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  • 移动通信实习

    千次阅读 2018-07-15 07:12:16
    这次实习的主要内容为移动通信的核心侧和无线侧两部分,移动通信核心侧部分主要认识华为WCDMA 3G移动核心侧设备:MSOFTX3000、UMG8900、HLR9820、SGSN9810、GGSN9811,移动通信无线侧部分主要认识华为WCDMA 3G移动...

     

    2018年6月25日至7月13日,我们在现代通信实验室B306开展通信工程移动通信为期三周的实习。这次实习的主要内容为移动通信的核心侧和无线侧两部分,移动通信核心侧部分主要认识华为WCDMA 3G移动核心侧设备:MSOFTX3000UMG8900HLR9820SGSN9810GGSN9811,移动通信无线侧部分主要认识华为WCDMA 3G移动通信无线侧设备DBS3900BSC6810等设备的外观及结构,了解它们型号,参数,性能指标及其运行过程等。实习前期,以指导老师理论讲解、在指导老师的指导下参观和学习设备的操作以及同学之间互学互助的实习方式进行。实习后期,以小组自学并向其他小组讲解所学内容、老师提问与现场考核的方式实习。最后再提交本次实习的实习报告。

     

     

    第一部分   移动通信核心侧

     

    一、移动通信核心侧实习目的和要求

    1、认识华为WCDMA 3G移动核心侧设备MSoftX3000UMG8900HLR9820SGSN9810GGSN9811等设备的外观及结构,了解其型号、参数、性能指标和运行情况;

    2、认识移动核心侧设备的基本组成,认识WCDMA核心网网元设备及各个单板的认识,加深理解移动核心侧设备在整个通信网中的地位;

    3、学习交换机的基本操作过程和常规维护管理;

    4、在教师指导下,完成诸如MSoftX3000数据配置、HLR数据配置和UMG8900数据配置等等多项实训子项目。

    5、先听指导老师讲述硬件结构和操作方法,然后在操作终端上进行脱机操作,符合基本要求后,再轮换进行联机操作,观察和分析操作结果。

    6、实习前和实习期间,重点参考网络教学平台上的教学课件

     

    二、移动通信核心侧主要设备硬件结构介绍

    学习核心侧部分之前首先了解实验室的拓扑结构,如1-1 WCDMA的拓扑结构。在WCDMA核心网中,可看到:整个WCDMA是由核心侧和无线侧两部分构成。包括核心侧部分的MSOFTX3000UMG8900HLR9820SGSN9810GGSN9811等设备,核心侧又分为CS域负责话音信号的处理和PS域负责数据业务的处理,分别完成不同的功能。且各部分间依靠2M线,FE网线以及光纤来连接,

     

    1-1 WCDMA全网拓扑结构

    下面介绍核心侧相关设备做些介绍:CS域子系统(MSOFTX3000UMG8900)PS域子系统(SGSN9810GGSN9811HLR9820

    1.MSOFTX3000

    MSOFTX3000主要完成位置管理、呼叫控制、媒体网关控制等功能,可以同时作为MSCServe. TMSC Server. GMSCServer. VLR. SSP等功能实体进行组网。 MSOFTX 3000N68-22机柜室 宽600mm,800mm,200mm, 机柜分两种:综合配置机柜(必配)和业务处理机柜(选配),系统最多可配置5个机柜,基本框在综合配置机柜中固定配置的功能:提供时钟、E1IPATM等外部接口,并可以完成完整的业务处理。MSOFTX3000每个机框配备21个标准单板插槽,背板放置在中间,各个单板完成各种功能,前后插板相互对应,前插板提供业务处理功能,后插板进行接口连接。其插框如图1-2所示。

     

    图1-2 MSOFTX3000插框图

    MSOFTX3000硬件逻輯结构由5个模块组成,即:系统支撑模块、接口模块、信令底层处理模块等模块。. 其逻辑结构如图1-3所示:。


    图1-3 MSOFTX3000硬件逻舞结构图

     2.UMG 8900

    UMG 8900采用N68-22机架,宽600mm,深800mm,高2200mm,单机柜最多可放置三个机框。如图1-4所示。UMG8900设备硬件平台采用分组交换和窄带交换合一化设计。支持两种机框,分别是SSM-256SSM-32机柜,通过不同的级联方式实现最优配置。UMG8900提供语音和数据业务的传输和交换功能,实现不同网络中间的业务流格式的转换和承接处理的功能,由操作维护子系统、分组业务处理子系统、网关控制子系统.、业务资源子系统、信令转发子系统、时钟子系统、TDM业务处理子系统组成。如图1-5所示

     

    图1-4UMG8900实物图                     图1-5UMG8900系统组成图

    UMG8900中有许多单板。如OMUCMUPPU. ASU. OMU主要提供提供控制平面交换功能,完成框内所有单板控制信息交互,完成多框级联情况下的框间控制信息的交互和接口管理。完成设备所有单板状态的监控和管理,完成土控框内各单板和其它MGW插框各单板的管理和监控。CMU单板提供各种接口,PPU单板提供到MGCMc接口;从Mc接口接收H.248报文,完成 H.248 消息的协议栈处理功能,然后将H.248消息转换给CMU单板;组装从CMU板接收H.248消息,按照 H.248 报文格式进行协议适配后送给MGC;处理UMTS接入网信令IP分组侧信令协议栈 ,ASU单板主要完成ATM承载业务处理,

    3.SGSN9810

    SGSN是服务GPRSServing GPRS Support Node服务支持节点,SGSN是为提供分组数据业务而引入的一个网元设备,主要完成分组数据包的路由转发、移动性管理、会话管理、逻辑链路管理、鉴权和加密、话单产生和输出等功能。SGSN9810支持丰富的业务和功能,支持多种标准接口及物理接口。它支持丰富的业务功能,支持多种标准接口及物理,

    SGSN9810机柜高2200mm、深:800mm、宽:600mm;每个机柜中可以配置四个标准的机框—PSM框;每个框根据功能的不同,可以将PSM框分为交换框、基本框和扩展框。SGSN9810基本功能有:IP/PPP承载业务:用户可通过GPRS/UMTS网络实现基于IPPPP的各类应用。移动性管理:用来控制MSGPRS/UMTS的接入及跟踪MS当前的位置信息。安全性管理:对操作员的权限进行控制。会话管理:实现分组数据协议PDP上下文的管理。计费功能:SGSNGGSN负责收集每个MS与无线网络及核心网络资源使用相关的计费信息,生产CDR,通过Ga接口发送到CGQoS和流量管理:保证了对3GPP R99定义的四类QoS的完全支持。静态与动态路由:支持多种路由协议,可以实现Gn/Gp接口的灵活组网。SNMP功能:网管。UGFU VLAN功能:满足出报文带VLAN标签。特定用户QoS功能:对特定用户的QoS进行限制。其支持的协议标准接口如图1-6所示。硬件系统逻辑结构如图1-7所示。

              1-6   SGSN9810支持的协议标准接口               图1-7   SGSN硬件系统逻辑结构图

    4.GGSN9811

    GGSNGPRS/WCDMA网络中的一个网元节点,GGSN是分组数据网络和UMTS移动通信系统之间的网元设备,GGSN9811使用n68-22机柜,高2200mm,深800mm,, 600mm,如图1-10所示,左边机架中1为配电盒,21 U 假面板,32 U 假面板,4.为交换机走线框,51 U 大容量光纤架,6GGSN9811处理框。右边机框中1为风扇塑胶面板,2为风扇模块,3为单板区,4为进风框,5为电源塑胶面板,6为电源模块,7为把手,8为弯角,9为走线槽。 

    GGSN 主要起网关作用,可以和多种不同数据网络连接,如ISDNPSPDNLAN等。有的文献中,把GGSN称为GPRS路由器。GGSN可把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换,从而把这些分组数据包传送到远端的TCP/IPX.25网络。GPRS网络与外网的分界线,对内负责Gn网络的传输,对外是一台因特网路由器。其中BGGSN(Border GGSN)负责连接不同运营商之间Gn网络,实现网间漫游。GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网与其它GGSNSGSN相连。实验室中采用GGSN9811设备。其主要的功能有:网络接入控制功能、维护路由表,实现路由选择和分组的转发功能、用户数据管理,实现对分组数据过滤、移动性管理功能等。

    GGSN9811中主要单板功能有SRU板功能:路由管理,数据配置,设备管理与维护,整个系统单板间的带外通信,系统时钟,存贮功能。SPU单板:GTP_C GTP_U 处理,强大的路由功能 ,多CPU支持 。LPU单板:LPU 提供到外部网络或网元的物理接口, 包括 FE, GE, POS,

    ATM etcLPU 只响应PDNWCDMA/GPRS网络的包传输,LPUSRU获得路由表如下图1-11硬件逻辑结构图所示。

     

    图1-10  GGSN9811机架,机框图

     

    图1-11  GGSN9811硬件逻辑结构图

    5.HLR9820

    HLR9820软件包含SAU(信令接入单元,负责信令的接入和发送)、HDUHLR数据库单元:数据存储和访问接口,以及MAP消息处理)、SMU(用户管理单元)、BAM(提供设备操作维护接口)四个部分。下图1-8和图1-9HL R9820操作维护系统功能结构图和实物图HLR作为归属位置寄存器,负责移动用户管理的数据库。存储所管辖用户的签约数据及移动用户的位置信息,可为至某MS的呼叫提供路由信息。

     

    图1-8  HLR 9820操作维护系统功能结构                     1-9  HLR实物图

    在上图中的SAU单元是一一个用于信令楼入和转发的交换机,主要是为IPNa7/ATM信令提

    供物理接口,处理ICAP层以上(包含TCAP)的信令,将上层信令及业务的处理送到HDU完成。HDUHLR的核心数据库,主要完成系统配置数据存储、用户数据存储、MAP业务处理三项功能。BAM为用户提供了对设备的操作维护接口和后天管理功能。SMUHLR9820提供用户数据管理功能。

     

    三、移动通信核心侧实习操作具体内容描述

    移动通信核心侧实习的内容主要是认识和了解WCDMA核心侧各个通信设备,以及简单的命令配置。包括每个通信设备的功能、承担的工作以及每个单板的名称、功能和个单板与单板,机柜与机柜,机框与机框之间是如何连接进行通信的。在老师的带领下参观了MSOFT认识标签,学会根据标签找到线所连到的目的地址。对MSOFT3000的脚本进行配置练习。了触设备中各自单版的名称及作用。了解后插极上接口的连线,及线的走向。学习移动传输设备的基本操作过程和常规维护管理。在掌握硬件基础知识后,我们还学习了各个设备的配置命令并对部分硬件进行配置。老师讲解完给我们布置作业,要求每个同学都要完成,每天都有答辩环节,对当天所学内容进行提问。最后,以小组的形式对整个核心侧的内容进行PPT讲解及以个人为单位的答辩。我们小组负责SGSN9810硬件系统的讲解,我主要负责其中单板功能的操作维护组网介绍

    配置题:新建一个MSOFXT3000,配置了一个机柜,在位置2有一个基本框,具体单板配置如图1-2所示。WIFM板的IP地址为191.169.100.10,掩码为255.255.0.0,网关为191.169.1.2

    相应程序见附录

     

