第一章+数据通信网概述

,刘阳2020年5月27日,第一章数据通信网概述,中科院计算与通信学院现代数据通信网课程系列讲义,提纲,1,2,3,4,5,6,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,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),各种类型的通信网满足人们需求,针对不同客户群的业务组合举例,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）,高端商业用户和企业用户成为运营商利润的主要支撑,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,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,全球不同制式手机终端出货量走势,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,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）,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%,（iPhone3G8GB）,10,终端生产成本构成（高端示例）,提纲,1,2,3,4,5,6,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,按信号特征分类,模拟、数字、数据系统模型,一般的，数字与数据通信不严格区分,数据通信,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,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：CBln（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,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,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,提纲,1,2,3,4,5,6,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,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,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,可用性举例,一般电信设备要求系统可用性指标A99.999%。,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),101K10K100K1M10M100M1G,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）。,举例：时延所产生的地方,1011001,发送器,队列,结点B,结点A,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,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,软交换和3G业务对IP承载网QoS要求,IP承载网,RAN,RAN,MGW,MGW,75ms,75ms,25ms,25ms,50ms,250ms,软交换/UMTSCS域QoS指标(上限)分解(不采用TrFO和TFO技术),提纲,1,2,3,4,5,6,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,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,电信与互联网-行业的融合与竞争,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VPN,IP综合专线业务,NGN长途中继业务,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,电信数据网和有线电视网,融合中业务层面：IPTV、数字电视技术层面：IP承载统一业务NGB下一代广播电视网,属两个行业分管业务种类不同电信网重视信令控制和计费营帐有线电视网重视内容,三网融合将成为电信网的新热点,提纲,1,2,3,4,5,6,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,通信技术与计算技术、控制技术、数字信号处理等技术相结合是现代通信技术发展的典型标志，向数字化、宽带化、综合化和智能化。将在互动性、可扩展性、实时行、健壮性和可用性等方面取得突破。,通信网新发展总趋势,数字化通信业务综合化网络互通融合化通信网络宽带化网络管理智能化通信服务个性化,通信网发展六化,IPv6（CNGI）3G（WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA)/B3GNGN(softSwith、IMS)FTTx/ASON互联网新发展/IPTV,通信网新技术,提纲,1,2,3,4,5,6,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,用户数据流量将大于语音流量；用户总流量增长要大于收入增长即出现增量不增收；移动用户的总数和增长要大于固定用户的总数和在增长；传统电信业务在发展中国家的增长将大于在发达国家的增长也就是说将来电信市场的主要阵地将在发展中国家；统一基础通信承载平台将成为发展趋势；快速灵活的无线宽带接入成为趋势电信运营商及设备制造商重组浪潮,全球电信业发展趋势,全球运营商收入结构逐步变化,随着移动语音综合成本下降，移动资费下降，话务量大幅度向移动转移。未来运营商需要依靠多种业务经营来维持收入的增长。娱乐、媒体类业务和移动数据业务都将成为新的增长点。,全球电信运营商收入结构预测,年复合增长率,单位（十亿美金）,+30%,+25%,+5%,+4%,+15%,-4%,数据来源：多家投资银行电信行业分析报告，中兴通讯分析,20012007年销售收入年均增长28%，对当年GDP增长的贡献超过0.8个百分点，我国已成为全球最大的电子信息产品制造基地，在通信、高性能计算机、数字电视等领域也取得一系列重大技术突破。产业创新体系进一步完善。核心技术有所突破，新一代移动通信、下一代互联网、数字广播电视等领域的应用创新带动形成一批新的增长点，产业发展模式转型取得明显进展。今后三年，电子信息产业要围绕九个重点领域，完成确保骨干产业稳定增长、战略性核心产业实现突破、通过新应用带动新增长三大任务。(一)确保计算机、电子元器件、视听产品等骨干产业稳定增长。(二)突破集成电路、新型显示器件、软件等核心产业的关键技术。(三)在通信设备、信息服务、信息技术应用等领域培育新的增长点。加速通信设备制造业大发展。以新一代网络建设为契机，加强设备制造企业与电信运营商的互动，推进产品和服务的融合创新，以规模应用促进通信设备制造业发展。加快第三代移动通信网络、下一代互联网和宽带光纤接入网建设，开发适应新一代移动通信网络特点和移动互联网需求的新业务、新应用，带动系统和终端产品的升级换代。建立内容、终端、传输、运营企业相互促进、共赢发展的新体系。,电子信息产业调整和振兴规划发布,中国电信业重组后的市场环境变化,加快移动对固网替代,竞争加剧，用户激增,品牌成为核心竞争力,政企客户市场全面竞争,一家独大到三足鼎立,资费与业务是主要竞争方式,第三家竞争者进入时市场格局的变化,第三家竞争者的进入是市场从寡头垄断进入竞争的触发条件；第三家竞争者的进入将激发市场的快速增长；第三家竞争者的进入时机越早，上述特征越发突出；第三家竞争者的进入将促使第一、第二家运营商实施降低资费、大规模促销，终端补贴等措施，尽快抢占用户，整个博弈过程降低了电信服务的进入门槛。,第三家竞争者进入的竞争态势分析,电信业务2011年上半年运行,2011年上半年，全国电信业务总量累计完成5681.1亿元*，比上年同期增长15.7%；电信主营业务收入累计完成4740.7亿元，比上年同期增长10.1%。,2008-2011年各月电信主营业务收入比较,2011年上半年，移动通信收入累计完成3367.3亿元，比上年同期增长14.0%，在电信主营业务收入中所占的比重从上年同期的68.63%上升到71.03%；固定通信收入累计完成1373.4亿元，比上年同期增长1.7%，在电信主营业务收入中所占的比重从上年同期的31.37%下降到28.97%,移动电话用户,上半年，全国移动电话用户累计净增6153.7万户，达到92054.0万户。移动电话用户中，3G用户净增3345.9万户，达到8051.0万户。,2008-2011年移动电话用户各月净增比较,移动电话用户,上半年，全国移动电话用户累计净增6153.7万户，达到92054.0万户。,2008-2011年移动电话用户各月净增比较,3G发展形式,我国3G用户仍在平稳发展阶段,2011年6月份,我国新增3G用户675.4万户,达到8051.2万户。从细分结构上看,在新增用户中3G用户增长带动作用逐步明显,3G用户在新增用户中的占比,由2010年1季度的25.8%,上升至2011年6月份的63.96%。我们继续维持对今年3G用户增长较为乐观的判断,3G用户正在逐步度过平稳增长阶段,维持三季度后期渗透率将达到10%的判断。运营商3G用户和宽带用