第一章+数据通信网概述

第一章数据通信网概述刘阳2020年7月9日中科院计算与通信学院《现代数据通信网》课程系列讲义第一章数据通信网概述提纲123456通信网简介通信网分类服务质量指标数据通信网与其它网关系数据通信网技术发展方向通信行业发展分析第一章数据通信网概述人类通信需求的发展沟通通信需求信息获取需求休闲娱乐需求–人与人之间的沟通是电信客户的基本需求，也是通信产业存在的现实基础–通讯服务具有普遍服务的强制性——汶川大地震再一次凸显–通信服务演进目标：传统电话服务-〉统一通信&融合通信&多媒体通信–更多的通信需求来自互联网–现代信息化社会的发展要求–政企客户：通过信息服务提高整个社会的工作效率，提升企业/团体竞争力–个人/家庭用户：随时与外部信息世界的沟通和信息/内容获取–随着现代社会人类生活品质的提高，对休闲娱乐的不懈追求将始终存在和发展–用户不仅要求业务有丰富精彩的内容，而且要求可以通过更多方式随时随地、更加舒适地使用这些业务。–娱乐经济为电信业务的未来发展提供了无限的发展空间TIME=电信(Telecom)+信息服务(Information)+媒体(Media)+娱乐(Entertainment)第一章数据通信网概述个人与家庭市场与营销学校与教育金融与理财政府与管理固定电话网移动电话网互联网IPTVHDTV医疗卫生各种类型的通信网满足人们需求第一章数据通信网概述针对不同客户群的业务组合举例个人政企家庭语音类融合通信类视频类信息类ICT融合类资源类•语音•语音•语音•VMS•VMS•VMS•电话会议•个人彩铃•集团彩铃•IVR•呼叫中心•PTT•固网短信•移动短信•企业短信•彩信•动态号簿•集团号簿•移动IM•视频通信•企业即时通信•视频会议•行业监控•家庭监控•IPTV•手机电视•号百•WAP浏览•邮件•游戏•家庭游戏•下载/定位•手机报•搜索•定位行业应用•电子商务/支付•移动支付•企业网关•移动办公•网络安全服务•IDC•内容分发•内容中心•DRM•个人监控•亲情关爱（定位）第一章数据通信网概述19.20%16.40%69.12%55.80%11.68%27.40%高端商业用户和企业用户成为运营商利润的主要支撑44372526313791.638.310.06客户数量收入利润大客户中小企业公众客户客户数量、收入和利润对比国际典型运营商客户结构、收入和利润对比数据来源：麦肯锡报告中移动客户结构、收入对比客户数量收入中国移动各品牌客户数量和收入结构数据来源：信产部数据统计全球通神州行动感地带第一章数据通信网概述终端重要性增强优化新业务使用界面普及新业务应用降低终端成本，减少入网门槛，增加用户量。客户界面定制，促进客户更方便地获取和使用新业务，降低使用门槛。降低用户入网门槛。技术规范定制，保证终端、网络、业务平台之间的紧密配合。品牌及客户服务显性化的载体保证服务质量的重要网元终端对于用户选择运营商的影响巨大，调研说明45%的国内客户是因为某制式终端优势（款式、价格、功能），而选择某运营商！•终端功能不断增加、投资逐渐提高，对通信网发展的制约在加强，特别是3G时代第一章数据通信网概述0.10.72.05.65.29.010.513.615.916.99.911.511.510.611.58.58.38.37.9834.348.460.571.880.981.879.575.169.862.10.31.84.48.81417.92531.838.749.20000.22.49.216.223.832.440.22003200420052006200720082009201020112012EVDOCDMAGSMWCDMAHSPATD-SCDMALTEOTH全球不同制式手机终端出货量走势99%96%92%85%81%72%63%55%47%39%1%4%8%15%19%28%37%45%53%61%20032004200520062007200820092010201120123