    四、移动通信核心侧实习过程和认识

    我们认识了移动通信核心侧的各个设备,对其单板和线路走向等有了一个初步的了解初期,老师用PPT给我们讲解基本原理,然后分组轮流去了解设备,然后各自配置程序。我们还学习并知道了核心侧即各运营商用来连接各无线基站与后端公共电话交换网或是其他数据网络。通过核心网,运营商可以让手机用户进行语音和数据业务。在其架构中,包含了语音媒体数据业务及记录使用者资讯和计费机制的系统。移动通信核心侧实习使我进一步理解了课堂上学到的理论知识,加深对UMG8900工作原理的理解,通过这次实习,我感到受益匪浅,更深一步了解到CSPS接口的数据配置,虽然学习过程中有遇到一些问题,但通过跟同学讨论和查资料,都顺利解决了,有效的提高了我的动手能力。

     

     

    第二部分  移动通信无线侧

     

    一、移动通信无线侧实习目的和要求

    1、认认识华为WCDMA 3G移动通信无线侧设备DBS3900BSC6810等系列设备的外观及结构,了解相关设备的型号、参数、性能指标和运行情况;

    2、认识华为DBS3900BSC6810等设备内各单板的位置和作用,加深理解移动无线侧设备在整个通信网中的地位;

    3、在教师指导下,完成诸如BSC6810全局设备配置调试、BSC6810接口调试和DBS3900基站维护操作等实训子项目。

    4、先听指导老师讲述硬件结构和操作方法,然后在操作终端上进行脱机操作,符合基本要求后,再轮换进行联机操作,观察和分析操作结果。

    5、实习前和实习期间,重点参考网络教学平台上的教学课件

     

    二、移动通信无线侧主要设备硬件结构介绍

    WCDMA移动系统无线侧继而侧主要设备是RNC基站NOTEB,RNC是无线网络控制器,RNC的设备型号为BSC6810,主要完成连接建立和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理控制等功能。 NOTEBWCDMA系统的基站(即无线收发信机),NOTEB型号为DBS3900,通过标准的Iub接口和RNC互连,主要完成Uu接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码,基带信号和射频信号的相互转换等

     

    三、移动通信无线侧实习操作具体内容描述

          Node BWCDMA系统的基站(即无线收发信机),通过标准的Iub接口和RNC互连,主要完成Uu接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码,还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能 。基站的组成分为:天线接收器、避雷针、RRU、衰减器,GPS天线、电源单元,防雷单元BBU如图2-12-2所示。

     

    2-1基站实物图                                             图2-2 电源,防雷板和BBU实物图

    信号从天线进入经过馈线(射频线)进入衰减器再接入RRU。从RRUCPRI光口出来连入BBU,然后从BBU连入防雷板,再从防雷板的接入配线架。然后从配线架走地下出去到其他地方,进行光电转换,然后回到配线架,再接入到RNC18槽。从18槽进入,将信号分为语言信号和数据信号,若是语言信号,则从26UOI0口输出,经过媒体网关到MsoftX 3000后再到HLR归属用户位置寄存器,若是数据信号,则从26UOI 1口输出,经过SJSN9810GGSN9811后接入互联网。天线负责发送和接收信号,RRU负责对信号进行降频处理,BBU负责基带处理,放大信号,

    1. DSB3900

       DSB3900是第四代分布式基站。DSB3900系统组成:BBU3900RRU3804RRU3801E、天馈系统。如图2-3所示。

    2-3  BBU3900RRU3408面板及接口图

    如图2-4所示BBU尺寸为高86.1mm深310mm宽442mmBBU3900设备是基带处理单元,完成基站与BSC之间的功能交互。BBU3900功能包括:提供与BSC通信的物理接口,完成基站与BSC之间的功能交互; 提供与RRU3804通信的CPRI接口; 提供USB接口,执行基站软件下载; 提供与LMT连接的维护通道; 完成上下行数据处理功能; 集中管理整个分布式基站系统; 提供系统时钟。RRU3804特点:支持12dB, 24dB 增益的 TMA;RTWP统计及上报;驻波比统计及上报;支持ASIG (Antenna Interface Standards Group) 2.0;接收参考灵敏度典型值为 -125.5dBm;RRU3804连接SRXU可支持4天线接收分集
     

    2-4  BBU3900RRU3408面板及接口图

    2.BSC6810 

    BSC6810即无线网络控制器,功能名称为RNCBSC6810设备一个机架中可有三个插框,其中交换插框(必配),业务插框(选配)。逻辑上有交换子系统,业务处理子系统,传输子系统,时钟同步子系统,操作维护子系统,供电子系统和环境监控子系统组成。机架图、BSC6810逻辑架构图如图2-5所示: 

     

    2-5 BSC6810逻辑架构图

    BSC6810采用华为N68E-22型机柜和华为N68-21-N型机柜,N68E-22型机柜大小为高2200mm,600mm,深800mm,可用空间为46UU=44.45mm),空机柜时重小于等于100kg,满配置小于等于350kg。正面硬件结构主要由风扇盒,安装挂耳,前走线槽,单板构成,后背板主要由接地螺钉,直流电源输入接口,配电盒监控信号输入接口和拨码开关构成,基本业务插框中置背板,前后共28个槽位,框内单板采用前后对插方式安装。如图2-6所示。

     

    2-6  BSC6810前插框和后插框图

     

    四、移动通信无线侧实习过程和认识

    我们认识了移动通信无线侧的各个设备,对其单板和线路走向等有了一个初步的了解初期,移动通信无线侧的组成部分。移动通信无线侧主要包括基站Node B以及RNC部分。对于整个信号在Node B中的走向是重点知识。老师用PPT给我们讲解基本原理,然后分组轮流去了解设备,老师还要求我们分组介绍实验室无线侧设备(包括柜、框、单板)及相互连接(单板、端口、连接电缆),完成BSC6810的配置,了解其中实际设备的型号、参数、性能指标和运行情况;了解RNC的逻辑结构,最后还有考核,讲解整个无线侧的基本架构和提问。所有的线都是经过配线架在连至各个设备,防止经常在设备上插拔线,导致设备接口损坏,更换麻烦。 配置过程是.LMT平台上配置RNC。双击桌面的LMT图标,进入离线模式,根据面板内容,在输入命令行处输入命令即可。在配置RNC的过程中要有一定的准则,

    移动通信无线侧实习使我进一步理解了课堂上学到的理论知识,加深对Node B等设备工作原理的理解,通过这次实习,我感到受益匪浅,虽然学习过程中有遇到一些问题,对其信号的走向有一些不了解。但通过跟同学讨论和查资料,都顺利解决了,有效的提高了我的动手能力。

     

     

     

    第三部分  实习总结

     

    本次的移动通信实习主要是让我们对通信系统的模型及主要设备有一定的认识,对通信原理及移动通信等方面的知识进一步的理解,培养和锻炼我们的实际动手能力以及解决问题的能力。

    为期三周的移动通信实习已经结束,感觉收获很多,这次实习的重点在于学习移动通信核心侧和无线侧的各个设备的构成,性能,作用及运行情况,熟悉各个设备的配置构成,我们首先从理论知识开始学习,老师先以类似上课的形式讲解PPT然后分组轮流参观讲解学习设备的操作,设备的运行情况,接线情况及其信号的流通方向,认识各个设备的基本结构和构造,认识设备中的单板并能根据需要配置相关的数据,从而实现基本的移动通信功能,最后能全面的了解通信设备的组成,功能,配置及运行情况,加深课程学习中对移动通信理论知识的理解,为今后的学习和构造打下基础。学到的不仅仅是老师给我们讲的,还有一些是自己在网上查找到的一些资料以及和其他同学的交流获得的,

    在学习过程中,我遇到了一些问题,在老师的耐心讲解和与同学们的讨论下慢慢解答了我的疑惑,最终找到了问题的答案,考核中,我掌握的知识也出现一些小问题,不过也顺利的解决了,通过这次的移动通信实习,我理解了移动通信中的一些基本知识,WCDMA的通信模型,也对WCDMA系统的核心侧和无限接入侧的主要设备及工作原理

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    附录

    ADD SHF: SHN=0, LT="csust", ZN=0, RN=2, CN=2;

    ADD FRM: FN=2, SHN=0, PN=2;

    ADD BRD: FN=2, SLN=0, LOC=FRONT, FRBT=WCDB, MN=102, ASS=1;

    ADD BRD: FN=2, SLN=1, LOC=FRONT, FRBT=WCDB, MN=102, ASS=14;

    ADD BRD: FN=2, SLN=2, LOC=FRONT, FRBT=WIFM, MN=132, ASS=3;

    ADD BRD: FN=2, SLN=3, LOC=FRONT, FRBT=WIFM, MN=132, ASS=10;

    ADD BRD: FN=2, SLN=4, LOC=FRONT, FRBT=WAFM, MN=134;

    ADD BRD: FN=2, SLN=5, LOC=FRONT, FRBT=WAFM, MN=135;

    ADD BRD: FN=2, SLN=6, LOC=FRONT, FRBT=WSMU;

    RMV BRD: FN=2, SLN=7, LOC=FRONT;

    ADD BRD: FN=2, SLN=8, LOC=FRONT, FRBT=WSMU;

    RMV BRD: FN=2, SLN=9, LOC=FRONT;

    ADD BRD: FN=2, SLN=10, LOC=FRONT, FRBT=WIFM, MN=132, ASS=11;

    ADD BRD: FN=2, SLN=11, LOC=FRONT, FRBT=WIFM, MN=132, ASS=255;

    ADD BRD: FN=2, SLN=12, LOC=FRONT, FRBT=WMGC, MN=133, ASS=13;

    ADD BRD: FN=2, SLN=13, LOC=FRONT, FRBT=WMGC, MN=133, ASS=255;

    ADD BRD: FN=2, SLN=14, LOC=FRONT, FRBT=WCDB, MN=102, ASS=15;

    ADD BRD: FN=2, SLN=15, LOC=FRONT, FRBT=WCDB, MN=102, ASS=255;

    ADD BRD: FN=2, SLN=16, LOC=FRONT, FRBT=WALU;

    ADD BRD: FN=2, SLN=17, LOC=FRONT, FRBT=UPWR;

    ADD BRD: FN=2, SLN=19, LOC=FRONT, FRBT=UPWR;

    RMV BRD: FN=2, SLN=0, LOC=BACK;

    RMV BRD: FN=2, SLN=1, LOC=BACK;

    ADD BRD: FN=2, SLN=13, LOC=BACK, BKBT=WCKI;

    ADD BRD: FN=2, SLN=15, LOC=BACK, BKBT=WCKI;

    ADD BRD: FN=2, SLN=17, LOC=BACK, BKBT=UPWR;

    ADD BRD: FN=2, SLN=19, LOC=BACK, BKBT=UPWR;

    RMV BRD: FN=2, SLN=12, LOC=BACK;

    ADD FECFG: MN=132, IP="191.169.100.10", MSK="255.255.0.0", DGW="191.169.1.2";

    展开全文
  • 移动通信实习报告

    千次阅读 2017-06-30 14:28:21
    序言  本次实习的主要内容是移动通信的核心侧和无线侧两部分,实习时间是2017年6月12日至2017年6月30日。实习过程中核心侧部分主要认识华为WCDMA 3G移动核心侧设备MSoftX3000、UMG8900、HLR9820、SGSN9810、GGSN...

