二章节无线通信与移动网络技术.ppt

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1、第 二章 无线通信与移动网络技术,2.1 无线通信技术基础 2.2 无线个域网 2.3 无线局域网 2.4 无线城域网 2.5 无线广域网,内容,2.1 无线通信技术基础,2.1.1 无线通信 2.1.2 调制解调技术 2.1.3 无线信道接入技术 2.1.4 多址接入 2.1.5 无线通信网络系统分类,2.1.1 无线通信,中国古代 烽火台 1865年, 麦克斯韦(J. C. Maxwell)建立了著名的电、磁、光现象相统一的麦克斯韦方程 1887年, 赫兹(H. R. Hertz)首次证明了在数米远两点之间可以发射和检测电磁波 1895年, 波波夫在俄国彼得堡的物理化学分会上, 宣读关于“

2、金属屑与电振荡关系”的论文, 并当众展示了他发明的无线电接收机,马可尼的贡献贯穿在无线电、电视、移动电话、卫星通信等领域 1895年, 马可尼(G. M. Marconi) 成功进行了约3公里的无线电通信 1897年, 马可尼赴英国发展, 获得科学界和实业界的重视与支持, 并取得专利 1897年, 马可尼建立了世界上第一家无线电器材公司-马可尼公司 1901年, 马可尼在英格兰与纽芬兰之间进行了横跨大西洋的莫尔斯电报码发射与接收试验, 通信距离超过3000公里 1909年, 马可尼获得诺贝尔物理学奖,无线通信,电磁波,Frequency (f) is the number of oscilla

3、tions (cycles) per second. Unit is Hertz or Hz Wavelength() is the distance covered by one oscillation (cycle) as the wave travels through space,无线电频谱,电磁波频谱相当宽, 包括红外线, 可见光, X射线 国际电信联盟(ITU)定义3000GHz以下的电磁频谱为无线电通信专用资源 无线接入容量, 有限的自然资源 无线电频谱为人类共享 频率划分受政策、技术、可使用的无线电设备等限制 ITU当前只划分了9KHz400GHz范围 由于传播特性所限, 无线

4、通信业务一般工作在300GHz以下 各频段所对应的业务与应用参见下图 频率资源紧张已成为 世界各国面临的难题,极低频(ELF) 军事潜艇通信,甚低频(VLF) 导航、声纳、航空,低频(LF) 航海与航空导航信标、航空导航,中频(MF) 中波广播、航海与航空导航信标,高频(HF) 短波广播、业余无线电,甚高频(VHF) 电视与调频广播、无线寻呼、地面移动通信,超高频(UHF) 电视与调频广播、无绳电话、个人无线电,特高频(SHF) 微波链路、卫星通信,极高频(EHF) 雷达、射电天文学,微米波 远程探测、激光通信、光空间通信,红外光,300kHz,30MHz,3000MHz,300GHz,3kH

5、z,频率,多径效应,电磁波多径传播, 造成多径信号幅度、相位及到达时间不同, 多径信号叠加将产生电平衰退(fading)和时延扩展, 产生附加调频噪声, 接收信号失真,阴影衰退,快衰落:大尺度衰落, 常由地形、阴影引起. 快衰落速率达每秒3040次, 衰落深度(信号变动范围)达30dB. 又称瞬时性衰落 慢衰落:小尺度衰落, 常由多径, 信号干扰引起, 产生多普勒效应,多普勒(Doppler)效应,移动台与基站的相对运动引起接收信号的附加频率变化, 距离越近, 附加频率越高 附加频率: 落入信道内的干扰信号 的频率, 接收机在接收有用信号的同时, 也接收干扰信号, 干扰信号的频率随移动台的移动

6、变化,天线,All wireless devices have at least one antenna; most use the same antenna to transmit and receive The antenna must be at least one quarter wavelength in size to work well. So, no matter how small you make a cellular phone, the antenna is going to have to be about this size!,波束转换智能天线 (b),自适应阵列智

7、能天线(a),智能天线,2.1.2 调制解调技术,载波: 无线通信都采用某种调制方式将信号加载在连续的无线电波上进行传输 调制解调技术:数字信号与模拟信号之间进行转换, 以便计算机进行远距离数据通信 无线通信中不可或缺的环节, 决定无线通信能力的关键技术之一 在带宽有限的信道中提高数字信号的传输效率 调制解调技术很多, 差异性表现在效率,能耗,复杂度等 基带传输:不调制, 计算机或终端等设备直接发出的二进制数字信号(即“1”或“0”, 方波固有的频带称为基带信号) 频带传输: 先将基带信号变换(调制)成较高频率范围的模拟信号(频带信号), 再在模拟信道中传输 基带传输要求信道有较宽通频带，设备

