《移動通信技術(shù)》PPT課件

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1、第 7章移動通信技術(shù) 王立 湖南文理學院電氣與信息工程學院 本章的主要內(nèi)容 : 1 移動通信概述 2 蜂窩式移動通信系統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù) 3 GSM移動通信系統(tǒng) 4 CDMA通信系統(tǒng) 5 PAS 通信系統(tǒng)（小靈通） 6 移動數(shù)據(jù)通信技術(shù) 7 移動通信技術(shù)的發(fā)展 7.1移動通信概述 移動通信 ： 通信的雙方至少有一方 或雙方處在移動（或臨時靜止）情 況下進行信息傳輸和交換。 移動 通信 無線 通信 計算機 技術(shù) 有線 通信 網(wǎng)絡(luò) 技術(shù) 7.1.1 移動通信的特點 電波傳播環(huán)境復雜 7.1.1 移動通信的特點 干擾和噪聲的影響大 f1 f3 f2 f1 同頻干擾：相同頻率間的相互干擾。 鄰頻干擾：相鄰或

2、相近頻率間的干擾。 互調(diào)干擾：由于非線性失真而產(chǎn)生的干擾。 各種噪聲 7.1.1 移動通信的特點 移動工作環(huán)境惡劣，塵土多，振動大， 要求有一定的防范措施。移動臺操作簡 便，可靠性高，小型化，低功耗。 具有多普勒頻移當物體運動中通信時， 其接收到的載波頻率隨運動速度的不同 而產(chǎn)生不同的頻移。 c os v f d v 7.1.1 移動通信的特點 控制系統(tǒng)復雜。 交換機 至其他交換機 服務(wù)區(qū)域 PSTN 至其他 PSTN 7.1.2 移動通信的工作方式 單工制 單工的定義 收發(fā)使用同 一個（或不同） 頻率的按鍵通 信方式。即在 同一時間里要 么說，要么聽， 只可選擇一樣。 發(fā)射機 接收機 發(fā)射機

3、 接收機 f1 f1 f1 f1 f1 B A f1 f1 f2 f2 f2 f1 7.1.2 移動通信的工作方式 單工制 優(yōu)點 :不需要天線共用裝置 。 組網(wǎng)方便 。 耗電少 ， 設(shè)備簡單 ， 造價便宜 。 缺點：頻率利用率低 。 操作不方便 。 同頻基站間干擾較大 。 適用范圍：適用于用戶少 ， 專業(yè)性強的通信 系統(tǒng)中 。 7.1.2 移動通信的工作方式 半雙工制 發(fā)射機 接收機 發(fā)射機 接收機 f1 f2 f2 f1 f1 基站 B 移動臺 A f2 雙 工 器 7.1.2 移動通信的工作方式） 半雙工制 通信的雙方有一方使用雙工通信，即收發(fā) 信機同時工作且使用不同的頻率，另一方 采用雙

4、頻單工方式。 優(yōu)點：設(shè)備簡單 ， 功耗小 ， 克服了通話 斷續(xù)的缺點 。 缺點：操作不方便 。 應(yīng)用：專用通信中 。 7.1.2 移動通信的工作方式 雙工制 發(fā)射機 接收機 發(fā)射機 接收機 f1 f2 f2 f1 f1 基站 B 移動臺 A f2 雙 工 器 雙 工 器 7.1.2 移動通信的工作方式 雙工制 通信雙方的收發(fā)信機均能同時工作。 優(yōu)點：由于收發(fā)頻帶有一定的間隔，所以抗干 擾能力強。 使用方便。 缺點： 電源耗電量大。 7.1.3 數(shù)字移動通信技術(shù)的 主要性能指標及其權(quán)衡 1 傳輸速率：單位時間內(nèi)傳送的 數(shù)據(jù)量 ， 單位 Kbps 千比特 /秒 。 例如 GSM系統(tǒng)單路話音所需傳

5、輸速率為 13Kbps。 系統(tǒng)所允許 的總傳輸速率越大 ， 容量就越大 ， 在同一時刻所能容納的用戶數(shù)量 就越多 。 2 信道帶寬：信號所占的頻率寬 度 ， 單位 MHZ 兆赫茲 。 信道帶 寬越寬 ， 允許的傳輸速率就越高 ， 系統(tǒng)的容量就越大 ， 容許的話音 路數(shù)就越多；反之就會出現(xiàn)線路 正忙 、 呼叫不通的現(xiàn)象 ， 稱為 “ 呼損 ” 。 3 發(fā)射功率：手機在通話期間向基 站發(fā)射的信號功率 。 它直接決定了 電池的工作時間 ， 也決定了手機的 輻射量 。 GSM 手機發(fā)射功率為 12W ， CDMA 手機發(fā)射功率為 50mW左右 ， 小靈通 手機為 10mW. 4 誤碼率：數(shù)字信號傳送過

6、程中 出現(xiàn)錯誤的概率 。 它直接決定了 信號的質(zhì)量 ， 或者服務(wù)等級 。 如 話音傳送應(yīng)小于 10-4， 數(shù)據(jù)傳送 應(yīng)小于 10-8。 各種指標的權(quán)衡 傳輸速率越高， 系統(tǒng)容量 越 大。誤碼率越低， 信號的質(zhì)量 越 好。但兩者都需要足夠的信號帶 寬及較高的發(fā)射功率。頻帶越寬， 信噪比越高，誤碼率越低，系統(tǒng) 的容量越大。 但實際中，信號發(fā)射功率常常是受 到限制的。對于用戶端來說，發(fā)射功率 越高，輻射越大，對人體傷害越嚴重； 同時手機耗電量越大，待機時間越短； 對于基站，發(fā)射功率過大，會影響到其 他的通信，例如小靈通基站發(fā)射功率就 被限定在 500mW以內(nèi)，以免影響到 GSM 和 CDMA系統(tǒng)的正

