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2G, 3G, 4G 制式各自是如何訪問互聯網資源的?TCP/IP協議棧是手機操作系統實現的還是基站實現的?


一個很龐大的問題,簡單說說吧。

  • 其實可以把2G、3G、LTE這些個網路簡單的看作是傳輸網路,通俗的說就像是快遞公司,別人寄給你包裹(IP數據報文),或者是你把包裹寄出去,包裹里是什麼東西由寄件人和發件人來決定。快遞公司負責將包裹封裝,分門別類,然後通過各種運輸方式將包裹投送出去,並且需要保障包裹的完好性和準確性,最終投送到收件人手中。但是收件人和寄件人並不需要知道快遞公司的投送方式,只要在規定的時間內完好無缺的將包裹投送到就行了。同樣的,快遞公司也不管包裹里是什麼,就負責送出去就是了(當然,現實中的快遞公司對寄送物品的內容是有要求的)。TCP/IP協議棧生成的IP數據報文可以類比為包裹的內容,故而應該是由手機(應用程序)以及外部網路來實現的。要注意的是這裡的寄件人和收件人未必是一個個體(單部手機或者電腦),更多的可能是一家公司(比如伺服器或者是某個網路)。關於移動通信網路是怎麼連接互聯網的,如果要簡單的解釋,以前的一篇回答可以參考:手機是如何通過基站接入互聯網的? - 知乎用戶的回答。在這裡我們可以再從協議棧的角度補充一點內容:
  • 在計算機網路和通信網路的協議棧中經常會用到OSI七層參考模型,簡單來說這個參考模型就兩個定義:一是進行工作分工,每一層管好每一層自己的事情,其它層的工作內容不需要去關注。二是下一層為上一層服務,同時上層控制著下層,每一層和上一層以及下一層都要有標準化的介面,只要介面標準沒變,那即使上一層或者下一層的工作內容變了都不會影響到這一層,OSI七層參考模型的詳細定義和各層具體功能等等可以百度維基谷歌(注意,這叫參考模型,意味著是一個理想化的模型,通信協議棧並不是都嚴格按照OSI七層結構來的)。而TCP/IP協議為四層結構,底層的L2數據鏈路層和L1物理層並沒有定義,因此需要藉助其他相關協議才能實現最終的通信功能。

    這是一個在UMTS網路(WCDMA和TD-SCDMA)的RAN(Radio Access Network,無線接入網)中,IP數據報文在各層之中傳輸的一個過程(主要是用戶面,還有一個是控制面,不過IP數據報文屬於用戶數據,放在用戶面進行傳輸)。RAN的構成主要是兩個,分別是散布各處的NodeB(基站)和在中心機房裡的RNC(Radio Network Controller,無線網路控制器)。圖中的PDCP子層、RLC子層、MAC子層構成L2(層2),在3GPP R99版本中由RNC負責,而到了R5(引入HSDPA技術)後,其中的MAC子層被下放至NodeB實現,底層的物理層(L1)則是由NodeB負責。當然了,我們的手機也需要有對應的L2和L1層,這樣才能和RAN實現通信。
  • 傳輸的過程簡單說就是手機發出給外部網路的IP數據報文或者是RAN從核心網PS域(Packet Switched,分組交換域)接收到的發往手機的IP數據報文在PDCP層中被壓縮(目的在於提高效率),然後遞交給RLC層進行分割、串接後放入RLC PDU(Protocol Data Unit,協議數據單元)中,接著再送往MAC層添加個MAC頭欄位變成MAC PDU發送到物理層,最後物理層需要添加CRC頭、編碼、交織,然後將這些數據轉換成電磁波發射出去,RAN或者手機再通過同樣的逆操作恢復出IP數據報文。如果是手機發往外部網路的IP報文需要由RAN傳送至核心網PS域,同樣的,外部網路發給手機的IP數據報文也是經由核心網PS域傳送給RAN,再由RAN發給手機。RAN和PS域之間也需要通過一系列複雜的協議棧完成對IP數據報文的傳輸和還原,手機發送給外部網路的IP報文最後由PS域中的GGSN路由到其目的地址,GGSN也從外部網路接收發往手機的IP報文,並通過同樣的方式發給RAN,再由RAN發給手機。關於RAN和核心網PS域是如何傳輸IP數據報文的內容略過,有興趣的參考相應資料吧。
  • 這個過程有點像最開始提到的寄送包裹,將物品放入一個塑料袋中,塑料袋放入紙盒子里,紙盒子分門別類放到相應的籃子里,然後放上貨車開始投送,到目的地後又同樣的從車上卸貨,將紙盒子拿出籃子,拆紙盒,拆塑料袋,還原最先的物品。

