移动通信134

1.3.4移动通信移动通信——处于移动状态的对象之间的通信，它包括蜂窝移动（如手机），集群调度，无绳电话，寻呼系统和卫星系统。优点：克服通信终端位置对用户的限制，快速和及时地传递信息移动通信是指移动体（或称动载工具，如飞机、轮船、车辆、行人等）与固定体或另一个移动体之间的信息交换1.3.4移动通信移动通信的发展第一代：传输模拟信号。采用频分多址(FDMA)使用频段800/900MHz第二代：传输数字信号，采用频分多址(FDMA)时分多址(TDMA)或码分多址（CDMA）技术，使用频段900MHz～1800MHz，标准如下：GSM（欧洲全数字移动通信系统，全球可移动通信系统,全球通）提供了分组交换和分组传输的新的数据业务（GPRS）IS-54（美国移动通信系统，数字系统并兼容模拟系统）JDC（日本移动通信系统，数字系统并兼容模拟系统）第三代：3G使用频段2GHz的国际移动通信系统。GSM提供了分组交换和分组传输方式的新的数据业务（称为GPRS），它可以应用在移动网内部，也可应用在GPRS网与因特网之间的数据传送，如浏览网页、收发电子邮件等。1.3.4移动通信移动通信的发展第一代和第二代移动通信中的实用的多址技术:频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和窄带码分多址（CDMA）FDMA是不同的移动台占用不同的频率。TDMA是不同的移动台占用同一频率，但占用的时间不同。CDMA是不同的移动台占用同一频率，但各带有不同的随机码序，以示区分进行扩频，因此同一频率所能服务的移动台数量是由随机码的数量来决定的。CDMA分码多重存取(CodeDivisionMultipleAccess)CDMA的特点是所有子信道在同一时间可以使用整个信道进行数据传输，它在信道与时间资源上均为共享，因此，信道的效率高，系统的容量大。CDMA的技术原理是基于扩频技术即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码(PN)进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去；接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的宽带信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。在同一频道上传送多组讯息（码分多址），接收端只会接受属于自己的一组特殊编码的语音与数据，即便同一频道内有其它不同编码信号存在，也不会影响接收的质量。传输速率9.6Kbps～2Mbps，CDMA发射端只是在有数据发出时占用信道，完成后就释放掉。1.3.4移动通信第三代移动通信：3G（3rdGeneration）指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G)，第三代手机一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、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。第三代移动通信系统将会以宽带CDMA系统为主:W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps、384kbps以及144kbps的传输速度。1.3.4移动通信系统移动通信第三代的目标有4个：（1）全球漫游，以低成本的多种模式的手机来实现。用户能在全球漫游。（2）适应多种环境，将地面移动通信系统和卫星移动通信系统结合在一起。（3）提供高质量的多媒体业务，包括高质量的话音、数据和高分辨率的图象通信等。（4）提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务。已经从概念认同阶段进入到具体的设计、规划和实施阶段。技术：频谱：1885MHz~2025MHz，2110MHz~2200MHz传输速率：室内：2Mb/s，步行：384kb/s，快速移动：114kb/s标准：WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA(时分-同步码分多址接入)蜂窝移动通信系统基站移动台移动电话交换中心固定电话交换网1.3.4移动通信移动通信网组成：1.3.4移动通信移动通信网组成：基站BTS移动交换机MSC基站控制器BSC数据库VLR/HLR网络管理公共电话网PSTN基站控制器BSC基站BTS基站BTS基站BTS手持机HSMS移动台MS移动台1.3.4移动通信移动通信网的组成诸多移动台（MS）和中继线基站子系统:(基站（BS）)交换网络子系统:移动交换中心（MSC）、原籍位置寄存器(HLR)、访问位置寄存器(VLR)、鉴别中心(AUC)等1.3.4移动通信蜂窝移动通信系统原理每个小单元内的字母代表一组频率，相同的频率组之间至少间隔两个小单元的地理距离，才不会相互干扰每个单元中有一个基站，控制本单元内的移动电话当移动电话从一个单元移入另一个单元控制权也随之移交。移动交换中心电话交换中心1.3.4移动通信蜂窝移动通信系统原理地理上每个10km～20km的区域称为单元（形似蜂窝），单元的中央有一个基站，该单元内所有移动台都向其基站发送信号和接收基站发给的信号。所有基站都通过微波或电缆、光缆与一个移动交换中心通信。所有单元既相互分割，又彼此有所交叠，连成整个移动通信服务网。每个移动台每一时刻处于一个特定单元，即在该单元的基站控制之下。移动台的每次通话使用两个频率（一个上行频率，一个下行频率，即占用一个全双工信道），不同的移动台使用不同的频率。每个蜂窝单元使用一套信号传送频率，可以有200多个全双工信道。相邻单元不允许使用相同的频率，但允许重用附近不相邻单元的频率。因此，在100个相邻的10km单元的地域内，每个频率上可以有5—10个通话。1.3.4移动通信移动台移动台功能移动通信终端设备（移动客户设备）它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。包括手机，呼机，无绳电话等。