移动互联网中的网络小结

网络拓扑架构介绍

移动互联网可以简单地理解为手机、平板等智能移动设备通过移动网络访问互联网的应用。这里更多的讨论是互联网数据内容的交互，比如互联网中的视频、文字、语音等内容，而不关心移动设备比如手机自身的通话、短信等通信方面的内容。从端到端的数据通道看来，一条较为完整的通信链路为：

终端设备 ————> 移动/无线接入网络 ————> 核心网络 ————> 承载网 ————> 互联网上的应用服务器

其中移动接入网络，泛指2G、3G、4G的接入网部分（广义上讲2/3/4G包含接入网部分和核心网部分，但也可以侠义地指接入网部分，毕竟接入网部分是研究得最多也是最赚钱的部分，两种理解都没有错，都能在网上和书上找到出处）。无线接入网络，指代例如Wlan、Wimax这类接入网络。其中Wlan和我们自己建一个wifi还不太一样，这里一般指代的是移动运营商在基站那儿建设的Wlan接入点，类似于CMCC这种无线接入。wifi其实是Wlan的一个标准，是属于Wlan的子集。比如Wlan包含802.11的所有子协议，但是wifi一般就是指802.11b这个协议。所以我们也可以理解为wifi也属于Wlan接入网络，但wifi接入后其实后面就没有核心网络这个概念了，但这个不重要，不需要写得那么细。核心网络其实是移动接入部分的扩展一旦使用运营商的移动/无线接入部分，那么后面必然会有核心网络。核心网络的出口，便通向更广域的网络。这个网络有的地方认为就是承载网，承载网上再出去就是应用了。

但是本文的链路图跟上面有所不同，按照如下形式组织：

终端设备 ————> 移动/无线接入网络 ————> 核心网络 ————> 互联网 ————> 互联网上的应用服务器/云计算平台

改变的原因是很多的网上和书上的资料都直接写核心网络出去就是internet访问了。我想最主要的原因是这样的：
1.这种写法和上面的写法不冲突，上面的写法更强调实际的拓扑，本种写法更具有抽象和概括性。两种都是对的。
2.移动互联网其实更强调的是移动和互联网，固网链路的情况它其实是不关心的，所以可以用一个抽象的实体来表示。
3。internet其实也可以反映这是一个网络，很显然这个基于IP的网络肯定也是光纤作为骨干网的，所以本质上也没有错。

下图，为所画的简单的拓扑架构。

终端

终端广义地讲，其实只要有无线接入能够访问互联网的终端都可以算。
比如：智能手机、智能平板、带wifi功能的笔记本电脑、手持PDA、GPS终端、kindle这类功能型终端等等。
侠义地来讲，很多网上或者书上专门指代智能手机的会比较多。

在2G网络中移动终端被称为MS。Mobile station 移动终端。在2G中MS是移动终端MS+用户识别卡SIM的合成。这个MS的概念也是被用坏了！！
在3G、4G网络中移动终端被称为UE。User Equipment。
在其他无线接入网络中一般是没有专门的名词来称为终端的。这是因为往往移动互联网，研究得更多的还是2/3/4G网络接入的那些终端。

移动通信系统

移动通信系统更多的是指1G 2G 3G 4G （Wlan Wimax广义上讲也可以划分进去）的通信系统。

先来介绍下1G的移动通信系统。1G最大的特征是：
1.接入网部分：终端和基站之间传的是模拟信号，信号无加密，带宽很小。
2.核心网部分：只有电路交换域。
1G终端就是大哥大这种啦。各国1G网络的情况如下图所示（来自《大话无线通信》）

2G移动通信系统
2G技术基本可被切为两种，一种是基于TDMA所发展出来的以GSM为代表，另一种则是CDMA规格，复用﹙Multiplexing﹚形式的一种。
主要的第二代手机通讯技术规格标准有：
GSM：基于TDMA所发展、源于欧洲、目前已全球化。
IDEN：基于TDMA所发展、美国独有的系统。被美国电信系统商Nextell使用。
IS-136﹙也叫做D-AMPS﹚：基于TDMA所发展，是美国最简单的TDMA系统，用于美洲。
IS-95﹙也叫做cdmaOne﹚：基于CDMA所发展、是美国最简单的CDMA系统、用于美洲和亚洲一些国家。
PDC﹙Personal Digital Cellular﹚：基于TDMA所发展，仅在日本普及。
其中用得最多的是GSM，其次为IS-95。IS-95也被称为CDMA95，之后会发展为CDMA 1X，再之后会过渡到CDMA2000系列，就是3G了。

