移动通信概述全解

移动通信概述ABriefIntroductiontoMobileCommunications/1172/642/52内容提要基本概念技术特点系统组成关键技术主要分类发展现状/1173/643/52内容提要基本概念技术特点系统组成关键技术主要分类发展现状/1174/644/52何谓“移动通信”移动通信vs无线通信动中通：支持至少有一方可处于移动状态的“无线”通信。蜂窝移动通信一种特别而普及的公众移动通信系统，因蜂窝状多小区基站覆盖而得名。几个名词与概念：/1175/645/52网络基站移动通信示意图固网设备交换网络无线基站移动终端/1176/646/52“数字移动通信”是如何造就的技术本质：利用电磁媒介传播并基于信号能量检测的无线通信技术。技术基础信息论、电波传输技术、数字信号处理技术、计算机技术等。需求推动信息社会对话音、图像、数据等信息快捷灵活交互的需求。技术进展通信与信号处理、计算机、微电子等技术进步造就当今繁荣。/1177/647/52现代通信：通过电磁波传输信息。电信号的数学表示：()sin[2()]cStAftt幅度频率时间相位信息是利用电信号的特征参数变化来表征的，这个过程叫编码与调制，经过编码与调制的电信号再经过频率变换以电磁波形式发送出去。主要特征参数数字移动通信信号的表征/1178/648/52无线电波的频段划分与命名/1179/649/52内容提要基本概念技术特点系统组成关键技术主要分类发展现状/11710/6410/52技术特点（1）电波传播环境复杂频率范围：短波（RF3~30MHz）甚高频（VHF，30~300MHz）和特高频（UHF，300~3000MHz）内，由利用更高频段的趋势。多径传输：直射反射散射开放环境反射波直射波移动台V基站/11711/6411/52技术特点（2）易受干扰系统（设备）内/间干扰：共道干扰、邻道干扰、互调干扰、多址干扰，远近效应等。自然环境干扰：天气、气候、天文异动、自然灾害等工业（电器）干扰：城市噪声、电机点火、电器开关等。人为干扰：恶意干扰/11712/6412/52技术特点（3）移动通信可以利用的频谱资源有限目前陆地移动通信系统的频段范围主要在UHF频段。电磁波频谱特性具有有限性、三维性、易受污染性和共享性等特点。如何提高通信系统的通信容量，始终是移动通信发展中的焦点。为了满足对移动通信业务量与日俱增的需求，移动通信系统的发展和后续演进都与频谱效率的不断提高紧密相关。/11713/6413/52由于通信用户的随机移动性，网络管理和控制必须有效移动用户需要在任何地点、任何移动速度下都能得到可靠的通信服务，所以移动用户的移动范围是在通信区域内的不规则运动。移动通信网络必须具备很强的管理和控制功能，比如用户的位置登记和定位，通信链路的建立和拆除，信道的分配和管理，通信的计费、鉴权、安全和保密管理以及用户越区切换和漫游的控制等。/11714/6414/52移动设备要求高低功耗便携灵活低成本（复杂度）低辐射高性能（业务能力强）移动终端的设计和制造是移动通信系统运营良好的重要保证。/11715/6415/52技术特点（4）系统复杂：以3GPPR4网络结构为例Co-operatingNetworksUserEquipmentRadioAccessNetworkCoreNetworkNote:NotallinterfacesareshownandnamedBSCBTSUmAbisBSSFHLRDCEIRAUCEAGMSCGfGnSGSNGbGrGnSGSNGGSNGsGcGiGdIuCSMSC/VLRGHGpIuPSRNCNodeBUuIurIubRNCNodeBIubRNSRNSUTRANIurMECuorSIM-MEi/fUSIMSIMMSISDNPSTNPSPDNCSPDNPDN:-Intranet-Extranet-Internet-X.25SMSMSC/VLRSCFMESIM-MEi/fSIMMS/11716/6416/52内容提要基本概念技术特点系统组成关键技术主要分类发展现状/11717/6417/52系统组成因类别而有差异主要组成部分移动终端基站（接入点）控制与交换中心对外接口网络、接口与协议系统部件是通过接口互连系统往往是一个分层规范的网络接口根据规范设计传输与网络协议是规范的主体移动通信基本组成典型移动通信系统示意图RadiotowerRadiotowerRadiotowerMobileSwitchingCenter(MSC)orMobileTelephoneSwitchingOffice(MTSO)Voiceanddatalinks(landlineormicrowavelinks)Radiolink(airinterface)PSTNNetworkManagement&OperationSystemOtherNetworks/11718/6418/52RadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerMSC1(HomeMSC)MSC2(HomeMSC)PSTNPSTNHLRAuCVLRHLRAuCVLRUserbecomesaroamerHLR:HomeLocationRegisterVLR:VisitorLocationRegisterAuC:AuthenticationCenterVisitorMSCDatabaseHomeMSCDatabase蜂窝移动通信系统基本组成/11719/6419/52内容提要基本概念技术特点系统组成关键技术主要分类发展现状/11720/6420/521、传输信道的测量、分析、计算与建模2、多用户接入（多址）技术3、多信道共用技术4、抗衰落技术5、抗干扰技术/11721/6421/52发射机接收机PTTPTT发射机接收机送受话器送受话器)f(f11)f(f21)f(f21)f(f11电台甲电台乙发射机接收机发射机接收机受话器受话器1f基站移动台送话器2f双工器送话器1f2f1f2f单工移动通信双工移动通信移动通信工作方式/11722/6422/52内容提要基本概念技术特点系统组成关键技术主要分类发展现状/11723/6423/52主要移动通信系统蜂窝移动通信系统陆地公众移动通信系统主要形式，适用于各阶层和各行业中个人之间通信，具有越区切换、自动漫游、计费及业务量统计等功能。