第13章

移動通信

根本內容◎了解移動通信的開展歷程；◎了解GSM系統(tǒng)組成及功能；◎了解CDMS，小靈通，集群通信，大靈通等；◎了解3G主流標準及各標準特點；◎了解4G開展情況；◎了解移動網(wǎng)增值業(yè)務；先搞清楚“輩份〞1987年，移動通信網(wǎng)在珠三角地區(qū)開始商用；1998年，中移動與中電信拆分，移動通信開始高速開展。第一代：模擬移動網(wǎng)技術。代表：AMPS,TACS等。第二代：數(shù)字移動網(wǎng)。代表：GSM,CDMA。第三代：WCDMA，cdma2000，TD-SCDMA，WiMax。第四代：更為先進，處于實驗室研究狀態(tài)，未標準化1G——充滿夢想的一代歷史回憶：1978年，美國的貝爾實驗室成功開發(fā)了AMPS系統(tǒng)，實現(xiàn)了真正意義上的可以隨時隨地通信的大容量的蜂窩移動通信系統(tǒng)。主要標準：美國的AMPS、歐洲的TACS、英國的ETACS、歐洲的NMT-450和NMT-900、日本的NTT和JTACS/NTACS。主要特點：●用戶的接入方式采用頻分多址〔FDMA〕，當一個呼叫建立后，該用戶在其呼叫結束以前一直占用一個頻段；●業(yè)務的種類單一，主要是話音業(yè)務；●系統(tǒng)的保密性較差；●頻譜效率較低，有限頻譜資源和無限用戶容量之間的矛盾十分突出。歷史回憶：1992年，第一個數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)——歐洲的GSM網(wǎng)絡在歐洲開始鋪設。主要特點：●微蜂窩小區(qū)結構；●數(shù)字化技術---語音信號數(shù)字化；●新的調制方式---GMSK、QPSK等；●FDMA/TDMA；●頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大；●便于實現(xiàn)通信平安保密。GSM創(chuàng)造歷史GSM創(chuàng)造歷史1995年，我國開始建設GSM數(shù)字移動網(wǎng)——俗稱G網(wǎng)，G網(wǎng)工作于900MHz頻段。中國移動所推出的品牌為“全球通〞。2.G網(wǎng)日漸飽和之后，又建設了D網(wǎng)，D網(wǎng)工作于1800MHz頻段，又稱DCS1800網(wǎng)。其根本體制同GSM900，但是需使用雙頻。兩個系統(tǒng)同時覆蓋的地區(qū)，稱為“全球通雙頻系統(tǒng)〞。蜂窩移動通信系統(tǒng)主要是由交換網(wǎng)路子系統(tǒng)〔NSS〕、無線基站子系統(tǒng)〔BSS〕和移動臺〔MS〕三大局部組成。其中NSS與BSS之間的接口為“A〞接口，BSS與MS之間的接口為“Um〞接口。GSM系統(tǒng)的組成GSM系統(tǒng)的組成GSM系統(tǒng)的組成GSM系統(tǒng)的組成移動臺MS：典型：+SIM卡；上網(wǎng)卡；無線公話；車載式；固定式等。SIM：SubscriberIdentityModel客戶識別模塊功能：存儲客戶信息，加密的密鑰等，可供GSM網(wǎng)絡對客戶身份進行鑒別，對通話信息進行加密，防止并機和通話被竊聽。GSM系統(tǒng)的組成2.基站子系統(tǒng)〔BSS〕：為一片地區(qū)效勞的無線收發(fā)信設備，由基站控制器〔BSC〕和無線基站〔BTS〕兩局部構成。BSC：隱藏在通信機房中，用于對基站的配置管理；BTS：可見，用于和MS之間信息交互。大功率〔幾十瓦〕基站設備與天線基站收、發(fā)信設備基站定向天線基站全向天線蜂窩移動通信系統(tǒng)GSM系統(tǒng)的組成3.移動業(yè)務交換中心MSC：對位于其效勞區(qū)域的MS進行控制和交換；4.訪問者位置存放器VLR：用于存儲和呼叫處理有關的數(shù)據(jù)，如用戶號碼，位置區(qū)識別碼，向用戶提供的效勞等參數(shù)，目前的位置信息。VLR中永久性數(shù)據(jù)與HLR中的相同,臨時性數(shù)據(jù)略有所不同。這些數(shù)據(jù)包括用戶的號碼，臨時用戶識別號(TMSI)，移動臺在網(wǎng)絡中準確位置(位置區(qū)域識別號)，和向用戶提供的效勞。5.歸屬位置存放器HLR存儲用戶注冊信息及當前位置的動態(tài)信息；有了VLR，就能知道當前的位置。有了HLR，系統(tǒng)就知道任何一部原始的注冊地在哪里。通過比較VLR和HLR中的信息，可以判斷是否處于漫游狀態(tài)。GSM系統(tǒng)的組成6.鑒權中心AUC和操作維護中心OMCAUC和OMC是整個移動網(wǎng)的運營支撐管理系統(tǒng)。AUC主抓用戶的鑒權，是認證移動用戶的身份以及產生相應認證參數(shù)的功能實體。AUC對任何試圖入網(wǎng)的用戶進行身份認證，只有合法用戶才能接入網(wǎng)中并得到效勞。用來防止無權用戶接入系統(tǒng)和防止無線接口中數(shù)據(jù)被竊。OMC負責對整個網(wǎng)絡的管理和維護。GSM系統(tǒng)的組成GSM系統(tǒng)工作過程GPRS系統(tǒng)1.GPRS：通用分組無線業(yè)務。中國移動2002年開始建設GPRS網(wǎng)，與GSM制式相同。又稱為“第2.5代移動通信技術〞。2.GSM升級到GPRS只需作軟件升級。GPRS系統(tǒng)分為3個模塊：——SGSN：GPRS效勞支持節(jié)點；——GGSN：GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點；——PCU：分組控制單元。GPRS系統(tǒng)3.特點：適用于間斷的，突發(fā)性的或頻繁的，少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。