接下来介绍3G无线通信系统：
都是基于CDMA技术的，欧洲的WCDMA，中国的TD-SCDMA，美国的CDMA2000这个系列。

接下来就是4G无线通信系统：
两种制式：FDD-LTE TDD-LTE。

此外，还有2.5G GPRS 2.75G EDGE，3G或者说4G的Wimax（有人认为是4G）。

接下来给出2G 3G 4G的典型网络组图。

上图中，BSC和BTS构成了基站子系统BSS，交换子系统NSS负责实现数据的电路交换。

上图为GPRS的网络结构。

上图为某个版本某个时间段内的3G的网络结构。

上图为4G某个版本某个时间段内的网络结构。

上图为2G 3G 4G 以及其他无线接入，通过4G核心网，访问网络资源的示意图。

其中可以用GSM泛指二代移动通信系统，UMTS来泛指三代移动通信系统,LTE来泛指四代移动通信系统。

接入网

2、2.5、2.7G的接入网被称为GERAN；
3G及3G和4G之间的接入网被称为UTRAN；
4G接入网被称为E-UTRAN，

2G接入网技术：
2G接入网起源于20世纪90 年代初期，它有时分多址（TDMA）与码分多址（CDMA）两种多址方式，与第一代通信系统相比，第二代通信系统把时间与频率相结合并以此来寻址，频谱的利用率得到了提高，也提供了更大的容量；不仅能够提供语音业务，而且能够提供数据业务；通话过程稳定、音质清晰；具有很好的抗干扰性和保密性；能够进行省内和省际漫游；但是数据传输率低，而且业务发展有限，无法满足人们日益增长的对数据传输类业务的需求。具有代表性的2G接入网技术有欧洲的GSM 和美国的CDMA95。

2.5G接入网技术：
GPRS是介于2G和3G之间的技术，也被称为2.5G。GPRS接入技术基于GSM接入技术，GPRS在原GSM网络的基础上叠加了支持高速分组数据的网络，向用户提供WAP浏览（浏览因特网页面）、E-mail等功能，推动了移动数据业务的初次飞跃发展，实现了移动通信技术和数据通信技术（尤其是Internet技术）的完美结合。GPRS的峰值速率可达到 153.6kbps。
2.75G的EDGE。

3G接入网技术：
3G接入网技术的寻址方式是码分多址（CDMA），因为使用伪随机码来区分用户，因此可以共用带宽。由于寻址方式是码分多址，使其具有比较强的抗干扰和抗多径的能力，与第二代通信系统相比，其通信速度显著提高，在高速移动环境中，其传输速率支持144kbps，步行慢速移动环境中支持384kbps，静止状态下支持2Mbps。3G移动通信系统能够覆盖全球范围，可以支持高速的数据传输服务，并且可以与互联网进行快速对接，能够通过有效利用宽频带顺畅完成对图像、声音、视频流等多种数据形式的处理过程，可以提供丰富多彩的移动多媒体业务。3G接入网在使用过程中暴露了以下缺点：由于缺乏全球统一的标准，各接入网彼此不兼容，给用户带来了很多不便；3G接入网的带宽有限，抗干扰能力与传输速度之间存在矛盾； 3G通信系统的高速数据传输还不够成熟，接入速率有限。 3G接入网技术包括美国倡导的CDMA2000、欧洲提出的WCDMA以及中国主推的TD-SCDMA。

4G接入技术：
4G接入网以OFDM技术为核心技术，它是多载波传输的一种。与3G接入网相比，4G接入网不管是上行速度还是下行速度都有了显著提高。OFDM技术将频带划分为一个个正交的子带，再把信号调制到这些子带上，以使这些信号在时间上也是正交的，在接收端采用相反的技术，能显著提高频带利用率和系统的抗干扰能力。 4G系统应该具备很高的数据传输速率；极强兼容，4G标准能够达到GSM、 CDMA、TDMA兼容，实现全球漫游，人们可以随时随地进行通信；能够支持多种QoS 等级，通过动态带宽分配以及调节发生功率来提供质量不同的业务；具有良好的覆盖性能，能提供高速以及可变速传输；网络结构自治，完全自治、自管，动态变换结构以配合系统的变化要求，具有很强的灵活性与智能性。4G接入网技术有TDD-LTE和FDD-LTE这两大类。

核心网

2G核心网技术：
2G采用的是时分复用电路交换技术，无法应对突发的分组业务。所采用的电路交换技术比较浪费资源，即使用户不使用这个时隙，该时隙仍然分给用户。
2.5G核心网技术：
GPRS核心网在GSM的基础上，引入分组交换技术，实现了分组域。分组域中，固定时隙分配改成了统计时分复用，从而使数据传输速率有所突破。
3G核心网技术：
3G核心网在由电路域和分组域组成，电路域引入软交换，实现IP传输；分组域以IP为主要传输手段传输分组数据，支持多媒体业务，能够实现Qos的保障。
4G核心网技术：
4G技术的核心网只有分组域而无电路域。EPC是分组域演进的核心网架构，为LTE无线接入提供业务服务，同时支持2G/3G和WLAN等接入。它以IP为基础，以分组交换为核心，在移动宽带化时代，将会为运营商提供更有竞争力的核心网解决方案。EPC的特点是控制承载分离（LTE接入），全IP的数据通道，支持多种接入以及单一分组域架构，且网络结构扁平化。