集群移动通信系统属于调度系统的专用通信网，它一般由控制中心、总调度台、分调度台、基地台和移动台组成，适用指挥调度。与公共移动通信网相比，有一些特殊功能，如快速调度群呼、组呼、通播、直通、强拆、强插、优先呼叫、自动重发等等。数字集群的应用遍及铁路、公路交通、民航、公安系统、海关、税务等各行各业。按照信道占用频道方式的不同，集群系统可分为消息集群、传输集群和准传输集群等3种。/11724/6424/52无绳电话系统20世纪70年代出现的无绳电话系统称为第一代模拟无绳电话系统(CT-1)，亦称子母机系统，仅供室内使用.20世纪90年代中期出现的第二代的数字无绳电话系统，具有容量大、覆盖面宽、具有双向呼叫和越区切换功能、应用灵活、成本低廉等特点，其典型的代表有：泛欧数字无绳电话系统(DECT)、日本的个人手持电话系统(PHS)和美国的个人接入通信系统(PACS)等。PHS和PACS在我国获得了广泛的应用，也就是我们通称的小灵通。2009年02月，中国电信、中国联通接到工信部相关文件，2011年前将妥善完成小灵通退市的相关工作。/11725/6425/52卫星移动通信系统卫星移动通信系统是指利用人造地球通信卫星作为空间链路的一部分进行移动业务的通信系统。移动卫星通信不受地理条件的限制，具有全球范围的覆盖面，信道频带宽，通信容量大，电波传输稳定，通信质量好。但卫星通信系统造价昂贵，运行费用高。/11726/6426/52/11727/6427/52无线局域网（WLAN）无线局域网(wirelessLocalAreaNetwork，WLAN)是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它以无线多址信道作为传输媒介，利用电波完成数据交互，提供传统有线局域网(LAN)的功能，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系，使用户能够真正实现随时、随地的宽带网络接入。/11728/6428/52WLAN标准主要有美国电子电气工程师协会(IEEE)的802.11系列标准，1990年，IEEE802标准化委员会成立IEEE802.11无线局域网(WLAN)标准工作组，为工作在2.4GHz开放频段的无线设备制订全球标准，并于1997年6月公布了802.11标准，它是第一代无线局域网标准之一，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户终端的无线接入。标准定义了物理层工作在2.4GHz的ISM频段，采用红外、DSSS(直接序列扩频)或FSSS(跳频扩频)，技术速率最高达到2Mbps。但在传输距离、安全性、电磁兼容能力及服务质量方面均不尽如人意，结果IEEE802.11无线局域网标准工作组又不断地推出了802.11x系列标准，x表示该标准负责的不同技术领域。/11729/6429/52Wi-Fi是WLAN的重要组成部分，是一种可以将个人电脑、手机等终端以无线方式互相连接的，Wi-Fi是一个无线网络通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟所持有。目的是改善基于IEEE802.11标准的无线网路产品之间的互通性。Wi-Fi是一种无线联网技术，常见的就是一个无线路由器，那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用Wi-Fi连接方式进行联网，如果无线路由器连接了一条ADSL线路或者别的上网线路，则又被称为热点。/11730/6430/52Wi-Fi发射信号功率低于100mw，低于手机发射功率，发射频率2.4G或5G。发射距离100米左右。3G网络与WIFI技术实现了应用互补。3G分配的频率资源是有限的，而数据业务对信道的占用率极高，影响其同时接入的语音用户数量。如果规划特定区域（比如商业中心人群密集区）内把数据业务转移到Wi-Fi/WiMAX的公共数据通道无疑将大大提高3G无线网络资源利用率。/11731/6431/52内容提要基本概念技术特点系统组成关键技术主要分类发展现状/11732/6432/52数字移动通信的的标准化“技术专利化、专利标准化、标准国际化”成了知识产权领域新的游戏规则。主要国际标准化组织国际电信联盟（ITU）国际频率登记局（IFRB）国际电话电报咨询委员会（CCIT）国际无线电咨询委员会（CCIR）欧洲电信标准协会（ETSI）电气和电子工程师学会（IEEE）国内标准化组织CCSA/11733/6433/52蜂窝移动通信发展现状从1987年至2008年，我国移动通信行业先后出现了A、B、C、D、G五种移动通信制式。(1)A网和B网的发展：1987年，我国各地分别建设了移动电话网，分别采用了爱立信和摩托罗拉两大移动电话系统，结果形成了A网和B网两个系统，均属于模拟网。1996年实现全国联网，2001年底，我国关闭了模拟网。/11734/6434/52(2)G网的发展：1993年，我国开始建设全球通(GSM)数字移动电话网，G网工作于900MHz频段，频带比较窄。相比于模拟移动通信系统，GSM系统具有通信质量好、安全保密、漫游范围广泛及支持许多新的业务功能。随着近年来移动电话用户的迅猛增长，由于频率资源的限制，许多地区的G网已出现容量不足的状态。目前GSM系统是移动运营商承载话音业务的主要网络。/11735/6435/52(3)D网的发展：D网是指DCS1800系统的移动电话网，网络的运行机制