4.速率：理論172.2kb/s，實際為53.6kbps。5.GSM演進的增強型數(shù)據(jù)速率技術——EDGE

可提供474kbps的數(shù)據(jù)業(yè)務，又稱為“2.75代移動通信技術〞。EnhancedDataRateforGSMEvolutionCDMA打破壟斷格局1.碼分多址〔CDMA〕是以擴頻技術為根底的。所謂擴頻是把信息的頻譜擴展到寬帶中進行傳輸?shù)募夹g。3.CDMA網(wǎng)擁有133，153，189，180等號碼段；

2.2001年，前中國聯(lián)通建設CDMA網(wǎng)絡。GSM和CDMA兩種移動網(wǎng)絡并存。CDMA打破壟斷格局4.特點：保密性好；抗干擾能力強；軟容量；軟切換；發(fā)射功率低，噪聲小，接通率高，能實現(xiàn)各種智能業(yè)務等。5.后續(xù)開展：CDMA1.X，速率為153.6kbps，優(yōu)于GPRS系統(tǒng)。專業(yè)業(yè)務移動調度系統(tǒng)——數(shù)字集群1.集群系統(tǒng)是把有限的信道集中起來，通過自動、動態(tài)、快捷的分配方式，為眾多行業(yè)用戶建立一套統(tǒng)一的無線電調度系統(tǒng)。采用統(tǒng)一的頻率。2.主要用于廠礦，油田，企業(yè)，機場，消防，金融，電力，防汛，鐵路，公安等專業(yè)領域。3.集群系統(tǒng)可以和PSTN，移動網(wǎng)實現(xiàn)互連互通。專業(yè)業(yè)務移動調度系統(tǒng)——數(shù)字集群4.開展：——對講機為第一代專用移動通信系統(tǒng)；——數(shù)字化集群為第二代專用移動通信系統(tǒng)。5.我國數(shù)字集群技術有華為的GT800，中興GoTa系統(tǒng)；

