移动通信网 课件

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1、第8章 移动通信网 魏 旻重庆邮电大学第8章 移动通信网学习要求知识要点能力要求移动通信的发展历程(1) 了解蜂窝状移动网络 (2) 了解各代移动通信的功能特点3G 通信技术(1) 掌握3G与2G的主要区别 (2) 了解3G的三大主流无线接口标准的技术特点4G：LTE通信技术(1) 掌握LTE的概念 (2) 理解LTE的网络结构 (3) 掌握LTE的系统结构 (4) 了解LTE语音通话5G：下一代移动网络(1) 掌握5G的概念 (2) 掌握5G的核心架构 (3) 了解5G的关键技术移动互联网(1) 理解移动互联网的概念与目标 (2) 了解移动互联网的基本协议与扩展协议重庆邮电大学Content

2、s8.1 移动通信网发展史8.2 3G 通信8.3 4G：LTE通信技术8.4 5G：下一代移动网络8.5 移动互联网重庆邮电大学物联网导论：第8章 移动通信网重庆邮电大学8.1 移动通信网发展史移动通信技术可以说从无线电通信发明之日就产生了。1897年 ，MG马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间 进行的，距离为18海哩。而现代移动通信技术的发展始于上世纪20 年代，大致经历了五个发展阶段。30多年前，谁也无法想象有一天每个人身上都有一部电话，被连接到这个世界。 1946年10月贝尔电话公司启动 车载无线电话服务（1）第一阶段从20世纪20年代至40年代，为早 期发展阶段。在这

3、期间，首先在短波几个频段 上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底 特律市警察使用的车载无线电系统。该系统工 作频率为2MHz，到40年代提高到3040MHz,这 个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专 用系统开发，工作频率较低。 物联网导论：第1章 绪论重庆邮电大学8.1 移动通信网发展史物联网导论：第8章 移动通信网人工交换台 （2）第二阶段从20世纪40年代中期至60年 代初期，是从专用移动网向公用移动网过 渡。在此期间内，公用移动通信业务开始问 世。1946年，贝尔电话公司在圣路易斯城建 立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“ 城市系统”。当时使用三个频道，间隔为 120kHz，通信

4、方式为单工。随后，西德 (1950年)、 法国(1956年)、英国(1959年) 等国相继研制了公用移动电话系统。美国贝 尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。 这一阶段接续方式为人工，网的容量较小。物联网导论：第1章 绪论重庆邮电大学8.1 移动通信网发展史物联网导论：第8章 移动通信网（3）第三阶段从20世纪60年代中期至70年代中期，是移 动通信系统改进与完善阶段。在此期间，美国推出了改进型移动电话系统(IMTS)， 使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现 了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。德国 也推出了具有相同技术水准的B网。可以说，这一阶段是 移动

5、通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、 中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接 续。物联网导论：第1章 绪论重庆邮电大学8.1 物联网的发展历程物联网导论：第8章 移动通信网（4）第四阶段从20世纪70年代中期至80年代中期，是移动通信蓬勃发 展时期。1978年底美国贝尔试验室研制成功先进的移动电话系统(AMPS)。 相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提 出的蜂窝网的概念，建成了蜂窝状移动通信网。蜂窝网，即小区制，由 于实现了频率复用，大大提高了系统容量。该阶段称为1G（第一代移动 通讯技术），主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。N

6、ordic移 动电话（NMT）就是这样一种标准，应用于Nordic国家、东欧以及俄罗 斯。其它还包括美国的高级移动电话系统（AMPS），英国的总访问通信 系统（TACS）以及日本的JTAGS，西德的 C-Netz，法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI。这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用 系统，并在世界各地迅速发展。世界上第一台手机摩托罗拉DynaTAC 8000X重2 磅，通话时间半小时，销售价格为3,995美元。第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS 系统和后来的改进型系统TACS，以及NMT和NTT等。 世界上第一台手机摩 托罗拉DynaTAC 8000X 第一代

7、移动电话 重庆邮电大学物联网导论：第1章 绪论8.1 移动通信网发展史物联网导论：第8章 移动通信网（5）第五阶段从20世纪80年代中期开始，是数码移动通信系统 发展和成熟时期。该阶段可以再分为2G、2.5G、3G、4G等。1）2G：2G是第二代手机通信技术规格的简 称，一般定义为以数码语音传输技术为核 心，无法直接传送如电子邮件、软件等信 息；只具有通话和一些如时间日期等传送 的手机通信技术规格。不过手机短信SMS（ Short message service）在2G的某些规格 中能够被执行。主要采用的是数码的时分 多址(TDMA)技术和码分多址(CDMA)技术， 与之对应的是全球主要有GS

8、M和CDMA两种体 制。 重庆邮电大学物联网导论：第1章 绪论8.1 物联网的发展历程物联网导论：第8章 移动通信网92）2.5G：2.5G是从2G迈向3G的衔接性技术，由 于3G是个相当浩大的工程，从2G迈向3G不可能一 下就衔接得上，因此出现了介于2G和3G之间的 2.5G。2.5G功能通常与在GSM的基础上的一种过 渡技术-GPRS技术有关。 GPRS在移动用户和 数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高 速无线IP和X.25分组数据接入服务，标志着人们 在GSM的发展史上迈出了意义最重大的一步。较 2G服务，2.5G无线技术可以提供更高的速率和更 多的功能。（5）第五阶段从20世纪8