7、常通信。 信號帶寬常常是受到限制 的。頻帶是一種有限的資源， 使用它是要付出直接的經(jīng)濟代 價的。為了充分地利用頻帶資 源，提高系統(tǒng)的容量，廣泛地 采用了多路復用 /多址技術(shù)。 如模擬通信中廣播電臺、電視臺 傳送信號采用了 FDMA(頻分多址 : Frequency Division Multiplexing Access ) 技術(shù)， GSM系統(tǒng)采用了 FDMA技術(shù)及 TDMA(時分多址 : Time Division Multiplexing Access )技術(shù)， CDMA （ Code Division Multiplexing Access） 系統(tǒng)采用了碼分多址方式。 通信系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)

8、就是在有限的 頻帶及有限的發(fā)射功率的情況下最大可 能地提高系統(tǒng)容量及信號質(zhì)量。提高前 者的手段就是對信源進行有效的編碼， 必要時進行適當?shù)?壓縮 。例如蜂窩式移 動通信系統(tǒng)都對話音信號進行了較大的 壓縮，使得話音質(zhì)量僅僅能夠達到聽懂 的程度，比起固定電話的音質(zhì)相去甚遠， 更別奢望有什么立體聲效果了。 在以上四種性能指標的權(quán)衡中， 調(diào)制解調(diào)方式的不同也起到非常關(guān) 鍵的作用。所謂調(diào)制就是將信號以 一定的形式附加在高頻載波上。其 作用有兩個：一通過調(diào)制有利于將 信號通過天線發(fā)射到自由空間里。 天線理論告訴我們，要想通過天 線發(fā)送信號，應(yīng)使得天線長度可以和 信號波長相比擬。對蜂窩通信系統(tǒng)， 天線長度在

9、 /4比較合適。話音信號的 帶寬在 3003400HZ之間。以 1000HZ話 音信號為例，需要天線長度約為 75公 里。這對于小若手掌的手機來講，顯 然不可能安裝這么長的天線！ 經(jīng)過高頻調(diào)制以后則可以大大 縮減所需天線長度。 GSM系統(tǒng)的 載波頻率為 900MHZ和 1800MHZ， CDMA系統(tǒng)為 850MHZ，小靈通為 1900MHZ。經(jīng)計算，它們僅需幾 厘米長的天線，顯然這非常容易 實現(xiàn)。 其二 通過將信號調(diào)制到 不同的載頻上，可以非常方 便地從眾多信號中提取所需 要的成分，從而實現(xiàn)頻分多 址（ FDMA）。 移動通信一般采用 VHF和 UHF頻段。 原因： 適用于移動通信 抗干擾能力

10、強 天線短，便于移動。 不同的調(diào)頻 、 調(diào)相方式分別 屬于頻帶高效調(diào)制方式 （ 犧牲發(fā) 射功率 ， 節(jié)省帶寬 ） 或功率高效 調(diào)制方式 （ 犧牲帶寬 ， 節(jié)省帶寬 發(fā)射功率 ） 。 蜂窩式移動通信系 統(tǒng)中信號帶寬及發(fā)射功率都是受 限的 ， 經(jīng)過權(quán)衡 ， 采用了 高斯最 小頻移鍵控 （ GMSK） 技術(shù) 。 7. 2 蜂窩式移動通信系統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù) 根據(jù) 服務(wù)區(qū)域 的不同，移動通信網(wǎng)可分為 兩種： 大區(qū)制 和 小區(qū)制 大區(qū)制 市話交換局 PSTN 大區(qū)制 在整個服務(wù)區(qū)內(nèi)只設(shè)一個基站，由它負責 移動通信的聯(lián)絡(luò)和控制。 特點： 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，頻道數(shù)目少，不需要無線交換，與 PSTN網(wǎng)直接相連。 覆蓋范

11、圍有限。 服務(wù)的用戶容量有限。 頻率利用率低。 7. 2 蜂窩式移動通信系統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù) 小區(qū)制（蜂窩） 將所要覆蓋的地區(qū)劃分成若干個小區(qū)，每 個小區(qū)的半徑可以根據(jù)用戶的密度在 1至 10km 左右。在每個小區(qū)內(nèi)設(shè)置一個基站為本小區(qū) 范圍內(nèi)的用戶服務(wù)。 小區(qū)制的目標：實現(xiàn)頻率復用，從而提高 頻率利用率，增加系統(tǒng)容量。 7. 2 蜂窩式移動通信系統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù) 一 . 小區(qū)制（蜂 窩） 在小區(qū)制中， 為了避免 同頻 干擾 ，同一頻 率必須間隔一 定距離后，才 能再次使用。 A B C D E F G A B C D E F G A B C D E F G A B C D E F G A B C D

12、E F G A B C D E F G A B C D E F G 7. 2 蜂窩式移動通信系統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù) 二 . 蜂窩系統(tǒng)的構(gòu)成 基站 移動交換中心 PSTN 三 . 移動交換中心與基站之間的 通信 四 . 移動通信系統(tǒng)的呼叫過程 出局呼叫過程 (手機呼叫固定電話 ) 入局呼叫過程 (固定電話呼叫手機 ) 本局呼叫 (手機呼叫手機 ) A用戶為主叫， B用戶為被叫。 A用戶撥打 B 用戶號碼，撥號信號變換為相應(yīng)的數(shù)字電 信號并通過手機天線發(fā)射到 A用戶所在的小 區(qū)基站天線上， A基站接受到信號后通過與 交換中心聯(lián)系傳遞到 B用戶所在的小區(qū)基站。 該小區(qū)基站收到信號后向 B用 戶的手機發(fā)振鈴信