國際上有歐洲的TETRA，Motorola的iDEN，用于鐵路運輸?shù)腉SM-R?！靶§`通〞系統(tǒng)1.PHS：個人手持系統(tǒng)。日本開發(fā)。2.1997年，中國開始建設。2006年，用戶數(shù)近1億，隨后下滑。2023年底，跌破7000萬。2023年2月，工業(yè)和信息化部要求運營商在2023年底前完成小靈通所占頻段〔1900—1920MHz〕的清頻工作，終結。3.小靈通是個人無線接入系統(tǒng)，采用微蜂窩技術，保密性不錯。能撥打和接聽市話，，國內和國際長途，通話效果尚可?？芍С侄绦藕蛿?shù)據(jù)通信，話費廉價。4.國內的PHS網(wǎng)絡有UT斯達康、朗訊、中興通訊三個廠家的設備組成。“大靈通〞曇花一現(xiàn)1.SCDMA〔同步碼分多址〕，俗稱“大靈通〞。采用智能天線，軟件無線電，同步CDMA，SWAP+空中接口信令等先進技術。2.我國擁有完整的自主知識產權，由大唐電信下的北京信威公司研制的無線通信技術平臺。也是TD-SCDMA的核心組成局部3.在南方網(wǎng)通和北方電信獲得局部應用，總體應用量不及小靈通。移動直放站和室內分布

——目標：沒有盲區(qū)1室內盲區(qū)新建大型建筑、停車場、辦公樓、賓館和公寓等。3發(fā)生頻繁切換的室內場所高層建筑的頂部，收到多個基站的功率近似的信號。2話務量高的大型室內場所車站、機場、商場、體育館、購物中心等，增加微蜂窩建立分層結構。移動直放站和室內分布1.作用：解決基站難以覆蓋的盲區(qū)問題。移動直放站和室內分布2.直放站：將基站信號延伸，迅速擴大天線覆蓋范圍的設施。標志：“XX信號已覆蓋〞。類型：GSM直放站，CDMA，PHS，SCDMA直放站等。3.室內分布系統(tǒng)是將基站或直放站的信號通過無線/有線方式直接引入到室內的每一個區(qū)域，再通過小型天線將信號發(fā)送出去，使室內各個地方都能得到均勻分布的信號，到達消除室內覆蓋盲區(qū)，抑制干擾的目的，為樓內的移動通信用戶提供穩(wěn)定、可靠的室內信號。3G姍姍而來3G即IMT-2000：國際移動電信2000InternationalMobileTelecommunication20002.3G主流標準：WCDMA，cdma2000，TD-SCDMA，WiMAX。

“2000〞的含義：——3G工作在2000MHz頻段；——在2000年左右出現(xiàn)；——最高業(yè)務速率為2000kbps。速率要求：——高速移動環(huán)境144kbps以上；——步行慢速移動環(huán)境384kbps以上；——靜止狀態(tài)2Mbps以上。WCDMA——源于歐洲的3G標準寬帶碼分多址，采用DS擴頻模式，載波帶寬5MHz，數(shù)據(jù)傳送可達2Mbps〔室內〕或384kbps〔移動〕，支持可變速傳輸。采用MCFDD〔頻分雙工〕模式，與GSM網(wǎng)絡兼容。3.開展：HSDPAHSUPAHSPA+LTE2.新的中國聯(lián)通獲得WCDMA的3G運營牌照。HSDPA:HighSpeedDownlinkPacketAccess

高速下行鏈路分組接入技術HSUPA：HighSpeedUplinkPacketAccess

高速上行鏈路分組接入技術cdma2000——CDMA的3G延伸分為兩個階段：2.中國電信獲得cdma2000的3G牌照。

cdma20001xEV-DO：語音、數(shù)據(jù)信道別離cdma20001xEV-DV：語音、數(shù)據(jù)信道“二合一〞3.開展：轉網(wǎng)建設HSPA升級到cdma2000EV-DORev.ALTE高通已放棄開展UMB〔EV-DVRev.C〕技術。CDMATD-SCDMA——國產通信標準NO.1TD-SCDMA：TimeDivision-SynchronousCDMA

