3、移动电话网

nullnull现代通信网概论由NordriDesign提供 www.nordridesign.com第三章 移动电话网 一、 移动通信系统概述 一、 移动通信系统概述null掌握移动通信的概念、特点 掌握移动通信组网理论的基本内容 了解移动通信的发展历程及发展趋势学习完本课程，你需要：null1 移动通信概述 2 常用移动通信系统 3 移动通信发展概述及发展方向1. 移动通信概述1. 移动通信概述1.1 基本概念 1.2 移动通信系统的组成 1.3 移动通信的特点 1.4 移动通信的分类 1.5 移动通信的工作频段 1.6 移动通信的工作方式 1.7 移动通信的组网1.1 移动通信的基本概念 1.1 移动通信的基本概念 移动通信，是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息传输和交换的通信方式。 移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。 移动体之间通信联系的传输手段只能依靠无线电通信，因此，无线通信是移动通信的基础，而无线通信技术的发展将推动移动通信的发展。1.2 移动通信系统的组成 1.2 移动通信系统的组成 移动通信系统是移动体之间、移动体和固定用户之间以及固定用户与移动体之间，能够建立许多信息传输通道的通信系统。 移动通信包括无线传输、有线传输，信息的收集、处理和存储等，使用的主要设备有无线收发信机、移动交换控制设备和移动终端设备。1.2 移动通信网的组成 图1-1 移动通信系统的组成 1.2 移动通信网的组成 1.2 移动通信系统的组成 移动通信无线服务区由许多正六边形小区覆盖而成，呈蜂窝状，通过接口与公众通信网（PSTN、ISDN、PDN）互联。 移动通信系统包括移动交换子系统（SS）、操作维护管理子系统（OMS）、基站子系统（BSS） 和移动台（MS），是一个完整的信息传输实体。1.2 移动通信系统的组成 1.2 移动通信系统的组成 移动通信中建立一个呼叫是由BSS和SS共同完成的；BSS提供并管理MS和SS之间的无线传输通道，SS负责呼叫控制功能，所有的呼叫都是经由SS建立连接的；OMS负责管理控制整个移动网。1.2 移动通信系统的组成 1.3 移动通信的特点 1.3 移动通信的特点 移动通信必须利用无线电波进行信息传输 移动通信是在复杂的干扰环境中运行 随着移动通信业务量的需求与日俱增，移动通信可以利用的频谱资源非常有限 对移动台的要求高 通道容量有限 通信系统复杂1.4 移动通信的分类 1.4 移动通信的分类 按使用对象可分为民用设备和军用设备； 按使用环境可分为陆地通信、海上通信和空中通信； 按多址方式可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等； 按覆盖范围可分为广域网和局域网； 按业务类型可分为电话网、数据网和综合业务网； 按工作方式可分为单工、双工和半双工； 按服务范围可分为专用网和公用网 按信号形式可分为模拟网和数字网。 null多址技术多址技术使众多的用户共用公共的通信线路. 常用的使信号多路化的方法基本上有三种，它们分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式，即人们通常所称的频分多址FDMA、时分多址TDMA和码分多址CDMA三种接入方式. GSM系统采用了FDMA、TDMA方式.null多址技术FDMA是以不同的频率信道实现通信的. 频分就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道（发射和接收载频），每个信道可以传输一路话音或控制信息.模拟蜂窝系统是FDMA结构的一个典型例子，但GSM系统也采用了FDMA.频分多址FDMAnull多址技术TDMA是以不同的时隙实现通信 时分多址是指在一个宽带的无线载波上，将某一信道按时间加以分割，各信号按一定顺序占用某一时间间隙（时隙）.即多路信号利用同一个信道在不同时间各自独立地传送.时分多址TDMAnull多址技术CDMA是以不同的代码序列实现通信的 码分多址是一种利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式.它不像FDMA、TDMA那样把用户的信息从频率和时间上进行分离，它可在一个信道上同时传输多个用户的信息.其关键是信息在传输以前要进行特殊的编码，编码后的信息混合后不会丢失原来的信息.码分多址CDMA1.5 移动通信的工作频段 1.5 移动通信的工作频段 移动通信主要使用VHF和UHF频段。 