    序言

      本次实习的主要内容是移动通信的核心侧和无线侧两部分,实习时间是2017年6月12日至2017年6月30日。实习过程中核心侧部分主要认识华为WCDMA 3G移动核心侧设备MSoftX3000、UMG8900、HLR9820、SGSN9810、GGSN9811等设备的外观及结构,了解其型号、参数、性能指标和运行情况;认识移动核心侧设备的基本组成,认识WCDMA核心网网元设备及各个单板的认识,加深理解移动核心侧设备在整个通信网中的地位;无线侧部分认识华为WCDMA 3G移动通信无线侧设备DBS3900、BSC6810等系列设备的外观及结构,了解相关设备的型号、参数、性能指标和运行情况;认识华为DBS3900、BSC6810等设备内各单板的位置和作用,加深理解移动无线侧设备在整个通信网中的地位;以此来加强课程学习中对移动通信理论内容的理解,为今后的学习和工作打下基础。

    移动通信核心侧

    移动通信核心侧实习目的和要求

    实习目的

    了解WCDMA全网拓扑结构;
    认识华为WCDMA 3G移动核心侧设备MSOFTX3000、UMG8900、HLR9810等设备的外观及结构;
    认识核心侧设备的基本组成,了解WCDMA核心网网元设备以及各种单板;
    掌握移动通信核心网的通信原理;
    熟悉移动通信系列设备的构成、性能、作用及运行情况;

    实习要求

    要求能独立完成MSOFTX3000的数据配置,HLR的数据配置;
    实习过程中要认真学习,掌握各种设备的作用、特点等;
    实习完成后,根据期间的收获,写实习报告;
    按照分组要求,每天按时到达实习地点参加实习,并做不迟到、不早退、不缺席。

    移动通信核心侧主要设备硬件结构介绍

     &emso;在WCDMA核心网中,包括核心侧的 HLR9820、MSOFTX3000、UMG8900、SGSN9810、GGSN9811等设备,核心侧又分为CS域子系统部分和PS域子系统部分,CS域负责话音信号的处理,而PS域负责数据业务的处理。无线侧包括BSC6810,基站Node B等设备,主要负责接收信号以及之后信号的走向。WCDMA的拓扑结构如图1.1所示:
    这里写图片描述
    下面,分别对移动通信核心侧相干设备做详细介绍。

    GGSN9811

      GGSN即Gateway GPRS Support Node,GGSN是GPRS/WCDMA网络中的一个网元节点,GGSN是分组数据网络(PDN,Packet Data Network)和UMTS移动通信系统之间的网关设备。它可以和多种不同的数据网络连接,如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文献中,把GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换,从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络。GPRS网络与外网的分界线,对内负责Gn网络的传输,对外是一台因特网路由器。其中的BGGSN(Border GGSN)负责连接不同运营商之间的Gn网络,实现网间漫游。GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网与其它GGSN和SGSN相连。实验室中采用的是GGSN9811设备。GGSN9811机架、机框图,单板配置图,硬件逻辑结构图,实物图分别如图1.2、1.3、1.4、1.5所示:
    这里写图片描述        这里写图片描述
      机架中标识1为配电盒,2为 1 U 假面板,3为 2 U 假面板,4.为交换机走线框,5为 1 U 大容量光纤架,6为 GGSN9811处理框。机框中1为风扇塑胶面板,2为风扇模块,3为单板区,4为进风框,5为电源塑胶面板,6为电源模块,7为把手,8为弯角,9为走线槽。
      GGSN9811有LPU、SRU、SFU、SPU单板,其中SRU是交换与路由单元,负责收集路由信息和生成路由表,同时作为系统操作维护代理。SPU是业务处理单元,负责包括GTP,话单等和业务相关的处理。LPU是线路接口处理单元,提供到外部网络的物理接口和数据转发。SFU是交换网络单元,实现业务数据的集中快速交换。
      GPRS网络与外网的分界线,对内负责Gn网络的传输,对外是一台因特网路由器。其中的BGGSN(Border GGSN)负责连接不同运营商之间的Gn网络,实现网间漫游。GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网与其它GGSN和SGSN相连。其主要的功能有:网络接入控制功能、维护路由表,实现路由选择和分组的转发功能、用户数据管理,实现对分组数据的过滤、移动性管理功能等。 GGSN9811的硬件逻辑结构图,实物图如图1.4所示
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    UMG8900

      UMG8900 提供语音和电路相关数据业务的传输和交换功能,实现不同网络之间的业务流格式的转换和承载和处理的功能。实现了标准的 Mc 接口,在Mc 接口上遵从 H.248 协议与 MGC进行通信。H.248可以采用SCTP、UDP等不同的传输层协议来进行传输,目前在UMTS、GSM组网中应用较多的是采用SCTP协议来传输。属于GSM移动通信系统解决方案的核心网络设备,可协助运营商构造低成本、可盈利、面向未来的移动通信网络。UMG8900实物图如图1.5所示:
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      图1.5是实验室实物图,UMG8900 采用 N68-22 机架, 遵循 IEC-297 标准。600 mm (宽)* 800 mm (深)* 2200 mm (高) 。N68-22 机架有46U 的内部可用空间 (1U=44.45mm=1.75inches),由配电框、半一体化的MGW插框、导风框、走线槽、假面板、机架、滑道和光纤卷绕盘等部件组成 。单机柜最多可以放置三个机框。
      UMG8900设备硬件平台采用分组交换和窄带交换合一化设计,可以由效支持基于TDM方式的窄带业务和基于IP/ATM方式的分组业务。采用分组交换和TDM交换合一的硬件平台,既可以满足现有TDM网络业务应用的需要,同时又可以满足分组网络的应用,这样,当网络演进到全IP网络后,设备无需硬件升级,通过软件升级可以平滑演进。

    MSOFTX3000

      MSOFTX3000主要完成位置管理、呼叫控制、媒体网关控制等功能,可以同时作为MSC Server、 TMSC Server 、GMSC Server、VLR、SSP等功能实体进行组网。MSOFTX3000采用N68-22机柜:宽600mm,深800mm,高2200mm,基本框:提供时钟、E1、IP、ATM等外部接口,并可以完成完整的业务处理。MSOFTX3000机柜、插框图分别如图1.6,图1.7。
    这里写图片描述 这里写图片描述
      MSOFTX3000基本框在综合配置机柜中固定配置,提供时钟、E1、IP、ATM等外部接口,并可以完成完整的业务处理。MSOFTX3000每个机框有21个标准单板插槽,背板中置,单板采用前后对插方式安装。MSOFTX3000基本框在综合配置机柜中固定配置,提供时钟、E1、IP、ATM等外部接口,并可以完成完整的业务处理。一共有四十个插槽,前20个插槽实现处理业务功能,后20个插槽实现接口连接功能。如图1.8所示:
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      各个单板完成各种功能,前后插板相互对应,前插板提供业务,后插板进行连接。如WSMU业务处理框的主控板,后单板对应SIU提供以太网口,HSC实现链接。WEPI单板:为CSU的后插板,处理MTP1物理层消息,为CSU提供窄带信令物理接口; WIFM/WBFI单板:为前插板,主要完成IP包的收发并具有处理MAC层消息; WCKI单板:提供2、3级标准时钟同步信号,位于主控框的13、14以及15、16槽位,此板与电源板一样,一块单板占用两个槽位; WBSG单板:处理经过WTFM和WAFM一级分发处理后的IP、ATM包;WCCU/WCSU单板:CSU单板处理MTP-2协议,CCU处理MTP-3及以上协议;WCDB/WVDB:CDB为前插00号框,是中央数据库,而VDB单板则是保存移动用户的签约数据; WMGC单板:提供WGM注册,内部链路状态的维护。
      MSOFTX3000硬件逻辑结构由5个模块组成,即:系统支撑模块、接口模块、信令底层处理模块、业务处理模块和操作维护模块。如图1.9所示:
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    SGSN9810

      SGSN9810是服务GPRS(Serving GPRS Support Node)支持节点,是为提供分组数据业务而引入的一个网元设备,SGSN作为移动通信网络GPRS/WCDMA核心网分组域设备重要组成部分,分为基本框和交换框,主要完成分组数据包的路由转发、移动性管理、会话管理、逻辑链路管理、鉴权和加密、话单产生和输出等功能。SGSN9810支持丰富的业务和功能,支持多种标准接口及物理接口。SGSN9810支持的协议标准接口图如图1.10所示:
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      SGSN9810机柜尺寸(N68E-22)高: 2200mm、深: 800mm、宽: 600mm;每个机柜中可以配置四个标准的机框—PSM框;每个框根据功能的不同,可以将PSM框分为交换框、基本框和扩展框。
    SGSN9810机柜、机框图,如图1.11所示:
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    其逻辑结构图、实体图分别如图1.12,图1.13所示
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      实验室中用到的SGSN设备为SGSN9810设备,作为GPRS/TD-SCDMA(WCDMA)核心网分组域设备重要组成部分,主要完成分组数据包的路由转发、移动性管理、会话管理、逻辑链路管理、鉴权和加密、话单产生和输出等功能。SGSN即GPRS服务支持节点,它通过Gb接口提供与无线分组控制器PCU的连接,进行移动数据的管理,如用户身份识别,加密,压缩等功能;通过Gr接口与HLR相连,进行用户数据库的访问及接入控制;它还通过Gn接口与GGSN相连,提供IP数据包到无线单元之间的传输通路和协议变换等功能;SGSN还可以提供与MSC的Gs接口连接以及与SMSC之间的Gd接口连接,用以支持数据业务和电路业务的协同工作和短信收发等功能。
      SGSN9810基本功能有IP/PPP承载业务:用户可以通过GPRS/UMTS网络实现基于IP、PPP的各类应用。移动性管理:用来控制MS在GPRS/UMTS的接入及跟踪MS当前的位置信息。安全性管理:对操作员的权限进行控制。会话管理:实现分组数据协议PDP上下文的管理。计费功能:SGSN、GGSN负责收集每个MS与无线网络及核心网络资源使用相关的计费信息,生产CDR,通过Ga接口发送到CG。QoS和流量管理:保证了对3GPP R99定义的四类QoS的完全支持。静态与动态路由:支持多种路由协议,可以实现Gn/Gp接口的灵活组网。SNMP功能:网管。UGFU VLAN功能:满足出报文带VLAN标签。特定用户QoS功能:对特定用户的QoS进行限制。

    HLR9820

    华为HLR9820软件包含SAU(负责信令的接入和发送)、HDU(HLR数据库单元:数据存储和访问接口,以及MAP消息处理)、SMU(用户管理单元)、BAM(提供设备操作维护接口)四个部分。HLR作为归属位置寄存器,负责移动用户管理的数据库。存储所管辖用户的签约数据及移动用户的位置信息,可为至某MS的呼叫提供路由信息。HLR9820操作维护系统功能结构图如图1.14所示
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      上图中,HDU是HLR的核心数据库,主要完成系统配置数据存储、用户数据存储、MA中业务处理、三项功能。SAU单元是一个用于信令接入和转发的交换机,主要是为IP/No.7/ATM信令提供物理接口,处理TCAP层以上(包含TCAP层)的信令,将上层信令及业务的处理送到HDU完成。BAM为用户提供了对设备的操作维护接口和后天管理功能。SMU为HLR9820提供用户数据管理功能。