時分同步的碼分多址技術3.中國移動獲得TD-SCDMA的運營牌照。2.起步過程：——1998年初，電信科學技術研究院提交建議草案；——2000年，TD-SCDMA被正式接納為CDMATDD制式的方案之一；——2001年3月3GPPR4版本標準正式發(fā)布，TD-SCDMA融入3GPP，形成了真正的國際標準。TD-SCDMA——國產通信標準NO.14.標準現(xiàn)狀：到達相當穩(wěn)定和成熟的程度。TD-SCDMA與WCDMA最主要差異在物理層。在核心網(wǎng)，空中接口協(xié)議上都完全相同。因此，保證兩個系統(tǒng)之間的無縫漫游，切換業(yè)務支持的一致性，QoS的保證等，也保證了后續(xù)開展的一致性。2023年，中國移動開始在多個城市小規(guī)模放號。2023年5月，中國移動的TD-SCDMA用戶數(shù)已突破6000萬。5.后續(xù)開展：TD-SCDMATD-HSDPATD-HSUPATD-HSPA+LTETD-SCDMA——國產通信標準NO.16.技術特點簡介——TDD模式：可方便實現(xiàn)上/下行鏈路間的靈活切換，從而實現(xiàn)所有3G對稱和非對稱業(yè)務；——無線傳輸方案綜合了FDMA,TDMA和CDMA等根本傳輸方法，因此傳輸容量大；——智能天線技術的采用，進一步提高容量；——通過最正確自適應資源的分配和最正確頻譜效率，可支持速率從8kbps到2.8Mbps的話音、互聯(lián)網(wǎng)等所有3G業(yè)務；——網(wǎng)絡規(guī)劃簡單，建設和維護本錢低。WiMAX——3G黑馬，后起之秀全稱“微波訪問全球互通〞，又稱為“802.16無線城域網(wǎng)〞。3.WiMAX來自數(shù)據(jù)業(yè)務?？蓪崿F(xiàn)更遠的傳輸距離〔50km左右〕，提供更高速的寬帶接入〔70Mbps〕，提供優(yōu)良的最后一千米無線網(wǎng)絡接入，并提供多媒體通信效勞。2.2007年，ITU在日內瓦舉行無線電通信全體會議上投票通過，稱為3G標準。3G對中國的通信行業(yè)以至于國民經濟都有重大的影響！3G在中國1.第四代通信技術的產生背景4G——給未來許個愿吧技術開展、社會需求等因素促使移動通信系統(tǒng)必然向4G開展！4G通信給人類真正的溝通自由，并徹底改變生活方式，甚至社會形態(tài)。2.第四代通信技術難以名狀提供更高的傳輸速率〔100M～1Gbps〕支持更高的終端移動速度〔250km/h〕全IP網(wǎng)絡架構、承載與控制別離提供無處不在的效勞、異構網(wǎng)絡協(xié)同提供更為豐富的分組多媒體業(yè)務4G——給未來許個愿吧4G——給未來許個愿吧4G概念圖移動通信的演進4G——給未來許個愿吧3.3G后最流行的術語為LTE，又稱為3.9G。

其數(shù)據(jù)下載速率可達100Mbps，被視為從3G向4G演進的主流技術。

由愛立信，諾西，華為等世界主要電信設備生產商開發(fā)。

英國沃達豐，日本NTTDoCoMo，美國AT&T和Verizon，中國移動，中國聯(lián)通和中國電信等國際國內諸多主流電信運營商都已經決定采用或測試LTE技術。移動網(wǎng)增值業(yè)務短信；彩鈴和彩信；WAP(WirelessApplicationProtocol，無線應用協(xié)議)；PoC(PTToverCellular)；移動網(wǎng)實現(xiàn)PTTUSSD(UnstructuredSupplementaryServiceData，非結構化補充數(shù)據(jù)業(yè)務)；基于GSM網(wǎng)絡，實時在線的新型交互會話數(shù)據(jù)業(yè)務；電視〔見以下圖〕等。移動網(wǎng)增值業(yè)務智能-個人移動平臺智能-娛樂平臺以iPhone為例，藝術+技術，商業(yè)模式喬布斯輝煌業(yè)