移動通信系統(tǒng)第1章下(電子科大課件).pdf

現(xiàn)代無線與移動通信系統(tǒng) 第一章 下 李少謙 通信抗干擾技術(shù)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通信抗干擾技術(shù)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 三 寬帶無線技術(shù)接入發(fā)展迅速 2012 3 26 3 寬帶無線接入技術(shù)定義 在IEEE802涉及的無線接入領(lǐng)域中 目前主要涉及無 線局域網(wǎng) 無線城域網(wǎng) 無線個域網(wǎng)等無線接入技術(shù) 分別的標(biāo)準(zhǔn)化組織是802 11 802 16 802 15等 這些技術(shù)以覆蓋范圍的大小進(jìn)行區(qū)分 覆蓋范圍由 10m以內(nèi)到100m以內(nèi) 再到城市等更大的范圍 寬帶無線接入 BWA 技術(shù)主要是指以802 16應(yīng)用目 的為主的寬帶城域無線接入技術(shù) 2012 3 26 4 寬帶無線接入技術(shù)簡介 寬帶無線接入技術(shù)寬帶無線接入技術(shù)通過無線通信的方式實(shí)現(xiàn)對 核心網(wǎng)絡(luò)的接入 具有與有線接入技術(shù)相當(dāng)?shù)乃俾屎唾|(zhì)量 與蜂窩移動通信系統(tǒng)相比 速率更高 最大可達(dá)幾百M(fèi)bps 對用戶終端的移動性支持有限 最大十幾Km h 應(yīng)用廣泛 高速Internet接入 移動辦公 家庭信息家電聯(lián)網(wǎng) 軍事 救災(zāi) 探險 2012 3 26 5 寬帶無線接入技術(shù)簡介 續(xù) 主流技術(shù)分類 無線局域網(wǎng)技術(shù) WLAN IEEE 802 11家族 無線個域網(wǎng)技術(shù) WPAN IEEE 802 15家族 無線城域網(wǎng)技術(shù) WMAN IEEE 802 16家族 2012 3 26 6 無線局域網(wǎng) 什么是無線局域網(wǎng) 無線局域網(wǎng)是固定局域網(wǎng)的一種延伸 沒有線纜限制的網(wǎng)絡(luò)連接 對用戶來說是完全透明的 與有線局域網(wǎng)一樣 Access PointAccess Point Air interfaceAir interface WLAN CardWLAN Card 2012 3 26 7 WLAN的特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單 終端獨(dú)立 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 相對便宜 覆蓋范圍小 主要用于 Internet數(shù) 據(jù)傳輸 主要依靠 互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成 網(wǎng)絡(luò) 2012 3 26 8 移動移動IP的基本原理的基本原理 Internet 移動終端移動終端 家代理家代理 HA 外代理外代理 FA AP 路由器路由器 漫游漫游 固定用戶固定用戶 移動用戶移動用戶 IPinIP隧道隧道 2012 3 26 9 Wi Fi與IEEE802 11標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) Wi Fi Wireless Fidelity 成立于1999 年的 Wi Fi 聯(lián)盟是一個非盈利國際協(xié)會 旨在認(rèn)證根據(jù) IEEE 802 11 規(guī)格的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品的互操 作性 目前 Wi Fi 聯(lián)盟在世界各地?fù)碛?205 名會員公司 并且從 2000 年月開始認(rèn)證以來 已經(jīng)有 915 個產(chǎn)品通過了認(rèn)證 Wi Fi 聯(lián)盟會員的目標(biāo)是以產(chǎn)品的互操作性來增進(jìn)用戶經(jīng) 驗(yàn) 2003年5月 兩項(xiàng) WLAN 中國標(biāo)準(zhǔn)已正式頒布 這兩項(xiàng)國 家標(biāo)準(zhǔn)在原則采用IEEE 802 11 802 11b系列標(biāo)準(zhǔn)前提下 在充分考慮和兼顧WLAN產(chǎn)品互連互通的基礎(chǔ)上 針對 WLAN的安全問題 給出了技術(shù)解決方案和規(guī)范要求 IEEE 802 11系列標(biāo)準(zhǔn)是系列標(biāo)準(zhǔn)是WLAN的主流標(biāo)準(zhǔn) 的主流標(biāo)準(zhǔn) 2012 3 26 10 IEEE 802 11 WLAN系列 物理層標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn) 內(nèi) 容 狀態(tài) 802 11IR 紅外線傳輸 1997年標(biāo)準(zhǔn)化 802 11FHSS 2 4GHz頻段跳頻擴(kuò)頻 1997年標(biāo)準(zhǔn)化 802 11DSSS 2 4GHz頻段直接序列擴(kuò)頻 Barker碼 1997年標(biāo)準(zhǔn)化 802 11b高速高速 率擴(kuò)展率擴(kuò)展 2 4GHz頻段直接序列擴(kuò)頻 Barker碼 CCK PBCC 可選 1999年標(biāo)準(zhǔn)化 