    移动通信核心侧实习操作具体内容描述

      移动通信核心侧实习的内容主要是认识和了解WCDMA核心侧各个通信设备,以及简单的命令配置。老师首先给我们讲解基础知识,讲一些理论性的东西。之后就带领我们在实验室参观了各个设备,给我们讲解一些专业常识以及将之前课堂上讲的理论与实物对照起来讲解,包括每个通信设备的功能、承担的工作以及每个单板的名称、功能和个单板与单板,机柜与机柜,机框与机框之间是如何连接进行通信的。在掌握硬件基础知识后,我们还学习了各个设备的配置命令并对部分硬件进行配置。老师讲解完给我们布置作业,要求每个同学都要完成,而且每天都有答辩环节,对当天所学内容进行答辩。在实习的最后一天,以小组的形式对整个核心侧的内容进行PPT讲解及以个人为单位的答辩。我们小组负责PS域动画的讲解,我主要负责UE(3G移动终端)发起的PDP(分组数据)去激活流程部分。做数据业务,首先要PDP建立激活才能做数据物业,结束了去激活,否则就会占用资源。PDP的去激活可以由UE发起、SGSN发起及GGSN发起,我主要讲UE发起的PDP去激活流程。UE向SGSN发送去激活PDP上下文请求,接着SGSN向GGSN发送删除PDP上下文请求,GGSN完成所有要求的操作后返回确认,最后CN向UE发送PDP上下文删除确定,CN发起RAB链路释放流程。

    移动通信核心侧实习过程和认识

      首先,老师用PPT给我们讲解了基本概论与原理,然后分组轮流去近距离接触设备,找各个模块,然后在自己电脑上配置程序。我们还学习并清楚的知道了核心侧所指的就是各运营商用来连接各无线基站与后端公共电话交换网或是其他数据网络。通过核心网,运营商可以让手机用户进行语音和数据业务。在核心网的架构中,除了包含语音媒体数据业务外,还包括了记录使用者资讯和计费机制的系统。移动通信核心侧实习使我进一步消化了课堂上学到的理论知识,加深对UMG8900工作原理的理解,通过这次实习,我感到受益匪浅,更深一步了解到CS域的UMG8900接口数据配置,在Mc接口上遵循从H.248协议与MGC进行通信H.248可以采用SCTP、UDP等不同的传输层协议来进行传输,目前在UMTS、GSM组网中应用较多的是采用SCTP协议传送。虽然在自己动手的过程中遇到了一些问题,但通过跟同学讨论问老师,查资料,都一一解决了,提高了自己的动手能力,也增加了知识。

    移动通信无线侧

    移动通信无线侧实习目的和要求

    实习目的

    了解移动通信3G的发展过程,主要了解3G移动通信的具体流程;
    移动通信的无线侧,包括基站Node B以及RNC两部分;
    了解基站的基本组成部分及作用,以及无线侧各部分在无线通信中起到的作用;
    知道信号的走向,各类设备中的接口及单板作用等;
    学习移动传输设备的基本操作过程配置和常规维护管理。

    实习要求

    移动通信无线侧的运行过程,怎么运作的;
    实习过程中要爱惜设备和爱护实习场所;
    学习的过程中要服从指导老师的安排,严格遵守学习纪律。

    移动通信无线侧主要设备硬件结构介绍

      WCDMA无线接入网主要由两部分组成:无线网络控制器RNC和WCDMA系统的基站Node B,这两部分分别对应的华为方案中的设备DBS 3900和BSC6810,也就是我们实习所接触并学习的两个设备。

    基站(Node B)

      基站一共分为5个部分,上半部分共有3部分,分别为天线接收器、避雷针、RNC、天馈系统;下半部分共有2部分,分别为电源单元和BBU(基带处理)单元。具体分布位置如2.1图和2.2图所示:
    这里写图片描述这里写图片描述
      信号从天线进来经过馈线途径衰减器进入RRU。从RRU的CPRI光口出来连入BBU,然后从BBU的E1线连入防雷板,再从防雷板的E1线接入配线架。然后从配线架出去到METRE1000,进行光电转换,然后回到配线架,再接入到RNC。我们了解了信号接收和数据在NODE B设备中的走向;认识移动通信设备的外观及结构,了解集中实际设备的型号、参数、性能指标和运行情况;了解BNC的逻辑结构,RNC的逻辑结构,RNC逻辑上由 交换子系统、业务处理子系统、传输子系统、时钟同步子系统、操作维护子系统、供电子系统和环境监控子系统组成。

    BSC6810

      设备名称为BSC6810,功能名称为RNC,即无线网络控制器,BSC6810设备一个机架中可以有三个插框,其中必须具有交换插框,业务插框可有可无。RNC逻辑上有交换子系统,业务处理子系统,传输子系统,时钟同步子系统,操作维护子系统,供电子系统和环境监控子系统组成。机架图、BSC6810硬件结构–逻辑架构图如图2.3,图2.4所示:
    这里写图片描述
      机架尺寸为2200mm (高)600mm(宽)*800mm(深),可用空间为46U(U=44.45mm),空机柜时重小于等于100kg,满配置小于等于350kg。正视硬件结构主要由风扇盒,安装挂耳,前走线槽,单板构成,后背板主要由接地螺钉,直流电源输入接口,配电盒监控信号输入接口和拨码开关构成,基本业务插框中置背板,前后共28个槽位,框内单板采用前后对插方式安装。

    DSB3900

      DSB3900是第四代分布式基站。DSB3900系统组成:BBU3900、RRU3804或RRU3801E、天馈系统。如图2.5所示。
    这里写图片描述
      天线接收信号,信号经馈线进入衰减器,再到RRU到GPRI光口到WBBP经过2M线到防雷单元在到配线架进行光电转换或到光端机。
    BBU硬件结构如图2.6所示
    这里写图片描述
      如图,BBU尺寸为86.1mm(高)*310mm(深)*442mm(宽)。BBU3900设备是基带处理单元,完成基站与BSC之间的功能交互。上图中UBFA为BBU风扇盒模块,与主机通信,完成温控调速、在为信息、告警上报等;UBFA模块支持热拔插,包括风扇控制单板,风扇。UPEU为BBU电源模块,支持-48V直流输入,供电给BBU各单板、模块和风扇,为BBU提供环境监控信号。完成故障、在为监控、版本等信息上报。UELP单板为BBU E1/T1防雷单元,每块单板实现4路E1/T1信号的防雷(实验室只用1路)。UELP单板上有1个拨码开关,用于E1/T1接口匹配阻抗的选择。BBU3900主要功能包括:

    提供与BSC通信的物理接口,完成基站与BSC之间的功能交互;
    提供与RRU3804通信的CPRI接口;
    提供USB接口,执行基站软件下载;
    提供与LMT(或M2000)连接的维护通道;
    完成上下行数据处理功能;
    集中管理整个分布式基站系统,包括操作维护和信令处理;
    提供系统时钟。

    移动通信无线侧实习操作具体内容描述

      1.移动通信无线侧的组成部分。移动通信无线侧主要包括基站Node B以及RNC部分。Node B是WCDMA系统的基站,通过标准的Iub接口和RNC互连,主要完成Uu接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码。Node B是由天馈子系统,射频子系统,基带子系统,传输子系统以及控制子系统五个部分组成。对于整个信号在Node B中的走向是重点知识。在整个信号的走向中,信号从天线进入,经过馈线传至RRU,期间的信号为射频信号,经过了一个衰减器,减小辐射。从RRU中,经过光纤,将信号传至BBU,通过BBU中的E1口将线传至防雷板,防止雷击,经过SDH Metro1000,将电信号转至光信号,传至RNC。通过RNC将信号传至整个移动通信核心网,所有的线都是经过配线架在连至各个设备,防止经常在设备上插拔线,导致设备接口损坏,更换麻烦。
      2.在LMT平台上配置RNC。双击桌面的LMT图标,进入离线模式,根据面板内容,在输入命令行处输入命令即可。在配置RNC的过程中要有一定的准则,基本步骤如下:

       本局信息配置,设备配置(设置离线);
       删除单板,便于重新配置;
       增加特定单板,部分单板在Reset之后会默认;
      增加本局基本信息;
       增加源信令点;
       添加网元管理系统IP属性;
       到CS域配置;
       增加RNC Iu-cs控制面数据;
       增加Q、AAL2并配置传输资源映射;
       增加用户面AAL2 PATH端口槽口号26;
       到PS域配置; 
       增加ATM层数据;
       增加RNC Iu-ps控制面数据;
       增加节点并配置传输资源映射;
       增加用户面数据;
       到Node B的配置;
       增加RNC对外物理层数据;
       增加ATM层数据;
       增加SAAL-UNF数据;
       增加Node B并配置NCP/CCP;
       无线小区的配置。

    移动通信无线侧实习过程和认识

      首先,老师用PPT给我们讲解了基本概论与原理,包括3G移动通信发展的历程,WCDMA通信模型等等。然后就然后分组轮流去近距离接触设备,主要是对Node B设备的组成,各部分组成的作用,以及接口的作用,天线接收信号后的路径等等问题,老师还具体讲解了信号在整个系统中是进行通信的。接下来老师带领我们学习了WCDMA-RAN接口协议的理论知识,学习了Iu-CS域ATM传输协议栈,Iu—PS接口ATM传输协议栈。接着讲解了实验室数据的配置,包括RNC在华为本地维护终端的配置内容,老师详细讲解了Iu-cs的配置过程,然后根据老师的步骤自己学习了Iu-ps和Node B的配置,最后则进行的是小组对配置的考核,配置相应的代码,并讲解其中的作用。在讲解完后老师给每组布置作业,而且对每个同学进行考核,让同学们队所学内容有更深的理解。
      通过老师的讲解与指导,我们清楚的了解了WCDMA无线网技术,熟悉掌握了设备的配置命令与WCDMA无线接入网的原理。另外,我们明白了无线信号在无线侧的走向是如何的,并且是通过怎样的过程进行的转换,以及各个设备之间是通过何种方式与方法进行连接通信的。