目前，大容量移动通信系统均使用800MHz频段（CDMA），900MHz频段（AMPS、TACS、GSM），并开始使用1 800MHz频段（GSM1800/DCS1800），该频段用于微蜂窝（Microcell）系统。第三代移动通信使用2GHz左右的频段。1.5 移动通信的工作频段 1.5 移动通信的工作频段 2 常用移动通信系统 2 常用移动通信系统 2.1 蜂窝移动通信系统 2.2 无绳电话系统 2.3 集群移动通信系统 2.4 移动卫星通信系统 2.5 分组无线网 2.1 蜂窝移动通信系统 2.1 蜂窝移动通信系统 早期的移动通信系统是在其覆盖区域中心设置大功率的发射机，采用高架天线把信号发送到整个覆盖地区（半径可达几十公里）。 这种系统的主要矛盾是同时能提供给用户使用的信道数极为有限，远远满足不了移动通信业务迅速增长的需要。2.1 蜂窝移动通信系统2.1 蜂窝移动通信系统 图1-4 大区覆盖与小区覆盖2.1 蜂窝移动通信系统2.1 蜂窝移动通信系统相邻小区不允许使用相同的频道，否则会发生相互干扰，称同道干扰。 蜂窝通信既能满足大的无线覆盖区和高速移动用户的要求，又能满足高密度、低速移动用户的要求，同时还可满足室内用户的要求，从而使蜂窝通信向个人通信发展。2.1 蜂窝移动通信系统2.1 蜂窝移动通信系统2.2 无绳电话系统 2.2 无绳电话系统 无绳电话是一种以有线电话网为依托的通信方式，是有线电话网的无线延伸。 无绳电话具有发射功率小、省电、设备简单、价格低廉、使用方便等优点，因而发展十分迅速，目前已经形成了多种数字式无绳电话系统。 2.2 无绳电话系统 2.2 无绳电话系统 图l-5 无绳电话系统示意图2.2 无绳电话系统 2.2 无绳电话系统 欧洲数字无绳电话系统（DECT） 个人手持电话系统（PHS） 个人接入通信系统（PACS） 在我国应用比较广泛的“小灵通”采用了PHS，是属于无绳电话衍生的通信手段。2.3 集群移动通信系统2.3 集群移动通信系统集群移动通信系统属于调度系统的专用通信网。 集群移动通信系统采用的基本技术是频率公用技术。 集群移动通信系统采用半双工工作方式。 集群移动通信系统主要以无线用户为主，即以调度台与移动台之间的通话为主。 集群移动通信系统属于专用移动通信网，适用于在各个行业（或几个行业合用）中间进行调度和指挥，对网中的不同用户常常赋予不同的优先等级。2.4 移动卫星通信系统2.4 移动卫星通信系统卫星通信具有全球范围的覆盖区，信道稳定、可靠及系统容量大等优点，从诞生至今，得到了迅猛发展。 通过卫星为移动台及手机提供移动通信服务而构成移动卫星通信系统 （MSS）。 MSS是以VAST和地面蜂窝移动通信为基础，结合空间卫星多波束技术及星上处理、计算机等高新技术而构成的超越时空的全球个人通信网。3 移动通信发展概况和发展方向3 移动通信发展概况和发展方向3.1 移动通信发展概况 3.2 第三代移动通信 3.3 移动通信的发展方向 3.1 移动通信发展概况 3.1 移动通信发展概况 移动通信，确切地说蜂窝式移动通信，就正式商业运营而言，至今也不过只有20多年的历史，就其发展历程看，大约每十年更新一代。目前正处于第二代(2G)与第三代(3G)交接期。 自上世纪八十年代我国引入模拟式(TACS)移动通信网以来，经过短短二十多年的发展，截止2002年底，我国已拥有2亿以上的移动通信用户，成为全球头号移动用户大国。我国的第一代移动通信TACS系统目前已完成其历史任务而被淘汰；第二代移动通信GSM系统是全球第一，规模最大、用户最多，CDMA系统目前也是数一数二，并即将成为全球第一；第三代移动通信，我国目前还处于即将投入运营的阶段。3.1 移动通信发展概况 3.1 移动通信发展概况 第一代以模拟式蜂窝网为主要特征，是上世纪七十年代末八十年代初开始商用化的。其中最具代表性的是北美的AMPS(Advanced Mobile Phone System)、欧洲的TACS(Total Access Communication System)两大系统，另外还有北欧NMT以及日本的HCMTS等。 第二代(2G)以数字化为主要特征，构成数字式蜂窝移动通信系统，它是上世纪九十年代初正式走向商用。其中最具代表性的有欧洲的时分多址(TDMA)GSM(GSM原意为Group Special Mobile，89年以后改为Global System for Mobile Communications)、北美的码分多址(CDMA)的IS-95两大系统，另外还有日本的PDC系统等。 