802 11a高速高速 率擴(kuò)展率擴(kuò)展 5GHz頻段OFDM 1999年標(biāo)準(zhǔn)化 802 11g 進(jìn)一進(jìn)一 步高速率擴(kuò)展步高速率擴(kuò)展 2 4GHz頻段OFDM PBCC 可選 2003年標(biāo)準(zhǔn)化 802 11d 管制域更新 定義物理層需求 信道化 跳頻模式等 和其它需 求 以便802 11WLAN能在當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)不支持的新管理區(qū)域 國家 工作 2001年標(biāo)準(zhǔn)化 802 11h 802 11a頻譜和發(fā)射功率管理 主要用于歐洲 正在標(biāo)準(zhǔn)化 2012 3 26 11 IEEE 802 11 WLAN系列 續(xù) MAC層標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn) 內(nèi) 容 狀態(tài) 802 11MAC WLAN公共MAC機(jī)制 1997年標(biāo)準(zhǔn) 化 802 11e 增強(qiáng)802 11MAC機(jī)制 提供 QoS 服務(wù)類別 增強(qiáng) 安全和認(rèn)證機(jī)制 考慮增強(qiáng)DCF和PCF的效率 正在標(biāo)準(zhǔn)化 802 11802 11f f 訪問點(diǎn)間協(xié)議 Inter Access Point Protocol IAPP 規(guī) 定訪問點(diǎn)間必要的交換信息 以支持802 11分布式系 統(tǒng)功能 并使不同廠商的訪問點(diǎn)兼容 2003年7月標(biāo) 準(zhǔn)化 802 11 i 增強(qiáng)的安全和認(rèn)證機(jī)制 標(biāo)準(zhǔn)化 802 11 k 定義無線資源管理 向高層提供無線和網(wǎng)絡(luò)測量接口 正在準(zhǔn)備草案 2012 3 26 12 中國標(biāo)準(zhǔn)問題中國標(biāo)準(zhǔn)問題 ISO IEC 8802 11 WEP GB 15629 11 WAPI 2004年6月 正爭取成為國際標(biāo)準(zhǔn) 或國際 標(biāo)準(zhǔn)的一部分 IEEE 802 11i WPA 2003 8 20 2003 5 WAPIWAPI 無線局域網(wǎng)鑒別和保密基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 無線局域網(wǎng)鑒別和保密基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 2012 3 26 13 IEEE 802 11 WLAN系列 續(xù) 主要的物理層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較 802 11 802 11b 802 11g 802 11a 可用頻譜帶寬 83 5MHz 83 5MHz 83 5MHz 125MHz 在中國的工作頻率 2 400 2 4835GHz 2 400 2 4835GHz 2 400 2 4835GHz 5 725 5 85GHz 互不重疊的信道數(shù) 3 3 3 5 13 24 US 調(diào)制方法 FHSS DSSS CCK CCK OFDM OFDM 每個信道的最大數(shù)據(jù) 速率 Mbps 1 2 1 2 5 5 11 1 2 5 5 6 9 11 12 18 24 36 48 54 6 9 12 18 24 36 48 54 最大 UDP 吞吐量 1500 byte 1 7 Mbps 7 1 Mbps 19 5 Mbps 30 7 Mbps 最大 TCP IP 吞吐量 1500 byte 1 6 Mbps 5 9 Mbps 14 4 Mbps 24 0 Mbps 2012 3 26 14 WLAN技術(shù)的演進(jìn) 更高速率 2 4GHz 20 MHz 54 Mbps 2 4 5GHz 20 40MHz 600 Mbps IMT Advanced 20 40 MHz 1 Gbps 2 4 5GHz 20MHz 11 54 Mbps 2012 3 26 15 WLAN的技術(shù)定位 WLAN與蜂窩移動通信系統(tǒng)的比較 WLAN GSM GPRS 3G 頻段 2 4 GHz 5 GHz 無需 許可 800 900MHz 1 8 1 9GHz 2 1GHz 需 要許可 小區(qū)范圍 50 150米 最大37 5Km 200m 10Km 數(shù)據(jù)率 最大 11 54Mbps 9 6kbps 171 2k bps 144 384kbps 最大 2Mbps 傳輸內(nèi)容與服 務(wù) 高速Internet Intranet 連接 為計算機(jī)提供高 速數(shù)據(jù)接入 語音和分組數(shù)據(jù) 為移動電話提供語音 和數(shù)據(jù)服務(wù) 移動性 半移動性 步行速度 直到250km hour 全球漫游 安全性 需改進(jìn) 高 2012 3 26 16 WLAN的技術(shù)定位 續(xù) WLAN與蜂窩移動通信系 統(tǒng)的比較 WLAN網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu) Ad hoc WLAN模式 僅提供端到端的通信 設(shè)備構(gòu)成獨(dú)立基本服務(wù)集 IBSS Infrastructure WALN模式 沒有端到端的通信 總是通 過AP 