    实习总结

      此次移动通信实习是在云塘校区理科楼B306现代通信实验室进行的,这次实习重点在于学习移动通信核心侧和无线侧中各个设备的构成、性能、作用及运行情况,熟悉各个设备的配置过程。我们从理论知识开始学习,分组轮换参观和学习设备的操作、设备的运行情况、接线情况及信号的流通过程。实习过程中,认识各个设备的基本结构及构造,认识设备中的单板,了解各个单板的作用,并在理解的基础上通过LMT平台配置数据,实现基本的移动通信功能。最后更加全面详细地了解通信设备的组成、性能、配置及运行情况。以此来加强课程学习中对移动通信理论内容的理解,为今后的学习和工作打下基础。通过本次实习,全面了解通信设备,巩固和运用所学知识,提高自己的动手能力,通过现场现场实习实训,了解移动通信设备的基本组成,掌握移动通信设备的操作与维护技能。
    这次实习让自己收获颇多,在让自己对平时移动通信课堂上所学的理论知识有了更深的理解。我们在核心侧答辩时负责的是PS域的动画讲解,我主要负责UE(3G移动终端)发起的PDP(分组数据)去激活流程部分。做数据业务,首先要PDP建立激活才能做数据物业,结束了去激活,否则就会占用资源。PDP的去激活可以由UE发起、SGSN发起及GGSN发起,我主要讲UE发起的PDP去激活流程。UE向SGSN发送去激活PDP上下文请求,接着SGSN向GGSN发送删除PDP上下文请求,GGSN完成所有要求的操作后返回确认,最后CN向UE发送PDP上下文删除确定,CN发起RAB链路释放流程。通过这次的讲解,我对数据业务的进行有更多的认识。
      这次实习是以老师讲授,学生实践的形式进行的。老师给我们同学分了组,每次讲授完后对不同的学习小组分配不同的学习任务,由整个学习小组的同学共同完成。培养了我团队合作的能力,也知道了团队的重要性,为以后的工作打下了良好的基础。而且这次是自己第一次近距离接触基站,对基站进行操作,让自己对基站及自己所学专业有了更深的认识。在实习过程中,老师对每组同学每个同学都安排了不同的学习任务,而且是每天进行考核,这让同学们的学习热情都很好,都在积极的完成自己的任务,有利于培养我们在该方面的设计能力,锻炼我们独立分析问题和解决问题的能力,理论与实际相结合,通过实习全面了解移动通信设备的组成,了解移动通信设备和通信网的组成管理与发展趋势巩固和扩大所学知识,为以后走向工作岗位良好基础。

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  • 移动通信协议

    千次阅读 2013-03-31 16:54:46
    作为移动通信软件工程师您应该了解最基本的移动通信协议,更严格的来讲不是了解,而应该是精通,面临3G时代的到来,国家需要复合型移动通信人才,对于开发人员也提出了新的更高的标准要求:即拥有传统软件的开发经验...
            
    作为移动通信软件工程师您应该了解最基本的移动通信协议,更严格的来讲不是了解,而应该是精通,面临3G时代的到来,国家需要复合型移动通信人才,对于开发人员也提出了新的更高的标准要求:即拥有传统软件的开发经验又掌握丰富的移动通信技术。毕竟移动通信软件工程师主要编程方向是通信子网和资源子网的接口,所有的编程思路也都基于通信协议之上。如果不懂协议那么我们在实现这些编程思路的时候就会很迷茫,或者说思路很不清晰,对于某种通信状态的流程不了解,大概框架不了解也就做不出优秀的软件。譬如如果您不知道一条短信是如何实现发送和接受的整个过程,那么在开发相应的应用软件时也就会一头雾水,在团队中只能跟着别人的思路走。有人可能会说:“我为什么要知道通信协议?我又不做那方面的开发!”。注意,我这里只是针对于想在移动通信领域搞软件开发的人员来说的。毕竟社会上传统的java工程师很多,如果您是其中一位,能够体现您比别人有优势的地方未必就是您多知道多态分为两种:一种是方法的重载;一种是和继承有关的多态。扎实的java基础固然是必须,但是对于个人整体能力的提升和对于自己目标的实现,单一的java工程师还是显得有些劣势所在。

      我个人认为作为移动通信软件开发人员应该掌握如下有关移动通信协议的内容:(备注:资料完全是有笔者亲自整理,不足之处请读者朋友指正)
      作为移动通信软件工程师应该熟悉基本的移动通信协议,在这里我就说高级移动通信协议了,那个涉及到更复杂的内容。  
       整个框架:(如果读者朋友感觉下边内容过于专业或者枯燥可以直接阅读文章的最后部分,本人总结了关于OSI部分的精华)  

      一、TCP/IP:
    (1)掌握协议的构成成份。
    (2)理解OSI模型、TCP/IP模型。
    (3)掌握以太网的接入方法,以太网和802.3帧的区别是什么?了解无线以太网无线以太帧的构成。
    (4)第二层主要设备和工作原理。
    (5)掌握IP层主要必须协议、IP编址、理解协议配置步骤。
    (6)理解传输和应用层主要协议功能。

      二、七号信令
    (1)掌握三种信令单元的功能。
    (2)信令网组成。
    (3)信令点编码。
    (4)移动网和信令网的关系。

      三、移动网
    (1)GSM网络结构、信道、帧。
    (2)GSM互联其他网络。
    (3)GSM网络组成设备的功能。
    (4)GSM的编号。
    (5)MSC局数据步骤。
    (6)GPRS网络结构。
    (7)GPRS协议模型。
    (8)GPRS路由管理。
    (9)EDGE组网。

     第一、网络技术的基础(向移动通信软件开发人员转型的入门阶段  要学习通信协议,我们先从网络技术基础开始学起,这也是传统软件开发人员向移动通信软件开发人员过渡的入门知识,掌握这几个知识点后,你也就基本对计算机通信有个概念了。

      在本阶段应该掌握以下知识点:
    (1)网络协议的概念
    (2)传输模式的种类和它们的区别
    (3)能够描述出OSI(开放系统互连参考模型)的七层
    (4)了解调频、调幅、调相的原理和区别
    (5)知道正交调幅的概念和解决的问题
    (6)知道脉码调制和脉冲幅度调制的区别(模数转换的两种方式)
    (7)复用的概念及其主要的三种复用技术是什么
    (8)FDM(频分复用)如何将多个信号组合为一个,又如何分开?FDM和WDM的相似之处和不同之处
    (9)TDM(时分复用)的两种类型。TDM如何将多个信号合并成一个,又如何分开
    (10)CDM(码分复用)的原理
    (11)单比特差错和突发差错的区别
    (12)已知数据比特的位数,掌握计算纠正一位差错所需要的冗余比特数的公式
    (13)海明码的先进之处和引入的目的。
    详细介绍:

    一、网络协议的基本概念
      网络协议是在网络上的各台计算机之间的一种语言,它是通信双方为了实现通信所进行的约定或所做的对话规则,不同的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行通信(为了避免重复工作,每个协议应该处理没有被其他协议处理过的通信问题,并且协议之间可以共享数据和信息)internet上的计算机通常使用的是TCP(传输控制协议)/IP(互联网协议---主要用于负责IP寻址、路由选择和IP数据包的分割和组装)。

      协议包括三部分:
      (1)语法:确定通信双方“如何讲“,定义了数据格式、编码和信号电平等
      (2)语义:确定“讲什么“,定义了用于协调同步和差错处理等信息
      (3)同步:确定“讲话的次序“,定义了速度匹配和排序等
    二、传输模式的种类和区别(由于传输模式的概念比较简单,本文已省略)
      (一)基本概念:
      (1)传输:是信源到信宿之间的过程
      (2)信道:是指通信系统中传输信息的媒体或通道
      (3)传输速率:是衡量传输的一个标准,单位是Mpbs(兆比特/秒),它与我们通常所说的“带宽”是一个意思.
      (4)带宽:有两层意思:
      从电子电路角度出发,指电子电路中存在一个固有通频带,指的是电路可以保持稳定工作的频率范围(包括显示器带宽、通信/网络中的带宽)。
      第二层意思指的就是传输率(如内存带宽、总线带宽、网络带宽等)。
      (二)模式分类:
      (1)单工:如键盘和传统的监视器
      (2)半双工:对讲机和BP机等民用无线电设备都是半双工(无论哪一方进行传输,都使用信道的整个带宽)
      (3)全双工:如电话网络。原理解释:两个方向的信号共享链路带宽,共享有两种方式进行:一种是链路具有两条物理上独立的传输路径,一条发送,一条接收;一种是为传输两个方向的信号而将信道一分为二。

    三、画出OSI(开放系统互连参考模型)。

      (一)物理层:包含那些在物理介质上传输比特流所必需的功能,它定义了接口与传输介质的机械和电气特性,也定义了物理设备和接口为了传输而必须执行的过程与功能,还有传输介质的类型。
      (二)数据链路层:将物理层中对数据不做任何改动的传输通道变成可靠的链路,并负责节点到节点的传输。这样可以将物理层的数据无错的传给上层(网络层)。

    具体职责:
      (1)成帧(将比特流划分成帧的易处理数据单元)
      (2)物理地址(也叫硬件地址)
      (3)流量控制
      (4)差错控制
      (5)访问控制
      (三)网络层:负责将包从源地址传递到目的地址,可能会通过多个网络(或链路)。

    网络层的具体任务:
      (1)逻辑寻址
      (2)路由

      (四)传输层:负责整个报文从源端到目的端(端到端)的传输过程。
    建立一条连接包含三个步骤:建立连接、数据传输和连接释放。

    传输层的具体任务:
      (1)服务点寻址
      (2)拆分和组装
      (3)连接控制
      (4)流量控制
      (5)差错控制

      (五)会话层:前面三层提供的服务对某些进程是不需要的。会话层是网络的对话控制器,它建立和维护以及同步通信系统交互操作。

    具体任务:
      (1)会话控制
      (2)同步

      (六)表示层:是关于两个系统之间交互信息的语义和语法。

    具体职责:
      (1)翻译
      (2)加密/解密(实际中加密在这层现在并没有实现,都是在高层应用软件来解决的)  
      (3)压缩
      (七)应用层:使得用户(无论是人还是软件)可以访问网络。它为用户提供了接口和服务支持,如电子邮件、远程文件访问和传输、共享数据库管理以及其他分布式信息服务。(注意:在本层中不增加任何头部和尾部信息)。

    应用层的具体任务如下:
      (1)网络虚拟终端
      (2)文件传输、访问和管理(FTAM)
      (3)邮件服务
      (4)目录服务

    四、了解调频、调幅和调相的原理和区别?
      (1)调幅(AM):对载波信号进行调制,使振幅根据调制信号的改变而变化(调制信号变成了载波信号的包络线)。调幅信号的带宽BWt等于调制信号带宽BWm的两倍,并且覆盖以载波频率为中心的频率范围。
      (2)调频(FM):载波信号的频率随着调制信号电压(振幅)的改变而调整。一个调频信号的带宽等于调制信号带宽的10倍,即BWt=10*BWm,而且和调幅带宽一样以载波频率为中心。
      (3)调相(PM):载波信号的相位随调制信号的电压变化而调整,当信息信号的振幅变化时,载波信号和相位随之发生相应的改变。

    五、什么是正交调幅
      QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 正交调幅。
      一种调制数字信号的编码方法,它兼用振幅编码和相位编码。该方法既可以用于下行,也可以用于上行,不但可以增加合法信号的数目,也能让信号之间保持较大的差异,它为每个比特组合分配一个给定振幅和相移的信号。该方法的优点是能充分利用带宽和抗噪声能力强。(备注说明:(1)波特率:模拟信号的速率,等于每秒钟传输的数据位数,有压缩和没压缩之分,跟阀门电路有关.(2)比特率:数字信号的名词,模拟信号经过采样量化后,变为数字信号,那在数字信号要如何表示经过数字化的视频和音频呢,就要用到比特率来表示,用的比特位越多(比特就是二进制里面最少的单位),比特率就越大,视频音频质量就越好.