13、號， B用戶 按連接鍵 . B用戶接收到 A用戶 發(fā)送的聲音信號。由于蜂窩式 移動通信為異頻雙工通信模式， B用戶也可以同時做主叫， A用 戶為被叫，實現(xiàn)信息的雙向交 流。 五 . 越區(qū)切換 越區(qū)切換是指移動用戶由一 個小區(qū)移動到另一個小區(qū)時，手 機接收信號由原基站切換為新的 基站的過程。 一類稱為硬切換，即先 中斷舊的基站連接，再建立 新的基站連接。這樣會有 12秒的通信中斷過程，用 戶感到不便。小靈通通信就 是這樣。 但 GSM及 CDMA通信使用的 不是硬切換，而是軟切換，即先 建立與新基站的可靠連接以后， 再斷開與舊基站的連接。顯然軟 切換的實施改善了越區(qū)切換時的 通信質(zhì)量。順便指出，

14、 GSM的越 區(qū)切換效果不如 CDMA， CDMA 越區(qū)時可以在用戶不知不覺中進 行，通話不受任何影響。 何時進行越區(qū)切換比較合適 呢？如果當移動臺接收到的其他 基站的發(fā)射信號強度超過當前基 站的信號強度就馬上實施越區(qū)切 換，容易產(chǎn)生“乒乓效應(yīng)”。 如果移動臺經(jīng)常在兩個小區(qū) 的邊界附近活動時，就會頻繁地 發(fā)生越區(qū)切換，這樣不僅使基站 和移動臺的工作量大大增加，移 動臺的耗電量增大，而且嚴重影 響通信質(zhì)量。 正確的做法是只有當前基站 的信號強度低于一個較低門限或 當鄰近基站的信號遠遠大于當前 基站的信號強度時才允許進行越 區(qū)切換。即采用所謂“滯后”切 換的方式可有效地避免“乒乓效 應(yīng)”。 六 .

15、 數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的優(yōu)勢 能有效地利用無線頻率資源，系統(tǒng)容量大 呼叫質(zhì)量高 能向用戶提供話音以外的多種非話業(yè)務(wù) 制式比較統(tǒng)一，能方便地提供自動漫游業(yè)務(wù)（包括國 際漫游） 易于加密，提供較完善的保密方法（如話音、接入加 密等） 數(shù)字網(wǎng)要求的功率較低 第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)主要制式 GSM(全球移動通信系統(tǒng) ) DCS-1800 TDMA IS 136(最初被稱為 D AMPS) CDMA IS 95（ QCDMA) PDC(個人數(shù)字蜂窩 ) 我國數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)以 GSM為主，同時 也采用了 DCS 1800以及 CDMA制式 7.3 GSM移動通信系統(tǒng) 基站 1 MBS1 基站 N MBS N

16、一、公眾移動電話系統(tǒng) 1. 系統(tǒng)組成 有線 市話局 MTSO 中繼線 有線用戶 控 制 器 發(fā)射機 接收機 共 用 器 控 制 器 發(fā)射機 接收機 共 用 器 移動電話交換臺 市話局 2. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) MTSO 移動電話交換局 移動用戶臺 基站 蜂窩式公眾移動電話系統(tǒng) HLRVLR EIR AUC MSC OMC BSC BTS NSS BSS PLMN PSTN ISDN PSPDN CDPDN MS ISDN 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) PSTN 公眾電話交換網(wǎng) PLMN 公眾陸地移動網(wǎng) PSPDN 分組交換公眾數(shù)據(jù)網(wǎng) CSPDN 電路交換公眾數(shù)據(jù)網(wǎng) NSS 網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng) MSC 移動交換中心 HLR

17、 歸屬位置寄存器 VLR 訪問位置寄存器 AUC 鑒權(quán)中心 EIR 設(shè)備識別寄存器 BSS 基站子系統(tǒng) BSC 基站控制器 BTS 基站收發(fā)信臺 OMC 操作維護中心 MS 移動臺 圖 6-8-2 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 二 GSM系統(tǒng)組成 網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng) (NSS) 移動交換中心 (MSC) 歸屬位置寄存器 (HLR) 訪問位置寄存器 (VLR) 鑒權(quán)中心 (AUC) 設(shè)備識別寄存器 (EIR) 基站子系統(tǒng) (BSS) 基站控制器 (BSC) 基站收發(fā)信臺 (BTS) 操作維護中心 (OMC) 移動臺 (MS) 三 . GSM系統(tǒng)采用了 FDMA及 TDMA技術(shù)，有效地利用了有限的 頻帶資源。 FD

18、MA是指在 GSM900 頻段的上行（移動臺到基站） 890MHZ915MHZ或下行（基站到 移動臺） 935MHZ960MHZ頻率范 圍內(nèi)各分配了 124個載頻，各載頻 間隔為 0.2MHZ。 雙工間隔： 45M GSM1800頻段劃分 可用頻段：上行 1710M-1785M 頻道號： 512-885 雙工間隔： 95M 下行 1805M-1880M 聯(lián)通頻段 上行 1745M-1785M 頻道號： 687-736 下行 1840M-1850M TDMA（時分多址） 是指在每個載頻上又分為 8 個時間段，即 8個信道，進 行分時傳送。 四 . GSM系統(tǒng)具有加密和鑒權(quán)功能 ， 能 確保用戶內(nèi)

19、容及網(wǎng)絡(luò)安全 。 當移動臺 客戶通過基站通信時 ， 網(wǎng)絡(luò)中心首先 對其用戶身份的合法性進行確認 ， 然 后才準予通信 。 此后對通信內(nèi)容進行 嚴格的數(shù)字加密處理 ， 才通過空中信 道進行傳輸 ， 有效地防止了非授權(quán)終 端的截獲和破譯 ， 有效地保證了通信 的安全 。 五 . GSM系統(tǒng)采用了功率自適應(yīng) 控制技術(shù)。功率自適應(yīng)控制的目 的是在保證通信質(zhì)量的前提下， 使發(fā)射機的發(fā)射功率最小。其過 程是移動臺測試信號強度和信號 質(zhì)量，并定期向基站報告?；?按預(yù)定的門限參數(shù)與之比較，然 后確定移動臺發(fā)射功率的增減量。 對 GSM通信特點的總結(jié) （中國移動廣告） 重視隱私的 美國人選擇了 GSM，注重環(huán)