由两部分组成:移动终端(MS)：客户识别卡（SIM卡)：1.3.4移动通信移动台的组成客户识别卡（SIM卡)：（即“身份卡”）类似于我们现在所用的IC卡，因此也称作智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路。SIM卡还存储与网路和客户有关的管理数据，只有插入SIM后移动终端才能接入进网，但SIM卡本身不是代金卡。SIM卡由五部分组成，它们分别是CPU、程序存储器（ROM）、工作存储器(RAM)、数据存储器(EPROM)和串行通信单元，这些模块都集成在一个芯片上1.3.4移动通信基站基站功能与移动台联系的一个固定收发机，它接收移动台的无线信号，每个基站负责与一个特定区域（10km～20km的区域，称为“蜂窝”，cell）的所有的移动台进行通信。完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。每个基站的有效区域既相互分割，又彼此有所交叠，整个移动通信网就像是蜂窝，所以也称为“蜂窝式移动通信”。进行无线信道管理,实施呼叫和通信链路的建立与拆除,并为本控制区的移动台的过区切换进行控制1.3.4移动通信移动电话交换中心(MSC)功能移动电话交换中心功能是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它可完成网路接口、公共信道信令系统和计费等功能和移动性管理等。另外，为了建立至移动台的呼叫路由，具有查询位置信息的功能。例如：1.信道的管理和分配，2.呼叫的处理和控制，3.过区切换和漫游的控制，4.用户位置信息的登记与管理5.用户号码与设备号码的登记与管理,6.对用户实施鉴别1.3.4移动通信原籍位置寄存器(HLR)原籍位置寄存器(HLR)是一种用来存储本地用户信息的数据库。在蜂窝通信网中，通常设置若干个HLR，每个用户必须在某个HLR(相当于该用户的原籍)中登记。登记的内容分为两类：一种是永久性的参数，如用户号码、移动设备的号码、接入优先级、预定业务类型及保密参数等。另一种是暂时性需要随时更新的参数，即用户当前的所处的位置的有关参数，即使用户漫游到HLR所服务的区域之外，HLR也要登记由那个区传过来的位置信息。这样做的目的是保证呼叫一个不知处于哪个地区的移动用户时，都可以由该用户的原籍的HLR获知他的当时处于哪一个地区。进而建立起通信链路。1.3.4移动通信位置寄存器(VLR)访问位置寄存器(VLR)是一个用于存储来访的用户位置信息的数据库。一个VLR通常为一个MSC服务，也可为几个相邻MSC服务。当移动用户漫游到新的MSC控制区时，它必须向该地区的VLR申请登记，VLR要从该用户的HLR查询其有关的参数，要给该用户分配一个新的漫游号码(MSRN),并通知其HLR修改该用户的位置信息，准备为其他用户呼叫此移动用户时提供路由信息。如果移动用户由一个VLR服务区移动到另一个VLR服务区时，HLR在修改该用户的位置信息后，还要通知原来VLR，删除此移动用户的位置信息。1.3.4移动通信鉴别中心(AUC)识别用户身份，只允许有权用户接入网并获得服务有线通信系统/无线通信系统综合1.3.4移动通信GSM蜂窝移动系统的主要技术指标1.工作频段:移动台发送频段(上行)890～915MHz基站发送频段(下行)935～960MHz收发双工频率间隔45MHz2.频道宽度200KHz信道传输速率270.8Kb/s3.第一代和第二代移动通信中的实用的多址技术:频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和窄带码分多址（CDMA）1.3.4移动通信GSM蜂窝移动系统的传输方式GSM蜂窝系统采用时分多路、频分多路和频分双工（TDMA/FDMA/FDD）制式。在25MHZ的频段中共分125个频道，频道间隔200KHz。每个载波含8个（以后可扩展为16个）时隙，时隙宽为0.557ms。8个时隙构成一个TDMA帧，一对双工载波各用一个时隙构成一个双向物理通道。共有125×8=1000个物理通道，根据需要分配给不同的用户使用。移动台在特定的频率上和特定的时隙内，以猝发方式向基站传输信息，基站在相应的频率上和相应时隙内，以时分复用的方式相各个移动台传输信息。*1.3.4移动通信蜂窝移动通信系统信道复用技术码分多址技术CDMA（码分多址技术）（CodeDivisionMultipleAccess）CDMA是根据美国标准（IS-95）而设计的频率在900～1800MHz范围的数字移动电话系统。CDMA系统是一个自扰系统，所有移动站点都占用相同带宽和频率，在整个频段上进行信号传输,多路信号同时传输时采用不同的编码原理加以区分，即CDMA给每一移动站点分配一个唯一的码序列（扩频码），并用它对承载信息的信号进行编码。CDMA系统抗干扰能力强，系统容量大，接通率高，噪声小，发射功率小，是一种新型的数字网，能实现移动电话的各种智能业务。1.3.4移动通信切换切换：切换是指当移动台在通话中经过两个基站覆盖区的相邻边界的时候所采用的信道切换过程。•由于相邻两个小区的信道不一样，移动台通话的前半段时间在一个基站的某一个无线信道上传输，而后半段时间已经进入到另一个基站的覆盖范围，须切换到另一个基站所指配的信道上去，这种信道的切换必须不影响通话进行，时间要求短，须在100毫秒以下，完全自动切换，通话人完全不觉察。由于蜂窝技术的广泛采用，所以切换技术在蜂窝移动通信中占有重要地位。切换是由基站控制器(BSC)进行控制的1.3.4移动通信漫游移动台的漫游也称出游，它的意义是移动台脱离了本管区的范围，而移动到其他管区中去了，当其他用户呼叫这个漫游的移动台的时候，仍拨它原来的局号和电话号码。显然，如蜂窝系统无漫游功能，将无法和这一脱离原管区的移动台接通。而具有漫游功能的系统，则可将此电话接到此已脱离本管区漫游到其他管区的移动台去。这一功能对于一个在较大范围的地区，全省，全国或更大的地区（例如北欧四国的跨国或全欧洲）活动的用户确实是非常重要的。“漫游”只能在网络制式兼容且已经联网的国内城市间或已经签署双边漫游协议的地区或国家之间进行。1.3.4移动通信系统GPRSGPRS通用分组无线电业务的英文缩写，使GSM（全球通）网能提供分组式数据