    六、知道脉码调制和脉冲幅度调制的区别(此为模数转换的两种方式)
      (1)脉冲幅度调制(PAM)
    按照一定的时间间隔对模拟信号进行采样,接着产生一个振幅等于采样信号的脉冲。
      (2)脉码调制(PCM)
    由PAM产生的信号看起来似乎是数字式的,但由于脉冲的振幅和采样信号一样,所以其取值是随意的。使脉冲真正数字化的一种方法为采样信号分配一个预先确定的振幅,这种处理方法称为脉码调制(pulse code modulation,PCM)

      PCM有几种普通的应用:
      其一是长途电话线上的语音信号的数字化。按照国际标准,每秒采样8000次,每个采样8个比特,依照尼奎斯特定理这个频率是电话机所能够处理的最大语音频率的两倍多一点,它要求每秒8*8000,即大约64kbps的比特速率;
      其二是光盘(CD)技术。CD上的音乐是应用PCM编码成数字格式的。

    七、复用的概念及其三种主要的复用技术是什么
      (一)复用:当连接两台设备的介质的传输能力比设备间的传输要求更高时,该链路就可以被共享。复用就是允许同时通过一条数据链路传输多个信号的一种技术。
      (二)主要的复用技术:
      (1)频分复用FDM:
      所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。多路信号调制在不同载频上进行复用。是一种模拟技术,在链路带宽大于要传输的所有信号带宽之和时采用。如有线电视、无线电广播、光纤的波分复用、频分多址的TACS制式模拟移动通信系统。
      (2)时分复用TDM(是在物理层实现的):
      所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。多路信号占用不同时隙进行复用。是一个数字化过程,当传输介质的数据速率容量大于发送和接收设备所需要的数据速率时就可以采用它。如电话网采用这种技术。
    包括同步时分复用(电路交换)和异步时分复用(包交换)。
      在这里我多说几句:中国采用欧洲体制,以E1为一次群(2.048M=32*64k);
      而美国、日本等国家采用北美体制,以T1为一次群(24*64k)。
      具体原理:3.9ns为一个话路,共32个话路,发送方逆时针旋转的同时接收方顺时针旋转,转一圈就是一帧,它的缺点是浪费资源。
     
      (3)码分复用CDM:
      多路信息调制在不同的码型上进行复用。(例如码分多址CDMA数字移动通信技术,cdma的多址技术的原理是采用一组正交或准正交的伪随机序列通过相关处理实现多用户共享频率资源和时间资源)

    八、FDM如何将多个信号组合为一个?又如何将一个FDM信号分离成原来的多个?FDM和WDM有何相似之处和不同
      (1)复用过程:FDM是一个模拟过程,把频率范围相似的信号采用调幅或调频技术将信号调制到独立载波频率上(f1、f2、f3),然后将调制后的信号合成为一个复合信号并通过具有足够带宽容量的介质链路发送出去。载波频率之间的频率差必须能够容纳调制信号的带宽。这些带宽范围就是不同信号传输的信道。信号之间必须由狭长的未用带宽(警戒频带)以防止信号交叉。另外,载波频率必须不会影响原来的数据频率。
      (2)多路分解:在多路分解器中采用了一系列过滤器来将复合信号分解成组成它的各个信号。每个信号随后被送往解调器,解调器将他们与载波信号分离并转发给等待的接收方。
      (3)波分复用WDM是频分的一个特例,用在光纤通信中,除了复用和多路分解包括通过光纤信道传输光信号之外wdm在概念上与频分复用相同。不同之处是组合的频率很高。

    九、时分复用的两种类型,TDM如何将多个信号合并成一个,又如何分开?考虑TDM实现的两种方法。
      多道传输流通过细分链路和交织过程来使用单条链路,采用的链路与FDM中一样,但是这里显示的分割是时间上的并不是频率上的,信号按顺序占据链路。
      (一)同步时分复用:同步所包含的意义与在远程通信等其他领域中的含义不同,这里同步是指复用器在所有时间为每个设备都分配完全一样的时间片,不管该设备有没有数据要传输。
      (1)帧。一帧由时间片的一个完整循环组成,包括分配给每个发送设备的 一个或者多个时间片。
      (2)交织。同步时分复用以恒定速率和固定顺序在设备间轮转的过程乘坐交织。
      (3)帧定位比特。因为在同步时分复用系统中各帧内时间片的顺序不变,因而在每帧头上只需要很少的额外开销。
      (4)同步时分复用实例
      (5)比特填充
      (二)异步时分复用。
      同步时分复用不能保证使用链路的全部容量。实际上很有可能在一个给定时刻只使用了一部分时间片。因为时间片是预分配的和固定的。每当有一台设备不发送时,对应的时间片就会是空的并且浪费了通路带宽。
    异步时分复用(也叫统计复用)就是为避免这种浪费而设计的,这里的异步是可变的、不固定的。异步时分复用允许将许多较低速率的输入线路复用到一条较高速率的线路上,但是与同步时分复用不同的是,在异步中所有输入线路之和可能比通路容量大。


    十、单比特差错和突发差错的区别
      (1)单比特差错是指在给定数据单元(例如一个字节、字符、数据单元或数据包)只有一个比特被从0变为1或是从1变为0,即在数据单元中只有一个比特发生了改变。
      (2)突发差错指数据单元中的两个或者连个以上连续的比特从0变为1或是从1变为0.但它的长度是由第一各改变的位置到最后一个改变的位置来确定,其中间某些比特可以不改变

      突发差错大多发生在串行传输时。

    十一、已知数据比特的位数,计算纠正一位差错所需要的冗余比特数的公式是什么?
      2的r次方大于等于m+r+1
      (说明:m为给定数量的数据位数即要传输的数据单元的原始长度;r为冗余位的数量,它的值可以通过插入m)

    十二、引入海明码的目的和作用是什么
      海明码是一种可以纠正一位差错的编码。它可以利用单比特差错状态所需要的比特数来发现出现的差错状态,它可以在任意长度的数据单元上应用。海明码的纠错在物理层。

      这个阶段的内容大概就是这么多。下面我来总结一下这个阶段的一些东西或者一些需要读者必须掌握的东西,当然这个掌握是相对而言的。其实,涉及到物理层的东西是固化的东西,我们在实际工作中根本就用不到,但是作为(移动通信软件工程师)通信入门的基础还是必须得了解的,我们可能做不到精通但是大概应该听过这些东西。
      首先,我说一下OSI(开放系统互连参考模型)七层。我们知道这个模型是由国际标准化组织(ISO)制定的一个覆盖网络通信各个方面的标准,包括以后要讲到的TCP/IP模型都是这个模型(OSI)某层具体实现的一个版本。
      建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来:服务说明某一层为上一层提供一些什么功能,接口说明上一层如何使用下层的服务,而协议涉及如何实现本层的服务;这样各层之间具有很强的独立性,互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的,只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。网络七层的划分也是为了使网络的不同功能模块(不同层次)分担起不同的职责。
      从应用层开始说起,它为应用程序提供接口,应用程序调用这个接口以实现对应用程序的一个初始化。接下来是表示层涉及到编码(比如同样的文件在windows系统和linux系统下编码肯定会不一样)、加密和压缩,要加入表示层首部H6。再往下是会话层,跟踪会话、管理传输模式(比如是全双工还是半双工等等),要加入会话层首部H5,再下边是传输层,这是应用程序的终点传输数据片(切片工作是由网络层来完成的)每片加上首部H4,加源端口和目的端口,这个层已经有了识别应用程序的能力,以上四层在本机实现(有人观点会不同:把传输层独立出来将上三层和下三层连接起来并保证下层是以上层能够使用的型式传输的)
      低三层再来说一下,网络层包括主机域和网络域,它解决的是网间的寻址(IP地址),再往下是数据链路层,解决寻找硬件地址,即网段中具体的某一台机子,再下边是物理层,注意它不是实际的传输介质,但是它定义了传输介质的接口和机械与电气特性(规程就是流程的意思;电气特性就是电平信号的一些定义;机械特性就是比如传输介质的尺寸的配合等等,格式化的数据经过这层后它被转换成电磁信号,并在物理链路上传输)。
      说到物理层我们不得不说两种设备:DTE和DCE:前者是数据终端设备,是具有数据处理、发送和接收能力的一种设备(比如路由器,可以想象成计算机或者终端);后者是数据通信设备,它在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码的功能。注意:DTE和DCE之间是由物理层来定义的(这里用到典型的物理规范RS232,可以说是串行通信的一种协议EIA-232/V.24),标准的传输距离是100米,这里进行简单的信号定义即可通信如只是对:信号地、保护、发送数据和接收数据的定义。
      概括:在发送端每一层都在从直接上层传来的报文中加上自己的信息并将整个包传到它的直接下层,这些信息以报文头或尾部(附加在数据包的头或尾的控制信息)的型式加入报文,一般来说报文头加在第6、5、4、3、2层,尾部通常只加在第二层。在接收端报文被一层一层地打开,每一层接收并提取对他有意义的数据。
      我们说两台计算机之间能不能通信呢?这句话严格来说是错误的,应该是计算机之间的应用程序之间的通信。那么如何实现两台计算机应用程序之间的通信呢?第一、通过网络层寻找网络地址(逻辑地址即我们通常所说的IP地址)。第二、通过数据链路层来识别是那个网络的具体哪一台机子(即通过这个层的ARP和RARP协议将IP地址映射为硬件地址)。第三、通过应用层的端口号来识别是哪个应用程序(说明:当然不是只有端口才能识别应用程序)。
      如果链路是理想的传输信道,所传送的任何数据既不会出差错也不会丢失,那么数据链路层协议是根本不需要的。但是,这可能吗?不可能。所以我们需要数据链路层协议。
      如果不管发送方以多快的速率发送数据,接收方总是来得及收下,并及时上交主机,那么数据链路层协议也是不需要的。但是,这可能吗?不可能。所以我们还是需要数据链路层协议。
      这就是说,传输数据的信道是不可靠的(即不能保证所传的数据不产生差错),并且还需要对数据的发送端进行流量控制。
    看看最简单的停止等待协议。
      收方在收到一个正确的数据帧后,向发方发送一个确认帧ACK(表示“我收到啦”)。当发方收到确认帧后才能发送一个新的数据帧。这样就实现了收方对发方的流量控制。假如数据帧在传输过程中出现了差错。由于通常都在数据帧中加上了循环冗余校验CRC,所以收方很容易校验出收到的数据帧是否有差错。当发现差错时,收方就向发方发送一个否认帧NAK(表示“嘿,哥们儿,你搞错了”),以表示发方应当重发出错的那个数据帧。
      有时,链路上的干扰很严重,或由于其他一些原因,收方收不到发方发来的数据帧。这种情况称为帧丢失。发生帧丢失时,收方当然不会向发方发送任何应答帧。如果发方要等收到收方的应答信息后再发送下一个数据帧,那么就将永远等下去。要解决这个问题,可在收方发送完一个数据帧时,就启动一个超时定时器。若到了超时定时器所设置的重发时间仍收不到收方的任何应答帧,则发方就重传前面所发送的这一数据帧。
      然而现在问题并没有完全解决。当出现数据帧丢失时,超时重发的确是一个好办法。但是若丢失的是应答帧,则超时重发将使收方收到两个同样的数据帧。由于收方现在无法识别重复的数据帧,因而在收方收到的数据中出现了另一种差错,称为重复帧。要解决这个问题,必须使每一个数据帧带上不同的发送序号。若收方收到序号相同的数据帧,就表明出现了重复帧。这时应当丢弃这重复帧。但应注意,此时收方还必须向发方发送一个确认帧,因为收方已经知道发方还没有收到上一次发过去的确认帧。
      我们知道,任何一个编号系统的序号所占用的比特数一定是有限的。因此,经过一段时间,发送序号就会重复。序号占用的比特数越少,数据传输的额外开销就越少。对于停等协议,由于每发送一个数据帧就停止等待,因此用一个比特来编号就够了。就是说序号轮流使用0和1。
    由于发方对出错的数据帧进行重复是自动进行的,所以这种差错控制体制常简称为ARQ(Automatic Repeat reQuest),直译是自动重复请求,意思是自动请求重发。
      