20、保的 歐洲人選擇了 GSM， （基站越多，輻射 越小，反之輻射越大的原理， GSM基站密集，因 而輻射越小 ） 重視通信質(zhì)量的中國人 選擇了 GSM（ 網(wǎng)絡(luò)覆蓋完善，用戶接通快、 信號好、不掉線、語音清晰 ） 7.4 CDMA通信系統(tǒng) 1 CDMA通信系統(tǒng)采用了擴頻通 信技術(shù)。信號先被擴頻碼調(diào)制， 使其帶寬大大增加，通常是原 來的 1001000倍，然后進行載 波調(diào)制發(fā)射。接收時將擴頻信 號與發(fā)射時完全相同的擴頻碼 進行相關(guān)解擴，然后進行載波 解調(diào)，恢復所傳信息。 CDMA通信系統(tǒng)讓許多用戶 在相同的時間里共用同一頻帶 ， 每個用戶采用不同的擴頻序列進 行調(diào)制及解調(diào) ， 并且每個擴頻序 列是近

21、似正交的偽隨機序列 ， 以 免相互影響 。 CDMA利用不同的 擴頻碼型區(qū)分不同的信號 ， 稱為 碼分多址 。 2 CDMA系統(tǒng)采取碼分多址技術(shù) ， 通信容量得到大大地提高 ， 是 FDMA的 20倍 ， 是 TDMA的 4倍 。 并且 CDMA具有軟 （ 有彈性 ） 的容 量特性 ， 即干擾小時 ， 容量增加； 用戶增多時 ， 只是通信質(zhì)量略有下 降 。 3 CDMA由于采用寬帶通信 ， 其功率譜密度 很低 。 這樣具有較強的抗窄帶干擾能力 ， 并 且對窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小 ， 可以與之共 用頻帶 ， 提高了頻帶利用率 。 同時由于其很 低的功率譜密度 ， 信號被完全淹沒在噪聲里 ， 很難

22、讓非授權(quán)方覺察到它的存在 ， 更不用說 被截獲了 。 因此其保密性很好 。 碼分多址技 術(shù)最早由美國軍方用于二次世界大戰(zhàn) ， 后改 為民用 。 4 CDMA通信使眾多用戶在同一頻帶 、 同一時間利用不同擴頻碼型進行通信 ， 有利于越區(qū)時的軟切換 。 因為各小區(qū)基 站的發(fā)射頻率一致 ， 移動臺切換時不必 更換發(fā)射頻率 ， 只需合并相鄰兩基站的 信號即可 ， 直到舊基站的信號逐漸減弱 為零才完全完成切換過程 。 越區(qū)切換是 一個逐漸平滑過渡的過程 ， 用戶可以毫 無覺察 。 5 CDMA通信頻段分配 。 基站 發(fā)射頻率范圍： 869894MHZ 移 動 臺 發(fā) 射 頻 率 范 圍 ： 824849

23、MHZ 7 CDMA基站發(fā)射功率為 3W，遠小于 GSM的 20W； 手機發(fā)射功率為 50mW，遠 小于 GSM的 12W，省電， 輻射小，不影響其他同頻 率的通信。 7.5 PAS 通信系統(tǒng) （小靈通） 小靈通是個人通信接入系統(tǒng) （ Personal Access System， PAS）的俗 稱，它采用微蜂窩技術(shù)（小區(qū)半徑為 500米，覆蓋近 1平方公里的范圍，小 區(qū)內(nèi)可容納 23萬用戶），將小靈通信 號以無線方式接入固定電話網(wǎng)，作為 固定電話的補充和延伸，充分利用固 定電話網(wǎng)資源，因此也被稱為無線市 話。 規(guī)定 1900MHz 1920MHz 頻段用于無線接入系統(tǒng)，采 用時分多址 TDM

24、A結(jié)構(gòu)。 MS A BS A Fixed Telephon e Network BS B MS B 小靈通通信的基本原理是： 主叫用戶 A開機講話，將信號發(fā)射 到了其所在小區(qū)基站，該基站天線 將接收到的信號通過有線方式傳送 到有線固定電話網(wǎng)絡(luò)，然后經(jīng)固定 電話網(wǎng)絡(luò)傳遞到被叫用戶 B所在小 區(qū)基站，由該基站天線向被叫用戶 B發(fā)送信號，完成通信。 優(yōu)勢 ：小靈通應(yīng)用以來，除了 資費低以外，一直以其系統(tǒng)和手 機發(fā)射功率小、省電、健康環(huán)保、 待機時間長、定位準確為技術(shù)上 的宣傳賣點。 小靈通的基站發(fā)送功率均小于 500mW，遠小于移動通信系統(tǒng)基站 的發(fā)送功率 3W。同樣，小靈通手 機的發(fā)射功率僅為 1

25、0mW，也小于 GSM手機 1W2W的發(fā)射功率，省 電，待機時間長。發(fā)射功率越低， 輻射越小，對人體傷害越小，因此 達到綠色環(huán)保的效果。 小靈通采用微蜂窩技術(shù)，基站覆 蓋范圍小， 1平方公里以下，小區(qū)半徑 僅為 500米，這樣為終端用戶精確定位 提供了保證。經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)，可定位在 50米 范圍之內(nèi)，而 GSM系統(tǒng)只能定位在 200 米以內(nèi)。順便指出，通過衛(wèi)星定位， CDMA可精確在 5米范圍之內(nèi)。定位問 題應(yīng)在技術(shù)與成本之間權(quán)衡。 劣勢 ： 1 基站覆蓋范圍小 在發(fā)展初期，大多采用發(fā)射功率 20mW的小功率基站，基站的低發(fā)射功 率直接影響了通話質(zhì)量。雖然后期采 用了 500mW的大功率基站，擴大了

