第十章 电信新技术

第十章电信新技术本章内容–移动通信系统的演进–下一代网络与软交换技术–无线宽带接入技术–IP多媒体子系统–通信网络及其发展演进10.1移动通信系统的演进10.1.1移动通信系统演进10.1.2第四代移动通信通信系统10.1.1移动通信系统演进第一代模拟式仅提供语音服务；第二代数字移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps，最高可达32Kbps，如PHS；而第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps；第四代移动通信系统可以达到10Mbps至20Mbps。10.1.2第四代移动通信通信系统第三代移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，第四代移动通信系统技术则以正交频分多路复用技术（OrthogonalFreqencyDivisionMultiplexer，OFDM）为核心技术，提供增值服务。图10-2第四代系统的小区/无线网络结构10.2下一代网络与软交换技术无所不在的信息需求，推动了网络融合，下一代网的愿景是：–任何事物都可以使用通信网–任何地方都能使用通信网–任何时间都能使用通信网–任何方式（融合WLAN/WiMax、有线、3G、GPS等技术）10.2.1网络融合的趋势互联网下一代移动网3G、4GB3GPSTN网广电网下一代互联网(NGI)IPv6下一代接入网下一代传输网NGN移动网图10-3下一代网的总体框架身份可识别，可计费各种业务的运营需要一个安全可靠的IP网络可以识别网络应用，动态分配网络资源图10-4多业务融合的智能网络图10-5网络家电示意图10.2.2下一代网络下一代网络（NGN）是一个建立在IP技术基础上的新型公共电信网络，能够容纳各种形式的信息，在统一的管理平台下，实现音频、视频、数据信号的传输和管理，提供各种宽带应用和传统电信业务，是一个真正实现宽带窄带一体化、有线无线一体化、有源无源一体化、传输接入一体化的综合业务网络。NGN是基于分组的网络，能够提供电信业务；利用多种宽带能力和QoS保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立；NGN使用户可以自由接入到不同的业务提供商；NGN支持通用移动性。PSTN，GSM，ATM，...网络运行中心软交换转换网关网关IP网内容服务器业务层图10-6下一代网的基本结构10.2.3软交换的网络结构及实现传统电信网的“呼叫控制”功能是与业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能也不同。软交换则与业务无关，这要求它提供的呼叫控制功能完成对各种业务的基本呼叫控制，通过把呼叫控制和业务交换分离到不同平面，提供强大的软件API接口。软交换可把低层的传输服务与控制信令协议绑定，实现业务应用层中一种服务到另一种服务的平滑过渡，并可快速地将新的业务引入到现有的平台土。基于软交换的网络体系结构如图10-7所示。传输服务层业务生成服务器（SCP）媒体服务器应用服务器策略服务器业务应用层控制层软交换软交换软交换媒体接入层核心传输网信令网关7号信令网媒体网关公共交换电信网无线网关移动网接入网关用户终端媒体网关IP/ATM/FR/X.25图10-7基于软交换的网络体系结构软交换作为新、旧网络融合和关键设备，必须具有以下功能。–1.媒体网关接入功能–2.呼叫控制功能–3．业务提供功能–4.互联互通功能10.2.4下一代互联网NGI互联网与可管理的IP网并存，NGI和NGN并存图10-8网络的演化10.3无线宽带接入技术宽带无线接入以其组网灵活迅速、升级维护方便以及高速双向数据传输等优点正赢得业界的青睐。当前，主要有WiMAX，MMDS，LMDS，WLAN，UWB，HSDPA，EVDO，SCDMA等无线宽带技术。10.3.1无线宽带接入技术标准无线宽带接入技术标准有：–个域网接入技术（WPAN）：标准IEEE802.15，如蓝牙；–局域网接入技术（WLAN）：标准IEEE802.11，如WiFi；–城域网接入技术（WMAN）：标准IEEE802.16，如WiMAX；–广域网接入技术（WWAN）：标准IEEE802.20，如Mobile-F。10.3.2短距离无线接入常见短距离无线接入技术包括：UWB、ZIGBEE、Bluetooth等。–UWB作为一种超高速的短距无线接入技术，能在10米左右的范围内实现每秒数百兆至数吉比特的数据传输速率；–ZIGBEE主要应用于家庭电器控制、工业应用等领域；–Bluetooth作为个人通信接入技术，主要应用在蓝牙耳机等领域。10.3.3WiMAX技术WiMAX是一项新兴的无线城域网（WMAN）技术，是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准。全球微波接入互操作性（WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，WiMAX）技术是宽带无线接入（BroadbandWirelessAccess，BWA）标准。10.3.4各种无线接入技术比较技术标准使用吞吐率（最高）范围频率WiMAX802.16d无线城域网75Mbit/s（20MHzBW）视距50km；非视距10～16km低于11GHzWiMAX802.16e移动无线局域网30Mbit/s（10MHzBW）3.2～8km2～6GHzWi-Fi802.11a/b/g无线局域网11～54Mbit/s（20MHzBW）100m2.4，5GHzWCDMA/UMTS3G无线广域网2Mbit/s（采用HSDPA技术，可达10Mbit/s）1.6～8km1800，1900，2100MHzCDMA20001xEV-DO3G无线广域网2.4Mbit/s（通常300～600Kbit/s）1.6～8km400，800，900，1700，1800，1900，2100MHzDSL有线接入最高达58Mbit/s1.5～7kmCable有线接入下行速率为51Mbit/s，上行速率为500Kbit/s～31Mbit/s下行频率54～860MHz，上行频率5～65MHz图10-17Wi-Fi、WiMAX与3G覆盖范围示意图10.4IP多媒体子系统（IMS）图10-19IMS分层结构图图10-19IMS分层结构图图例：CSCF：呼叫会话控制功能MGCF：媒体网关控制功能IMS业务–消息类业务、多媒体呼叫、增强型呼叫管理、群组业务、信息共享、在线游戏以及娱乐类业务等。业务类别业务细分A：消息类即时消息群组文本聊天即时MMSB：多媒体呼叫类多媒体呼叫视频电话C：增强呼叫管理类多个身份状态信息D：群组类多媒体群组呼叫聊天室PoCE：信息共享类网络会议应用日程whiteboardF：移动游戏类服务器类游戏实时P2P游戏G：娱乐类个人信息传送事件监控（比赛结果，股票）10.5通信网络及其发展演进从现有运营网络向下一代网络过渡，需要一个演进的过程，在这个过程中，会出现多种网络技术的综合；由于各网络层面本身具有技术差异，在发展中也会呈现出不同的趋势，因而决定了不同的网络层面应采用不同的演进思路。10.6实做项目及教学情境10.6.1WiMAX接入–实做项目一：WiMAX接入•目的：了解WiMAX的接入过程及原理。•要求：–（1）设计一个WiMAX接入，将计算机与校园网相连。–（2）建立WiMAX接入渠道，实现对校园网的访问。10.6.2IP电话–实做项目二：IP电话•目的：–（1）了解通信计算机网与电话网进行通信的过程。–（2）理解网络之间互联互通的过程。•要求：–（1）利用互联网提供的各种资源（如QQ、MSN等），实现PC到PC的多媒体通信。–（2）利用普通电话拔打IP电话，分析电话的通信过程。–（3）利用IP电话软件，实现PC和电话间的通信，观察分析通信过程。