G很快超越2G成为市场的主体•2G•3G/4G•全球移动市场概览—2G向3G演进趋势明显•8•（单位：千万）•14.3％•14.1％第一章数据通信网概述成本项价格物料成本占比基带芯片BB25.0015.43%存储器MEMORY12.007.41%信号放大器PA10.006.17%线路板PCB14.008.64%壳体10.006.17%显示屏LCD25.0015.43%电池10.006.17%充电器10.006.17%其它46.0028.40%物料成本合计162.00100.00%天宇B2020C低端手机中，基带芯片和显示屏是成本占比最大的构件•9•终端生产成本构成（低端示例）第一章数据通信网概述•iSuppli公司提供该款物料总成本为164美元中高端手机的闪存、触摸屏、显示屏、CPU及基带芯片占到总成本的72%部件成本(以美元计)BOM占比8GBNAND闪存$22.8013.9%新版触摸屏$20.0012.2%显示屏$20.0012.2%应用处理器(CPU)$13.508.2%1GBSDRAM内存(移动DDR)$5.003.0%HSDPA数据基带芯片$15.009.1%2百万像素摄像头模块$7.004.3%Wi-Fi芯片组$4.002.4%电池$4.002.4%GPS$3.602.2%运动传感器/加速度传感器$2.001.2%射频收发器$4.252.6%64MBNOR闪存,32MBPSRAM$1.891.2%USB充电模块$1.801.1%蓝牙2.0+EDR$2.001.2%上述部件总成本$126.8477.3%其他成本$37.1622.7%物料总成本$164.00总硬件成本+制造成本$173.00•（iPhone3G8GB）•10•终端生产成本构成（高端示例）第一章数据通信网概述提纲123456通信网简介通信网分类服务质量指标数据通信网与其它网关系数据通信网技术发展方向通信行业发展分析第一章数据通信网概述按信号特征分类模拟、数字、数据系统模型模拟通信信道数字通信信道数字通信一般的，数字与数据通信不严格区分数据通信第一章数据通信网概述按业务种类分类•有线业务网：PSTN、有线电视网、xDSL•移动业务网：GSM、CDMA、3G（B3G）•数据业务网：X.25、FR/ATM、VoIP、互联网、IPTV、移动增值业务网等•公用网、专用网、虚拟专用网•单媒体网、多媒体网•实时通信系统、非实时通信系统第一章数据通信网概述按传输介质分类1、双绞线、五类线2、同轴电缆3、光纤4、无线介质5、其它（如电力线等）信道容量C(b/s)、信道带宽B(Hz)、信道输出的信噪比（S/N）间满足香农公式：C＝Bln（1+S/N）公路上，每秒通过车辆的数量类比为C，公路宽度类比为B，汽车数量类比S，公路上行人数量类比N第一章数据通信网概述传送层承载层控制层网络业务层高层应用层核心网接入网有线接入固定无线接入移动接入终端电信网络结构举例•目前，业界没有统一的公认电信网络结构模型第一章数据通信网概述典型电信数据网的技术架构业务运营支撑系统控制信令层媒体传送层承载层提供一个有服务质量保证的网络传送平台用户的接入控制、控制端到端媒体连接的建立、控制媒体信息流通道、计费信息采集等管理和维护，包括网络管理、业务管理、收集计费信息并进行相应的处理媒体流的传送、媒体参数的控制和不同媒体格式之间的转换包括媒体网关、业务接入控制设备等与互联网结构不同第一章数据通信网概述提纲123456通信网简介通信网分类服务质量指标数据通信网与其它网关系数据通信网技术发展方向通信行业发展分析第一章数据通信网概述接通的任意性与快速性等为基本前提1、可用性2、吞吐量（带宽）3、延迟4、抖动5、差错率/丢包率6、其它（安全、成本）电信服务规范（信息产业部令第36号）数据传输网的服务质量指标第一章数据通信网概述可用性是指系统正常的运行时间（MTBF）与总的运行时间之比（MTBF+MTTR）。