移动通信技术及工程应用

北京工业职业技术学院《移动通信技术及工程应用》作者：孙社文科学出版社定价：28元ISBN:978-7-03-027861-6北京工业职业技术学院内容简介本书共设计了四个教学单元，从“认识两部手机之间的通信原理”开始，分别引入如何实现两部GSM手机、CDMA手机、3G手机之间的通信等学习任务。全书以任务为导向，紧密联系移动通信工程实际,由浅入深，由简单到复杂，讲述移动通信技术的知识点和关键技术。读者通过各个任务的学习，能够掌握移动通信必需的基础知识、移动通信组网及接续原理、无线网络勘察、3G移动通信（以WCDMA制式为例）硬件设备安装流程、软件配置本书可作为高职高专院校电子信息大类相关专业的教学用书，也可供从事移动通信网络建设、运营管理、业务经营和服务等人员阅读。任务一介绍我的手机北京工业职业技术学院北京工业职业技术学院目录国内移动通信的产业价值链手机的发展历程手机的功能及其实现手机SIM/USIM卡北京工业职业技术学院国内移动通信的产业价值链了解移动通信产业的价值链，可以清晰地看出移动通信技术及其应用面。北京工业职业技术学院运营商是产业价值链的核心。拥有移动通信网络运营的只有四家运营商：中国移动(GSM网络)、中国联通(GSM和CDMA网络)、中国电信(小灵通网络)和中国网通(小灵通网络)。移动通信运营商国内移动通信的产业价值链北京工业职业技术学院网络设备提供商国内移动通信的产业价值链网络设备提供商是指为移动运营商提供通信网络设备的生产商，在这个领域的公司包括诺基亚-西门子、朗讯-阿尔卡特、爱立信、北电、摩托罗拉、华为、中兴、大唐、鼎桥、普天等。北京工业职业技术学院终端提供商终端提供商包括生产手机和数据卡的厂商，他们可以直接面向用户。这个领域的巨头包括诺基亚、摩托罗拉、索爱、三星等，国内一些企业在这个领域的势头相当强劲。国内移动通信的产业价值链北京工业职业技术学院通信专业设备和软件提供商这个领域的企业主要是服务于网络设备商、运营商、工程和优化服务商的。生产测试设备的佼佼者包括安捷伦(Agilent)、思博伦(Spirent)、罗德施瓦茨(R&S)、泰克(Tektronix)、安立(Anritsu)等；路测软件的提供商主要包括Nemo、爱立信的TEMS、安捷伦、珠海鼎利等；网络规划软件有Aircom等公司，。国内移动通信的产业价值链北京工业职业技术学院芯片生产商芯片生产商为各网络设备商和专业设备商生产芯片，这个领域比较著名的厂商有高通公司等。国内移动通信的产业价值链北京工业职业技术学院OSS系统开发OSS全称是业务运营支撑系统(OperationalSupportSystem)。中国移动提出的BOSS系统规范将OSS系统的建设划分为七个子系统。业内比较知名的公司包括亚信(Asianinfo)、神州数码、直真节点、亿阳信通、创智、联创等，IBM、微软、CA、惠普等著名软件公司也从事OSS系统的开发。国内移动通信的产业价值链工程和优化服务提供商这个领域可以分成工程服务和优化服务，但是部分公司往往同时从事这两者的工作。网络设备商一般都提供优化服务，例如摩托罗拉的MotoVip服务以及其他公司的优化服务等。北京工业职业技术学院分销商分销商卖的是手机、SIM卡等最终面向用户的东西，这属于销售渠道。国内移动通信的产业价值链增值业务提供商和内容提供商增值业务提供商(ServiceProvider，SP)和内容提供商(ContentProvider，CP)随着移动通信业务的发展。SP扮演的角色是面向运营商和用户，建设业务平台，为用户提供内容；而CP扮演的角色是为SP制作内容。国内知名的SP公司大多是从网络公司转型而来的。北京工业职业技术学院手机的发展历程移动通信就是指通信的双方，至少有一方是在移动（或暂时静止）中进行信息交换的。移动通信的概念小帖士全球个人通信（5W）指的是无论任何人（Whoever），在任何时候（Whenever），在任何地方（Wherever），与另一个人（Whoever），进行任何类型（Whatever）的通信，如图所示。