通過分布式系統(tǒng)連接多個BSS 2012 3 26 17 WLAN的技術(shù)定位 續(xù) WLAN與蜂窩移動通信系統(tǒng)的比較 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 蜂窩移動通信系統(tǒng) 分為核心網(wǎng)和接 入網(wǎng) 與電信網(wǎng) 絡(luò)互聯(lián) 中心控制的固定 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 覆蓋范圍大 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備復(fù)雜 是獨(dú)立的大系統(tǒng) 支持語音和數(shù)據(jù) 通信 2012 3 26 18 WLAN的技術(shù)定位 續(xù) WLAN與蜂窩移動通信系 統(tǒng)的比較 協(xié)議體系結(jié)構(gòu) IEEE 802 11僅涵蓋了 ISO OSI七層模型的物理層 和數(shù)據(jù)鏈路層的一部分 其 它層由互聯(lián)網(wǎng)決定 2012 3 26 19 WLAN的技術(shù)定位 續(xù) 蜂窩移動通信系統(tǒng)的協(xié)議體系結(jié)構(gòu) RLC RLC LAC LAC RLC RRC LAC MAC Physical Layer L3 L2 LAC L2 MAC L1 C plane U plane Logical channels Transport channels RLC 協(xié)議涉及 L3層 即 網(wǎng)絡(luò)層 分為用戶 面和控制 面 協(xié)議功能 完整 復(fù) 雜 2012 3 26 20 IEEE 802 11系列的成功之處 IEEE802 11的技術(shù)路線與技術(shù)特征 先進(jìn)性 先進(jìn)性 技術(shù)架構(gòu)與思路符合未來通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 無線接入層與網(wǎng)絡(luò)功 能分離 網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一承載各種功能與業(yè)務(wù) 終端與傳輸分離 終端成為信息處理業(yè)務(wù)平臺 無線通信僅解決信息 傳輸功能 現(xiàn)實(shí)性 現(xiàn)實(shí)性 技術(shù)實(shí)現(xiàn)符合當(dāng)前通信系統(tǒng)與技術(shù) IT信息技術(shù)的發(fā)展水平 市場與 應(yīng)用符合當(dāng)前信息業(yè)務(wù)需求 網(wǎng)絡(luò)架框建立在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上 終端建立在計算機(jī)平臺的基礎(chǔ) 上 應(yīng)用建立在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)局域傳輸?shù)幕A(chǔ)上 僅涵蓋七層模型的數(shù) 據(jù)鏈路和物理層 其它協(xié)議與有線以太網(wǎng)完全一致 容易集成到有線 網(wǎng)絡(luò)體系中 其定位在 AP 而非系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)定位合理 實(shí)用 符合市場需求 2012 3 26 21 IEEE 802 11系列的成功之處 廠商發(fā)起的WLAN認(rèn)證 推動了WLAN產(chǎn)品的兼容 性 刺激了產(chǎn)品價格的下降和市場的形成 成立于1999 年的 Wi Fi 聯(lián)盟是一個非盈利國際 協(xié)會 旨在認(rèn)證根據(jù) IEEE 802 11 規(guī)格的無線局 域網(wǎng)產(chǎn)品的互操作性 目前 Wi Fi 聯(lián)盟在世界各地?fù)碛?205 名會員公司 并且從2000 年月開始認(rèn)證以來 已經(jīng)有 915 個 產(chǎn)品通過了認(rèn)證 北美 WLAN市場的形成和發(fā)展使IEEE802 11系列 成為了主流標(biāo)準(zhǔn) 2012 3 26 22 WLAN的應(yīng)用 宏觀上 WLAN的應(yīng)用領(lǐng)域可以劃分為 家用 Home 與家庭辦公 SOHO 個人消費(fèi)市場 企業(yè) Enterprise 公共接入 Public Access 小規(guī)模ad hoc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 據(jù)統(tǒng)計 2002年全球WLAN設(shè)備需求為 個人消費(fèi)市場占55 企業(yè)市場占40 公共接入占5 2012 3 26 23 WLAN公共接入 運(yùn)營商WLAN 應(yīng)用 在熱點(diǎn)地區(qū) 如 辦公室 機(jī)場 賓館 為用戶提 供速率更高 質(zhì)量更好的數(shù)據(jù)通信服務(wù) 技術(shù) 將WLAN與蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)GPRS UMTS集成 標(biāo)準(zhǔn)化活動 ETSI BRAN IEEE 802 11 ARIB MMAC成立了無 線無聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組WIG 