新一代无线通信技术

主讲人：王淑君2007年3月移动通信技术基础感受通信给我们生活带来的巨大变化2©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved主要内容第一部分历史回顾第二部分移动通信概述第三部分典型的移动通信系统简介第四部分数字移动通信的相关技术第五部分新一代无线通信技术及下一代网络（NGN）和无线移动互联网（WMI）的发展3©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved新一代无线通信技术（转）下一代网络（NGN）和无线移动互联网（WMI）的发展（转）第五部分4©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved新一代无线通信技术5©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved引言6©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved通信领域的总体情况面临的矛盾：无线通信网络带宽需求移动网络带宽不足用户地域分布和对应用需求不平衡的矛盾不同技术优势和不足共存的矛盾，解决方案：无线通信网络需要综合运用各种技术手段，采取一体化的思路规划和建设网络。达成无线通信网络的整体优势和综合能力。7©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved全球无线通信产业趋势公众移动保持增长宽带无线热点不断公众移动通信保持增长态势，一些国家和地区增势强劲，但存在发展不均衡的现象从用户数来看，在北美、欧洲等发达国家和地区，由于移动用户普及率已经很高，因此新增用户数日益减少；而在亚洲、非洲等地区，特别是像中国、印度这样的发展中国家，移动用户数增长迅猛。全球的宽带无线接入领域近期研究和应用十分活跃，如宽带固定无线接入技术、WLAN技术、WiMAX技术、UWB技术等等，呈现百花齐放的局面。这些技术的出现和发展，给整个无线通信产业注入了勃勃生机。8©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved无线通信技术的划分（按照覆盖范围）公众无线通信网WWAN(802.20、2G、3G、B3G)（超城市、国家界限）无线城域网WMAN（WirelessMetropolisAreaNetwork)（几公里到几十公里）IEEE802.16系列，对应的国际无线联盟称为WiMax。无线局域网WLAN（WirelessLocalAreaNetwork）几十米到几百米，IEEE802.11系列，对应的国际无线联盟称为WiFi。无线个域网WPAN（WirelessPersonalAreaNetwork）10米以内的个人设备，IEEE802.15系列，对应的国际无线联盟称为WiMedia无线体域网WBAN（WirelessBodyAreaNetwork)9©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved无线网络的分类WPAN(个人无线区域网络)802.15WLAN（无线局域网络）802.11WMAN(无线城域网络)802.16WWAN(无线广域网络)802.2010©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved各种无线通信技术的比较11©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReservedBroadbandWireless主要指WIFI（WLAN）、WIMAX(WMAN)技术和未来发展技术WidebandMobile主要指3G、E3G和未来发展技术上述二者原本是两条跑道上的不同的车通信发展的两股潮流12©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved发展的驱动力————分析一WIMAX运营商1G2G3G电信网Internet设备制造商WLANWIFI13©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved看图：我们身边的网络14©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved下面从近距离到远距离通信技术进行介绍15©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReservedWPAN(转)WLAN(转)WMAN(转)WWAN(转)各种技术的比较(转)16©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReservedWPAN（WirelessPersonalAreaNetwork）无线个域网17©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved近距离无线通信个人无线局域网络(WPAN)是相当小型的随意网络(adhocnetwork)，通常范围不超过10公尺。在网络构成上，WPAN位于整个网络链的末端，用于解决同一地点终端与终端间的连接.是在个人操作环境下需要相互通信的装置构成的一个快速的数据传输网络.无需任何中央管理装置.18©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved近距离无线通信WPAN(个人无线局域网)：工作于免申请频段2.4GHzISM（工业、科学和医用频率）IEEE802.15.1，Bluetooth，1MbpsIEEE802.15.3，WiMedia(无线多媒体),UWB(ultra-wideband)，55MbpsIEEE802.15.4，Zigbee最大传输距离75米，240Kbps需要的功耗很低但却能提供几十米的传输距离。该标准将应用于不需要高速传输速度的内部照明控制、空调系统控制、煤气表读取等。