第10章无线广域接入技术课件

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1、接入网技术,接入网技术,第10章 无线广域接入技术,接入网技术,教学重点与要求,教学重点 介绍无线广域接入的基本概念、特点、分类 介绍典型的无线广域接入技术：GPRS、CDMA2000-1X 简要介绍3G的基本特点 要求 掌握无线广域接入的基本概念、特点 掌握GPRS和CDMA2000-1X系统结构与特点 了解GPRS和CDMA2000-1X的数据传输 了解3G的基本特点,接入网技术,主要内容,10.1 引言 10.2 无线广域接入体系 10.3 陆地无线广域接入数据通信系统 10.4 陆地无线广域接入技术简介 10.4.1 GPRS 10.4.2 CDMA2000-1X 10.4.3 3G,

2、接入网技术,10.1 引言,无线广域接入技术的产生 需求不断增长 人们可能随时处于大范围的移动中 人们希望随时随地的接入 移动数据业务增长迅速 技术的发展 移动终端体积越来越小、功能越来越强 各种移动接入技术推陈出新,接入网技术,10.2 无线广域接入体系,无线广域接入的概念 无线广域接入的基本结构 无线广域接入的分类 无线广域接入数据业务,接入网技术,无线广域接入的概念,无线广域网WWAN(Wireless Wide Area Neteork） 广域的概念 小至一个城市，大至大至一个国家，乃至整个地球范围 无线广域接入 用户终端用一个身份或帐号在广域范围和快速移动下的无线接入 包含两方面的含

3、义： 快速移动下随时随地的接入 快速移动下通信的连续性（动中通） 基本特点 终端在大范围内快速移动 支持切换和漫游 实现时需要借助于基础网络 接入速率目前还不高,接入网技术,无线广域接入的概念（续）,WWAN与WLAN的对比理解 WWAN: 广域范围 实现需要借助于基础网络，因此也受限于基础网络 速率不高，目前为100kbps左右，近期目标2Mbps 接入自由、灵活 WLAN 局域范围（100m左右） 实现不需借助于基础网络 速率较高，目前达54Mbps，下一步目标500Mbps 接入的方便程度不如WWAN,接入网技术,无线广域接入的基本结构,有中心的结构，一般包括： 移动终端和中心站，还有网

4、络交换和管理设施 每个中心站覆盖一定的区域，负责所辖用户接入 中心站之间通过网络互连，可相互通信 移动终端可以在任何中心站的覆盖区接入 实现自动切换和漫游,接入网技术,无线广域接入的类型,根据接入中心转发站的类型不同，分为： “陆基” 和 “空基”无线广域接入 “陆基”无线广域接入 基于陆地移动通信系统的接入 采用交叠蜂窝结构 每个蜂窝一个基站，位置固定，每基站负责所辖用户的接入 基站之间通过网络互连，实现互连互通 用户可自由在有基站覆盖的地方接入和移动 建设有的放矢，适合密集用户区 典型的接入系统如： 基于GSM的接入系统 基于CDMA的接入系统 “空基”无线广域接入 基于移动卫星系统的接入

5、 通常单独归入卫星接入系统（本章不涉及）,接入网技术,无线广域接入数据业务,早期，无线广域业务主要是话音业务 如今，无线广域数据业务需求增长迅猛 无线广域数据业务可分为： 从技术体制分： 电路交换业务、分组交换业务 从转发方式分： 陆地移动数据业务、卫星移动数据业务,接入网技术,无线广域接入数据业务,电路交换移动数据业务 依托移动电话网 通过无线modem接入移动电话网 需要拨号，占用话音信道和网络资源 采用电路交换技术，面向连接且信道独占 速率很低，最高9.6kbps 不适合突发的数据业务 典型的电路交换移动数据业务 AMPS系统和GSM系统的传真、短消息及低速数据 图见p205 图10-2