處理WLAN與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的互連 3GPP批準(zhǔn)了WLAN 蜂窩網(wǎng)互連工作項(xiàng)目 已經(jīng)定義 了6種網(wǎng)絡(luò)互連場景 2003年可能完成標(biāo)準(zhǔn)化 在 Release 6中發(fā)布 2012 3 26 24 哪里是公共無線局域網(wǎng)的 熱 點(diǎn) 移動人群集中的地方 機(jī)場休息室和候機(jī)室 酒店 展覽館 會議中心 咖啡店 酒吧和餐館 網(wǎng)吧 自帶筆記本電腦 服務(wù)站 政府大樓 教育環(huán)境和公共圖書館 購物場所 企業(yè)的公共場所 公共交通 火車和國際航班 醫(yī)院 患者就診 運(yùn)動場所 娛樂場所 等 BWCS report Wireless LANs and the Threat to Mobile Revenues 7 2001 2012 3 26 25 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商 提供寬帶無線接入 SS7 RADIUS WLAN Database Wireless ISP 城市城市 1 802Wave Server 802WAVE Gateway HLR AuC ISP NOC OMC Billing Central Databases DB Internet 熱點(diǎn)熱點(diǎn) 2 機(jī)場機(jī)場 Access Router AP8000 AP8000 AP8000 Access Router 認(rèn)證數(shù)據(jù)流認(rèn)證數(shù)據(jù)流 802 11 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流 計費(fèi)數(shù)據(jù)流計費(fèi)數(shù)據(jù)流 AP8000 AP8000 AP8000 WISP backbone 學(xué)校學(xué)校 小區(qū)小區(qū) 熱點(diǎn)熱點(diǎn) 1 酒店酒店 2012 3 26 26 WLAN技術(shù)面臨的問題 WLAN距離與數(shù)據(jù)吞吐率的關(guān)系 802 11a HiperLAN 2 2012 3 26 27 IEEE802 16 WiMAX WiMAX論壇與IEEE 802 16工作組之間有著非常緊密的聯(lián)系與合作 但工作范圍不同 組織形式也不同 IEEE802 16 IEEE 802 16WG是802 16空口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定者 IEEE802 16的標(biāo)準(zhǔn)僅限定在空中的物理層和MAC層 IEEE802 16主要標(biāo)準(zhǔn) 802 16d 802 16 2004 固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn) 頻段 10 66GHz 11GHz 2004年通過 該標(biāo)準(zhǔn)不支持移動環(huán)境 802 16e 固定和移動寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn) 頻段 6GHz 即將通過 該標(biāo)準(zhǔn)支持便攜和移動環(huán)境 最終移動目標(biāo)達(dá) 到120km h 802 16e采用的物理層核心技術(shù)主要采用OFDMA 頻譜 利用率最高可達(dá)到3bit Hz sector 2012 3 26 28 IEEE802 16 WiMAX WiMAX WiMAX論壇是技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的推動者 WiMAX這個名詞也被 看做是對所有802 16技術(shù)的統(tǒng)稱 主要任務(wù)是通過對產(chǎn)品進(jìn)行兼容性和互操作性認(rèn)證 消除 IEEE 802 16標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的障礙 擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍 隨著802 16標(biāo)準(zhǔn)對移動性的要求以及市場對WiMAX業(yè)務(wù)層面 的需求 2004年底 WiMAX論壇成立了網(wǎng)絡(luò)工作組和應(yīng)用工 作組 研究和開發(fā)基于IEEE 802 16空口標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò) 標(biāo)準(zhǔn) WiMAX由全球企業(yè)參加組成 現(xiàn)有350多個成員單位 其中包 括眾多業(yè)界領(lǐng)先的設(shè)備制造商 部件供應(yīng)商 芯片 射頻 天線 軟件和測試服務(wù)等 服務(wù)供應(yīng)商和系統(tǒng)集成商 2012 3 26 29 802 16d e的技術(shù)特征 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 802 16d 802 16e 子載波數(shù) 256 OFDM 2048 OFDMA 256 OFDM 128 512 1024 2048 OFDMA 帶寬 MHz 1 75MHz 20MHz 1 25MHz 20MHz 頻段 2 11GHz 6GHz 移動性 固定或便攜 中低車速 峰值速率 75Mbps 20MHz 15Mbps 5MHz 調(diào)制方式 QPSK 16QAM 64QAM 信道編碼 卷積碼 塊Turbo碼 卷積Turbo碼 LDPC碼 鏈路自適應(yīng) AMC 功率控制 HARQ 小區(qū)間切換 不支持 支持 增強(qiáng)型技術(shù) 智能天線 空時碼 空分多址 宏分集 16e Mesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?