数字媒体概论PPT(共76页)

27.05.2020数字媒体概论福州大学物理与信息工程学院27.05.2020第二章数字无线移动媒介2.1、数字移动通信2.2、无线互联网27.05.2020无线通信基本知识1.无线电技术的发展历史190019201940196019802000年电报广播雷达卫星通信中继通信卫星遥感蜂窝移动通信直播卫星全球定位自动驾驶个人通信系统图像传输数据网络27.05.20202.电磁波频谱划分频段频率波长ELF（极低频）30~300Hz10000~1000kmVF（音频）300~3000Hz1000~100kmVLF（甚低频）3~30kHz100~10kmLF（低频）30~300kHz10~1kmMF（中频）300~3000kHz1~0.1kmHF（高频）3~30MHz100~10mVHF（甚高频）30~300MHz10~1m27.05.20202.电磁波频谱划分（续）UHF（特高频）300~3000MHz100~10cmSHF（超高频）3~30GHz10~1cmEHF（极高频）30~300GHz1~0.1cm亚毫米波300~3000GHz1~0.1mmP波段0.23~1GHz130~30cmL波段1~2GHz30~15cmS波段2~4GHz15~7.5cmC波段4~8GHz7.5~3.75mm27.05.20202.电磁波频谱划分（续）X波段8~12.5GHz3.75~2.4mmKu波段12.5~18GHz2.4~1.67mmK波段18~26.5GHz1.67~1.13mmKa波段26.5~40GHz1.13~0.75mm毫米波40~300GHz7.5~1mm27.05.20203.各种无线电频段的基本用途频段基本用途备注VHF和UHF(30~3000MHz)电视广播、卫星通信、行业专用指挥系统、个人无线通信、气象雷达、地面/海事雷达、生物医学、工业加热等技术最成熟、应用最广泛、频谱最拥挤SHF(3~30GHz)公用微波中继通信、卫星电视、导航、遥感、射电天文、宇宙研究、探测制导、军用雷达、电子对抗穿透大气层，广泛用于空间技术EHF(30~300GHz)各种小型雷达、专用通信、外空研究、核物理工程尺寸更小，接近红外线，与近代物理学相关27.05.20204.常用移动通信系统频谱分布系统IS-95IS-54GSMDCS-1800DECTCDMAWCDMA(CDMA2000)频带869~894824~849869~894824~849935~960890~9151710~17851805~18801800~19001885~20252110~22001885~20252110~2200多址CDMA-SS/FDMATDMA/FDMATDMA/FDMATDMA/FDMATDMA/FDMACDMA/FDMACDMA/FDMA复用FDDFDDFDDFDDFDD信道带宽MHz125030200200172812504400~500027.05.2020第二章数字无线移动媒介2.1、数字移动通信2.2、无线互联网27.05.20202.1、数字移动通信•1.当前移动通信发展的特点•2.移动通信技术的发展历程•3.短信业务27.05.20201.当前移动通信发展的特点移动通信支持的业务（1）语音（2）短消息：SMS，EMS，MMS（3）互联网接入（4）移动电视（5）移动商务:资讯、交易、娱乐（6）互动游戏27.05.20201.当前移动通信发展的特点（续）用户数持续增加，很快会成为第一通信手段（1）全球1/3国家移动用户数超过固定用户数。（2）发达国家移动电话市场趋于饱和。如欧洲平均普及率已经超过70%。（3）中国用户数超3.77亿，超过固定用户数。用户平均业务量下降，ARPU下降（1）新增用户多为低端用户。（2）竞争激烈，资费下降。（3）数据业务仍处于起步阶段，业务量小、收入小。27.05.20201.当前移动通信发展的特点（续）移动通信技术更新加快，而业务发展明显滞后（1）GPRS用户和业务量有限，适合移动业务的终端和应用有限。（2）3G面临的市场驱动压力（3）目前最主要的数据业务仍然是短消息业务SMS，其他如WAP等业务量很小2G/2.5G/3G将长期共存发展27.05.2020总结移动通信发展的焦点已经由用户数量的增长，转化为业务量和新业务的增长由技术驱动转化为业务驱动。27.05.20202.1、数字移动通信•1.当前移动通信发展的特点•2.移动通信技术的发展历程•3.短信业务27.05.20202.移动通信技术的发展历程根据移动通信所使用的技术方案不同，其发展过程为第一代移动通信系统（即1G，以模拟技术为主）第二代移动通信系统（即2G，以窄带数字技术为主）-2.5G，过渡技术，GPRS等第三代移动通信系统IMT-2000宽带移动通信系统（即3G）第四代蜂窝移动通信系统（即4G）27.05.20202.数字移动通信技术的发展历程（1）最早的移动通信马可尼发明无线通信设备，轮船上发送越洋无线电报•支持业务无线电报•特点使用通断两种状态表示信号27.05.2020（2）第一代移动通信系统AMPS(高级移动电话)系统-美国纽约-模拟蜂窝电话系统•支持业务-语音•特点-使用模拟调制技术-采用7小区复用27.05.2020（3）第二代数字移动通信系统GSM（GroupSpecialMobile）移动通信系统-欧洲标准-基于TDMA的数字蜂窝移动通信系统-GSM是世界上第一个对数字调制、网络层结构和业务作了规定的蜂窝系统。