6、,接入网技术,无线广域接入数据业务,分组交换移动数据业务 技术上的实现可有两种方式 在原有移动话音网络上增加分组网络设备，与原有系统共享无线链路部分，实现数话业务共存（p205 图10-3） 建设完全的无线分组网络（p206 图10-4） 采用分组交换技术 资源可统计复用，用户不独占资源 只有在收发数据时才占用信道，有效利用资源 特别适合突发的、流量不均衡的数据业务 典型的分组交换移动数据业务 CDPD、GPRS、CDMA1x、3G分组数据业务,接入网技术,10.3 陆地无线广域数据通信系统移动通信网络的发展,模拟、窄带系统 频分双工 话音 电路交换 AMPS系统（美国） 1G目前已被淘汰,数

7、字、窄带系统 频分双工 话音、低速数据 电路交换 GSM IS-95(基于CDMA) 2G目前正在使用,数字、宽带系统 频分双工、时分双工 话音、数据、多媒体 分组交换 第一阶段已运行 真正的3G即将投入使用,接入网技术,10.4 陆地无线广域接入技术,10.4.1 GPRS 10.4.2 CDMA20001x 10.4.3 3G,接入网技术,10.4.1 GPRS技术,GPRS技术概述 GPRS技术特点 GPRS网络结构 GPRS信道分配 GPRS数据传输,接入网技术,GPRS系统概述,GPRS:General Packet Radio Service 通用分组无线业务 一种叠加在GSM系统

8、上的无线分组技术 是GSM走向3G前的过渡技术 GSM是电路交换网络，分组业务效率低 GPRS是分组交换网络，分组业务效率高 在GSM网络上增加必要分组设备提供分组业务 GSM网络提供的移动话音业务保留 GPRS与GSM共享无线资源 移动话音业务与移动分组数据业务共存,接入网技术,GPRS技术特点,分组交换方式 带宽分配灵活、频谱效率高 实际传输时才占用信道 多个用户可共享一个信道 速率高：理论值为171.2kbps 随时在线 ：一直与网络保持连接，无须拨号 多种应用 上网浏览 收发Email 网上游戏 网上交易 ,接入网技术,基于GSM的GPRS网络结构,在GSM基础上引入3个新组件： PC

9、U:Packet Control Unit SGSN:Serving GPRS Support Node GGSN:Gateway GPRS Support Node,接入网技术,GPRS网络结构（更详细）,IP、X.25网等,GPRS,BSC,MSC/VLR,PCU,SGSN,分组数据网 （PDP网）,HLR,AUC,EIR,PSTN,SGSN,GGSN,GGSN,其他GPRS网络,更详细的连接示意图,接入网技术,SGSN描述,在GPRS网络中，SGSN类似于GSM的MSC 对GPRS用户接入控制与管理 用户认证和鉴权 将MS接入GPRS网络 用户进行移动性管理 . GGSN描述 GGSN是

10、GPRS的网关，类似路由器 连接外部分组数据网络 将GPRS网络的MS接入到外部网络（网关） 为GPRS用户分配IP地址,接入网技术,MS描述（自学）,GPRS移动台（MS）分为A、B、C三类 A类： 支持GSM和GPRS业务 且GSM和GPRS业务可同时进行 B类： 支持GSM和GPRS业务 但GSM和GPRS业务不能同时进行 GSM和GPRS业务可自动或人工切换 C类： 只有GPRS功能或支持GSM和GPRS业务 对于后一种情况，两种业务必须经过人工切换 运行GSM时，不能运行GPRS,反之亦然 两种方式是完全独立的,接入网技术,GPRS资源分配与数话同传,GPRS业务占用信道的特点 可为

11、个GPRS的MS分配多个时隙 或多个GPRS的MS可同时共享个时隙 MS只有在传输时才占用信道 为GPRS指定物理信道 在原有GSM信道中专门拿出部分时隙用于GPRS 占用了GSM的信道，会影响GSM用户的容量 与GSM共享物理信道 不专门设置GPRS信道，而是与GSM共享 通常情况话音优先 无话音业务时占用信道，尽力做到不影响GSM业务，但GPRS的实际速率不高,接入网技术,GPRS的数据传输,数据传输主要讨论 传输前的准备 MS外部网络的数据传输（MS发起呼叫） MS在归属地接入外部网络 MS在漫游地接入外部网络,接入网技术,GPRS数据传输前的准备,）接入到GPRS网络，此过程主要完成

