移动通信技术(PPT32)(1)

1移动通信技术•移动通信概述•第一代移动通信：模拟移动通信•第二代移动通信：数字移动通信•移动数据通信•第三代移动通信2移动通信概述•综述•蜂窝技术的基本概念–提高容量–蜂窝技术不是分割频率而是分割地理区域–蜂窝系统的优势：频率复用•蜂窝移动通信的频率分配–我国模拟蜂窝移动通信曾使用890—905MHz（移动台发，基站收）和935—950MHz（基站发，移动台收）工作频段，现已逐步将部分频率让给GSM–我国数字蜂窝移动通信使用905—915MHz（移动台发，基站收）和950—960MHz（基站发，移动台收）工作频段，其中中国移动通信公司GSM系统使用905—909MHz和950—954MHz工作频段，中国联通公司GSM系统使用909—915MHz和954—960MHz工作频段。此外中国移动通信公司还使用了1800MHz频段的10MHz的带宽。–第三代移动通信工作在2000MHz频段上。3(a)7个小区模型（每个基站1个小区）(b)21个小区模型（每个基站3个小区）(c)24个小区模型（每个基站6个小区）1—24:信道组编号159131722261014182137111519234812162024159131722B3B1B2A3A1A2C3C1C2D2G1G2F1E1D3D1E3G3F2F3E2BCGADFE图6-8-1常用无线区群结构4我国TACS制式：A系统（摩托罗拉网）B系统（爱立信网）第一代移动通信：模拟移动通信•第一代模拟移动通信系统主要制式–AMPS–TACS•第一代的主要缺陷：–容量有限–保密性差，容易发生盗码并机–制式不统一，互不兼容，妨碍漫游，限制了服务覆盖面等5数字蜂窝系统的优势•能有效地利用无线频率资源，系统容量大•呼叫质量高•能向用户提供话音以外的多种非话业务•制式比较统一，能方便地提供自动漫游业务（包括国际漫游）•易于加密，提供较完善的保密方法（如话音、接入加密等）•数字网要求的功率较低6第二代数字移动通信系统主要制式•GSM(全球移动通信系统)•DCS-1800•TDMAIS—136(最初被称为D—AMPS)•CDMAIS—95（QCDMA)•PDC(个人数字蜂窝)我国数字蜂窝移动通信网以GSM为主，同时也采用了DCS—1800以及CDMA制式7HLRVLREIRAUCMSCOMCBSCBTSNSSBSSPLMNPSTNISDNPSPDNCDPDNMSISDN综合业务数字网PSTN公众电话交换网PLMN公众陆地移动网PSPDN分组交换公众数据网CSPDN电路交换公众数据网NSS网络交换子系统MSC移动交换中心HLR归属位置寄存器VLR访问位置寄存器AUC鉴权中心EIR设备识别寄存器BSS基站子系统BSC基站控制器BTS基站收发信台OMC操作维护中心MS移动台图6-8-2GSM系统结构8GSM系统组成•网络交换子系统(NSS)–移动交换中心(MSC)–归属位置寄存器(HLR)–访问位置寄存器(VLR)–鉴权中心(AUC)–设备识别寄存器(EIR)•基站子系统(BSS)–基站控制器(BSC)–基站收发信台(BTS)•操作维护中心(OMC)•移动台(MS)9GSM系统的主要优点•标准化程度高，接口开放，联网能力强，能国际漫游•能提供准ISDN业务：电信业务、承载业务、补充业务•使用SIM卡，实现机卡分离，手机通用，适合未来个人通信的需要•保密安全性能好，具有鉴权、加密功能•频谱利用率比模拟系统好，系统容量大，比模拟网大三倍以上•价格便宜10路由选择原则•固定用户呼叫移动用户，应尽可能快的就近进入移动网查询路由，由移动网进行接续。•移动用户呼叫固定用户，应立即进入固定网，由固定网进行接续。11移动通信系统主要采用的多址方式•频分多址(FDMA)•时分多址(TDMA)•码分多址(CDMA)–在码分多址系统中，各发送端用各不相同的、相互(准)正交的地址码调制其所发送的信号。在接收端利用码型的(准)正交性，通过地址识别(相关检测)，从混合信号中选出相应的信号12实现码分多址的必备条件（实现码分多址的三大关键技术）•足够多的地址码，且要有良好的自相关特性和互相关特性•在各接收端，必须产生本地地址码，其不但在码型结构上与对端发来的地址码一致，而且在相位上也要完全同步。