•支持业务-数字语音，短信息•特点-每个载频分为8个物理信道（时隙）-全速率信道的速率为13kbit/s，半速率为6.5kbit/s-上行频率890MHz~915MHz，下行频率935MHz~960MHz-载频间隔为200KHz，上/下行各分配124个载波频率27.05.2020（3）第二代数字移动通信系统窄带CDMA系统IS-95-美国TIA正式颁布的窄带CDMA(N-CDMA)标准-基于CDMA技术的数字蜂窝移动通信系统•支持业务-数字语音•特点-使用CDMA技术，可以方便进行软切换-IS-95B可提供的理论最大比特速率为115kbit/s，实际只能实现64kbit/s27.05.2020（4）2.5代移动通信技术目前已经进行商业应用的2.5G移动通信技术是从2G迈向3G的衔接性技术，由于3G是个相当浩大的工程，所牵扯的层面多且复杂，要从目前的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。常见的2.5G技术：•GPRS•CDMA20001x27.05.2020（4）2.5代移动通信技术GPRS（GeneralPacketRadioService）GPRS在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络，同时在网络上增加一些硬件设备和软件升级，形成了一个新的网络逻辑实体，提供端到端的、广域的无线IP连接。•支持业务-数据服务，无线上网•特点-使用分组交换技术-提供了非常灵活的波特率，从小于100bps到大于171.2kbps-升级到EDGE，总带宽可达总带宽达到384kbps27.05.2020（4）2.5代移动通信技术CDMA20001xcdma2000-1X原意是指cdma2000的第一阶段(速率高于IS-95，低于2Mbit/s)，可支持308kibit/s的数据传输、网络部份引入分组交换，可支持移动IP业务。•支持业务-数据业务，无线上网•特点-容易升级到3G——CDMA20003x-数据传输速率：用户153.6kbps；BTS384kbps27.05.2020（5）第三代数字移动通信系统3G是英文3rdGeneration的缩写，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。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(兆字节／每秒)、384kbps(千字节／每秒)以及144kbps的传输速度。27.05.2020（5）第三代数字移动通信系统国际电信联盟(ITU)在2000年5月确了三个无线接口标准，写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》(简称IMT-2000)，它们分别是：•W-CDMA•CDMA2000•TD-SCDMA27.05.2020W－CDMAWidebandCDMA，也称为CDMADirectSpread,意为宽频分码多重存取，其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。27.05.2020CDMA2000CDMA2000也称为CDMAMulti-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如WCDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已经率先面世。27.05.2020TD-SCDMA该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)向ITU提出。该标准将智能天线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内的庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。27.05.2020（6）发展中的4G技术第四代移动通信的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和互操作的广播网络（基于地面和卫星系统）。第四代移动通信将在不同的固定和无线平台以及跨越不同频带的网络运行中提供无线服务。4G系统还是多功能集成的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。第四代移动通信（4G）可以定义为是具有广带移动和无缝业务的移动通信系统。27.05.2020（6）发展中的4G技术普遍认为4G应该具备以下特点：•多种业务的完整融合•移动中的高速切换•高度智能化的网络27.05.2020（7）蜂窝和复用方式•蜂窝-频率重用-小区分裂•复用方式（多址接入方式）-FDMA-TDMA-CDMA-SPMA27.05.20202.1、数字移动通信•1.当前移动通信发展的特点•2.移动通信技术的发展历程•3.短信业务27.05.20203.短信息业务•短消息作为一项极具吸引力和人气的增值业务，越来越成为以话音业务为主导的移动通信网络的另一个重要卖点。•种类繁多的数据增值业务是基于短消息这种移动数据通信手段的，如手机银行、手机证券、信息点播、移动OICQ业务、无线电子邮件、无线数据和传真等。我们在这里把这些业务统称为短信息业务。27.05.2020（1）短信息市场概况•中国的手机短信业务在2000年正式启动•据有关调查表明：2003年世界范围内手机短信总量为4428亿条。率先开展此项业务的欧洲，短信息业务像风暴一样席卷欧洲大陆，预计至2010年每月发送量达280亿条•在中国，两大移动运营商正逐步实现短消息的互连互通。短消息和基于短消息的各种新业务层出不穷。2004年全国手机移动短信业务量达到2177.6亿条，截至2005年9月底中国移