      停止等待协议ARQ比较简单,但信道利用率不高,信道远远没有被数据比特填满。为了克服这一缺点,就产生了另外两种协议,即连续ARQ和选择重传ARQ。
      连续ARQ的要点就是在发送完一个数据帧后,不是停下来等待应答帧,而是可以连续再发送若干个数据帧。如果这时收到了收方发来的确认帧,那么还可以接着发送数据帧。由于减少了等待时间,整个通信的吞吐量就提高了。但是,收方只按序接收数据帧,如果收到有差错的某帧之后接着又收到了正确的几个数据帧,都必须将它们全部丢弃;而发方在重传时,又必须把原来已正确传送过的数据帧进行重传(仅因为这些数据帧之前有一个数据帧出了错)。这种做法又使传送效率降低。由此可见,若传输信道的传输质量很差因而误码率较大时,连续ARQ不一定优于停止等待协议。
      为了进一步提高信道的利用率,可设法只重传出现差错的数据帧或者是定时器超时的数据帧。但这时必须加大收方的缓冲区,以便先收下发送序号不连续但仍处在缓冲区中的那些数据帧。等到所缺序号的数据帧收到后再一并送交主机。这就是选择重传ARQ协议。使用选择重传ARQ协议可以避免重复传送那些本来已经正确到达收方的数据帧。但我们付出的代价是在接收端要设置具有相当容量的缓冲空间,这在许多情况下是不够经济的。正因为如此,选择重传ARQ协议在目前就远没有连续ARQ协议使用得那么广泛。
     

     
     
    本篇是续上篇未结束部分--这些都是OSI七层的精华部分(请读者牢记):  
    一、OSI七层小结(容易记忆)
      物理层:OSI模型的最底层。它提出了网络的物理特性,比如连接的电缆类型。这里是二进制值0和1的世界,也就是数据以信号的电特性(高低电平)来表示。涉及在物理信道上传输原始比特,处理与物理传输介质有关的机械的和电器的过程的接口。
      数据链路层:指明将要发送的每个数据包的大小、每个数据包的地址以使它们送到指定的接收者那里。也能提供基本的错误识别和校正机制,以确保发送的数据和接收的数据一样。分为介质访问控制(MAC)和逻辑链路控制(LLC)两个子层。MAC子层解决广播型网络中多用户竞争信道使用权的问题(因为它使用的是CSMA/CD协议)。LLC的主要任务是将有噪声的物理信道变成无传输差错的通信信道,提供数据成帧、差错控制、流量控制和链路控制等功能。
      网络层:负责将数据从物理连接的一端传到另一端,即所谓点到点通信。主要功能是寻径,以及与之相关的流量控制和拥塞控制等。就是告诉数据包从一个网络到另一个网络怎样走(术语叫“路由”)。
      传输层:通过一个唯一的地址指明计算机网络上的每个节点(可能就是你的计算机),并管理节点之间的连接。同时将大的信息分成小块信息(也就是所谓的切片),并在接收节点将信息重新组合起来。主要目的在于弥补网络层服务与用户需求之间的差距。传输层通过向上提供一个标准、通用的界面,使上层与通信子网的细节相隔离。传输层的主要任务就是提供进程间通信机制和保证数据传输的可靠性。
      会话层:在网络节点之间建立“会话”(你理解为谈判前的准备工作也行)。主要功能是信息转换,包括信息压缩、加密、与标准格式的转换(以及上述各操作的逆操作)等等。
      表示层:负责把网络上传输的数据从一种陈述类型转换到另一种类型,也能在数据传输前将其打乱,并在接收端将其恢复,这里使用了复杂的技术,甚至连福尔摩斯也难以将其弄明白。主要功能是信息转换,包括信息压缩、加密、与标准格式的转换(以及上述各操作的逆操作)等等。
      应用层:OSI的最高层,提供最常用且通用的应用程序。讨论应用程序用于同网络通信所需要的技术。在这里,我们可以看到很多熟面孔,比如HTTP(超文本传输协议),FTP(文件传输协议),WAP(无线应用协议),SMTP(简单邮件协议)等等。

    二、物理层的典型的协议规范
      RS -232C标准(协议)的全称是EIA-RS-232C标准,其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会,RS(ecommeded standard)代表推荐标准,232是标识号,C代表RS232的最新一次修改(1969),在这之前,有RS232B、RS232A。。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理标准还有RS-232-C、RS-422-A、RS-423A、RS-485。这里只介绍RS-232-C(简称232,RS232)。例如,目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口,就是RS-232C接口。物理层规范都描述了哪几类规定呢?机械特性:在RS-232C中,规定采用的连接器接口有25根针,接口形状为D形接口。电气特性:RS-232C规定,对数据信号,以+12V或+8V表示"0",-12V或-8V表示"1",对控制信号,"0"表示"开","1"表示"断 ",数据速率0-20Kbps(比特每秒),连接电缆传输距离最大为15M。功能特性:如RS-232-C的第二根针是用于发送数据的,第三根针是用于接收数据的,第四根针表示请求发送,第五根针表示允许发送。规程特性。例如,RS-232-C的一段规程为:第四根针置位->请求发送第五根针置位,允许发送->数据通过第二根针发送

      先来介绍两个很重要的概念:
      DTE (Data Terminal Equipment) 是数据终端设备,是具有一定的数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。
      DCE (DataCircuit-terminating Equipment)是数据电路端接设备,它在 DTE 和传输线路之间提供信号变换和编码的功能,并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。

      一.电气特性

      EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。

      在TxD和RxD上:逻辑1(MARK)=-3V~-15V

      逻辑0(SPACE)=+3~+15V

      在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上:

      信号有效(接通,ON状态,正电压)=+3V~+15V(高电平)

      信号无效(断开,OFF状态,负电压)=-3V~-15V(低电平)

      电缆长度:在通信速率低于20kb/s时,RS-232C所直接连接的最大物理距离为15m(50英尺)。

      最大直接传输距离说明:RS -232C标准规定,若不使用MODEM,在码元畸变小于4%的情况下,DTE和DCE之间最大传输距离为15m(50英尺)。(注意这里的15米是指DTE和DCE之间,而有的地方说是100米那是指从一个DTE到另一个DTE来说的,中间当然有modem,实际上现在可以达到600米,当然这不是一个公开的数字,是我认识的人中有通过这种方法实现了600米的通信距离。)可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4%的要求,接口标准在电气特性中规定,驱动器的负载电容应小于2500pF。
      说到这里我不得不提232芯片,实际上它就是为了克服在长距离通信的电压的衰减而实现一个电平转换,不然串口无法识别电压,不能识别信号。
      二、RS-232C的接口信号

    (一)RS232常用的接口信号有:
      (1)数据装备准备好(DSR:data set ready)
      (2)数据终端准备好(DTR: data terminal ready
      (3)请求发送(RTS:request to sent)
      (4)允许发送(CTS:clear to sent)
      (5)接收线信号检出(RLSD:received line detection)
      也叫数据载波检出线(DCD:data carrier detection)
      (6)振铃指示(RI:ringing)
      (7)发送数据(TxD:transmitted data)
      (8)接收数据(RxD:received data)
      (9)信号地(SG)和保护地信号线(PG)(备注:无方向)


      RS-232C规标准接口有25条线,4条数据线、11条控制线、3条定时线、7条备用和未定义线,常用的只有9根,它们是:

      (1)联络控制信号线:

      数据装置准备好(Data set ready-DSR)——有效时(ON)状态,表明MODEM处于可以使用的状态。

      数据终端准备好(Data set ready-DTR)——有效时(ON)状态,表明数据终端可以使用。

      这两个信号有时连到电源上,一上电就立即有效。这两个设备状态信号有效,只表示设备本身可用,并不说明通信链路可以开始进行通信了,能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。

      请求发送(Request to send-RTS)——用来表示DTE请求DCE发送数据,即当终端要发送数据时,使该信号有效(ON状态),向MODEM请求发送。它用来控制MODEM是否要进入发送状态。

      允许发送(Clear to send-CTS)——用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据,是对请求发送信号RTS的响应信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据,并向前发送时,使该信号有效,通知终端开始沿发送数据线TxD发送数据。

      这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中,因配置双向通道,故不需要RTS/CTS联络信号,使其变高。

      接收线信号检出(Received Line detection-RLSD)——用来表示DCE已接通通信链路,告知DTE准备接收数据。当本地的MODEM收到由通信链路另一端(远地)的 MODEM送来的载波信号时,使RLSD信号有效,通知终端准备接收,并且由MODEM将接收下来的载波信号解调成数字两数据后,沿接收数据线RxD送到终端。此线也叫做数据载波检出(Data Carrier dectection-DCD)线。

      振铃指示(Ringing-RI)——当MODEM收到交换台送来的振铃呼叫信号时,使该信号有效(ON状态),通知终端,已被呼叫。

      (2)数据发送与接收线:

      发送数据(Transmitted data-TxD)——通过TxD终端将串行数据发送到MODEM,(DTE→DCE)。

      接收数据(Received data-RxD)——通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据,(DCE→DTE)。

      (3)地线

      有两根线SG、PG——信号地和保护地信号线,无方向。

      上述控制信号线何时有效,何时无效的顺序表示了接口信号的传送过程。例如,只有当DSR和DTR都处于有效(ON)状态时,才能在DTE和DCE之间进行传送操作。若DTE要发送数据,则预先将DTR线置成有效(ON)状态,等CTS线上收到有效(ON)状态的回答后,才能在TxD线上发送串行数据。这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有用,因为半双工的通信才能确定DCE已由接收方向改为发送方向,这时线路才能开始发送。

      2个数据信号:发送TXD;接收RXD。

      1个信号地线:SG。

      6个控制信号:

      DSR数传机(即modem)准备好,Data Set Ready.

      DTR数据终端(DTE,即微机接口电路,如Intel8250/8251,16550)准备好,Data Terminal Ready。

      RTS DTE请求DCE发送(Request To Send)。

      CTS DCE允许DTE发送(Clear To Send),该信号是对RTS信号的回答。

      DCD 数据载波检出,Data Carrier Detection当本地DCE设备(Modem)收到对方的DCE设备送来的载波信号时,使DCD有效,通知DTE准备接收,并且由DCE将接收到的载波信号解调为数字信号,经RXD线送给DTE。

      RI 振铃信号 Ringing当DCE收到交换机送来的振铃呼叫信号时,使该信号有效,通知DTE已被呼叫。

      简单的来概括RS232接口信号通信程序为:就绪-请求-发送-释放


    三、通信的流量控制如何进行的,详细描述,纠错分为几个层面.