MTBF:MeanTimeBetweenFailuresMTTR:MeanTimeToRepairA=MTBF/（MTBF+MTTR）要提高可用性，就必须增大MTBF，或者减少MTTR，要求选用高质量元器件，并提高系统的可维护性。可用性•通信设备受宠：空调舒服着，监控保护着，消防、防雷、防震、多级备份电源电池UPS第一章数据通信网概述可用性举例可接受的运行时间百分比每天的停机时间每月的停机时间每年的停机时间9572.00分钟36小时18.26天9914.40分钟7小时3.65天99.986.40秒钟43分钟8.77小时99.998.64秒钟4分钟52.60分钟99.9990.86秒钟26秒钟5.26分钟•一般电信设备要求系统可用性指标A≥99.999%。第一章数据通信网概述吞吐量•吞吐量是指网络传送二进制信息的速率，也称比特率，或带宽。有的多媒体应用所产生的数据速率是恒定的,称为恒比特率CBR(ConstantBitRate)应用；而有的应用则是变比特率VBR（VariableBitRate)不同媒体对带宽的要求13579高分辨率文档HDTV广播质量电视录像质量电视CD声音传真图文文本浏览101K10K100K1M10M100M1G第一章数据通信网概述延时•传输延时定义为信源发送出第1个比特到信宿接收到第1个比特之间的时间差，它包括电（或光）信号在物理介质中的传输延时和数据在网中的处理延时（如复用/解复用时间、在节点中的排队和切换时间等）。第一章数据通信网概述举例：时延所产生的地方1011001…发送器队列在链路上产生传播时延结点B结点A在发送器产生发送时延在队列中产生处理时延数据从结点A向结点B发送数据链路数据经历的总时延就是发送时延、传播时延和处理时延之和：总时延=发送时延+传播时延+处理时延第一章数据通信网概述•抖动：网络传输延时的而引起的数据包到达的错位•产生延时抖动的原因：•1、传输系统引起的延时抖动，例如符号之间的相互干扰、振荡器的相位噪声、金属导体中传输延时随温度的变化等。（物理抖动）•2、对于电路交换的网络，只存在物理抖动，对于共享传输介质的局域网（如以太网、令牌网、或FDDI）来说，延时抖动主要来源于介质访问时间的变化。（终端准备好欲发送的信息之后，还必须等到共享的传输介质空闲时，才能真正进行信息的发送，这段等待时间就称为介质访问时间）•延时抖动将破坏多媒体的同步。抖动第一章数据通信网概述软交换和3G业务对IP承载网QoS要求IP承载网RANRANMGWMGW75ms75ms25ms25ms50ms250ms软交换/UMTSCS域QoS指标(上限)分解(不采用TrFO和TFO技术)3G业务对承载网的要求端到端单向平均时延上限端到端单向平均抖动上限端到端单向平均丢包率上限终端设备UE之间250ms1ms1%MGW与MGW之间50ms10ms0.1%第一章数据通信网概述提纲123456通信网简介通信网分类服务质量指标数据通信网与其它网关系数据通信网技术发展方向通信行业发展分析第一章数据通信网概述电信数据网和计算机网1、电信和计算机角度（ITU/IETF）2、总体技术框架不同3、运营及服务对象不同4、数据通信网更复杂、质量要求高逐渐融合中（互联网/NGN）有时不严格区分第一章数据通信网概述电信与互联网-行业的融合与竞争电信运营商急需通过新业务的引入开拓新的发展空间寻求新的利润增长点通过控制业务价值链从而维持运营商传统的主导地位传统电信业服务提供商，如新浪借助电信发展中业务与承载网络分离历史机会实现网络运营商与服务提供商的分离IP接入承载网络管道化通过控制内容提供从而主导业务环境互联网产业第一章数据通信网概述要求差异企业专线上网其它Internet业务严格安全保证无安全保证严格QoS保证非严格QoS保证3GCS域业务中小企业VPNIP综合专线业务NGN长途中继业务二三四一Internet业务IP电信级业务高可靠性宽带信令SS7网扩容信令多媒体视讯3G/2.5GPS域业务大企业专线业务第一章数据通信网概述电信数据网和有线电视网