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1、移动通信概述 提纲 移动通信工作方式 移动通信基本概念 移动通信系统分类 基本概念 移动通信 移动通信的定义移动通信就是指移动体之间 移动体与固定体之间的通信 指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息传输和交换的通信方式 例如包括移动台 汽车 火车 飞机 船舰等移动体上 与固定台之间通信 移动台与移动台之间 人与活动中的人或人与移动台之间的通信 移动通信技术特点 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 有利用更高频段的趋势 多径传输 直射反射散射 由传播介质的不均匀性引起的光线或电波向四周射去的现象开
2、放环境 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 以及近地无用强信号压制远地有用弱信号的现象等 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 移动通信技术特点 频谱资源稀缺欧洲3G运营频段曾拍出3000亿欧元天价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 移动通信技术特点 系统复杂 以3GPPR4网络结构为例 移动通信技术特点 MGW HLR AC SMC AAA HA PDSN MGW A10A11 yy C D N Q BTS 39 xx 39 xx Ai Di z
3、z GMSCe CS PS C D BSS NSS BSC PCF BTS A1A2 BSC PCF 系统复杂 3G实际网络架构 移动通信技术特点 LTE网络构架 LTE全网架构 移动通信基本组网设备 一 基本组网设备MS MobileStation 移动台 手机 固定台或数据卡 手机 固定台 移动通信基本组网设备 二 基本组网设备BTS BaseStationTransceiver 基站 主要完成无线信号的收发功能 实现系统和移动台之间的通信 3601小基站 3606基站 防雷保护器 主馈线 走线架 板状天线 抱杆 室外馈线 室内超柔馈线 基站主设备 天馈系统 移动通信基本组网设备 三 基本
4、组网设备BSC BaseStationController 基站控制器 完成呼叫处理 移动性管理 例如 登记 切换 功率控制 无线资源管理等功能 移动通信基本组网设备 四 基本组网设备MSC MobileSwitchingCenter 移动交换中心 主要负责呼叫的处理 用户移动性管理 例如 漫游 VLR VisitorLocationRegister 拜访位置寄存器 一般与MSC合设 在处理用户呼叫时 MSC从VLR获取用户信息 如 位置信息 业务能力等 移动通信基本组网设备 五 基本组网设备HLR HomeLocationRegister 归属位置寄存器 保存用户信息 包括永久信息和临时状态
5、信息 如 ESN MDN 签约的业务信息 当前位置 状态信息等 一个HLR对应多个VLR 移动通信基本组网设备 六 网络互连设备GMSC GatewayMSC 网关MSC PLMN和PSTN的接口设备 TMSC TrunkMSC 中继MSC 多个PLMN间通过TMSC互连 移动通信基本组网设备 七 数据业务设备PCF PacketControlFunction 分组控制功能 无线接入网与PDSN之间的数据报传递 PDSN PacketDataServingNode 分组数据服务节点 是无线网和数据网之间的网关设备 实现了无线网络与分组数据网络之间的数据传递 主要功能包括用户数据的路由 用户数据