3.1 移动通信发展概况 3.1 移动通信发展概况 相比第一代移动通信系统，第二代移动通信系统 (1)采用抗干扰性能优良的数字式调制：GMSK(GSM)、QPSK(IS-95)，性能优良的抗干扰纠错编码：卷积码(GSM、IS-95)、级联码(GSM)； (2)采用功率控制技术抵抗慢衰落与远近效应，它对CDMA方式的IS-95尤为重要； (3)采用自适应均衡(GSM)和Rake接收(IS-95)抗频率选择性衰落与多径干扰； (4)采用信道交织编码，如采用帧间交织方式(GSM)和块交织方式(IS-95)抗时间选择性衰落。 (5)基站采用空间或极化分集方式抗空间选择性衰落。3.2 第三代移动通信3.2 第三代移动通信 第三代(3G)以多媒体业务为主要特征，它是本世纪初刚刚投入商业化运营。其中最具有代表性的有北美的CDMA2000、欧洲与日本的WCDMA、以及我国提出的TD-SCDMA三大系统，另外还有2007年ITU会议通过的WiMAX 16e。3.2 第三代移动通信3.2 第三代移动通信IMT-2000 CDMA-DS，即WCDMA。 IMT-2000 CDMA-MC，即CDMA2000。 IMT-2000 CDMA TDD，目前包括中国提出的TD-SCDMA和UTRA TDD（TD-CDMA）。 3.3 移动通信的发展方向3.3 移动通信的发展方向就未来通信而言，发展方向是个人通信。即在全球范围内逐步实现全球一网(统一的网络结构)，每人一号(一个身份号码)，在任何时间、任何地点(海、陆、空)以任何通信方式与任何对象(人或机器)进行任何业务(话音、数据、图象等)的无缝隙、不间断通信。 实现它主要包含两大部分。一个是全球性骨干核心网络平台，另一个是无时无处不在的灵活接入手段，对移动通信发展而言重点是探讨后者。 重要知识点回顾1、在蜂窝网络通信中，移动台主要会受哪些类型的干扰？ 2、为什么蜂窝网络的发展是从大区制向小区制过渡，相比之下小区制的网络有些什么优点？ 3、蜂窝网络通信工作在什么频段，在这些频段工作有哪些优势？ 4、请分别列举出第一代、第二代及第三代移动通信系统的一些主流标准名称。 5、移动通信的工作方式有哪些？蜂窝移动通信采用何种方式？ 6、缩略语解释：3G、GSM、CDMA、FDMA、TDMA、WCDMA、BS、MS、BSS、OMS、PLMTS重要知识点回顾二、 蜂窝移动通信系统二、 蜂窝移动通信系统null2.1 蜂窝小区的概念和区域覆盖 2.2 信道切换策略 2.3 电信业务流量2.1 蜂窝小区和区域覆盖 2.1 蜂窝小区和区域覆盖 为整个系统中的所有基站选择和分配信道组的过程叫做频率复用或频率规划。 小区制移动通信系统的频率复用和覆盖有两种，一种是带状服务覆盖区；另一种是面状服务覆盖区。 带状覆盖区 图2-1 双频组和三频组频率配置 带状覆盖区2.1 蜂窝小区和区域覆盖 面状覆盖区面状覆盖区2.1 蜂窝小区和区域覆盖 2.2 信道切换策略2.2 信道切换策略 将正在处于通话状态的移动台转移到新的业务信道上（新的小区）的过程称为“切换”（handover） ??? 为什么要切换信号强度或质量下降引起切换 容量问题引起切换2.3 电信业务流量（1）呼叫话务量与忙时话务量 话务量是通信系统通话业务量或繁忙程度的指标。 其性质如同客流量，具有随机性，只能用统计方法获取。 2.3 电信业务流量2.3 电信业务流量呼叫话务量，是指单位时间（一小时）内的平均电话交换量，可用下面关系式表示： A = C·t0 如果以t0小时为单位，则话务量A的单位是Erl。如果在一个小时之内连续地占用一个信道，则其呼叫话务量为1Erl。这是一个信道所能完成的最大话务量。（1）呼叫话务量与忙时话务量2.3 电信业务流量2.3 电信业务流量用户忙时话务量是指一天中最忙的那个小时（即“忙时”），每个用户的平均话务量，用AB来表示。AB是一个统计平均值。 同时，将忙时话务量与全日话务量之比称为集中系数，用K表示。因为K反映了这个通信系统“忙时”的集中程度，即忙时话务量在全天话务量中所占的比例。 （1）呼叫话务量与忙时话务量2.3 电信业务流量重点知识回顾1、说明大区制和小区制的概念，另外请指出相对大区制，小区制存在哪些优势与劣势？ 2、简单描述切换的基本概念。重点知识回顾三、 无线移动通信信道三、 无线移动通信信道null了解电磁波的传播特性 了解计算路径损耗的方法学习完本课程，您需要：null3.1 概述 3.2 VHF、UHF频段的电波传播特性 3.3 阴影效应 3.4 移动信道的多径传播特性 3.5 多普勒频移 3.1 概 述 3.1 概 述 无线移动信道是一种很不良好的信道。视距、衰落、多径和随机变化是移动信道的基本特征。 载有信息的无线电波在无线移动信道中的传播损耗，不但会随传播距离的增加，电波的损耗随传播距离而增大；同时会产生阴影效应和多径传播，使电波的包络产生大幅度起伏且随机变化，这就是电波的衰落。 