26、基 站的覆蓋范圍，通話質(zhì)量有所提高， 但是仍然無法與 GSM和 CDMA的信號 質(zhì)量相比。 2 頻繁切換影響質(zhì)量 由于基站覆蓋范圍小，小靈通 容易出現(xiàn)不同基站間頻繁切換現(xiàn) 象，嚴重影響到通話質(zhì)量。尤其 是在高速移動時切換更為頻繁， 通話質(zhì)量更差。 3 高頻率弱點 小靈通空中傳輸信號頻率 （ 19001920MHZ）高，電波繞射能力 差，傳播主要靠直射、反射。折射和穿 透能力差、損耗大，衍射和繞射能力差。 同時，由于發(fā)射功率小，信號穿透性較 差，會導致室內(nèi)通話質(zhì)量沒有室外通話 質(zhì)量好的現(xiàn)象。 4 頻段問題 小靈通目前所使用 1900MHz 1920MHz之間的頻段， 是今后第三代移動通信（ 3G

27、）的 頻段，這段頻段以后將讓位于中 國的 TD-SCDMA，如何解決這一 問題，是固定運營商所面臨的商 業(yè)及政策困境。 7.6 移動數(shù)據(jù)通信技術(shù) 移動數(shù)據(jù)通信技術(shù) 傳輸承載平臺技術(shù) 短消息 (SMS) 非結(jié)構(gòu)化補充業(yè)務(wù) (USSD) 電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) (CSD) 高速電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) (HSCSD) 通用分組無線業(yè)務(wù) (GPRS) 增強型分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) (EDGE) 第三代技術(shù) (3G) 應(yīng)用開發(fā)平臺技術(shù) SIM卡應(yīng)用工具（ SIM Toolkit） 無線應(yīng)用協(xié)議（ WAP） 移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) CSD（接入速率 9.6 kbit s） HSCSD （ 57.6 kbit s） 分組型

28、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) GPRS（ 171.2 kbit s） EDGE （ 384 kbit s） 第三代數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（ 2 Mbit s） Internet 計算機基站 移動交換機 PSTN/ISDN 接入服務(wù)器 接入服務(wù)器 IWF IWF:互通功能單元 電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（CSD）的實現(xiàn) 高速電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) (HSCSD) 采用了新的信道編碼方式，使每個時隙 的傳輸速率從 9.6 kbit s提高到 14.4 kbit s 可實現(xiàn) 1 4時隙捆綁，使傳輸速率最高 可達到 57.6 kbit s 上下行數(shù)據(jù)傳輸可采用不同速率 通用分組無線業(yè)務(wù) (GPRS)的特點 傳輸速率快 支持 4種編碼方式 ,并采用多時

29、隙 (最多 8個時隙 )合并傳輸技術(shù)，使數(shù)據(jù)速率最 高可達 171.2kbit s 可靈活支持多種數(shù)據(jù)應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)接入速度快 可長時間在線連接 計費更加合理 高效地利用網(wǎng)絡(luò)資源，降低通信成本 支持多用戶共享一個信道的機制 (每個時隙允許最多 8個用戶共享 ) 利用現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提高網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度，降低建設(shè)成本 在無線接口， GPRS采用與 GSM相同的物理信道，定義了新的用于分組數(shù)據(jù) 傳輸?shù)倪壿嬓诺馈？稍O(shè)置專用的分組數(shù)據(jù)信道，也可按需動態(tài)占用話音信道 GPRS的核心網(wǎng)絡(luò)順應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢，為 GSM網(wǎng)向第三代 演進打下基礎(chǔ) PSTN Internet GMSC GGSNSGSN MSC

30、BSS 計算機 話音 數(shù)據(jù) 電路交換域 分組交換域 GPRS是移動網(wǎng)和IP網(wǎng)的結(jié)合 SGSN:服務(wù)支持節(jié)點 GGSN:網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點 GPRS終端 GPRS終端 增強型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) (EDGE) 采用一種改進的 GSM調(diào)制技術(shù)，每時隙 的速率提高到 48 kbit/s 允許集中使用多達 8個時隙，此時速率可 達到 384 kbit/s 屬于增強型 GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) WAP 網(wǎng)網(wǎng) WAP網(wǎng)網(wǎng) 網(wǎng)網(wǎng)網(wǎng) WWW網(wǎng)網(wǎng) 網(wǎng)網(wǎng)網(wǎng) IP網(wǎng) （Internet/ Intranet) 無線網(wǎng)絡(luò) WAP終端 WAP協(xié)議 （WML) WAP協(xié)議 （WML) WWW協(xié)議 （HTML) WAP系統(tǒng)結(jié)構(gòu) WAP是在 Inter

31、net業(yè)務(wù)實現(xiàn)的機制上進行了簡化、 優(yōu)化和擴展，以適應(yīng)移動終端傳輸帶寬窄、存 儲和處理能力有限、顯示屏幕小等特點 WAP系統(tǒng)組成 WAP網(wǎng)關(guān) (或 WAP代理服務(wù)器 ) 功能：協(xié)議轉(zhuǎn)換；內(nèi)容編解碼；用戶認證、 用戶管理、計費功能等 WAP終端 WAP終端安裝有支持 WAP協(xié)議的微型瀏覽 器作為用戶接口，完成類似于 Web瀏覽器的 功能 無線網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用服務(wù)器 Internet SMS 中心 GGSNSGSN MSC BSS WAP與GSM網(wǎng)互連方式 a:短消息承載 b: CSD承載 c: GPRS承載 接入 服務(wù)器 WAP 網(wǎng)關(guān) WAP終端 a b c 3G發(fā)展與演進介紹 3G發(fā)展概述 3G頻譜