接入控制 主動帶寬分配 輪詢 競爭接入相結(jié)合 QoS 支持4種QoS等級 UGS RtPS NrtPS BE 省電模式 不支持 支持空閑 Idle 睡眠模式 2012 3 26 30 WiMAX和LTE采用類似技術(shù) 正交頻分多址OFDMA 在時頻雙維對突發(fā)分組數(shù)據(jù)進(jìn)行快速調(diào)度 子信道自適應(yīng)調(diào)制和編碼 AMC 混合自動重傳請求 H ARQ 高效率上行子信道結(jié)構(gòu) 多輸入多輸出 MIMO 增強(qiáng)先進(jìn)天線系統(tǒng) AAS 純 IP 核心網(wǎng) IP 移動性 漫游 切換 選路 2012 3 26 31 WiMAX的應(yīng)用場合 固定固定 Licensed and Unlicensed E1 T1 DSL 級的服務(wù)級的服務(wù) 便攜便攜 Licensed and Unlicensed 用戶用戶DSL 級的服務(wù)級的服務(wù) 移動移動 Licensed 寬帶數(shù)據(jù)率寬帶數(shù)據(jù)率 802 16 HiperMAN 企業(yè)企業(yè) 回路回路 Backhaul 802 16 HiperMAN 住宅住宅 接入接入 游牧游牧 Nomadic 蜂窩蜂窩 寬帶寬帶 2 5G 3G 基于基于 固定地點(diǎn)固定地點(diǎn) 802 11 Hot Spots 802 16e 2012 3 26 32 WiMAX成為3G標(biāo)準(zhǔn) 2007年10月19日 WiMAX被ITU批準(zhǔn)成為3G的一部份 WiMAX 3G定義 TDD 方式 OFDMA WMAN 2 5 2 69頻段 3G擴(kuò)展頻段 WiMAX IEEE802 16m 正在準(zhǔn)備2008年的4G標(biāo)準(zhǔn) WiMAX成為3G中的一員 對中國是機(jī)會也是挑戰(zhàn) 加強(qiáng)了TDD陣營的力量 促進(jìn)了TDD方式的發(fā)展 促 進(jìn)了LTE TDD方式以中國為主的融合 對TD SCDMA在中國的發(fā)展無影響 近期由于其終端 和網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀 不會對3G形成競爭 長遠(yuǎn)則在國際上 形成對TD SCDMA的競爭 2012 3 26 33 3G RTT Standards IMT DS W CDMA IMT MC cdma2000 IMT SC IS136 EDGE IMT FT DECT CDMA TDMA FDMA IMT TC TD SCDMA 3GPP2 The TD SCDMA Time Division Synchronous Code Division Multiple Access standard was proposed by China and approved by the ITU and 3GPP as the low chip rate TDD standard of the 3G family OFDMA WMAN TDD WiMAX OFDMA 2012 3 26 34 無線個域網(wǎng)技術(shù) 技術(shù)分類 藍(lán)牙技術(shù) Bluetooth IEEE 802 15 IEEE 802 15 1 1a WPAN標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802 15 2 共存性 IEEE 802 15 3 3a高速率 IEEE 802 15 4 低速率 IEEE 802 15 SG 4a 低速率其它物理層技術(shù) 2012 3 26 35 WPAN與藍(lán)牙技術(shù) Bluetooth 移動通信的發(fā)展與展望 電子科技大學(xué) 李少謙 藍(lán)牙技術(shù)是在小范圍內(nèi)將移動通信設(shè)備 固定通信設(shè)備 計算機(jī)及終端設(shè)備 各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)糸統(tǒng)甚至數(shù)字家電使 用無線方法互聯(lián)互通的技術(shù) 藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn) 1 0版本標(biāo)準(zhǔn) 工作在2 4GHz頻段 采用TDMA多址方式一點(diǎn)對多點(diǎn)雙工話音和數(shù)據(jù)多媒 體傳輸 雙工方式TDD 一點(diǎn)可對七點(diǎn) 采用高速跳頻抗干擾技術(shù) 跳頻速率可達(dá)1600跳 秒 基帶符號速率1Mbps 2012 3 26 36 IEEE 802 15 3a 基于UWB技術(shù) Frequency 3 1GHz 10 6GHz ERIP Emission level should be less than 41 3dBm MHz 基本技術(shù)需求 在10m覆蓋范圍時 至少能夠提供不低于110Mbps的 速率 在4m覆蓋范圍時 至少能夠提供不低于 200Mbps的 速率 當(dāng)覆蓋范圍進(jìn)一步縮小時 