12、SGSN对GPRS用户的身份认证 建立MS与SGSN的唯一连接 ）接入到PDP网络，称PDP Context激活，完成： GGSN对GPRS用户的身份认证 通过GGSN为MS分配一个PDP地址（如IP地址） 注：MS地址可动态分配也可静态分配 建立MS与GGSN的逻辑连接,接入网技术,GPRS技术数据传输,从应用的角度看GPRS网络 GPRS网络为一个IP子网 与外部网络（如Internet）通信 每个MS都有一个IP地址（一般为内部的） GGSN为一个网关 负责提供MS到Internet的接入 负责完成内部地址到公共IP地址的映射 负责MS到Internet数据的路由与转发,接入网技术,GP

13、RS数据通信示意图,BTS,BSC,BSS,GPRS 主干网,GPRS主干网,BTS,BSC,BSS,Internet,移动台A,移动台A,主机B,归属地（家乡）,漫游地,GGSN,SGSN,GPRS 主干网,GGSN,SGSN,移动台在归属地时，与外网通信的路由,移动台在漫游地时，与外网通信的路由,隧道,隧道,接入网技术,假设MS动态获得IP地址(IP地址也可静态设置） 首先MS接入归属地SGSN（认证、分配连接ID，建立MS的管理等） 归属地SGSN通过隧道传送MS连接请求到归属地GGSN 归属地GGSN对MS用户身份和设备认证，认证通过则分配一个IP地址给MS（一般分配的是内部IP地址)

14、 MS可以通过GPRS网络归属地GGSN与外部IP网实现通信（GGSN进行IP地址映射）,MS在归属地向外部IP网发起呼叫,接入网技术,假设MS动态获得IP地址(IP地址也可静态设置） 首先MS接入漫游地SGSN认证(需要到归属地查询）、分配连接ID，建立MS的管理等 漫游地SGSN通过GPRS主干网隧道传送MS连接请求到归属地GGSN GGSN对MS用户身份和设备认证，认证通过则分配一个IP地址给MS（一般分配的是内部IP地址) MS可以通过漫游地SGSN及GPRS主干网连接归属地GGSN，通过GGSN接入到外部IP网（GGSN进行IP地址映射）,MS在漫游地向外部IP网发起呼叫,接入网技术

15、,GPRS用户与外部IP网通信小结,MS与外部网通信前 先与SGSN建立逻辑连接，接入到GPRS网络 再由SGSN与GGSN之间通过隧道协议互连，使MS接入到GGSN，再经过GGSN接入外部网络 MS需要一个IP地址 可以是内部IP（静态或GGSN动态分配），此时只能由MS主动发起呼叫，且由GGSN作地址映射 也可以是公共IP（静态或动态）（地址缺，一般不用） 无论MS在归属地还是在漫游地与外部网的数据通信，网关一定是归属地GGSN,接入网技术,10.4.2 CDMA2000-1x,CDMA2000 CDMA2000-1X概述 CDMA2000-1X网络结构 CDMA2000-1X简单IP业务

16、 CDMA2000-1X移动IP业务,接入网技术,CDMA2000,CDMA2000是3G标准之一 CDMA2000包括三个标准系列 CDMA2000-1X 前向信道采用单载波 速率最高384kbps CDMA2000-1XEV 采用与CDMA2000-1x相同的频段 速率最高2Mbps CDMA2000-3X 前向信道采用3载波，比CDMA2000-1x占频更宽 速率最高2Mbps,接入网技术,CDMA2000-1x概述,是CDMA2000的第一阶段 采用分组交换技术 速率384kbps 密切联系IP网络，实现分组业务 支持简单IP和移动IP业务,接入网技术,CDMA2000-1x的网络结构,CDMA2000-1x的分组部分 PCF：分组控制功能 PDSN：分组数据服务节点 AAA服务器：用户认证、授权、记账服务器 HA：归属代理（移动IP业务时需要）,BSC,PCF,IP网络,PSTN,PDSN,MSC/VLR,数据通路,话音通路,HLR,