      在上一篇文章中我已经提到了ARQ纠错方法,也可以说它是流量控制的方法,也就是说它有差错控制和流量控制两种功能。也正是这种有效的检错重传机制保证了数据链路层对上面的网络层提供可靠传输的服务,强调一点ARQ是属于数据链路层的纠错方法,停止等待协议是它的一个特例。其重要的方法还是包括那两种即连续重传(只按序接收数据帧,即如果不按序就要求重传)和选择重传。还有提到的重传时间,一般选为略大于“从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间”。

      (一)停止等待协议的要点有:
      (1)连续出现相同发送序号的数据帧,表明发送方进行了超时重传,接收方连续收到相同发送序号的数据帧,表明接收端收到了重复帧。
      (2)发送端在完成发送数据帧时,要保留副本以备没有发送成功进行重传,直到确认收到后则清除这个副本。
      (3)CRC检验是由硬件完成的,自动丢弃出错帧(用户或上层软件感觉不到)

      (二)通信的流量控制:(由收方控制发方的数据流,乃是计算机网络中流量控制的一个基本方法)
      采用滑动窗口协议作为流量控制方法。
      滑动窗口协议是一种改进的连续ARQ协议,它在发送端和接收端分别设定所谓的发送窗口和接收窗口。发送窗口用来对发送端进行流量控制,而发送窗口的大小就代表在还没有收到对方确认信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。同理,在接收端设置接收窗口是为了控制可以接收哪些数据帧而不可以接收哪些帧。在接收端只有当收到的数据帧的发送序号落入接收窗口内才允许将该数据帧收下。若接收到的数据帧落在接收窗口之外,则一律将其丢弃。当接收端接收到了接收窗口内起始的那个数据帧后,接收窗口将向前移动。同理,当发送端收到了发送窗口内起始帧对应的确认帧之后,发送窗口也将向前移动。不难看出,只有在接收窗口向前移动时,发送窗口才有可能向前移动。正因为收发两端的窗口按照以上的规律不断地向前滑动,因此这种协议称为滑动窗口协议。

      精华提取:
      滑动窗口(协议)
      (1)发送端和接收端分别设置发送窗口和接收窗口;
      (2)发送窗口用来对发送端进行控制;
      (3)发送窗口的大小Wt在对方还没有发送过来之前规定的窗口的大小,规定对方最多发送多少个数据帧(明确一点:是接收方发给发送方)。
      重要性 :
      当发送窗口和接收窗口的大小都等于1时,就是停止等待协议(因为等于1时就没有校验尺了,每一次都要确认,就会称为停止等待协议,应该是成批的数据才可以。)
     

      (二)纠错层面:
      (1)数据链路层的差错控制:数据链路层增加了一些机制用来检测与重发损坏帧或丢失帧,从而增加了物理层的可靠性。差错控制通常在一个帧的结束处增加一个尾部来处理。
      (2)传输层的差错控制:这一层的差错控制是端到端的,不是在单条链路上,发送方的传输层确保整个报文无差错(损坏、丢失或重复)地到达接收方的传输层。通常通过重发来纠正错误。
      (3)另外物理层面也有纠错功能

    四、OSI模型的目标和所解决的问题
      解决不同系统交换信息的方法问题,使得用户不必去关心个别系统怎样工作和如何通信。它希望打造开放的平台,通过分层的概念开发分层的设备。解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题。就是在不需要改变系统的软硬件逻辑结构的条件下,使不同的系统间的通信称为可能。

      它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来:服务说明某一层为上一层提供一些什么功能,接口说明上一层如何使用下层的服务,而协议涉及如何实现本层的服务;这样各层之间具有很强的独立性,互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的,只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。网络七层的划分也是为了使网络的不同功能模块(不同层次)分担起不同的职责,从而带来如下好处:
      (1)减轻问题的复杂程度,一旦网络发生故障,可迅速定位故障所处层次,便于查找和纠错;
      (2)在各层分别定义标准接口,使具备相同对等层的不同网络设备能实现互操作,各层之间则相对独立,一种高层协议可放在多种低层协议上运行;
      (3)能有效刺激网络技术革新,因为每次更新都可以在小范围内进行,不需对整个网络动大手术; 便于研究和教学。
      (4)网络分层体现了在许多工程设计中都具有的结构化思想,是一种合理的划分
     
     
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  • 移动通信的主要特点

    千次阅读 2020-11-10 21:59:46
    1、移动通信基本概念 所谓移动通信,是指通信双方至少有一方处于移动(或暂时停止)状态下的通信,包括移动体与固定体之间的通信,移动体之间的通信等。简单来说,就是移动中的信息交换。 移动通信系统示意图: ...

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    1、移动通信基本概念

    所谓移动通信,是指通信双方至少有一方处于移动(或暂时停止)状态下的通信,包括移动体与固定体之间的通信,移动体之间的通信等。简单来说,就是移动中的信息交换。

    移动通信系统示意图:

    移动通信和固定通信的区别:

    (1)接口

    固定通信的接口是钉在墙上的,插一根电话线/网线就可以用,通过这个接口和固定网络进行联系。

    移动通信的用户端是通过“空中接口”与无线网络保持联系。

    空中接口引发问题:

    • 如何在复杂无线电波传播环境下有效传输信息?

    无线传播媒质的优点是允许通信中的用户在一定范围内自由活动。缺点是传播特性一般都很差。主要有传播损耗、阴影效应、多径效应、多普勒效应。

    解决:(移动通信信道)能够帮助我们详细了解无线信道衰落产生的原因,从而为我们选择合理的抗衰落技术提供理论依据。

    • 在开放的无线电波传播环境下如何有效对抗移动台受到的噪声和干扰?

    噪声:内部噪声(热噪声、电源噪声)、自然噪声(大气噪声、太阳噪声)、人为噪声(电动机、电气开关等产生的电磁辐射)。

    干扰:邻道干扰、互调干扰、同频干扰、多址干扰,以及近地无用强信号压制远地有用弱信号的现象(称远近效应)等等。

    解决:(组网技术基础)能够帮助我们详细了解移动通信环境下的干扰,从而为我们进行合理的系统设计打下牢固的基础。

    • 如何在有限的无线电频谱资源下提高系统容量?

    如何提高通信系统的通信容量,始终是移动通信关注的焦点。

    一方面要开辟和启用新的频段;另一方面要研究各种新技术与新措施,如压缩信号所占带宽、频率复用等方法来提高频谱利用率。

    解决:(组网技术基础) 将讲述提高蜂窝系统容量的方法

    • 基站如何区分手机?

    一个墙上的插口通常只能对应一台电话,而基站的一根天线要同时接收很多移动台发来的信号

    如何区分哪个信号来自哪个移动台?

    解决思路:引入多址接入技术

    • 基站如何找到手机

    固定电话的位置是固定的,通信网络找指定的接口即可;

    而移动通信中,手机的位置随时在变化,谁知道手机在哪个基站下面?

    解决思路:移动性管理之位置更新。

    • 如何保证“移动”着打电话不会有问题

    解决思路:移动性管理之越区切换

    • 如何识别手机用户的身份?

    固定通信的终端一般直接接在用户家里或者公司里,接口就是身份。

    移动通信用户是移动的,无法根据物理位置确定其身份,系统对用户的鉴别相当于对终端的鉴别。

    解决思路:用户管理—鉴权

    • 如何保证对话不被他人窃听?

    移动通信的空中接口是开放性的,无线电波的传递容易被他人窃听和截获。

    基站发送随机数据,手机利用自己的密钥产生随机加密序列对空中接口的数据进行加密。

    解决思路:用户管理—加密

    2、移动通信的主要特点

    (1)移动通信必须利用无线电波进行信息传输。        

    这种传播媒质允许通信中的用户可以在一定范围内自由活动, 其位置不受束缚, 不过无线电波的传播特性一般都很差。 首先, 移动通信的运行环境十分复杂, 电波不仅会随着传播距离的增加而发生弥散损耗, 并且会受到地形、 地物的遮蔽而发生“阴影效应”, 而且信号经过多点反射。会从多条路径到达接收地点, 这种多径信号的幅度、 相位和到达时间都不一样, 它们相互叠加会产生电平衰落和时延扩展; 其次, 移动通信常常在快速移动中进行, 这不仅会引起多普勒(Doppler)频移, 产生随机调频, 而且会使得电波传播特性发生快速的随机起伏, 严重影响通信质量。 因此, 移动通信系统必须根据移动信道的特征, 进行合理的设计。

    • 接收机运动→多普勒频移

    多普勒效应:运动中的移动台所接收的信号频率将随运动速度而变化,产生不同的频移,称为“多普勒效应”。

    • 信号多条路径传播→多径效应

    多径信号相位相反→合成信号的幅度快速变化 ,多径信号传播路径不同→时延散布

    • 无线电波散射→路径损耗
    • 建筑物阻挡→阴影效应
    • 强信号抑制弱信号→远近效应

       移动通信是在运动过程 中进行的,移动台之间 会出现远处移动台干扰 近处移动台的现象,称 为远近效应。因此,一 般要求移动台的发射功 率具有自动调整的能 力,同时移动台的接收 机需要具有自动增益控 制的能力,当通信距离 迅速改变时能自动进行 信号调整。

    (2)移动通信是在复杂的干扰环境中运行的

    • 城市噪声,车辆发动机点火噪声,微波炉干扰噪声等
    • 自然界中如风、雨、雪等自然噪声 — 一般可忽略
    • 移动通信网络中其他电台的干扰 — 主要的干扰源

    互调干扰 、邻道干扰、同频干扰 、多址干扰、 ISI 、  ICI 、内部干扰、 外部干扰

    邻道干扰 :是相邻的或邻近频道的信号相互干扰。目前,移动通信系统广泛使用的VHF、UHF电台,频道间隔是25kHz。然而,调频信号的频谱是很宽的,理论上说,调频信号含有无穷多个边频分量,当其中某些边频分量落入邻道接收机的通带内,就会造成邻道干扰。

    同道干扰:也称同频干扰,是指相同载频电台之间的干扰,是移动通信在组网中出现的一种干扰。在移动台密集之处,若频率管理或系统设计不当,就会造成同频干扰。在移动通信中,为了提高频率利用率,在相隔一定距离以外,可以使用相同的频率,称为同信道复用。显然,同信道小区相距愈远,同频道干扰就愈小,但频率利用率降低。因此,两者要兼顾考虑。

    互调干扰:是指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上,产生有用信号频率相近的组合频率,从而对通信系统构成干扰的现象。

    (3)移动通信可以利用的频谱资源非常有限, 而移动通信业务量的需求却与日俱增

    无线通信资源的分类:

    (4)移动通信系统的网络结构多种多样, 网络管理和控制必须有效

    移动台在通信区域内随时运动、 随机选用无线信道进行频率和功率控制 、地址登记、越区切换及漫游跟踪等技术 、入网和计费方式有特殊的要求

    (5)移动通信设备(主要是移动台)必须适于在移动环境中使用

    移动台对外界(尘土、振动、碰撞、日晒雨淋)

    影响具有很强的适应能力, 性能稳定、可靠 ,携带方便 ,功耗低、低温 ,适应新业务、新技术的发展

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空空如也

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