數(shù)據(jù) 速率可以高達(dá)480Mps 低功耗 以共享的方式提供高容量 高伸縮性 IEEE 802 15 UWB技術(shù) 60GHz短距離高速無線通信 短距離高速無線通信的需求越來越大 速率需求超 過了Gbps 高清機(jī)頂盒 藍(lán)光DVD播放機(jī) 高清攝像機(jī)等 計算機(jī)或 筆記本與監(jiān)視器或投影儀之間的連接 在世界范圍內(nèi)低頻段通信越來越擁擠 紛紛開辟新 的頻段 美國 歐洲 日本 韓國 澳大利亞等均在60GHz毫米波 頻段左右劃分出了數(shù)GHz的免費(fèi)頻段 60GHz頻段發(fā)射功率的限制遠(yuǎn)沒有UWB頻段嚴(yán)格 60GHz60GHz短距離高速無線通信短距離高速無線通信 60GHz頻段通信的研究受到了廣泛的關(guān)注 多個國 家和國際機(jī)構(gòu)開始制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn) 60GHz頻段通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802 15 3c已于2009年10月發(fā) 布 包括 單載波模式 SC PHY 最高速率4 62Gbps 高速率接口模式 HSI PHY 最高速率5 775Gbps 音頻 視頻模式 AV PHY 最高3 807Gbps 其它60GHz頻段通信標(biāo)準(zhǔn) Wireless HD WiGig標(biāo)準(zhǔn) Ecma 387標(biāo)準(zhǔn) 國外在該頻段無線通信研究方面取得了豐富的成 果 研究和開發(fā)涉及整個產(chǎn)業(yè)鏈 器件 芯片 設(shè)備 系 統(tǒng)和應(yīng)用 四 LTELTE與與4G4G的發(fā)展的發(fā)展 2012 3 26 40 3G新演進(jìn) 3G技術(shù)面臨市場的壓力 來自WiMAX技術(shù)的競爭 延長3G生命期 保證3G許可證費(fèi)用的回收 增強(qiáng)型3G技術(shù) S3G 3 9G E3G 引入先進(jìn)的 全新的無線技術(shù) 數(shù)據(jù)傳輸速率提高一個數(shù)量級 3GPP 3GPP2全面啟動了新一代3G技術(shù)的研究 2007年中完成標(biāo)準(zhǔn)的制定 2010年左右商用 2012 3 26 41 3GPP LTE的目標(biāo) 3GPP LTE Long Term Evolution 又稱之為 UTRAN LTE 致力于增強(qiáng)通用地面無線接入 UTRA 面對WiMax等的競爭壓力 LTE 計劃確 保十年以上的持續(xù)的競爭能力 LTE的主要系統(tǒng)目標(biāo)如下 明顯提高峰值速率 在20MHz下行頻譜內(nèi)瞬時下行峰值速率可達(dá) 100Mbit s 即 5bit s Hz 在20MHz上行頻譜內(nèi)瞬時上行峰值速率可達(dá) 50Mbit s 即 2 5 bit s Hz 2012 3 26 42 LTE中FDD和兩種TDD 3GPP 3G有兩個TDD標(biāo)準(zhǔn) TD SCDMA 即LCR TDD TD CDMA 即HCR TDD 幾乎沒有實(shí)質(zhì)推進(jìn) LTE FDD和TDD采用了相同的多址接入方式 下行OFDMA 上行SC FDMA 2006年 3GPP形成兩種LTE TDD標(biāo)準(zhǔn) TDD Type 1 與FDD基本一致 TDD Type 2 采用TD SCDMA幀結(jié)構(gòu) L1 TDD Type 2 TDD Type 1 FDD Common Upper L1 L2 L3 2012 3 26 43 以中國TDD為主的LTE TDD融合 融合方案融合方案幀結(jié)構(gòu) 幀結(jié)構(gòu) 8個業(yè)個業(yè) 務(wù)時隙務(wù)時隙 3個控制時隙 幀個控制時隙 幀 長與長與FDD一致一致5ms 2007年11月在韓國召開的3GPP RAN工作組會上 以27 家公司支持 1家反對通過了以LTE TDD2為主進(jìn)行TDD的 融合方案 融合方案 保留TD SCDMA的核心結(jié)構(gòu) 三個特殊時隙 充分保持TDD方式的特點(diǎn)和性能 在不影響中國IPR的前提下 對FDD參數(shù)的融合 2012 3 26 44 多家管制機(jī)構(gòu)開始分配寬帶無線頻率多家管制機(jī)構(gòu)開始分配寬帶無線頻率 先鋒運(yùn)營商部署先鋒運(yùn)營商部署LTE 美國分配700MHz的頻率 日本陸續(xù)將2 5G 1 5GHz和1 7GHz等頻 段分配 歐洲 挪威 瑞典 丹麥等拍賣2 5GHz頻 帶的頻譜用于無線寬帶服務(wù) 我國香港地區(qū)也拍賣了2 5GHz 2009年2月 LTE由于移動寬帶業(yè)務(wù)呈井噴式增長 面臨激烈的市場競爭壓 力 先鋒運(yùn)營商宣布部署 但大部分運(yùn)營商由于經(jīng)濟(jì)危機(jī)推遲LTE Verizon NTT DoCoMo將是全球最早引入LTE的運(yùn)營商 將在2010年啟動 LTE的商用 全球啟動LTE規(guī)劃 先鋒運(yùn)營商部署LTE 預(yù)計開通時間預(yù)計開通時間地區(qū)地區(qū)運(yùn)營商運(yùn)營商預(yù)計開通時間預(yù)計開通時間地區(qū)地區(qū)運(yùn)營商運(yùn)營商 2009 Q4美國Verizon2010 Q4韓國SKT 2010 Q2俄羅斯VimpleCom2010 Q4羅馬尼亞VodafoneRomania 2010 