用本地码对收到的全部信号进行相关检测，从中选出所需要的信号•码分系统必须与扩展频谱(简称扩频)技术相结合13采用CDMA技术的优点•系统容量大–语音激活技术–扇区划分技术•软容量•软切换•特有的分集形式•与窄带系统（模拟系统）共存•保密性强•发射功率低•频率分配和管理简单CDMA系统需攻克的难点：远近效应，如功率控制方法14移动数据通信技术•传输承载平台技术–短消息(SMS)–非结构化补充业务(USSD)–电路交换数据业务(CSD)–高速电路交换数据业务(HSCSD)–通用分组无线业务(GPRS)–增强型分组数据业务(EDGE)–第三代技术(3G)•应用开发平台技术–SIM卡应用工具（SIMToolkit）–无线应用协议（WAP）15移动数据业务•电路型数据业务–CSD（接入速率9.6kbit／s）–HSCSD（57.6kbit／s）•分组型数据业务–GPRS（171.2kbit／s）–EDGE（384kbit／s）–第三代数据业务（2Mbit／s）16Internet计算机基站移动交换机PSTN/ISDN接入服务器接入服务器IWFIWF:互通功能单元电路交换数据业务（CSD）的实现17高速电路交换数据业务(HSCSD)•采用了新的信道编码方式，使每个时隙的传输速率从9.6kbit／s提高到14.4kbit／s•可实现1—4时隙捆绑，使传输速率最高可达到57.6kbit／s•上下行数据传输可采用不同速率18通用分组无线业务(GPRS)的特点•传输速率快–支持4种编码方式,并采用多时隙(最多8个时隙)合并传输技术，使数据速率最高可达171.2kbit／s•可灵活支持多种数据应用•网络接入速度快•可长时间在线连接•计费更加合理•高效地利用网络资源，降低通信成本–支持多用户共享一个信道的机制(每个时隙允许最多8个用户共享)•利用现有的无线网络覆盖，提高网络建设速度，降低建设成本–在无线接口，GPRS采用与GSM相同的物理信道，定义了新的用于分组数据传输的逻辑信道。可设置专用的分组数据信道，也可按需动态占用话音信道•GPRS的核心网络顺应通信网络的发展趋势，为GSM网向第三代演进打下基础19PSTNInternetGMSCGGSNSGSNMSCBSS计算机话音数据电路交换域分组交换域GPRS是移动网和IP网的结合SGSN:服务支持节点GGSN:网关支持节点GPRS终端GPRS终端2021增强型数据业务(EDGE)•采用一种改进的GSM调制技术，每时隙的速率提高到48kbit/s•允许集中使用多达8个时隙，此时速率可达到384kbit/s•属于增强型GPRS数据业务22WAP网网WAP网网网网网网（Internet/Intranet)无线网络WAP终端WAP协议（WML)WAP协议（WML)协议（HTML)图6-8-3WAP系统结构WAP是在Internet业务实现的机制上进行了简化、优化和扩展，以适应移动终端传输带宽窄、存储和处理能力有限、显示屏幕小等特点23WAP系统组成•WAP网关(或WAP代理服务器)–功能：协议转换；内容编解码；用户认证、用户管理、计费功能等•WAP终端–WAP终端安装有支持WAP协议的微型浏览器作为用户接口，完成类似于Web浏览器的功能•无线网络•应用服务器24InternetSMS中心GGSNSGSNMSCBSSWAP与GSM网互连方式a:短消息承载b:CSD承载c:GPRS承载接入服务器WAP网关WAP终端abc2526IMT-2000的特点•全球无缝覆盖和漫游•高速传输，提供窄带和宽带多媒体业务•无缝业务传递•支持系统平滑升级和现有系统的演进•适应多种运行环境27第三代移动通信地面无线接口主要技术•IMT—2000CDMADS（直接序列）–UTRA/WCDMA–cdma2000DS•IMT—2000CDMAMC（多载波）–cdma2000MC（包括1x，3x并可扩展至6x，9x，12x）•IMT—2000CDMATDD（时分双工）–TD-SCDMA–UTRATDD•IMT—2000TDMASC–UWC-l36•IMT—2000TDMAMC–EPDECT28三种方案的主要差别情况29实施第二代网络向第三代演进时应该考虑的关键问题•投资•技术的可用性与成熟性•操作的灵活性•过渡要求30向第三代演进不是立即重新建设一个第三代移动通信网，而是在已有的第二代网络上增加第三代移动通信设备，首先在用户密集地区提供第三代移动通信服务，平滑过渡和升级第二代向第三代过渡的方案•GSM网络向第三代的演进–GPRS–EDGE•窄带CDMA网络向第三代的演进–cdma2000-1x3132