊 信号之间互相信号彼此正交正交信号混在一起 要区分信道 必须进行N维空间的数组提取 那么提取的过程是天线先把信号拿下来 然后手机里的智能芯片进行提取 就是刚说的红字 思考 1 基站和手机之间是如何实现传输的 2 基站和固话之间是如何连接的 固话和移动业务交换中心是如何连接的 3 如果你的手机换了地方怎么寻址的 4 为什么睡觉的时候不应该开着手机放在枕头边 5 为什么一开手机 有时候会夸张到少一格电 6 手机如果跨越2个基站 是否从新

14、分配地址码 7 那我们知道了CDMA了 那前面的GSM和模拟的呢 仔细思考 NUsers WidebandChannel C IisstillnegativeafterI F filteringbut positiveafterdespreadingprocess Canconsiderdespreadingasthelast filtering stage 3Users NarrowbandChannel C IisnegativepriortoI F filteringand positiveafterfiltering 1 2 3 1 TDMA 3timeslotsshown 30kHz

15、 Frequency Time 1User NarrowbandChannel C IisnegativepriortoI F filteringand positiveafterfiltering FDMA 30kHz Frequency Time DS CDMA 1 23MHz Frequency Time CDMA CDMA基本原理 WalshCode FDMA TDMA和CDMA对比 CDMA与TDMA和FDMA的区别 就好像一个国际会议上 TDMA是任何时间只有一个人讲话 其他人轮流发言 FDMA则是把与会的人员分成几个小组 分别进行讨论 而CDMA就像大家在一起 每个人使用自己国家

16、的语言进行讨论思考 CDMA和GSM哪个频率利用率高 补充 思考 到底应该怎么定义移动通信系统 双方或至少有一方处于移动状态 思考请举出几种移动通信系统 蜂窝式移动电话 无线寻呼系统 无绳电话 集群调度系统 卫星移动通信系统 A 移动通信的特点 1 信道传输条件恶劣 使的强弱信号差距在1000倍以上 多径衰弱 阴影效应 多普勒频移 图 注意这都是什么啊 2 强干扰情况下工作3 可用的频率资源有限 用户猛增4 采用跟踪交换技术 B 移动通信网的功能1 无线信道选取 办法很多 2 位置登记 随时随刻 3 越区切换和越局切换 经常信道切换 4 计费 多普勒效应 是由奥地利物理学家 首先发现并加以研究而得名的 其内容为 由于波源和接收者之间存在着相互运动而造成接收者接收到的频率与波源发出的频率之间发生变化 其具体表现为在无线电领域里也同样存在着 多普勒效应 假设一部发射机与一部接收机之间存在着相对运动 根据 多普勒效应 原理 接收机接收到的信号频率将与发射机发出的信号频率之间产生一个差值 设发射机发出的信号频率为 发 接收机接收到的信号频率为 收 发射机与接收机之间的相对运动速度为 则有如下公