全球个人通信示意图北京工业职业技术学院手机的变迁近20年来，移动通信技术的发展非常迅速，图中所示是20多年来国内手机市场上所能看到的几种典型手机的外形。（a）早期的“大哥大”(b)GSM和CDMA手机(c)3G手机手机的发展历程北京工业职业技术学院第一代（1G）---模拟蜂窝通信系统第二代（2G）---数字蜂窝移动通信系统第三代（3G）---IMT-2000蜂窝移动通信发展历程手机的发展历程北京工业职业技术学院1．终端用户的移动性：移动通信的主要特点在于用户的移动性，需要随时知道用户当前位置，以完成呼叫、接续等功能；用户在通话时的移动性，还涉及到频道的切换问题等。2．无线接入方式：移动用户与基站系统之间采用无线接入方式，频率资源的有限性、用户与基站系统之间信号的干扰（频率利用、建筑物的影响、信号的衰减等）、信息（信令、数据、话路等）的安全保护（鉴权、加密）等。3．漫游功能：移动通信网之间的自动漫游，移动通信网与其他网络的互通（公用电话网、综合业务数字网、数据网、专网、现有移动通信网等），各种业务功能的实现等（电话业务、数据业务、短消息业务、智能业务等）。移动通信的特点手机的发展历程北京工业职业技术学院手机的功能及其实现手机的基本功能就是语音通话功能。伴随着3G业务的全面铺开，对人们的工作、学习和生活都将产生革命性的变化——手机上网、手机网上交易、可视电话、移动商务、移动视频点播、个人手机网站、手机游戏等等，这些丰富多彩的应用最终也都是在手机上展现的。手机是如何实现这些功能的？要回答这个问题，首先需要了解手机的软、硬件结构。手机电路基本组成框图北京工业职业技术学院手机的基本硬件组成手机硬件结构如图所示。组成部件主要有送话器、受话器、键盘、LCD显示屏、音频逻辑电路、射频电路、天线等。手机硬件结构手机的功能及其实现北京工业职业技术学院实际的手机电路中，包含有中央处理器（CPU）、存储单元及I/O设备等，相当于一个完整的计算机系统。因此，它同样需要软件程序来控制。手机的软件系统某型号GSM手机电路原理组成框图手机的发展历程北京工业职业技术学院手机SIM/USIM卡移动电话机与SIM卡共同构成移动通信终端设备。SIM卡也称为智能卡、用户身份识别卡。无论是GSM系统还是CDMA系统，数字移动电话机用户在“入网”时会得到一张SIM卡(SubscriberIdentityModule)或UIM卡(UserIdentityModule)。SIM卡北京工业职业技术学院手机SIM/USIM卡GSM数字移动电话机必须装上此卡方能使用。SIM卡在GSM系统中的应用，使卡和手机分离，SIM卡唯一标识一个客户。SIM卡容量有8K、16K、32K、64K，其中16K以上的大容量的SIM卡统称为多功能STK卡，即SIMToolKit（用户识别应用发展工具）。SIM卡采用A级加密方法制作，存储着用户数据、鉴权方法及密匙，可供GSM系统对用户身份进行鉴别。同时，用户通过它完成与系统的连接和信息的交换。北京工业职业技术学院对于3G网络来说，3G手机必须装上USIM卡（UniversalSubscriberIdentityModule）方能使用。USIM卡是基于UICC（UniversalIntegratedCircuitCard）平台，同时包括USIM和SIM两个逻辑模块，或只包括USIM逻辑模块，前者称为复合USIM卡（兼容2G终端和3G终端），后者称为纯USIM卡（只兼容3G终端）。手机SIM/USIM卡北京工业职业技术学院手机SIM/USIM卡USIM卡相对于SIM卡的单向鉴权（网络鉴权用户），USIM卡鉴权机制采用双向鉴权（除网络鉴权用户外，用户也鉴权网络），安全性大大提高；相对于SIM卡电话号码簿，USIM卡电话号码簿中，每个联系人可以对应多个号码以及多个昵称等；相对于SIM卡机卡接口速率，USIM卡机卡接口速率大大提高（230Kbps）；相对于SIM卡对逻辑应用的支持，USIM卡可以同时支持4个并发的逻辑应用（包括非电信应用，如电子交易等）；相对于SIM卡对STK功能的支持，USIM卡支持更丰富的STK逻辑通道（除GPRS外，还有UMTS，红外，蓝牙等），使得基于USIM卡主动发起多业务成为可能。