1、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程

發(fā)展過(guò)程就是：2G,3G,4G,5G的過(guò)程，用2G看txt，用3G看jpg，用4G看avi。

2、2G網(wǎng)絡(luò)

手機(jī)本來(lái)是用來(lái)打電話的，不是用來(lái)上網(wǎng)的，所以原來(lái)在2G時(shí)代，上網(wǎng)使用的不是IP網(wǎng)絡(luò)，而是電話網(wǎng)絡(luò)，走模擬信號(hào)，專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)為公共交換電話網(wǎng)。

手機(jī)沒(méi)有連接網(wǎng)線，也沒(méi)有電話線，是如何上網(wǎng)的？

1. 手機(jī)是通過(guò)收發(fā)無(wú)線信號(hào)來(lái)通信的，專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)是Mobile Station，簡(jiǎn)稱(chēng)MS，需要嵌入SIM。
2. 手機(jī)是客戶(hù)端，而無(wú)線信號(hào)的服務(wù)端就是基站(BBS)。
3. 無(wú)論無(wú)線通信如何無(wú)線，最終還是要連接到有線的網(wǎng)絡(luò)里.

基站子系統(tǒng)分兩部分:
4. 一是對(duì)外提供無(wú)線通信，叫作基站收發(fā)信臺(tái)。
5. 二是對(duì)內(nèi)連接有線網(wǎng)絡(luò)，叫作基站控制器。
基站收發(fā)信臺(tái)通過(guò)無(wú)線收到數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)發(fā)給基站控制器，稱(chēng)為無(wú)線接入網(wǎng)。
基站控制器通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)，連接到提供手機(jī)運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)中心，這部分稱(chēng)為核心網(wǎng)，核心網(wǎng)還沒(méi)有真的進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)。

接入流程：
6. 首先接待基站來(lái)的數(shù)據(jù)的是移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC，Mobile Service Switching Center），它是進(jìn)入核心網(wǎng)的入口，但是它不會(huì)讓你直接連接到互聯(lián)網(wǎng)上。
7. 在讓你的手機(jī)真正進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)之前，提供手機(jī)業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)商，需要認(rèn)證是不是合法的手機(jī)接入。別你自己造了一張手機(jī)卡，就連接上來(lái)。鑒權(quán)中心（AUC，Authentication Center）和設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR，Equipment Identity Register）主要是負(fù)責(zé)安全性的。
8. 另外，需要看你是本地的號(hào)，還是外地的號(hào)，這個(gè)牽扯到計(jì)費(fèi)的問(wèn)題。
9. 訪問(wèn)位置寄存器（VLR，Visit Location Register）是看你目前在的地方。
10.歸屬位置寄存器（HLR，Home Location Register）是看你的號(hào)碼歸屬地 。

當(dāng)你的手機(jī)卡既合法又有錢(qián)的時(shí)候，才允許你上網(wǎng)。
10. 在核心網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)之間，還有一個(gè)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)移動(dòng)交換中心（GMSC ，Gateway Mobile Switching Center）就是干這個(gè)的。然后是真正的互連網(wǎng)。在2G時(shí)代，還是電話網(wǎng)絡(luò)PSTN
11.數(shù)據(jù)中心里面的這些模塊統(tǒng)稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS，Network and Switching Subsystem）

總結(jié)一下：
手機(jī)通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接基站。
基站一面朝前接無(wú)線，一面朝后接核心網(wǎng)。
核心網(wǎng)一面朝前接到基站請(qǐng)求，一是判斷你是否合法，二是判斷你是不是本地號(hào)，還有沒(méi)有錢(qián)，一面通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接電話網(wǎng)絡(luò)

3、2.5G網(wǎng)絡(luò)

1. 從2G到了2.5G，即在原來(lái)電路交換的基礎(chǔ)上，加入了分組交換業(yè)務(wù)，支持Packet的轉(zhuǎn)發(fā)，從而支持IP網(wǎng)絡(luò)，原先是電話網(wǎng)絡(luò)。
2. 在網(wǎng)關(guān)和互聯(lián)網(wǎng)之間，多了一個(gè)分組控制單元（PCU，Packet Control Unit），用以提供分組交換通道。
   