  • PS:上圖有個小瑕疵,RLC下一層應該是MAC層,不應該又是PDCP層,將就看吧。PS2:這是基於UMTS網路的,其實在GPRS和LTE中也是類似的傳輸過程,只是各層的名字可能不一樣,或者是各層所在的網元不一樣,比如LTE里的L1和L2乃至控制面的L3都是在基站中實現的。PS3:一些名詞讀起來可能會很生澀,具體解釋可以百度維基谷歌,這裡就不啰嗦了。

以上都只是個人的簡單理解,可能會有錯漏,敬請諒解。實際上基於IP的業務在2G、3G、LTE網路中的傳輸還有許多複雜的、細節性的東西,比如IP地址的分配和管理、控制面的協議棧、各個網元之間介面的協議棧、PS域的移動性管理、物理層的操作(比如如何將數據轉換成電磁波)等等一大堆,實在感興趣並且想要深入了解的可以參閱3GPP相關協議規範或者此方面的專業書籍。


手機制式只負責物理層和鏈路層的事,手機流量連接進程從手機這端到運營商分組數據網關之間都是鏈路層,到了網關才有IP


其實沒必要跟業外人士說那麼多專業辭彙和概念。

簡單概括宏觀地來說,2、3、4G網分別是幾個大型「區域網」,它們通過網關路由器(sgsn和ggsn)連上了internet,進入到了互聯網世界。

如果你是問手機怎麼連上,簡單來說,你的手機當前用的什麼信號,就處於上述哪個區域網內。然後2、3、4g信號就如同你家電腦網線一般把手機通過前述方式連上了internet。

以上是最簡單概括了。

至於tcp/ip協議,如果沒理解錯答主想問的話,我只能簡單回答,你的手機支持tcp/ip協議,但實際在運營商網路中會被其他協議封裝,就好像你的tcp/ip協議到運營商網路後被重新打包發送到互聯網再解開包裹,大致是這樣。

如果是問傳輸方式的話,2g網內目前基站及以下層面傳輸沒有走ip,基站以上層面(媒體業務)傳輸走的是tcp/ip協議。但話音側還是老的交換信令。

3、4g網已經全面ip化,在基站及以上層傳輸已經全部走tcp/ip協議。


2G, 3G, 4G 是手機與基站之間的空中介面協議,也就是手機基帶晶元上跑的通信協議,

tcp/ip是操作系統上運行的協議,操作系統運行在cpu上邊,

手機app產生數據,通過操作系統處理,通過2G, 3G, 4G 協議處理,然後給基帶晶元,轉換成電磁信號通過手機的天線發給基站

手機上是一個cpu,運行操作系統,一個基帶晶元,運行2G, 3G, 4G 協議棧軟體

可能上邊有錯誤,這是我的理解


首先回答你的問題。

  • 2/3/4G如何訪問互聯網?

基站會跟骨幹網(光纖)相連,之後的過程跟寬頻一樣了。2/3/4G包含的技術就是解決從基站到你的終端(手機)的通信問題。

  • TCP/IP是誰實現的?

TCP/IP的軟體實現包含在操作系統的內核中,通過API為應用進程提供服務。

任何一個網路終端都有一個唯一的IP地址。數據通過IP地址找到它的目的地,進入手機或者電腦之後網路層協議(IP協議)的使命就完成了。但是操作系統並不知道這個數據是給哪個進程。換個說話,這個數據是給你的電腦,可是你的電腦有瀏覽器、QQ、迅雷。如何判斷這個數據是給哪個應用進程?這是傳輸層協議TCP的要完成的事情。

你可能聽到過埠這個東西,數據根據TCP協議知道他的目的埠,程序進程從操作系統分配給它的埠得到別人傳給它的數據。TCP有個兄弟叫UDP,它們區別就是TCP是可靠的(丟失會重傳),UDP是不可靠連接,發出去就不管了。