9、0年代中期开始，是数码移动通 信系统发展和成熟时期。重庆邮电大学物联网导论：第1章 绪论8.1 移动通信网发展史物联网导论：第8章 移动通信网3）3G：3G是英文3rd Generation的缩写 ，是指支持高速数据传输的第三代移动 通信技术。3G将有更宽的带宽，其传输 速度最低为384K，最高为2M，带宽可达 5MHz以上。能够实现高速数据传输和宽 带多媒体服务是3G的主要特点。目前3G 存在CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA等三种 标准。3G能将高速移动接入和基于互联 网协议的服务结合起来，提供包括卫星 在内的全球覆盖并实现有线和无线以及 不同无线网络之间业务的无缝连接。重庆邮

10、电大学物联网导论：第1章 绪论8.1 物联网的发展历程物联网导论：第8章 移动通信网4）4G：4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体 并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相 上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载，上传的速度也 能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。 使用LTE网络播放高清流媒体效果 LTE(Long Term Evolution,长期演进)是最强 大的4G移动通讯主导技术。LTE)项目是3G的演 进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用 OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。 主要特

11、点是在20MHz频谱带宽下能够提供下行 100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，相对 于3G网络大大的提高了小区的容量，同时将网 络延迟大大降低。重庆邮电大学物联网导论：第1章 绪论8.1 移动通信网发展史物联网导论：第8章 移动通信网124）4G：4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视 频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速 度下载，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。 WiMax在欧洲电信业得到大力推广，尽管 WiMax 可以给其客户提供市场上传输速度

12、最快 的网络，但仍然不是LTE技术的竞争对手，更多 用于网络接入。4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质 量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电 视不相上下。此外，4G可以在DSL和有线电视 调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展 到整个地区。 物联网导论：第8章 移动通信网重庆邮电大学8.2 3G 通信国际电信联盟（ITU）在2000年5月确定WCDMA、 CDMA2000、TD-SCDMA三大主流无线接口标准，写入3G技术指 导性文件2000年国际移动通讯计划（简称IMT2000 ）。目前国内支持国际电联确定三个无线接口标准，分别是 中国电信的CDMA2000、中国联通的WCDM

13、A、中国移动的TD- SCDMA。 3G 与2G 的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提 升，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图 像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电 话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与第二代 系统的良好兼容性。物联网导论：第8章 移动通信网重庆邮电大学8.2 3G 通信比较分 类比较项目WCDMACDMA2000TD-SCDMA国内主导运营商中国联通中国电信中国移动技术 比较核心网基于 GSM-MAP基于 ANSI-41基于 GSM-MAP双工方式FDDFDDTDD双向信道带宽（MHz）2521.2511.6码片速率（Mcps）3.8

14、41.22881.28编码方式卷积码 Turbo码卷积码 Turbo码卷积码 Turbo码帧长（ms）10ms20ms10ms （分两个 5ms 子帧 ）基站同步异步（同步可选）同步同步功率控制（Hz）开环快速闭环 1500开环快速闭环 800开环慢速闭环 200性能 比较下/上行理论峰值吞吐率 （Mbit/s）14.4/5.63.1/1.81.68/0.56单载波语音容量（Erl）41.221.010.6效率 比较在中国的工作频段（ MHz）20008002000在中国的频率资源（ MHz）305085频谱效率最低一般最高（上下行的非对称 性）主流3G无线技术的比较重庆邮电大学物联网导论：第

15、8章 移动通信网8.3 4G：LTE通信技术8.3.1 LTE通信技术概述LTE的当前目标是借助新技术和调制方法提升无线网络的 数据传输能力和数据传输速度，如新的数字信号处理（DSP） 技术，这些技术大多于2000前后提出。LTE的远期目标是简化 和重新设计网络体系结构，使其成为IP化网络，这有助于减 少3G转换中的潜在不良因素。因为LTE的接口与2G和3G网络互 不兼容，所以LTE需同原有网络分频段运营。LTE网络有能力提供300Mbit/s的下载速率和75 Mbit/s的 上传速率。在E-UTRA环境下可借助QOS技术实现低于5ms的延 迟。LTE可提供高速移动中的通信需求，支持多播和广播

16、流。 LTE频段扩展度高，支持1.4MHz至20MHz的频双分工和时双分 工频段。全IP基础网络结构，也被称作核心分组网演进，将 替代原先的GPRS核心分组网，可向原先较旧的网络如GSM、 UMTS和CDMA2000提供语音数据的无缝切换。简化的基础网络 结构可为运营商节约网路运营开支。物联网导论：第8章 移动通信网重庆邮电大学8.3 4G：LTE通信技术LTE发展历程：2004年LTE由NTT DoCoMo首次在日本提出2005年开始正式对LTE标准进行广泛讨论2007年3月，LTE/系统架构演进测试联盟（the LTE/SAE Trial Initiative，LSTI）成立。作为供应商和 运营商全球性合作的产物，LSTI致力于检验并促 进LTE这一新标准在全球范围的快速普及。2008年LTE标准于12月份定案2009年世界第一张商用 LTE 网络于 2009 年 12 月 14 日， 由 TeliaSonera 在奥斯陆和瑞典斯德哥尔 摩提供数据连接服务， 该服务须使用上网卡。2011年l北美运营商开始 LTE 商用 lMetroPCS