手机通话包/数据报的内部结构是怎样的?

网络工程 路由 协议理论 电话
2021-07-09 18:36:38

来自网络 (IP/TCP/etc) 背景,我了解典型的网络数据包如下所示: TCP数据包

我进一步了解到 VoIP 数据包通常确实使用相同的格式并封装所有呼叫数据以将其路由到机器本身,然后再将其交给 OSI 模型,直到应用程序接听呼叫。

我想了解的是电话或手机数据包的物理布局。简单的 PSTN 线路是通过铜线传输的模拟信号,它制定了一些规则,基本上只提供状态更新。我想了解的是移动电话呼叫数据包/数据报是如何构建的,以及实际向手机提供了哪些信息。

在我对手机信号塔工作原理的简单理解中,我认为它就像一个 WiFi 路由器,所有订阅的手机都试图与它通话并遵循许多相同的规则。同样,我的手机需要能够知道何时直接与其通信,而不是接收针对其他用户的数据包。这是如何解决的?(IMEI?)

拨打电话时,哪些数据包信息会传输到我的手机?我的手机会知道目标 IMEI/呼叫电话的任何地址还是只知道它的下一跳?来电显示(对我而言)似乎属于更高层,并且不太依赖于实际路由。

如果我们专门讨论 GSM 网络(旧版/通用版),我在这里高层次浏览了 ETSI 标准,但我仍然无法完全理解它。

2个回答

我认为其中一个问题是假设它看起来与标准 IP 数据包完全一样。目前的大多数电话(使用标准 GSM 或 CDMA 技术)不使用 IP 网络,而是使用较旧的电话技术。

手机本身对终端设备一无所知。它会向运营商语音交换机发送一些基本信息。该交换机将使用 SIP 的组合来处理所有路由,用于呼叫到其网络上的其他电话,或 SS7 用于呼叫到 PSTN(公共交换电话网络)。

Verizon Wireless 启用高清通话后,会进行端到端的 VoIP (SIP)。当这些高清呼叫电话尝试转到非高清呼叫电话时,它们有一个设备可以对呼叫进行转码并为 PSTN 发送信号以连接呼叫。

SS7 不使用 IP,它使用点代码进行路由(格式为 xxx-xxx-xxx)。虽然它不使用 IP,但它仍然是数据而不是模拟。它通过信令路径传输有关如何建立呼叫的比特。此路径中的大多数设备只会知道下一跳。

在移动网络中,语音呼叫数据是信道交换的,没有数据包。在分组交换数据网络中,信息以数据包的形式传输。

移动网络中的不同接口也有不同的协议和技术。用户设备和基站之间的接口,以及基站和核心网之间的其他协议和技术。

如果您询问 GSM 网络,每个频率的无线电接口都分为时隙,每个时隙都可以包含多种类型的用于信令或语音流量的逻辑信道。这就是 TDMA(时分多址)。每个用户在特定的时间间隔内使用无线电信道是一个周期。基本上小区中的所有用户都以循环顺序使用信道。

承载语音的信道称为业务信道(TCH)。它携带数字语音数据。

这个数据的形成过程大致如下:

  1. 演讲
  2. 模数转换
  3. 将数字音频信号分组为 20 毫秒的语音帧
  4. 使用编解码器压缩语音数据
  5. 添加保护位(校验和)和一些服务信息
  6. 形成的块在TCH的一个时隙内传输

整个过程比较复杂,很难用简短的回答来描述。

2G 使用 TDMA 和 3G 使用 CDMA 方法来访问无线电资源。