8、简单，但传输距离较短；频带传输则相反,扩展频谱,扩频/展频: 传输信号的频谱经扩频函数扩展成宽频信号再传输 接收端采用相同的编码进行解调及处理, 恢复原始数据 扩频通信频带带宽提高通信的抗干扰能力和安全性 单位频带内功率降低, 对其它电子设备的干扰减小 衰落具有频率选择性, 仅对一小部分信号造成影响 直接序列扩频(DSSS)和跳频扩频(HFSS), 后者应用较多, 扩频原则: 扩频射频带宽大于被传输的信号带宽, 数十至数十万倍 射频带宽由扩频函数确定,2.1.3 无线信道接入技术,在无线通信中, 信道共享 控制共享信道的接入是MAC子层的主要任务 协议设计原则: 公平性(多节点公平使用信道);

9、 高利用率 无线信道接入技术 动态多点随机接入技术 ALOHA协议; 带冲突避免的载波侦听多址接入协议(CSMA/CA) 多址接入技术 避免用户间相互干扰或提高信道利用率 TDMA、FDMA、CDMA 无线接入技术区别于有线接入技术 存在多个标准, 不同标准可能对应不同的应用,无线接入技术RIT(radio interface technologies) 无线接入技术(空中接口)是无线通信的关键，指通过无线介质将用户终端与网络节点连接起来，实现用户与网络间的信息传递 无线信道传输的信号应遵循一定的协议 这些协议即构成无线接入技术的主要内容 无线接入技术与有线接入技术的一个重要区别在于可以向用户

10、提供移动接入业务 无线接入网指部分或全部采用无线电波这一传输媒质连接用户与交换中心的一种接入技术 在通信网中,无线接入系统是本地通信网的一部分,是本地有线通信网的延伸、补充和临时应急系统,1. Infrastructure-based vs. ad hoc,Fixed, wired backbone; Mobiles directly communicate With Access Points,No wired backbone; Peer-to-peer; Multi-hop routes,2.1.5 无线通信网络的分类,2.1.5 无线通信网络系统的分类,以覆盖区域半径为依据, 由小至大

11、分为 无线个域网(WPAN) 无线局域网(WLAN) 无线城域网(WMAN) 无线广域网(WWAN) 不仅在覆盖范围, 而且在能耗, 数据速率, 应用领域等方面都表现出不同特征,无线通信网络分类图,HiperLAN 是一种在欧洲应用的无线局域网通讯标准的一个子集. 由两种规格:HiperLAN/1和HiperLAN/2,无线局域网(WLAN) :IrDA, Home RF, UWB,无线广域网(WWAN) :CDPD, GPRS, EDGE, IMT 2000,网络接口层,应用层: WAP、i-mode,移动无线网络技术划分,无线个域网(WPAN):bluetooth, IrDA, Home

12、RF,无线城域网(WMAN),WPAN的概念 无线个域网(WPAN)与无线局域网 无线个域网空中接口技术 红外线无线网络 超宽带(UWB)技术 蓝牙(Bluetooth)技术 Zegbee技术 IEEE 802.15,2.2 无线个域网(WPAN, wireless personal area network ),无线电(RF)或红外线代替电缆, 实现终端的智能化互联, 组建个人化信息网络 从计算机网络的角度来看, WPAN是一个局域网; 从电信网络的角度来看, WPAN是一个接入网 WPAN称为电信网络“最后一米”的解决方案 适合家庭, 小型办公室的能耗、成本、用途等要求 主要接口技术: 红

13、外、蓝牙、超宽带、ZigBee,WPAN概念,Wired / Wireless,Wired / Wireless,Wired /Wireless,Wired / Wireless,Wired / Wireless,Broadband,Local high throughput delivery,Long range delivery wired & wireless (Backbone),数字化家居,无线个域网与无线局域网,1、无线个域网(WPAN)与无线局域网,IEEE 802.15高速率WPAN标准提供符合要求的PHY无线数据速率并满足MAC的QoS要求, 支持低功率、低成本、近距离数字图