32、分配 3G業(yè)務(wù)應(yīng)用 第三代移動通信的提出 IMT-2000是第三代移動通信系統(tǒng)（ 3G）的統(tǒng)稱 第三代移動通信系統(tǒng)最早由國際電信聯(lián)盟（ ITU） 1985年提 出，考慮到該系統(tǒng)將于 2000年左右進 入商用市場，工作的頻段在 2000MHz，且最高 業(yè)務(wù)速率為 2000Kbps，故于 1996年正式更名 為 IMT-2000（ International Mobile Telecommunication-2000） 第三代移動通信系統(tǒng)是一種能提供多種類型、高 質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)，能實現(xiàn)全球無縫覆蓋，具有全 球漫游能力，與固定網(wǎng)絡(luò)相兼容，并以小型便攜 式終端在任何時候、任何地點進行任何種類通信 的通

33、信系統(tǒng) 3G發(fā)展概述 第三代的主動權(quán)受到下面四個支配力量的驅(qū)使 . 國際移動通信 IMT-2000進程（ 85年啟動） 日益增長的無線業(yè)務(wù)需求：許多系統(tǒng)如 D-AMPS， GSM， PDC， PHS已經(jīng)超出容量 希望更高質(zhì)量的語音業(yè)務(wù) 希望在無線網(wǎng)絡(luò)中引入高速數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù) 基本十年一代的移動通訊發(fā)展速度 3G的驅(qū)動力 3G標準化組織 區(qū)域標準組織 (RSO) 無線傳輸技術(shù) (RTT) U.S. TIA(TR 45.5) cdma2000 T1 W-CDMA Korea TTA TTA1(cdma2000) TTA2(W-CDMA) Japan ARIB W-CDMA Europe ETSI

34、(SMG 2) W-CDMA China CWTS TD-SCDMA 主要的 CDMA 3G提案 3G技術(shù)體制 WCDMA由標準化組織 3GPP所制定 cdma2000體制是基于 IS-95的標準基礎(chǔ) 上提出的 3G標準，目前其標準化工作由 3GPP2來完成 TD-SCDMA標準由中國無線通信標準組織 CWTS提出，目前已經(jīng)融合到 3GPP關(guān)于 WCDMA-TDD的相關(guān)規(guī)范中 暢聊套餐 TD-SCDMA WCDMA/HSPA CDMA2000 EV-DO 部署 國家 中國；緬甸、非洲建有試驗網(wǎng)， 小規(guī)模放號 100多個國家， 258張網(wǎng)絡(luò) 62個國家 用戶 數(shù) 中國 33.7萬，少量國外試驗用

35、 戶 3.2億，全球市場占有率 77% 9500萬，全球市場占有率 23% 代表 運營 商 中國移動 英國沃達豐、日本 NTT DoCoMo、 和記黃埔 3、西班牙電信、德國電 信、法國電信、意大利電信、美國 AT&T、中國聯(lián)通等全球絕大多數(shù)運 營商 美國 Verizon+Alltel、 Sprint、日 本 KDDI、中國電信、印度 Reliance、 Tata(注：除 Sprint選 擇 WiMAX外，其他 CDMA運營 商都計劃轉(zhuǎn)網(wǎng)至 HSPA或 LTE) 主要 設(shè)備 商 大唐移動、中興、上海貝爾、 鼎橋 愛立信、諾基亞西門子、華為、中 興、阿爾卡特朗訊 阿爾卡特朗訊、北電 (注：兩家已

36、 在裁減 CDMA部門 )中興、華為、 摩托羅拉 簡介 TD-SCDMA是我國自主 3G 標準， 2000年 5月， ITU(國際電 信聯(lián)盟 )公布 TD-SCDMA正式 成為 ITU第三代移動通信標準 3G國際標準的一個組成部分。 TD-SCDMA于 2008年 4月 1日試 商用。 商用后下行速度 2.8Mbps， 上行速度 384kbps。 WCDMA是 GSM的升級 (GSM是 2G技術(shù)，其演進是 GSM、 GPRS、 EDGE、 WCDMA)，同時也是全球 3G技術(shù)中用戶最廣 (GSM系技術(shù)擁 有全球 85%移動用戶 )、技術(shù)和商業(yè) 應(yīng)用最成熟的。 WCDMA運營商遵 循 WCDMA

37、、 HSPA、 LTE演進路線。 商用后下載速度 14.4Mbps，上 行速度 5.76Mbps。 EV-DO是 CDMA技術(shù)的升級， 相對 GSM/WCDMA， CDMA/EV-DO的部署要少得多， 設(shè)備廠家和終端廠商也較少，產(chǎn) 業(yè)鏈基本由美國高通一家把控。 目前，全球 CDMA投資急劇萎 縮， 商用后下行速度 3.1Mbps，上 行速度 1.8Mbps。 三種 3G制式概況 （下表數(shù)據(jù)截止到 2008年第 3季度） 主流支持廠家 WCDMA 北電網(wǎng)絡(luò) Ericsson Nokia Siemens Alcatel 華為 中興 UTstarcom Lucent Motorola Samsung

38、 (東信 ) LG cdma2000 北電網(wǎng)絡(luò) Lucent Motorola 中興 華為 Ericsson Samsung LG TD-SCDMA 北電網(wǎng)絡(luò) 大唐 Siemens 華為 WCDMA-五大優(yōu)勢 主流標準 漫游廣泛 手機眾多 業(yè)務(wù)更全 -432類商用業(yè)務(wù) 上網(wǎng)更快 TD-SCDMA主要技術(shù)特點 利用豐富的非成對 TDD頻率資源 , 上下行鏈路工作于 同一頻率，對稱的電波傳播特性使之便于使用諸如智 能天線等新技術(shù) 通過在時域上調(diào)整上下行資源，可以更好地支持上下 行非對稱業(yè)務(wù) 由于采用了許多新技術(shù) (智能天線、聯(lián)合檢測等 )，網(wǎng) 絡(luò)性能 (容量、覆蓋半徑、 UE移動能力、切換性能 )

