第10章 无线广域接入技术

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1、1 接入网技术 接入网技术 第 10章 无线广域接入技术 2 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 3 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

2、-1X 10.4.3 3G 4 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 5 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 6 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

3、范围和快速移动下的无线接入 包含两方面的含义： 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 7 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 8 接入网技术 无线广域接

4、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 9 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

5、GSM的接入系统 基于 CDMA的接入系统 10 无线广域接入的类型 “空基 ” 无线广域接入 基于移动卫星系统的接入 中心转发站为移动卫星 卫星和用户终端都是移动的 卫星覆盖范围很大 是一种 “ 阳光式 ” 覆盖 卫星接入对接入的地理位置无特殊要求 典型的接接入系统如： 基于 “ 铱星 ” 的接入系统 目前移动卫星接入发展相对缓慢，成本高，主要用于特殊通信目的 接入网技术 11 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

6、数据业务 12 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 13 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

7、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 14 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 移动通信网是无线广域接入的基础网络 移动通信是近 10年内发展最快的技术之一 移动通信真正发展始于 20世纪 70年代 发展经历了三个阶段 第 1代移动通信系统（ 1G)，始于 20世纪 70年代 第 2代移动通信系统（ 2G)，始于 20世纪 80年代 第 3代移动通信系统（ 3G)，目前正在兴

8、起 15 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 1G 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 2G 3G 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 16 接入网技术 10.4 陆地 无线 广域接入技术 10.4.1 GPRS 10.4.2 CDMA2000 1x 10.4.3 3G 17 接入网技术 10.4.1 GP

9、RS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 18 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 19 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

10、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 20 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： PCU:Packet Control Unit（分组控制单元） SGSN:Serving GPRS Support Node（ GPRS服务支持节点） GGSN:Gateway GPRS Support Node（ GPRS网关支持节点） MS BSC MSC BTS PSTN GSM GPRS IP、 X.25网等 GPRS主

11、干网 分组数据网 （ PDP网 ） SGSN GGSN PCU 21 接入网技术 GPRS网络结构（更详细） IP、 X.25网等 GPRS MS BSC MSC/VLR BTS MS 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 22 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 GPRS的网关，类似路由器 连接外部分组数据网络

12、 将 GPRS网络的 MS接入到外部网络（网关） 为 GPRS用户分配 IP地址 23 接入网技术 MS描述 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 24 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

13、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 25 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 26 接入网技术 GPRS数据传输前的准

14、备 ）接入到 GPRS网络，此过程主要完成 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 27 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 I