Q2沙烏地阿拉伯SMTC2010 Q4美國MetroPCS 2010 Q2阿拉伯Etisalat2010 未定 美國CenturyTel 2010 Q3巴林Zain2013 Q4中國臺灣中華電信 2010 Q4意大利TelecomItalia2013 Q4中國臺灣遠(yuǎn)傳電信 2010 Q4日本NTT Docomo2013 Q4中國臺灣臺灣大哥大 2010 Q4韓國KTF2013 Q4中國臺灣威寶電信 2012 3 26 45 到2009年第三季度 移動WiMAX在全球約150 多個城市部署 美國Clearwire的移動WiMAX用戶數(shù)已達(dá) 17 3萬 已部署1 8萬個WiMAX基站 俄羅斯Yota從2009 6商用移動WiMAX后 用戶數(shù)達(dá)20萬 馬來西亞P12008年開始部署WiMAX網(wǎng)絡(luò) 用戶數(shù)達(dá)8萬 運(yùn)營商主要位新興運(yùn)營商 定位于固定無線接入市場為主體 終端產(chǎn)業(yè)很大程度上依賴于Intel在上網(wǎng)本市場的主導(dǎo) 主流蜂窩手機(jī)終端制 造商對WiMAX支持力度很弱 蜂窩系統(tǒng)設(shè)備制造商在WiMAX產(chǎn)業(yè)參與力度減弱 部分廠商退出 802 16e商用產(chǎn)品數(shù)量增加 設(shè)備認(rèn)證數(shù) 量增加 2009年 新增2 5GHz 16e基站9 款 終端57款 3 5GHz 16e基站9 款 終端6款 自08年開始 新增認(rèn)證產(chǎn)品中已 無固定WiMAX產(chǎn)品 移動移動WiMAX產(chǎn)業(yè)逐步成熟 市場發(fā)展有所加快產(chǎn)業(yè)逐步成熟 市場發(fā)展有所加快 未來發(fā)展空間有限未來發(fā)展空間有限 移動WiMAX逐步成熟 整體發(fā)展空間有限 2012 3 26 46 走向4G Mobility High Speed Low Speed 4 G 802 11b 2 4 GHz WLAN WPAN High speed WLAN Medium Speed 802 16e Wi Max 5 GHz WLAN Bluetooth RFID ZigBee UWB 1995 2000 2005 100 Mbps 14 4 kbps 50 Mbps 384 kbps 144 kbps AMPS ETACS JTACS NMT PAN Data Rates 2010 1G Analog 2G Digital 3G IMT2000 3G LTE 2012 3 26 47 移動通信寬帶化 寬帶接入移動化 復(fù)雜性復(fù)雜性 功能功能 WiMAX 只有只有IP 漫游使用量計費(fèi)漫游使用量計費(fèi) 直接連接互聯(lián)網(wǎng)直接連接互聯(lián)網(wǎng) 選路沒有打入呼叫選路沒有打入呼叫 盡力而為盡力而為 沒有沒有 QoS 沒有電路交換沒有電路交換 靜止用戶靜止用戶 沒有切換沒有切換 沒有漫游沒有漫游 802 16d HSDPA LTE E3G 802 16e 電路電路 分組分組 全移動全移動 打入呼叫選路打入呼叫選路 漫游漫游 靈活計費(fèi)靈活計費(fèi) 依靠依靠GSM 豐富業(yè)務(wù)豐富業(yè)務(wù) 3G 寬帶移動通信寬帶移動通信 游牧游牧 移動移動 2012 3 26 48 B3G 4G新名稱 IMT Advanced 2005年10月12日到19日在芬蘭 赫爾辛基召開 的ITU R WP8F第17次會議上定義了新一代移 動通信的名稱 IMT Advanced IMT Advanced 是B3G新部分 即支持 100Mbps以上速率的蜂窩系統(tǒng)和支持高達(dá) 1Gbps以上速率的游牧 本地?zé)o線接入系統(tǒng)等 2012 3 26 49 3G 4G新頻譜劃分 在于2007年11月16日結(jié)束的世界無線電通信大 會 WRC07 上 國際電信聯(lián)盟劃分了3G 4G的 新頻譜 450M 470MHz 20MHz帶寬 698M 806MHz 108MHz帶寬 2 3G 2 4GHz 100MHz帶寬 3 4G 3 6GHz 200MHz帶寬 2012 3 26 50 4G發(fā)展的時間表 2008年2月 ITU完成4G方案征集通函的制定 2008年 ITU開始征集4G候選方案 2009年 ITU結(jié)束4G候選方案征集工作 2010年 ITU完成4G候選方案的技術(shù)評估和融合 2011年底 ITU發(fā)布4G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方案 2015年 4G開始大規(guī)模商用 2012 3 26 51 IMT Advanced候選技術(shù)提交 中國 TD LTE Advanced 日本 日本 韓國TTA 20092009年年1010月 月 ITUITU R WP5D 6R WP5D 6收到收到5 5個國家和標(biāo)準(zhǔn)化組織的個國家和標(biāo)準(zhǔn)化組織的6 6項(xiàng)技項(xiàng)技 術(shù)提案 技術(shù)上為術(shù)提案 技術(shù)上為LTELTE AdvancedAdvanced和和802 16m 802 16m 2012 3 26 52 LTE及其演進(jìn)成為寬帶無線發(fā)展共識 新一代技術(shù)以O(shè)FDMA為特征 LTE Advanced及802 16m成為4G候選技術(shù) LTE FDD 802 16m LTE 802 16e OFDM MIMO HSPA HSPA WCDMA DO Rev B DO A DO Rev 0 