一個完整的TCP端點表示為:IP地址:埠號。比如,192.168.1.1:80。

IP是網路層協議,提供主機間的通信;TCP是傳輸層協議,提供應用進程間的通信。

舉個例子,你在和A君聊QQ,你發出一條消息。首先消息被UDP協議加上一個首部,裡面有A君QQ進程的埠等信息。然後這個數據包繼續被IP協議打包。根據IP地址傳到A君電腦,A君電腦從IP數據包剝離IP層附加的東西,得到UDP數據包。再根據UDP協議找到它的目的埠(還記得發送的時候附加上去的首部嗎?)送過去,A君的QQ從那個埠得到數據。至於後面A君的QQ如何知道是你發出的消息,那就是QQ自己的應用層協議(中間的騰訊伺服器被我省略了)。

數據從你的電腦傳到A君電腦其實不止用到IP協議,這個就不深入講了。上圖中的Transport就是傳輸層(TCP/UDP),Internet就是網路層(IP)。網路協議層層封裝,對於最上面的Application(應用層),也就是你的QQ來說,左邊的Transport和右邊的Transport中間彷彿有個直連的通信鏈路。因為QQ把消息給傳輸層,對面的QQ就能從傳輸層拿到你的消息,它們看不到傳輸層以下的部分。同理,傳輸層把消息給網路層,對面的傳輸層就能從網路層拿到消息,它們也看不到網路層下面的部分。至於如何封裝,就是在發送的時候從上到下,一層層加一些額外信息到原始數據上面;接收的時候從下到上,一層層剝離掉那些額外的信息,得到原始數據,如下圖。


在很久很久以前,那還是飛客的美好時代,控制通話接續的信令(俗稱消息)是和語音在一起傳輸的,稱為隨路信令。控制信令採用特殊的頻率編碼為語音,交換機接收到這些頻率後解碼為控制命令。所以飛客們發明了各式各樣的盒子來免費的打電話,我們用不同的顏色來區分他們,有白盒子、橙盒子、藍盒子......甚至有「真正」的飛客能夠吹口哨來免費打電話。

美好的時光總是短暫的。賣盒子的事業在運營商進入共路信令時代後就消失了。共路信令就是專門劃分出一條通道用於信令,語音在其他的信道上傳輸。共路的意思是信令共享一條通道,而不是隨著語音傳輸。

時間飛快地流逝,黑客代替了飛客,TCP/IP代替了語音。可是,共路信令作為保證安全的思想沉澱下來。即使到了全IP的時代,控制信令雖然也通過IP協議,甚至控制信令有時候也和用戶數據在一條通道上,但是,為了保證安全,我們為用戶面的數據建立了獨立的通道,稱為隧道。這個隧道連接用戶的手機和互聯網的出口,用戶的數據只能在隧道內傳輸。運營商的每個設備只負責隧道的建立和釋放,並不關心內部的數據內容。對於運營商來說,進入了黑暗的管道時代。


真是不喜歡點贊最多的回答,長篇大論的。

2G, 3G, 4G 制式各自是如何訪問互聯網資源的?

&>&> TCP/IP,比如你的手機瀏覽器輸domain或ip地址,這個就是訪問。這也意味著你在2G/3G上網時你的手機也有一個ip地址,程序可以獲得。

手機--&>BTS(基站)---&>BCS(基站控制)--&>IMS(核心網),手機的數據發送到BTS,BTS通過E1或IP或別的介質連接BCS,BCS和IMS間走IP。

TCP/IP協議棧是手機操作系統實現的還是基站實現的?

&>&> 手機的操作系統,android,ios,都是linux/darwin(也算是linux)系統,linux/windows中TCP/ip是標配進內核的組件。

所以大部分的手機上都有TCP/IP協議棧,BTS如果是E1連BCS那麼基站不需要TCP/IP,但是現在新技術的基站也有基於IP的,也就是BTS和BCS之間也是IP通信。


移動網路只是承載網路,提供信息傳輸的通道。核心網側,移動網路通過業務網關與internet相連,如SGW,SGSN;終端側移動網路通過無線空口與手機終端相連。TCP/IP協議終端和internet伺服器都要實現。


上面那些上來就解釋TCP/IP的,估計對無線通信不了解吧。

看看3GPP的標準,想看看大概的看下面:

http://meetings.ripe.net/ripe-53/presentations/gprs.pdf


簡化點,各種G是不同類型的馬路。tcp簡單理解成一種類型的車子。你要的東西就裝在多個車子裡面運輸。還有其他類型的車子和紅綠燈,各種交通規則。


所謂2,3,4G不過是多了一種編碼的方式,你可以理解為二維三維四維多加了坐標軸。 手機中的軟體在tcp模型應該是應用層的。


唉,血糖高啊


這麼廣泛性的問題,怎麼回復


不都是用流量訪問么


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