3.1 概 述  衰落既有慢衰落，同时产生快衰落；多径时延扩展，使信道对信号产生频率选择性衰落，使信号发生波形畸变而引起符号间干扰（ISI）。  多普勒效应在移动通信中普遍存在。多普勒效应使信道对信号产生随机调频和频谱扩展，对信号产生时间选择性衰落，使数字信号误码性能变坏。 3.1 概 述 3.1 概 述 3.1 概 述 对接收点信号场强的预测估算，是通信工程设计中的重要环节。由于信道传播特性的随机变化，不可能用一两个公式对其进行计算；必须依据实际环境，选用不同的数学模型进行预测估算，再经实际电测才能确定。 3.1 概 述 3.1 概 述 绝对功率的dB表示：dBm 射频信号的绝对功率常用dBm、dBW表示，它与mW、W的换算关系如下：例如信号功率为x W，利用dBm表示时其大小为：例如：1W等于30dBm功率单位简介3.2 VHF、UHF频段的电波传播特性 3.2 VHF、UHF频段的电波传播特性 当前陆地移动通信主要使用的频段为VHF和UHF，即150MHz，450MHz、900MHz和1 800MHz。 移动通信中的传播方式主要有直射波、反射波、地表面波等传播方式，由于地表面波的传播损耗随着频率的增高而增大，传播距离有限。 3.2 VHF、UHF频段的电波传播特性 3.2 VHF、UHF频段的电波传播特性 图3-1 典型的移动信道电波传播路径3.2.1 自由空间电波传播方式3.2.1 自由空间电波传播方式自由空间电波传播是指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。 电波在自由空间传播时，可以认为是直射波传播，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。3.2.1 自由空间电波传播方式3.2.1 自由空间电波传播方式 虽然电波在自由空间里传播不受阻挡，不产生反射、折射、绕射、散射和吸收，但是，当电波经过一段路径传播之后，能量仍会受到衰减，这是由于辐射能量的扩散而引起的。 3.2.1 自由空间电波传播方式3.2.1 自由空间电波传播方式由上式可见，自由空间中电波传播损耗（亦称衰减）只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时，［Lbs］将分别增加6dB。 自由空间传播损耗公式式中，d是距离的千米数，f是频率的兆赫数。以dB计，得3.3 阴 影 效 应 3.3 阴 影 效 应 当电波在传播路径上遇到起伏地形、建筑物、植被（高大的树林）等障碍物的阻挡时，会产生电磁场的阴影。 移动台在运动中通过不同障碍物的阴影时，就构成接收天线处场强中值的变化，从而引起衰落，称为阴影衰落。 3.3 阴 影 效 应 3.3 阴 影 效 应 由于这种衰落的变化速率较慢，又称为慢衰落。 慢衰落是以较大的空间尺度来度量的衰落。 慢衰落速率主要决定于传播环境，即移动台周围地形，包括山丘起伏，建筑物的分布与高度，街道走向，基站天线的位置与高度，移动台行进速度等，而与频率无关。 3.4 移动信道的多径传播特性 3.4 移动信道的多径传播特性 陆地移动信道的主要特征是多径传播。 传播过程中会遇到各种建筑物、树木、植被以及起伏的地形，会引起电波的反射，如右图所示。3.4 移动信道的多径传播特性 3.4 移动信道的多径传播特性 这样，到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。由于电波通过各个路径的距离不同，因而各条反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端叠加，有时同相叠加而增强，有时反相叠加而减弱。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。这种衰落是由于多径现象所引起的，称为多径衰落。3.5 多普勒频移 3.5 多普勒频移 当移动台在运动中通信时，接收信号频率会发生变化，称为多普勒效应。由此引起的附加频移称为多普勒频移（Doppler Shift），可用下式表示 重要知识点回顾1、简述长期慢衰落与短期快衰落的概念。 2、若载波频率为f0=800MHz，移动台速度v=60km/h，求最大多普勒频移 重要知识点回顾四、 GSM网络与技术四、 GSM网络与技术nullGSM移动通信概述GSM概述与发展简史 多址技术 功率控制 蜂窝技术 GSM主要参数nullGSM概述与发展简史移动通信并不是一项很新的技术，但却是一项正在急剧发展的技术. 20年代开始在军事及某些特殊领域使用（美国警察的车载无线电系统），40年代才逐步向民用扩展（美国所建第一个公用汽车电话网）.