（778-787MHz和2.4GHz）19©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved诞生：1998年，爱立信、IBM、Intel、诺基亚和东芝等公司联合推出的无线网络技术，即蓝牙(Bluetooth)技术。随后这五家公司组建了一个特殊兴趣组织(SIG：SpecialInterestGroup)负责开发此技术及协议。1999年7月份蓝牙SIG推出了蓝牙协议的1.0版，将其推向应用。Internet定义：是一种新型的低功率、近距离、无线连接技术标准的代称，是实现数据与语音无线传输的开放性规范。目标：开发一种全球统一的开放无线连接技术标准，使移动电话、笔记本、PDA、等各类数据和语音设备，均按此技术标准互连，形成一种个人区域无线通信网络，使得在其范围内的各种信息化设备都能实现无缝资源共享.20©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved对蓝牙系统结构基本系统参数及指标要求可归纳如下：工作频段：ISM频段2.402GHz—2.480GHz；双工方式：TDD；数据标称速率：1Mbit／s；新的蓝牙标准2．0版拟支持高达10Mbit／s以上速率信道间隔：1MHz；信道数：79；发射功率及覆盖：1mW：1—10m覆盖，100mW：扩展至100m覆盖；跳频频点数：79个频点／MHz(2408+k(MHz)，k=0，1，…78)；跳频速率：1600次／s；具有纠错和鉴权技术，密钥生成基于SAFER+算法；21©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved蓝牙中的自适应跳频技术2.4GHz频段中还有802.11b，HomeRF（家用射频系统）及微波炉、无绳电话等电子设备，为了与这些设备兼容，克服干扰，避免冲突，蓝牙采用了AFH（AdaptiveFrequencyHopping），LBT（ListenBeforeTalk）等一系列独特的措施。22©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved蓝牙主要针对三大类的应用话音／数据的接入外围设备互联将一台计算设备通过安全的无线链路连接到一个通信设备，完成与广域通信网络的互联。个人局域网的应用指将各种外设通过蓝牙链路连接到主机。（8个）是个人网络和信息的共享和交换。23©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved蓝牙的发展计划第一阶段是蓝牙产品作为附件应用于移动性较大的高端产品中。如移动电话耳机、笔记本电脑插卡或PC卡等.(2001年底到2002年底)第二阶段是蓝牙产品嵌入中高档产品中，如PDA、移动电话、PC、笔记本电脑等。蓝牙的价格会进一步下降，估计其芯片价格在10美元左右。(2002年～2005年)第三阶段是蓝牙进入家用电器、数码相机及其他各种电子产品中，蓝牙网络随处可见，蓝牙应用开始普及，蓝牙产品的价格在2美元～5美元之间，每人都可能拥有2-3个蓝牙产品。(2005年以后)目前，蓝牙产品的市场化正处于第三阶段的。蓝牙芯片的年销售量达到5000多万，到2006年底，蓝牙有超过10亿的无线用户。24©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReservedBluetooth不能注册为商标原告：爱立信、美国布鲁特斯公司被告：状告国家商标评审委员会1999年2月起，爱立信公司就开始在计算机设备类别中试图申请注册蓝牙商标2004年判决结果：“bluetooth”已经成为计算机行业的通用技术标准，任何公司不能据为己有25©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReservedWiMedia（无线多媒体）IEEE公布了针对无线个域网(WPAN)的802.15.3，也称之为WiMedia。WiMedia标准规定的是PAN技术(如蓝牙)如何在更远距离内高速连接。WiMedia标准对PAN方案的应用有很重要意义。使用802.15.3可以连接240多种不同设备，企业用户可以在办公区漫游不用担心丢失数据连接。WiMedia标准的传输距离100米，速度55Mb/s，比目前蓝牙技术能达到的传输距离要远的多，速率也高得多。这是考虑到企业用户有流式应用如移动终端的视频电视应用、住宅用户有下载音乐和视频的应用需求。WiMedia联盟：一个非营利公开的行业协会，WiMedia联盟引领UWB商业化市场，促进世界范围内UWB的快速使用、规则、标准和多提供商的兼容性和互操作性。26©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReservedUWB(UltraWideBand，超宽带技术UWB是一种时域通信技术，它采用超短周期脉冲进行调制，把信号直接按照0或1发送出去，而不使用载波，这与此前的无线通信截然不同。脉冲调制产生的信号为超宽带信号，谱密度极低。UWB技术具有高速率、低成本、低功耗的显著特性。这在传统无线技术中一直是只能折衷取舍的两难问题。UWB最引人注目的特点是具有很高的数据传输速率。XtremeSpectrum公司预测，他们即将开发出的产品具有在10米内传输约100Mbps的能力，Intel则把目标定在了500Mbps。XtremeSpectrum公司是世界上第一家推出符合美国联邦通信委员会(FCC)非授予权使用规则的商用超宽带(UWB)芯片组的公司。27©2004,CCIDConsulting(HK8235)AllRightsReserved虽然我们只讨论UWB在10米以下的短距离应用，但实际上，发射距离过短并不是UWB本身的技术缺陷，而是FCC（通信委员会）规定的低功率指标(1mW以下)所限制的，其目的是避免对其它设备的干扰。UWB将来与蓝牙和WiFi等其它无线标准的关系略为复杂。虽然也有人试图将UWB与蓝牙合二为一，但合与不合，蓝牙的命运试乎都是“消失”，它与UWB相比，不仅没有多大优势，而且现有的应用也很少，并且基本上都是蓝牙耳机这类的独立系统，因此被替代的难度不大。而WiFi的目标应用是10米以上的通讯，因此与UWB是