39、仍 有待在實際組網(wǎng)環(huán)境中加以驗證 短期內(nèi)難以實現(xiàn)與 GSM或 WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)間的切換 中國 3G頻譜分配（ 2002年 11月） IMT2000、歐洲的頻率劃分和中國一致 北美的頻率劃分與中國的核心頻段沖突 第三代公眾移動通信系統(tǒng)的工作頻段為： （一）主要工作頻段： 頻分雙工（ FDD）方式： 1920 1980MHz 2110 2170MHz； 時分雙工（ TDD）方式： 1880 1920MHz、 2010 2025MHz。 （二）補充工作頻率： 頻分雙工（ FDD）方式： 1755 1785MHz 1850 1880MHz； 時分雙工（ TDD）方式： 2300 2400MHz，與無

40、線電定位業(yè)務(wù)共用， 均為主要業(yè)務(wù)，共用標準另行制定。 （三）衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)工作頻段： 1980 2010MHz 2170 2200MHz。 3G主要業(yè)務(wù)體系 注： 為重點業(yè)務(wù) 基礎(chǔ)通信類 娛樂媒體類 商務(wù)生活類 2G遷移業(yè)務(wù) 2G增強業(yè)務(wù) 3G標志業(yè)務(wù) 短信 話音 IVR 手機 游戲 手機 上網(wǎng) 可視 電話 突出 3G特色 改善客戶體驗 保證用戶 基本通信需求 手機 音樂 移動電 子商務(wù) 多媒體 炫鈴 手機 電視 炫鈴 手機 定位 手機 報 手機 郵箱 無線 上網(wǎng)卡 注：手機電視業(yè)務(wù)包含視頻點播、視頻分享、視頻 IVR； 手機上網(wǎng)業(yè)務(wù)包含手機門戶、手機博客、手機社區(qū)、手機廣告。 手機 搜索

41、即時 通信 3G業(yè)務(wù)應(yīng)用 1、無線上網(wǎng)卡 3G九項重點業(yè)務(wù) -無線上網(wǎng)卡 基于移動通信網(wǎng)絡(luò)，為筆記本電腦或臺式電腦用戶提供在 WCDMA移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋 范圍內(nèi)任何地點高速無線上網(wǎng)的服務(wù)。 2、手機音樂 3G九項重點業(yè)務(wù) -手機音樂 通過音樂手機客戶端和音樂門戶（利用 web、 wap、 IVR、短信方式）為用戶提供音樂 （炫鈴、鈴聲、整曲、音樂視頻、給第三方點送歌曲等）下載、在線播放、上傳等基本功能， 同時提供手機本地音樂管理、動態(tài)榜單推薦、音樂雜志、會員服務(wù)、音樂搜索等特色業(yè)務(wù)。 3、手機電視 3G九項重點業(yè)務(wù) -手機電視 通過手機電視的手機客戶端和門戶（ web、 wap），基于移動網(wǎng)絡(luò)

42、，利用流媒體技術(shù)、視頻 IVR技術(shù)在移動終端上觀看視頻節(jié)目的業(yè)務(wù)。 4、手機上網(wǎng) 3G九項重點業(yè)務(wù) -手機上網(wǎng) 手機上網(wǎng)業(yè)務(wù)是指用戶采用手機終端上的瀏覽器通過移動網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)獲得網(wǎng)絡(luò)信息。 其中， 3G門戶是為 3G用戶手機上網(wǎng)提供統(tǒng)一門戶網(wǎng)站，并作為手機上網(wǎng)的強制默認主頁， 門戶展現(xiàn)包括 web和 wap方式。 3G門戶中集成手機音樂、手機電視、手機郵箱等產(chǎn)品。 5、可視電話 3G九項重點業(yè)務(wù) -可視電話 可視電話業(yè)務(wù)是一種集視頻、話音于一體的多媒體通信業(yè)務(wù)，利用通信網(wǎng)絡(luò)同時實現(xiàn) 用戶之間音、視頻的通信。 6、手機報 3G九項重點業(yè)務(wù) -手機報 手機報是一項資訊類業(yè)務(wù)，指與媒體機構(gòu)合作，通

43、過手機為用戶提供各類資訊信息的 服務(wù)。手機報提供的資訊包括新聞、體育、娛樂、文化、生活、財經(jīng)等，并以具體“報 刊”產(chǎn)品體現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容。 7、手機郵箱 3G九項重點業(yè)務(wù) -手機郵箱 手機郵箱業(yè)務(wù)是通過固定或移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為手機用戶提供的郵箱服務(wù)。手機郵箱業(yè)務(wù) 默認手機號碼作為郵箱用戶名，具有郵件到達實時通知功能，用戶可以在電腦或手機上 收發(fā)、查閱、回復、轉(zhuǎn)發(fā)和管理電子郵件及附件。 8、即時通信 3G九項重點業(yè)務(wù) -即時通信 即時通信業(yè)務(wù)支持用戶通過多種終端類型（ PC、移動終端等）接入即時消息業(yè)務(wù)系 統(tǒng)，實現(xiàn)任何地方、任何時間的實時的信息交互。 9、手機搜索 3G九項重點業(yè)務(wù) -手機搜索 通過移動通

44、信網(wǎng)絡(luò)和移動終端，利用中國聯(lián)通 WAP、 WEB門戶內(nèi)的搜索引擎入口， 為移動用戶提供所需信息的服務(wù)，可搜索站內(nèi)和站外信息。 7.7 移動通信技術(shù)的發(fā)展 移動通信發(fā)展歷程 第三代移動通信 3G 2009 2G 1997 1G 1995 3G:無線通信和互聯(lián)網(wǎng)等媒體通信結(jié)合 第一代模擬制手機 數(shù)字手機 第一代： 1G 二十世紀八十年代，模擬 通信方式，采用 FDMA方式，頻率利用 率低，只傳送話音信號； 由于受到傳輸 帶寬的限制，不能進行移動通信的長途 漫游，只能是一種區(qū)域性的移動通信系 統(tǒng)。第一代移動通信有很多不足之處， 比如容量有限、制式太多、互不兼容、 保密性差、通話質(zhì)量不高、不能提供數(shù)