6、会话的建立 保持 释放等 AAA 负责数据业务的鉴权 授权和计费功能 AN AAA 专门用于EVDO终端的接入鉴权 PDSN机柜 PDSN机框 AAA AN AAA SGSN 服务GPRS支持节点 SGSN 服务GPRS支持节点 是PS域功能节点 它通过Iu PS接口与RAN相连 通过Gn Gp接口与GGSN相连 通过Gr接口与HLR AUC相连 通过Gs接口与MSC VLR 通过CAP接口与SCP相连 通过Gd接口与SMC相连 通过Ga接口与CG相连 通过Gn Gp接口与SGSN相连 SGSN的主要功能是提供PS域的路由转发 移动性管理 会话管理 鉴权和加密等功能 功能GTP隧道 移动性和分
7、组呼叫管理终结Iu ps Gn Gp Gr Ga接口CAMELPhase3PS域预付费服务服务质量 QoS 协商高性能40Gbps内部分组交换 将来70Gbps 灵活的接口配置 FE GE PoS ATM等 支持900K负载用户 SGSN设备 SGSN GGSN 网关GPRS支持节点 GGSN 网关GPRS支持节点 是PS域功能节点 通过Gn Gp接口与SGSN相连 通过Gi接口与外部数据网络 Internet Intranet 相连 GGSN提供数据包在移动网和外部数据网之间的路由和封装 GGSN主要功能是同外部IP分组网络的接口功能 GGSN需要提供UE接入外部分组网络的关口功能 从外部网
8、的观点来看 GGSN就好象是可寻址移动网络中所有用户IP的路由器 需要同外部网络交换路由信息 功能支持Gn接口的GTP v0 v1 隧道协议在Gi接口支持众多IETF协议路由协议 RIP OSPF BGP4隧道协议 L2TPandIPSec DES 3DES 通过RADIUS提供用户鉴权计费Ga接口到计费网关热计费高容量1百万GTP隧道875kpps吞吐量 GGSN设备 GGSN 移动通信基本组网设备 八 LTE 类似SGSN的控制面功能 类似SGSN的用户面功能 类似GGSN的功能 其他网元功能 E UTRAN EvolvedUTRAN 演进的无线接入网 E UTRAN可以提供更高的上下行速
9、率 更低的传输延迟和更加可靠的无线传输 E UTRAN中包含的网元是eNodeB EvolvedNodeB 演进的NodeB 为终端的接入提供无线资源 S3 S4SGSN ServiceGPRSSupportingNode 服务GPRS支持节点 S3 S4SGSN为临时存储用户数据的服务器 负责管理和存储UE相关信息 如UE用户标识 移动性管理状态 用户安全参数等 为用户分配临时标识 完成用户安全功能 完成用户移动性管理功能和会话管理功能 处理SGSN和UE之间的所有非接入层消息 移动通信基本组网设备 九 其他网元功能 HSS HomeSubscriberServer 归属用户服务器 HSS存
10、储并管理用户签约数据 包括用户鉴权信息 位置信息及路由信息 PCRF PolicyandChargingRuleFunctionality 策略和计费规则功能实体 PCRF功能实体主要根据业务信息和用户签约信息以及运营商的配置信息产生控制用户数据传递的QoS QualityofService 服务质量 规则以及计费规则 该功能实体也可以控制接入网中承载的建立和释放 移动通信基本组网设备 九 提纲 移动通信工作方式 移动通信基本概念 移动通信系统分类 移动通信的工作方式 单向通信方式通信双方中的一方只能接收信号 而另一方只能发送信号 不能互逆 收信方不能对发信方直接进行信息反馈 无线寻呼系统就采
11、用这种工作方式 双向通信方式 单工通信 3 双工通信 2 半双工通信 移动通信的工作方式 1 单工制 单频 同频 单工移动通信的双方只能交替地进行发信和收信 不能同时进行 常用的对讲机就采用这种通信方式 单频 通信的双方使用相同的工作频率单工 通信双方的操作采用 按 讲 方式平时 双方的接收机均处于守听状态 如果A方需要发话 可按 按讲 开关 关掉A方接收机 使其发射机工作 这时由于B方接收机处于守听状态 即可实现由A至B的通话 同理 也可实现由B至A的通话 收发使用同一个频率的按键通信方式发送时不能接收 接收时不能发送 移动通信的工作方式 2 半双工制 指通信的双方 有一方 如A方 使用双工