14、像与多媒体客户应用.,2.2.1 红外技术,(红外线辐射波长范围:7001300nm) 红外无线网络的组成: 红外发射器(红外LED器件) 传输信道 红外接收器,收发设备体积小,重量轻,成本低 支持各种速率的点到点话音和数据业务 主要应用于嵌入式系统及设备 红外频带宽,干扰低,不干扰现有射频系统 红外LOS (Light of Sight 直视)不能穿透墙,保密性强 红外数据传输率高 1Mb/s(0.964Mbps) IrDA主要应用:设备互联、信息网关 设备互联后完成不同设备间文件与信息的交换 信息网关负责连接信息终端与互联网,红外线通信特点,IrDA协议栈分成两部分:核心协议和可选协议 I

15、rDA的核心协议包括: 物理层协议、链路接入协议、链路管理协议和服务发现协议 对物理传输媒介的监测与控制, 发现设备, 数据链路的建立与维持, 高层数据包的适配, 不同协议数据的复用与流量控制,红外无线网络协议栈,2.2.2 蓝牙(Bluetooth)技术,爱立信发明蓝牙技术, 1998年5月, 爱立信、诺基亚、东芝、IBM和Intel联合成立蓝牙专门兴趣组(Bluetooth SIG) 1999年7月发布Bluetooth 1.0标准; 至今蓝牙SIG加盟公司已超过2000个, 蓝牙具有广阔的应用前景和潜在市场 蓝牙(Bluetooth) 是一种短距离无线电技术 便携移动通信设备和电脑不必借

16、助电缆就能联网, 访问Internet; 其应用范围拓展到各种家电, 消费电子产品和汽车电子产品,蓝牙系统由无线电单元, 链路控制单元, 链路管理单元以及主机终端接口组成 蓝牙载频在2.4GHz ISM, 共有79(或23)个频段, 每个频道带宽1MHz, 采用时分双工传输, 高斯频移键控及跳频扩频技术 根据天线的能力, 可以实现10 100m无线通信, 主要面向10m内的个人网络,蓝牙技术既能实现点对点连接, 也能实现点对多点连接 点对多点时, 几个蓝牙单元分享信道, 被划分为时隙预留给同步数据包 两个或以上分享同一信道的设备构成微微网(picnet) 基于桥接器(主、从设备均可充当), 多

17、个相互覆盖的微微网形成分布式散射网(scatternet) , 方便快速地实现各信息设备之间的通信与交互 蓝牙技术规范包括核心(Core)协议和简档(Profile) 核心协议定义了技术细节 简档表示实现特定的应用模型, 各协议层之间的协同机制,蓝牙协议栈,蓝牙协议栈,RFCOMM协议,EIA-232 (RS-232) 是一类广泛应用的串口标准 RFCOMM是蓝牙规范定义的线缆替代协议 定义虚拟串口支持尽量透明化的线缆替代 在baseband层模拟 EIA-232 控制信号 支持二进制的数据传输,蓝牙技术的特点,蓝牙是公开的无线数据和话音通信标准 独立于不同操作系统和通信协议, 可以移植到许多

18、应用领域, 适用于任何数据、图像、声音等通信 蓝牙技术是一种随身可携带的技术, 但不支持漫游 可以在微微网和局域网之间切换, 但每次切换前都必须断开当前连接, 解决这一问题, 得将移动IP技术与蓝牙技术结合 蓝牙技术存在抗干扰能力不强, 成本过高, 功耗较大, 传输距离有限, 以及兼容性等问题,蓝牙应用: 话音/数据的接入,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互联 外围设备互联是指将各种外设通过蓝牙链路连接到主机 个域网络的信息共享与交换,相比红外, 蓝牙没有方向性, 有效距离延长到10米左右, 红外仅12米. 蓝牙达不到802.11无线网卡的速度, 但比网卡

19、省电, 模块体积小很多 蓝牙可直接在手机上发送、接收短信息, 更换铃声与画面, 通过手机GPRS或者CDMA上网, 或者从支持蓝牙的相机中下载照片, 接驳蓝牙耳麦网络聊天,UWB技术又被称为脉冲无线电发射技术.,2.2.3 超宽带(UWB),2002年, 美国联邦通信委员会(FCC)通过了将超宽带无线通信用于民用的最终规定, 加速了UWB技术的民用化进程 国际上的许多权威机构和著名IT企业都投以大量的人力、物力从事相关的理论研究和产品开发, 如:Intel、Philips、IBM、Motorola、Sony、Time Domain等公司都率先涉足该领域 该技术具有商用潜力和竞争压力,超宽带指标