45、據(jù)業(yè)務(wù)、不能提供自動漫游等。 第二代： 2G 1993年正式使用，采 用 TDMA/CDMA技術(shù)的數(shù)字通信方 式， 主要采用的是數(shù)字的時分多址 （ TDMA）技術(shù)和碼分多址 （ CDMA）技術(shù)。主要業(yè)務(wù)是語音， 其主特性是提供數(shù)字化的話音業(yè)務(wù) 及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 它克服了模擬移動通信系統(tǒng) 的弱點，話音質(zhì)量、保密性能得 到大的提高，并可進行省內(nèi)、省 際自動漫游。 第二代移動通信替代第一代移 動通信系統(tǒng)完成模擬技術(shù)向數(shù)字技 術(shù)的轉(zhuǎn)變，但由于第二代采用不同 的制式，移動通信標準不統(tǒng)一，用 戶只能在同一制式覆蓋的范圍內(nèi)進 行漫游，因而無法進行全球漫游， 由于第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)帶寬 有限，限制了數(shù)據(jù)業(yè)

46、務(wù)的應(yīng)用，也 無法實現(xiàn)高速率的業(yè)務(wù)如移動的多 媒體業(yè)務(wù)。 第三代 : 3G 由國際電信聯(lián)盟 (ITU)1985 年提出，又稱 IMT2000 (International Mobile Telecommunication-2000) ， 2001 年使用，工作于 2000 MHz頻段，占用 頻譜 220MHz，上、下行頻段分別為 1980-2010 MHz和 2170-2200MHz，收發(fā) 頻段間隔 190MHz, 可同時提供話音、傳 真、多媒體及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)速率可達 2M bps. 3G將有更寬的帶寬，其傳輸速 度最低為 384K，最高為 2M，帶寬 可達 5MHz以上。不僅能傳輸話音，

47、還能傳輸數(shù)據(jù)，從而提供快捷、方 便的無線應(yīng)用，如無線接入 Internet。能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸 和寬帶多媒體服務(wù)是第三代移動通 信的主要特點 。 3G的目標和要求：（ 1）全球統(tǒng)一頻譜， 統(tǒng)一標準，全球無縫覆蓋。（ 2）高效 的頻譜效率，更低的建設(shè)成本。（ 3） 高的服務(wù)質(zhì)量和保密性能。（ 4）足夠 的系統(tǒng)容量。（ 5）能提供多種業(yè)務(wù)， 適應(yīng)多種環(huán)境，速率最高達 2M bps (車 速環(huán)境： 144K bps，步行： 384K bps， 室內(nèi)： 2M bps ) 第四代： 4G 技術(shù)目標和特點可以概括 為： 4G系統(tǒng)應(yīng)具有更高的數(shù)據(jù)率、更好 的業(yè)務(wù)質(zhì)量（ QoS）、更高的頻譜利用 率、更高的

48、安全性、更高的智能性、更 高的傳輸質(zhì)量、更高的靈活性； 4G系統(tǒng) 應(yīng)能支持非對稱性業(yè)務(wù)，并能支持多種 業(yè)務(wù)； 4G系統(tǒng)應(yīng)體現(xiàn)移動與無線接入網(wǎng) 和 IP網(wǎng)絡(luò)不斷融合的發(fā)展趨勢，因此 4G 系統(tǒng)應(yīng)當是一個全 IP的網(wǎng)絡(luò)。 4G系統(tǒng)的容量至少為 3G系統(tǒng) 的 10倍。 4G系統(tǒng)下行信道的最高 速率將達 100Mbps，因此移動終 端下載文件的速度將比 3G系統(tǒng)快 得多。 4G系統(tǒng)也可把高清晰度的 視頻圖像實時地傳送給移動終端用 戶，從而使用戶產(chǎn)生身臨其境的感 覺。 為了適應(yīng)數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù) 不斷增長的需求， 4G系統(tǒng)自然應(yīng) 具有更高的容量，但所能分給 4G 系統(tǒng)的頻譜仍然是有限的，因此 4G系統(tǒng)的頻

49、譜效率應(yīng)當為 3G系統(tǒng) 的 5到 10倍。 4G系統(tǒng)目標速率 ：對于大范圍高 速移動用戶（ 250km/h），數(shù)據(jù) 速率為 2Mbps；對于中速移動用 戶（ 60km/h），數(shù)據(jù)速率為 20Mbps；對于低速移動用戶（室 內(nèi)或步行者），數(shù)據(jù)速率為 100Mbps。 4G系統(tǒng)是一個無縫網(wǎng)。 4G系 統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)全球范圍內(nèi)多個移動 網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)間的無縫漫游。 無線通信領(lǐng)域的一個發(fā)展趨勢是 移動網(wǎng)絡(luò)和無線接入網(wǎng)絡(luò)的融合。 4G系統(tǒng)應(yīng)當是一個移動網(wǎng)絡(luò)和無 線接入網(wǎng)的融合體，它應(yīng)能實現(xiàn) 與無線 LAN的無縫連接。 移動通信發(fā)展的終極目標 實現(xiàn)完全的個人通信（ Personal Communication)，可描述為 5個“ W”，即 任何用戶（ Whoever）可以在任何時間 （ Whenever）、任何地點（ Wherever）和 另一任何用戶（ Whomever）實現(xiàn)任何方 式（ Whatever）安全、可靠、快速的全范 圍通信業(yè)務(wù)。 作業(yè) : 1. GSM 2. 在移動通信系統(tǒng)中 ,采用大區(qū)制和小區(qū)制 有什么不同 ?為什么采用小區(qū)制比大區(qū)制有 更高的頻譜利用率 ? 3.什么是 GPRS?有什么特點 ? 4.目前移動通信使用哪些頻段 ? 5. 什么是越區(qū)軟切換 ? 6.移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有哪些 ?