12、方式 即收发信机同时工作 且使用两个不同的频率而另一方 如B方 则采用双频单工方式 即收发信机交替工作半双工制主要用于汽车调度 集群调度系统 移动通信的工作方式 3 双工制 通信的双方收发信机均同时工作 即任意一方在发话的同时也能收到对方的话音目前移动通信系统都采用这种制式分类 频分双工 FDD GSM使用时分双工 TDD TD SCDMA使用 FDD TDD 频分双工FDD freguencydivisionduplex 对于接收和发送通道 利用两个不同的频率 两个工作频率之间的间隔称为 双工间隔 时分双工TDD timedivisionduplex 对于接收和发送通道 利用两个不同的时隙
13、在3G中 TD SCDMA采用了 TDDWCDMA采用了 FDD TDD 商用的都是FDD CDMA2000采用了 FDD4G LTEFDD TD LTE 移动通信的工作方式 FDDTDD 移动通信的工作方式 FDD 收发采用两个不同的频率 f1 f2之间有一定的频率间隔 避免发射机和接收机干扰 采用这种制式的移动台需要天线共用装置 双工器优点 a 由于发送频带和接收频带有一定的间隔 所以发射机和接收机之间的干扰可以大大降低b 使用方便 不需收发按键控制操作c 适宜多频道 即多用户 同时工作的系统 这些频道在频率上互相分开 互不重叠缺点 由于发射机通常处于连续发射状态 电源耗电量较大 移动通信
14、的工作方式 TDD 通信双方分别在自身控制器的控制下 以1个时隙发信 以另一个时隙收信的方式进行通信优点 提高了频谱利用率缺点 技术比较复杂 TDD技术和FDD技术具有各自的优势 TDD的优势 不需要成对的频率 能使用各种频率资源 适用于不对称的上下行数据传输速率 特别适用于IP型的数据业务频谱利用效率更高 系统地容量更大上下行工作于同一频率 电波传播的对称特性使之便于使用智能天线等新技术 达到提高性能 降低成本的目的智能天线波束赋形技术 利用空间隔离进行资源复用 为空分多址接入 SDMA 技术开辟了新的局面 接入的多个用户可以使用完全相同的频率 时隙和码道资源 因而有效提升了系统容量覆盖范围
15、更广 特别适合农村等地区设备成本较低 比FDD系统低20 50 TDD技术和FDD技术具有各自的优势 但是 TDD在高速移动时具有先天的弱势 FDD是连续控制的系统 TDD是时间分隔控制的系统 TDD在高速移动时 多普勒效应会导致快衰落 速度越高 衰落变换频率越高 衰落深度越深 在目前芯片处理速度和算法的基础上 当数据率为144kb s时 TDD的最大移动速度可达250km h 与FDD系统相比还有一定差距 国际电信联盟 ITU 要求 TDD系统移动速度达到120km hFDD系统移动速度达到500km h 37 TDD特点 38 FDD特点 提纲 移动通信工作方式 移动通信基本概念 移动通信
16、系统分类 按使用对象可分为民用设备和军用设备 按使用环境可分为陆地通信 海上通信和空中通信 按多址方式可分为频分多址 FDMA 时分多址 TDMA 和码分多址 CDMA 等 按覆盖范围可分为广域网 城域网 局域网和个域网 按业务类型可分为电话网 数据网和综合业务网 按工作方式可分为同频单工 同频双工 异频单工 异频双工和半双工 按服务范围可分为专用网和公用网 按信号形式可分为模拟网和数字网 移动通信的分类 几种主要分类方法 移动通信分类 实际使用的移动通信系统航空 航天 通信系统航海通信系统 陆地移动通信系统 无线寻呼系统 无绳电话系统 集群移动通信系统和蜂窝移动通信系统国际卫星移动通信系统 INMARSAT 无线寻呼系统无绳电话系统集群移动通信系统移动卫星通信系统蜂窝移动通信系统 常用移动通信系统 无线寻呼系统 组成 无线寻呼控制中心寻呼发射台 基站 寻呼接收机 BB机 BP机 工作方式 人工手动 无线电寻呼系统组成工作过程 用户打电话 电话网 连入寻呼台 对叫方的信息进行处理 天线发送出去 BP接收信号 无线寻呼系统 无绳电话系统 无绳电话是一种以有线电话网为依托的通信方式 是有线