移动通信经历了由模拟通信向数字化通信的发展过程. 目前，比较成熟的数字移动通信制式主要有泛欧的GSM，美国的ADC和日本的JDC（现改称PDC）.nullGSM概述与发展简史1982年，欧洲邮电行政大会CEPT设立了“移动通信特别小组”即GSM，以开发第二代移动通信系统为目标. 1986年，在巴黎，对欧洲各国经大量研究和实验后所提出的八个建议系统进行现场试验. 1987年，GSM成员国经现场测试和论证比较，就数字系统采用窄带时分多址TDMA，规则脉冲激励长期预测(RPE-LTP)话音编码和高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制方式达成一致意见.其中，GSM的发展历程如下：nullGSM概述与发展简史已有109个国家239个运营者运营着超过4400万用户的GSM网络1988年十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录(MOU).1989年GSM标准生效.GSM系统正式在欧洲问世，网路开通运行.移动通信跨入第二代.1991年1992年系统命名为：Global System for Mobile（全球通）组织机构：Special Mobile Group1993年Phase II规范1994年全世界范围运行1995年DCS1800商业运行1996年引入微蜂窝的技术，GSM900/1800双网运行1997年nullGSM概述与发展简史1993年我国首先在浙江嘉兴建立了GSM实验网 目前有中国移动与中国联通两家运营商 中国电信也在积极酝酿进入移动领域 截止99年底中国移动用户数已达5000万，中国联通超过400万，年增长率99%以上 神州行与如意通移动用户快速增长 截止99年8月中国移动已覆盖全国31个省区的308个地市和1856个县市，全国交通干线实现无缝覆盖.地市覆盖率为91%，县市覆盖率为86% 专家预测，到2000年底，全国移动用户超过7500万，到2005年达2亿.在我国......nullGSM概述与发展简史1G2G3G2.5G80s初80s末96年2002年无线 通信 系统时间GSM PDC D-AMPS IS-95AW-CDMA CDMA2000 TD-SCDMAAMPS TACS NMT NTT GPRS IS-95B无线通信在今天的发展nullGSM概述与发展简史GPRS（General Packet Radio Service）：是GSM网络过渡3G（第三代移动通讯）的第一步，能够将数据传送由今天9.6Kbps的速率逐步提升到每秒115Kbps的速度.它还不是真正的第三代移动通信系统.GSM系列nullGSM概述与发展简史GPRS的特点GPRS向用户提供从9.6kbps到多于115kbps的接入速率. GPRS支持多用户共享一个信道的机制(每个时隙允许最多8个用户共享) 提高了无线信道的利用率 在技术上提供了按数据量计费的可能 GPRS支持一个用户占用多个信道：提供较高的接入速率 GPRS是移动网和IP网的结合：可提供固定IP网支持的所有业务nullGSM概述与发展简史计费合理——GPRS可以采用以所传输的数据量为依据的计费方法 覆盖广泛——依靠GSM广泛的覆盖，GPRS向用户提供无处不在的业务 业务丰富——GPRS可向用户提供固定IP网可以提供的所有业务 性能优越——GPRS支持更高的接入速率、更短的建立时间可提供更多更优质的增值业务 可提高无线资源的利用率 运营商将从IP业务的迅猛发展中得到更多的商机.GPRS对于运营商GPRS对于用户nullGSM概述与发展简史EDGE令网络容量及数据传送比GPRS更快，足有283Kbps.网络商只需在软硬件上作出少许相应改动，便可继续沿用现有GSM系统，去支持移动多媒体服务，完全符合低成本高效益的理念，能够与日后WCDMA制式共存.由GSM网络核心繁衍而来的WCDMA，数据传送可达到每秒2Mbit（室内）及384Kbps（移动空间）的速率，采用5MHz（区别于窄带200KHz)的宽频网络. WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）：EDGE（Enhanced Data Rates for Global Evolution）：nullGSM概述与发展简史完善规范并制定网络部分标准ITU-T和ITU-R正式携手研究FPLMTSITU将FPLMTS改为IMT-2000 （国际移动电信系统 2000＝2000年＋2000MHz）ITU征集IMT-2000的无线接口技术方案评审，制定规范(包括无线接口标准)1994年：1996年：1998年6月：1999年：2000年：null功率控制当手机在小区内移动时，它的发射功率需要进行变化.