cdma20001X GSM GPRS EDGE IS 95 cdmaOne 注 彼此兼容 200kbps 300kbps 10Mbps 50Mbps 50M 1Gkbps DO Rev A 數(shù)據(jù)速率數(shù)據(jù)速率 TD LTE TD LTE TD HSPA TD HSPA TD SCDMA FDD TDD 3GPP2 3GPP IEEE 802 16 LTE 2G 3G及增強(qiáng)及增強(qiáng) 4G IMT Advanced發(fā)展路徑已清晰 2012 3 26 53 LTE Advanced是LTE的發(fā)展演進(jìn) 3GPP R8 LTE 2008 12 3GPP R9 LTE 2009 12 3GPP R10 LTE Advanced 2011 LTE家庭基站管理及安全家庭基站管理及安全 LTE pico基站基站 多流波束賦形多流波束賦形 自管理自組織 自管理自組織 SON 增強(qiáng)增強(qiáng) 提供更高的帶寬提供更高的帶寬 提高上行傳輸性能提高上行傳輸性能 協(xié)調(diào)多點(diǎn)發(fā)送和接收協(xié)調(diào)多點(diǎn)發(fā)送和接收 CoMP 增強(qiáng)增強(qiáng)Relay eMBMS SON的增強(qiáng)的增強(qiáng) 時延特性的增強(qiáng)等時延特性的增強(qiáng)等 3GPP R11 LTE Advanced 2013 2012 3 26 54 中國主導(dǎo)了TD LTE Advanced標(biāo)準(zhǔn) 3GPP FDD WCDMA LTE FDD LCR TDD TD SCDMA LTE TDD Type2 HCR TDD LTE TDD Type1 LTE Advanced FDD LTE TDD TD LTE 3GPP TDD LTE Advanced TDD 3G 演進(jìn)演進(jìn)3G 4G IMT Advanced 融合融合 在中國主導(dǎo)下 經(jīng)半年多策略謀劃 協(xié)調(diào)努力 于在中國主導(dǎo)下 經(jīng)半年多策略謀劃 協(xié)調(diào)努力 于20072007年年1111月月 將將LTE TDD LTE TDD 融合為一個 即融合為一個 即TDTD LTELTE 五 無線通信將從寬帶走向智慧五 無線通信將從寬帶走向智慧 現(xiàn)代無線通信的發(fā)展 個人化時代 個人化時代 19781978年年 19961996年 貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)年 貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā) 明了蜂窩移動通信系統(tǒng) 二十年后 移動通信明了蜂窩移動通信系統(tǒng) 二十年后 移動通信 開始全球普及 無線通信走向開始全球普及 無線通信走向個人化 移動化 個人化 移動化 公眾化 小型化 公眾化 小型化 寬帶化時代 寬帶化時代 19961996年年 20152015年 年 19961996年以寬帶年以寬帶 化為特征的化為特征的3G3G標(biāo)準(zhǔn)開始制定 二十年后 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)開始制定 二十年后 當(dāng)3G3G 全球普及 全球普及 LTE IMTLTE IMT AdAd投入大規(guī)模商用后 將投入大規(guī)模商用后 將 完成無線移動通信的完成無線移動通信的寬帶化 多媒體化 寬帶化 多媒體化 IPIP化 化 多層接入化 多層接入化 無線通信的三大挑戰(zhàn) 人類進(jìn)入信息爆炸時 代 再多的頻譜資源都難滿足傳輸?shù)男枨?未來兩年產(chǎn)生的信息量比過 去一萬年還多 40 000 BCE cave paintings bone tools 3500 writing 0 C E paper 105 1450 printing 1870 electricity telephone transistor 1947 computing 1950 Late 1960s Internet DARPA 1993 The web 1999 Source UC Berkeley School of Information Management and Systems GIGABYTES 2001 6B 2002 12B GIGABYTES 2000 3B 93 of new information born digital Page 57 無線通信的三大挑戰(zhàn) 無處不在的網(wǎng)絡(luò) 和連接的需求 移動網(wǎng) Ubiquitous Network Ubiquitous Connectivity Page 58 無線通信的三大挑戰(zhàn) 用戶行為的需求是 挑戰(zhàn)也是機(jī)遇 Mobile subscriber density and traffic situation in CBD of cities of China in 2005 108108108108 90909090 48484848 0 0 5050 100100 150150 200200 indoor upindoor upindoor down indoor down walking upwalking upwalking downwalking downin car upin car upin car downin car down voicevoicepacket datapacket dataswitch dataswitch d