20、：信号带宽/中心频率 窄带 1% 宽带 %125% 超宽带(UWB)25%或带宽500Mbps UWB技术为无线局域网LAN和个域网PAN接入技术 低功耗、高带宽并且相对简单 UWB解决了困扰传统无线技术传播方面的重大难题 对信道衰落不敏感 发射信号功率谱密度低 系统复杂度低, 定位精度达数厘米 UWB适用于室内密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用,高速无线个域网 无线局域网 户外对等网络 传感、定位和识别网络 UWB在多媒体设备, 家庭和个域网络方面的应用前景受业界普遍认可 UWB将促进智能网络和设备的发展, 形成以用户为中心的无线世界,UWB技术的应用,ZigBee是一种新兴的低复杂度

21、、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络通信技术, 适于近距离无线连接 适于承载数据流量较小的业务, 如遥控、传感器等, 满足工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业和医用设备控制等的特定需求 ZigBee标准定义了两种物理层: 2.4 GHz频段跳频技术; 868/ 915 MHz直接序列扩频技术,2.2.4 ZigBee技术,功耗低: 待机模式下, 两节5号电池可用12年 速率低: 基本速率是250 kb/s; 当降低到28kb/s时, 传输距离可扩大到134 m, 并获得更高可靠性 成本低: 数据传输速率低, 协议简单, 无专利费 网络容量大: 每个Zigbee网络可支持255个设备 时

22、延短: 1530毫秒 安全性: 提供数据完整性检查和鉴权功能, 加密算法采用AES-128 有效覆盖范围1075米之间, 具体依据实际发射功率和不同应用模式确定, 能够覆盖普通家庭或办公室环境,ZigBee技术特点,点对点交换的场合, 适于采用红外技术 需要低功率音频或全向连接, 蓝牙占优势 ZigBee传输速率低, 主要用于无线传感器网络 UWB传输速率达数百Mb/s, 适于无线个域网视频娱乐应用, 不需要压缩数据, 简单, 经济,2.2.5 个域网技术比较,2.3 无线局域网(WLAN),无线局域网与有线网 无线局域网结构 IEEE WLAN标准 国内市场无线AP系列 Wi-Fi,无线局域

23、网与有线网,2.3.1 WLAN,无线移动带宽需求与日俱增, 便携计算机以更灵活的方式收发Email, 访问Web内容和其他企业应用 WLAN传输速率254Mbps, 利用RF, 红外线, UWB等技术, 实现固定/半移动/移动终端对Internet的远距离访问 WLAN的构成包括: Hub, AP, 网桥, 网卡 与LAN相比, WLAN在传输方式, 拓扑结构, 网络接口, 移动计算支持等方面有所不同 从TCP/IP协议和网络软件应用的角度, WLAN与LAN没有原则区别, WLAN用于LAN场合, 作为LAN的延伸,2.3.2 WLAN特点,与LAN相比, WLAN 安装便捷：安装一个或多

24、个AP, 建立覆盖整个建筑的LAN 使用灵活：网络设备的安放位置只要求在信号覆盖域内 成本较低：特别对于网络改扩建 解决地理环境特殊要求(无法布线的场合) 半移动应用环境(室内), 全移动应用环境(室外) 缺点 传输距离受限于周围电磁场,WLAN与有线主干网络结合起来用, 传输速率较高, 覆盖面大, 中心节点充当WLAN与主干网的网桥 WLAN有两类拓扑结构: 有中心和无中心 Peer-to-Peer (ad hoc), 点对点模式 Ad hoc network mode - there is no central controller, wireless access cards use M

25、AC protocols (IEEE 802.11, uses CSMA/CA) to resolve shared access of the channel(抗毁性好, 易建, 费用低, 用户数少),2.3.3 WLAN的网络拓扑与接口,有中心WLAN结构,Configuration with Access Points (APs), 基本模式, 最常用(有线和无线网并存) Client server model: many PCs or laptops physically close to each other (20 500m) are linked to a central hub