当它离基站较近时，需要降低发射功率，减少对其它用户的干扰，当它离基站较远时，就应该增加功率，克服增加了的路径衰耗. 所有的GSM手机都可以以2dB 为一等级来调整它们的发送功率，GSM900 移动台的最大输出功率是2W（规范中最大允许功率是20W，但现在还没有20W的移动台存在）.DCS1800移动台的最大输出功率是1W.相应地，它的小区也要小一些.null注意：从理论上来说，N应该大些，但分配的信道总数是固定的.如果N太大，则N个小区中分配给每个小区的信道数将减少，中继效率就会降低.小区复用模式图蜂窝技术频率复用基础nullGSM主要参数nullGSM主要参数移动通信1.8GHz频段的分配情况在1800MHz频段，移动通信只用了低部45MHz，45MHz中已占用10MHz，尚余35MHz带宽.另有30MHz带宽可供发展！ nullGSM系统结构与接口GSM系统结构与功能 GSM系统的业务 GSM接口 GSM各接口协议 GSM无线接口null2.1 GSM网络结构与功能OSS：操作支持子系统 BSS：基站子系统 NSS：网络子系统 NMC：网络管理中心 DPPS：数据后处理系统 SEMC：安全性管理中心 OMC：操作维护中心 PCS：用户识别卡个人化中心 MSC：移动业务交换中心 VLR：来访用户位置寄存器 HLR：归属用户位置寄存器 AUC：鉴权中心 EIR：移动设备识别寄存器 BSC：基站控制器 BTS：基站收发信台 PDN：公用数据网 PSTN：公用电话网 ISDN：综合业务数字网 MS：移动台nullGSM系统结构与功能一个GSM系统可由三个子系统组成，即操作支持子系统 (OSS)，基站子系统(BSS)和网路子系统(NSS)三部分.基站子系统BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分. 通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送接收和无线资源的管理. 它与NSS相连，实现移动用户间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等. 与操作支持子系统OSS之间实现互通.nullGSM系统结构与功能网路子系统NSS是整个系统的核心，它对GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换、连接与管理的功能. 主要负责完成呼叫处理、通信管理、移动管理、部分无线资源管理、安全性管理、用户数据和设备管理、计费记录处理、公共信道、信令处理和本地运行维护等.nullGSM系统结构与功能操作支持子系统OSS完成移动用户管理、移动设备管理、系统的操作与维护.nullGSM系统结构与功能 移动台由SIM卡与物理设备组成，二者是分离的. SIM卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息，也含有鉴权和加密实现的信息. 固化数据：IMSI、Ki、安全算法（A3、A8) 临时网络数据：TMSI、LAI、KC、被禁止的PLMN、 PLMN选择预编程 业务相关数据：PIN(个人识别号) 物理设备可以是手持机，车载机或是由移动终端直接与终端设备相连而构成.移动台的功能nullGSM系统结构与功能接口管理 BTS-BSC之间的信道管理 无线参数及无线资源管理 无线链路的测量 话务量统计 切换 支持呼叫控制 操作与维护 BSC的功能nullGSM系统结构与功能BTS主要分为基带单元、载频单元和控 制单元三部分. BTS受控于基站控制器(BSC)，服务于某小区的无线收发信设备，实现BTS与移动台(MS)空中接口的功能.BTS的功能nullGSM系统结构与功能MSC是整个网络的核心，协调与控制整个GSM网络中BSS、OSS的各个功能实体. 接口管理 支持一系列业务：电信业务，承载业务和补充业务 支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功能.MSC的功能 nullGSM系统结构与功能访问用户位置寄存器(VLR)是服务于其控制区域内移动用户的. 它存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件.VLR的功能 nullGSM系统结构与功能归属用户位置寄存器(HLR)是GSM系统的中央数据库，存储该HLR控制的所有存在的移动用户的相关信息. 所有移动用户的重要数据都存储在HLR中.