4、3G網(wǎng)絡(luò)

1. 到了3G時(shí)代，主要是無(wú)線通信技術(shù)有了改進(jìn)，增加了無(wú)線的帶寬。
   

5、4G網(wǎng)絡(luò)

1. 今天的4G網(wǎng)絡(luò)，基站為eNodeB，包含了原來(lái)Node B和RNC的功能，下行速度向百兆級(jí)別邁進(jìn)。
2. 核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了控制面和數(shù)據(jù)面的分離。
3. 在前面的核心網(wǎng)里面，有接待員MSC或者SGSN，你會(huì)發(fā)現(xiàn)檢查是否合法是它負(fù)責(zé)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)也是它負(fù)責(zé)，也即控制面和數(shù)據(jù)面是合二為一的，這樣靈活性比較差，因?yàn)榭刂泼嬷饕侵噶?#xff0c;多是小包，往往需要高的及時(shí)性；數(shù)據(jù)面主要是流量，多是大包，往往需要吞吐量。
4. 于是架構(gòu)發(fā)生了如下的變化：
   
5. HSS用于存儲(chǔ)用戶(hù)簽約信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，其實(shí)就是你這個(gè)號(hào)碼歸屬地是哪里。
6. MME是核心控制網(wǎng)元，是控制面的核心，當(dāng)手機(jī)通過(guò)eNodeB連上的時(shí)候，MME會(huì)根據(jù)HSS的信息，判斷你是否合法。如果允許連上來(lái)，MME不負(fù)責(zé)具體的數(shù)據(jù)的流量，而是MME會(huì)選擇數(shù)據(jù)面的SGW和PGW，然后告訴eNodeB，允許你連接。
7. 于是手機(jī)直接通過(guò)eNodeB連接SGW，連上核心網(wǎng)，SGW相當(dāng)于數(shù)據(jù)面的接待員，并通過(guò)PGW連到IP網(wǎng)絡(luò)。
8. PGW就是出口網(wǎng)關(guān)。在出口網(wǎng)關(guān)，有一個(gè)組件PCRF，稱(chēng)為策略和計(jì)費(fèi)控制單元，用來(lái)控制上網(wǎng)策略和流量的計(jì)費(fèi)。

6、4G網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解析

控制面協(xié)議
其中虛線部分是控制面的協(xié)議。當(dāng)一個(gè)手機(jī)想上網(wǎng)的時(shí)候，先要連接eNodeB，并通過(guò)S1-MME接口，請(qǐng)求MME對(duì)這個(gè)手機(jī)進(jìn)行認(rèn)證和鑒權(quán)。S1-MME協(xié)議棧如下圖所示：

1. UE就是你的手機(jī)，eNodeB還是兩面派，朝前對(duì)接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，朝后對(duì)接核心網(wǎng)絡(luò)，在控制面對(duì)接的是MME。
2. eNodeB和MME之間的連接就是很正常的IP網(wǎng)絡(luò)，但是這里面在IP層之上，卻既不是TCP，也不是UDP，而是SCTP。這也是傳輸層的協(xié)議，也是面向連接的，但是更加適合移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。 它繼承了TCP較為完善的擁塞控制并改進(jìn)TCP的一些不足之處。
   
   
   數(shù)據(jù)面協(xié)議
   

7、手機(jī)上網(wǎng)流程(Attach)

8、異地上網(wǎng)問(wèn)題

這樣判斷你是否能上網(wǎng)的在國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商的HSS，控制你上網(wǎng)策略的是國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商的PCRF，給手機(jī)分配的IP地址也是國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商的PGW負(fù)責(zé)的，給手機(jī)分配的IP地址也是國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商里統(tǒng)計(jì)的。運(yùn)營(yíng)商由于是在PGW里面統(tǒng)計(jì)的，這樣你的上網(wǎng)流量全部通過(guò)國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商即可，只不過(guò)巴塞羅那運(yùn)營(yíng)商也要和國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行流量結(jié)算。

由于你的上網(wǎng)策略是由國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商在PCRF中控制的，因而你還是上不了臉書(shū)