26、 (AP). AP controls the shared access of the channels, e.g., by selecting one of the hopping sequences and the wireless cards tune in to the corresponding sequence. The AP acts as a bridge between the wireless and wired network 抗毁性较差, 中心故障, 成本较高,WLAN组网的基本组成部件,无线主机(无线结点或无线工作站) 具备无线局域网接口、能运行应用程序的设备 无线访

27、问接入点AP 具有多个网络接口，类似有线以太网交换机，转发无线主机信息，连接分布式系统 分布式系统 用于连接AP结点及其他网络(如有线网络)，本身可以是有线网或无线网 无线传输介质 空间电磁波,基本服务集BSS独立基本服务集IBSS,IBSS中不存在中心结点，各无线结点地位平等，数据勿需经中间结点转发 BSSID：IBSS标识符 48位的随机数，由IBSS的发起者随机选择形成 通信时需携带BSSID，以表明属于哪个IBSS 一个结点移出椭圆，则脱离该BSS 自组无线局域网(Ad Hoc)：按IBSS方式组成无线局域网 不需要其他固定设施，临时组网，简单、快速、经济 适合办公会议、野外作业、军事

28、训练、实战,基本服务集BSS带AP基本服务集,AP是BSS的中心结点，结点间的信息须由AP转发 BSSID：AP的48位MAC地址(即该BSS由AP代表) 基础设施无线局域网：利用AP组建 安全性和可靠性较高，可实现无线网络与其他网络(包括有线网络)的互联 适用环境：办公自动化等领域 基于AP的无线局域网是最常见的无线局域网组网模式,扩展服务集ESS,ESS由多个带有AP的基本服务集通过分布式系统连接而成 基于ESS的无线局域网属基础设施无线局域网 如果ESS中BSS的覆盖区域相互交叠，那么无线站点在ESS中移动就不会失去连接 SSID(service set identifier)标识符 由

29、ASCII字符组成，最长32字节 安装AP时由网络管理员设置,关联与加入,利用AP通信 一个站点应该与AP关联 直接通信 加入IBSS,2.3.4 WLAN标准,IEEE 802.11标准针对物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC), MAC层是重点. 各厂商产品在同一物理层上可以互操作, 逻辑链路控制层(LLC) 一致, MAC层以下对网络应用透明,信道访问CSMA/CA协议,发送结点侦听共享信道，直到空闲 发送结点随机选择延迟时间值并在信道空闲时递减，当信道忙时，保持当即延迟时间值 当延迟时间递减为0时，发送结点发送信息并等待确认 如在规定时间内收到确认，则认为对方已正确接收，发送结束；

30、如未收到确认，则认为发送失败 失败时，根据失败次数决定是否重发；如需重发，发送流程转至步骤；否则，放弃发送并返回,信息发送过程举例,IEEE802.11b 峰值速率11Mbps, 实际传输速率在5Mbps左右 采用新的调制技术, 传输速率能根据环境变化 别称WiFi. 机场、宾馆、写字楼使用较多 移动性较差, 低功耗无线电信号穿透能力差, 功耗较大, 安全隐患,国内市场无线AP系列,3COM officeConnect AP 802.11g规范, 速率达54Mbps,最大传输距离100米; 兼容802.11b规范, 速率最高11Mbps 支持256位WPA加密, 保障无线安全性 取得Wi-Fi

31、认证 Cisco Aironet 1100 Series AP 基于Cisco IOS软件, 支持802.11b规范, 支持VLAN划分, 能管理16个VLAN 支持QoS保证, 根据各种需求提供流量. 支持代理移动IP, 子网间无缝漫游 DLINK DWL2000AP,TPLINK TL-WR641G,MIMO网卡 DWL-G650M,MIMO无线路由器 DI-634M,2.4 无线城域网(WMAN),无绳电话通信系统 小灵通 无线城域网 (WMAN)的特点 无线城域网 (WMAN)的用途 无线城域网 (WMAN)类别,WMAN,针对微波和毫米波频段提出无线接入方式, 满足不断增长的宽带无线

32、接入(BWA) 聚合无线局域网, 所有的服务(包括语音和数据)均面向连接的, 提供各种QoS保证 在美国, WMAN也称作宽带无线接入(WiMax), IEEE802.16标准 欧洲ETSI制定了类似的标准, HiperMAN,2.4.1 WiMax,无线IP城域网 IEEE 802.16、 IEEE 802.16a、IEEE 802.16d、 IEEE 802.16e 典型配置: 安装在房顶或塔顶上的基站, 实现与用户端 双向通信 布线困难或花费过大的区域, 实现宽带无线接入 也可以作为无线局域网的回程线路(移动终端或基站到核心固定网络的链路) WiMax的特性 510km, 最高达50km