包括用户识别号码，访问能力、用户类别和补充业务等数据，HLR也存储部分漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据.HLR的功能 nullGSM系统结构与功能- AUC的功能 AUC属于HLR的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全性管理.鉴权中心(AUC)存储着鉴权信息和加密密钥，防止无权用户接入系统和防止无线接口中数据被窃.nullGSM系统结构与功能- EIR的功能移动设备识别寄存器(EIR)存储着移动设备的国际移动设备识别码(IMEI)，通过核查三种表格（白名单、灰名单、黑名单）使得网络具有防止无权用户接入、监视故障设备的运行和保障网络运行安全的功能. 在三种表格中分别列出了准许使用的、出现故障需监视的、失窃不准使用的移动设备的IMEI识别码.五、 第三代移动通信网络及其标准介绍五、 第三代移动通信网络及其标准介绍本章提示 本章提示 第三代移动通信系统就是IMT-2000，它是国际电信联盟（ITU）在1985年提出未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS）的名称的更换，意思是在2000年左右可开始商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统（IMT-2000）。本章提示 本章提示 1997年4月，ITU向各成员国征集IMT-2000的无线接口候选传输技术。这引发了长达近四年的3G技术标准之争和技术融合的进程。最终在2001年确定了cdma2000、WCDMA、TD-SCDMA这三种主流3G技术标准。 本章提示 本章提示 IMT-2000的主要目标是全球一网，全球漫游；多层小区结构，适应多种环境；提供多媒体业务，有足够大的系统容量；高的保密性和高的服务质量。 IMT-2000对无线传输技术的要求是：支持高速传输多媒体业务，室内至少2Mbit/s，室外步行至少384kbit/s，车辆行驶环境至少144kbit/s；传输速率能根据业务按需分配。 本章提示 本章提示 后3G（Beyond 3G）技术已显露端倪。由于人们希望能在移动环境中数据传输速率更高，即从2Mbit/s提高到100Mbit/s，因此还需要研究更高传输速率的调制技术、软件无线电技术、智能天线技术和广带（Broad band）IP网络技术，这就是4G移动通信技术研究。 第三代移动通信系统（3G）第三代移动通信系统（3G）5.1 第三代移动通信系统概述 5.2 CDMA2000的无线传输技术 5.3 WCDMA（UMTS）系统的无线传输技术 5.4 TD-SCDMA系统的无线传输技术5.1 第三代移动通信系统概述 5.1 第三代移动通信系统概述 5.1.1 概述 5.1.2 第三代移动通信新技术5.1.1 概述 5.1.1 概述 第三代移动通信系统最早是由国际电信联盟于1985年提出的，当时称为未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS），后改为IMT-2000，意指在2000年左右开始商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统。1．IMT-2000的主要目标和要求 1．IMT-2000的主要目标和要求 IMT-2000的目标有以下4个方面: （1）全球漫游，以低成本的多模手机来实现。 （2）适应多种环境，采用多层小区结构，即微微蜂窝、微蜂窝、宏蜂窝，将地面移动通信系统和卫星移动通信系统结合在一起，与不同网络互通，提供无缝漫游和业务一致性，网络终端具有多样性，并与第二代移动通信系统共存和互通，开放结构，易于引入新技术。 （3）能提供高质量的多媒体业务，包括高质量的语音、可变速率的数据、高分辨率的图像等多种业务，实现多种信息一体化。 （4）足够的系统容量，强大的多种用户管理能力，高保密性能和服务质量。1．IMT-2000的主要目标和要求 1．IMT-2000的主要目标和要求 为实现上述目标，对无线传输技术提出了以下要求: （1）高速传输以支持多媒体业务：室内环境至少2Mbit/s；室外步行环境至少384 kbit/s；室外车辆环境至少144kbit/s。 （2）传输速率按需分配。 （3）上下行链路能适应不对称业务的需求。 （4）简单的小区结构和易于管理的信道结构。 （5）灵活的频率和无线资源的管理、系统配置和服务设施。 2．IMT-2000的频带划分 2．IMT-2000的频带划分 1992年世界无线电行政大会（WARC）根据ITU-R对IMT-2000的业务量和所需频谱的估计，划分了230MHz带宽给IMT-2000。