33、, 非视距通信的一种理想选择, 适合城域网及广域网的宽带通信业务,WiMax网络特性,IEEE 802.16a定义了3种物理层规范 单载波、256-OFDM、2048-OFDM 在MAC层, 采用时分多路接入技术, 面向连接, 有QoS支持 支持时延敏感服务, 如传统语音、VoIP、视频等 WiMax吸收了IEEE802.11标准的先进思想和技术, 如安全性措施, 数据传输效率等 成为比无线局域网更进一步的技术 802.11b适合于室内或建筑物内, WiMax适于建筑物外部 不受地理位置对布线的种种限制,2.4.2 无绳电话通信系统,无线信道, 在限定业务区内自由移动的电话系统 1970s,

34、美, 第一代无绳电话通信系统(CT1) 模拟技术 英, 第二代无绳电话通信系统(CT2) 数字技术 1992年, ETSI, 泛欧数字无绳电话通信系统(DECT) 1994年, FCCJTC 个人接入通信系统(PACS)，日本, 个人便携电话系统(PHS),PHS核心技术由日本NTT研制 1994年, 日本推出PHS系统实验网 1995至1997是PHS技术在日本发展的主要时期 1997年12月始, PHS用户不断减少并在日本走向衰落 我国小灵通技术是将PHS技术与程控交换技术结合的技术, 目前小灵通系统有PAS、PCS、PHS等, 2003年底, 全国小灵通用户数已经超过3500万 采用微蜂

35、窝技术, 以数字无线方式接入固定电话网, 作为固话的补充和延伸, 充分利用固定电话网资源, 称之为无线市话,小灵通( PHS, Personal Handyphone System),小灵通资费低, 系统和手机发射功率小、机身小巧且待机时间长, 频率利用率高 小灵通基站和终端的发送功率分为三类, 即10mW、20mW 的小功率基站, 200mW、500mW的大功率基站, 以及属大功率基站的卫星定位系统(GPS)基站 小灵通基站发送功率小于500mW, 远低于移动通信系统基站(3000mW) 小灵通手机发射功率仅为10mW, 也低于普通手机(6001000mW),PHS优势,基站覆盖范围小, 频

36、繁切换影响质量 高频率弱点:传播主要靠直射、反射和折射 穿透能力差、损耗大、衍射和绕射能力差 与TD-SCDMA (Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access)频段相重, 19001920MHz之间的频段,PHS技术局限性,2.5 无线广域网,更大服务区域内由若干蜂窝小区组成, 覆盖城市、地区乃至全国 正常情况下, 用户在整个区域内漫游而不会察觉跨区 主要支持技术 GSM、GPRS/EDGE、3G/4G等 蜂窝通信网局限于语音不支持IP协议, 与Internet不兼容 IEEE802标准委员会成立专门工作组拟定移动宽带无线接入

37、IEEE802.20 采用正交频分复用技术且基于IP网络 除传统语音服务外, 还提供无线数据服务 在与蜂窝通信网相当的覆盖范围内实现类似WiFi数据传输,2.5.1 蜂窝通信技术,通信区域按蜂窝分若干小区, 每个小区建立基站 到目前, 蜂窝通信系统的发展分为3代 第一代建立在频分多址(FDMA)基础上, 一个基站使用的频率可以在另一个足够远的基站上使用 第二代蜂窝通信以TDMA和CDMA技术为标志 第三代蜂窝通信网是以个人通信为目标的全球通信网, 1996年ITU对该网命名为IMT-2000, 在欧洲称为UMTS 用户使用一部手机可以在全球实现漫游 针对宽带数据通信, 工作在2000MHz频段

38、, 拥有5M带宽, 速率2Mbps 计算机网与电信网紧密结合, 消除传统话音与数据通信之间的界限,2.5.2 数字蜂窝通信系统,全球移动服务GSM最初由欧洲电信标准化协会(ETSI)在欧洲范围内发展起来, 后成为世界性标准 GSM包括两个子系统 网络子系统：由移动业务交换中心(MSC)和数据库组成 基站子系统：包括无线接口需要的所有设备 移动终端灵活变动接入地点, 有越区切换和位置管理要求 系统能对用户进行定位和位置管理 确保从一个接入点转移到另一个接入点时通信不中断,3G是国际电信联盟(ITU)1985年提出的下一代移动通信系统 1996年更名为IMT-2000 3G关键技术包括 初始同步、