1885～2025MHz及2110～2200MHz频带为全球基础上可用于IMT-2000的业务；1980～2010MHz和2170～2200MHz为卫星移动业务频段共60MHz；其余170MHz为陆地移动业务频段，其中对称频段是2 × 60MHz，不对称的频段是50MHz。 5.1.2 第三代移动通信新技术 5.1.2 第三代移动通信新技术 1．高效信道编译码技术 在第三代移动通信系统中都采用了卷积码和Turbo码两种纠错编码。 在高速率、对译码时延要求不高的数据链路中使用Turbo码以利于其优异的纠错性能；考虑到Turbo码译码的复杂度、时延的原因，在语音和低速率、对译码时延要求比较苛刻的数据链路中使用卷积码，在其他逻辑信道中也使用卷积码。 5.1.2 第三代移动通信新技术 5.1.2 第三代移动通信新技术 2．软件无线电技术 软件无线电技术的基本思想是高速模/数（A/D）和数/模（D/A）转换器尽可能靠天线处理，所有基带信号处理都用软件方式替代硬件实施。 软件无线电系统的关键部分为宽带多频段天线、高速A/D和D/A转换器以及高速信号处理部分。 软件无线电技术最大的优点是基于同样的硬件环境，针对不同的功能采用不同的软件来实施，其系统升级、多种模式的运行可以自适应地完成。软件无线电能实现多模式通信系统的无缝连接。5.1.2 第三代移动通信新技术 3．智能天线技术 无线覆盖范围、系统容量、业务质量、阻塞和掉话等问题一直困扰着蜂窝移动通信系统。 采用智能天线阵（Adaptive Antenna Arrays）技术可以提高第三代移动通信系统的容量及服务质量。5.1.2 第三代移动通信新技术 4．多用户和干扰消除技术 4．多用户检测和干扰消除技术 多用户检测的基本思想是把所有用户的信号都当做有用信号，而不是当做干扰信号。 经过近20年的发展，CDMA系统多址干扰抑制或多用户检测技术，已慢慢走向成熟及实用。 考虑到复杂度及成本等的原因，目前的多用户检测实用化研究，主要围绕基站进行。 5．向全IP网过渡 5．向全IP网过渡 全IP网络可节约成本，提高可扩展性、灵活性和使网络运作更有效率等；支持IPv6，解决IP地址的不足和移动IP。 由于IP技术在移动通信中的引入，将改变移动通信的业务模式和服务方式。 基于移动IP技术，为用户快速、高效、方便地部署丰富的应用服务成为可能。 6．IMT-2000无线协议分层模型 6．IMT-2000无线协议分层模型 在IMT-2000中将Um接口分成4层：物理层、介质接入层、链路接入层和网络层（包括呼叫控制、移动性管理和无线电资源管理）。 5.2 CDMA2000系统概述 5.2 CDMA2000系统概述 cdma2000是美国推出的满足ITU IMT-2000要求的第三代移动通信系统标准。 它是基于IS-95CDMA的宽带CDMA传输体制。 5.3 WCDMA系统概述 宽带码分多址（WCDMA）是第三代移动通信系统的主流体制，其典型代表是欧洲ETSI提出的UMTS。 WCDMA系统采用直接序列扩频，基本带宽为5MHz。基本码片速率为3.84Mc/s，对应带宽近似为5 MHz。WCDMA也规定了高码片速率，这是为了使WCDMA将来可提供更高的数据速率。WCDMA无线传输可以采用两种双工方式：FDD模式和TDD模式。 5.3 WCDMA系统概述 5.3 WCDMA系统概述 WCDMA继承了GSM无线接口协议的特点，定义了各种类型的信道。在无线接口上的信道有三种类型：物理信道、传输信道和逻辑信道。物理信道构成了物理层（L1）实际的传输通道；物理层通过传输信道向MAC层提供支持：MAC层通过逻辑信道向RLC层提供支持。 5.3 WCDMA系统概述 5.4 TD-SCDMA系统概述中国电信技术研究院推出的TD-SCDMA标准是3G的三个主流标准之一，是我国首次提出的电信技术标准建议。 TD-SCDMA综合了TDD和CDMA的技术优势，具有灵活的空中接口，采用了智能天线、多用户联合检测、上行同步及软件无线电等先进技术，因而在系统容量、频谱利用率高和抗干扰能力等方面都具有很强的优势。5.4 TD-SCDMA系统概述5.4 TD-SCDMA系统概述TD-SCDMA的特点主要表现在如下几方面。 （1）频谱灵活性和支持蜂窝网的能力 （2）高频谱利用率 （3）采用多种先进技术 （4）适应多种使用环境 （5）系统兼容 5.4 TD-SCDMA系统概述5.4 TD-SCDMA系统概述 智能天线  上行同步  多用户联合检测  动态信道分配（DCA）  接力切换  软件无线电。5.4 TD-SCDMA系统概述3G三大标准的比较3G三大标准的比较nullTHANKS ！