39、瑞克(RAKE)接收、高效通路编码、功率控制等 与第二代移动通信相比, 有以下特点: 全球普及和全球无缝漫游 支持多媒体业务, 特别是支持Internet 便于过渡和演进 高频谱利用率,3.5.3 第3代移动通信,3G的发展途径,基于GSM的演进(渐进)方式 移动通信最初为在移动环境中打电话, 但第二代移动通信的发展已经开始超出电话业务的范畴 GPRS(2.5G) GSM数据传输与语音一样, 用电路交换方式, 建立连接, 独占信道 GPRS采用分组交换, 一个用户占多个信道或多个用户占一个信道 除提供端到端分组交换外, 能在小型办公室提供无线局域网通信 增强数据速率GSM演进(EDGE)是GP

40、RS向3G过渡的第二阶段 EDGE可同时支持分组交换和电路交换两种传输方式 CDMA方式 CDMA2000: 由窄带CDMA发展而来 WCDMA: 日本提出的3G标准, 从GSM开始演进 TD-SCDMA: 时分同步CDMA, 大唐电信提出, 频谱利用率最高,3G的应用,大范围覆盖, 对高速移动终端提供至少144kbps通信, 对慢速小范围移动终端至少达2Mbps 3G应用上千种 定位、媒体点播、应用下载、多媒体短信、可视电话、互联网及企业网应用,3G的不足,各种规范与标准已达成并有了初步的商业应用 定位于移动数据和移动多媒体业务 缺乏杀手级应用 移动流媒体服务为什么不尽如人意？ 3G采用的语

41、音交换架构承袭了2G的电路交换, 非纯IP方式 支持下一代Internet协议(IPv6) 存在困难 缺乏全球统一标准, 缺乏端到端无缝传输机制 数据传输率仅接近普通拨号接入水平, 尚未达到xDSL水平 3G商用化需要大量资金 绝大多数国家仍处于2G和2.5G阶段, 实用化3G尚待时日,4G移动通信技术,4G通信系统目标：全球无缝漫游, 接口开放, 能与多种网络互联, 终端多样化以及能从2G/3G平稳过渡等 国际电信联盟提出2010年达到超3G目标, 即4G的门槛 高速移动环境100Mbps, 低速移动环境1Gbps 4G移动通信更多特点 更高质量多媒体通信: 语音、数据、影像宽频信道传输 通

42、信费用更便宜 IP网作为核心网: 从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号到卫星通信, 用户网间通信自由漫游 通信、定位定时、数据收集、远程控制等无线服务综合, 确保任何地方都能接入Internet,卫星移动通信网络指车辆、舰船、飞机及个人在运动中利用卫星作为中继器进行通信 在通信、气象、资源探测、定位等领域有着不可替代的作用 不受地理条件限制、覆盖面广、通信容量大、组网迅速/灵活、易于实现广播和多址通信 但卫星通信延迟较大, 10GHz以上频带易受雨雪影响, 以及卫星天线受太阳噪声影响 卫星移动通信系统有不同的分类方法, 按卫星类型来分 静止轨道卫星移动通信系统(GEO) 中轨道卫星移动通信系

43、统(MEO) 低轨道卫星移动通信系统(LEO) 椭圆轨道卫星移动通信系统(HEO),2.6 卫星通信技术,2.7 小结,未来无线通信网络涉及到网络结构的可行性, 灵活性以及无线网络规划等 需要研究的关键技术 与固定骨干网互连的技术及相关理论、无线接入方案、无线资源管理方法、移动性管理策略和方法、安全和保密技术、移动终端及网络间无缝漫游等 无线网络多种标准并存, 不同标准采用不同工作频段, 不同的调制方式 系统的互通、互操作存在问题 通过软件无线电建立可编程硬件平台, 实现不同无线环境的无缝集成 自适应信道分配方案, 自适应收发信号功率、时延参数调整等,作业,第二章 2、8、9、10、11、12、13、14、15 助教 秦志强(13560317046, ) 曾伟(15013055469, ) 课件下载公共信箱： 邮箱密码是：ydjs2011,