吳功宜物聯(lián)網(wǎng)工程導論第6章：移動通信

1、Nankai University1物聯(lián)網(wǎng)工程導論物聯(lián)網(wǎng)工程導論Nankai University第第6章章 移動通信技術(shù)移動通信技術(shù)2Nankai University第第 6章章知知識識點點的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)3Nankai University6.1 通信技術(shù)的發(fā)展通信技術(shù)的發(fā)展6.1.1 通信的基本概念通信的基本概念 電磁波譜與通信類型的關(guān)系電磁波譜與通信類型的關(guān)系4Nankai University無線電頻率與帶寬的對應關(guān)系無線電頻率與帶寬的對應關(guān)系頻段頻段劃分劃分頻率頻率范圍范圍低頻低頻（LF）30300KHz中頻中頻（MF）300KHz3MHz高頻高頻（HF）330MHz甚甚高頻（高頻（

2、VHF）30300MHz特特高頻（高頻（VHF）300MHz3GHz超高頻超高頻（SHF）330GHz極極高頻（高頻（EHF）30GHz5無線電頻率與帶寬的對應關(guān)系Nankai University6.1.2 無線通信技術(shù)的發(fā)展無線通信技術(shù)的發(fā)展 高頻無線電波的傳播路徑高頻無線電波的傳播路徑6Nankai University 衛(wèi)星通信的工作原理示意圖衛(wèi)星通信的工作原理示意圖7Nankai University 各種通信衛(wèi)星與衛(wèi)星地面站各種通信衛(wèi)星與衛(wèi)星地面站8Nankai University6.1.3 移動通信的分類移動通信的分類按設(shè)備的使用環(huán)境分類按設(shè)備的使用環(huán)境分類： 陸地移動通信陸地

3、移動通信 海上移動通信海上移動通信 航空移動通信航空移動通信作為特殊使用環(huán)境作為特殊使用環(huán)境： 地下隧道與礦井移動地下隧道與礦井移動通信通信 水下潛艇移動通信水下潛艇移動通信 太空航天移動通信太空航天移動通信按照服務(wù)對象分類按照服務(wù)對象分類： 公用移動通信公用移動通信 專用移動通信專用移動通信專用移動通信專用移動通信： 公安、消防、急救、公安、消防、急救、公路管理、機場管理、公路管理、機場管理、海上管理與內(nèi)河航運海上管理與內(nèi)河航運管理等專業(yè)部門提供管理等專業(yè)部門提供服務(wù)的服務(wù)的移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng)9Nankai University按移動通信系統(tǒng)分類按移動通信系統(tǒng)分類： 公用蜂窩移動通信公

4、用蜂窩移動通信 專用調(diào)度電話專用調(diào)度電話 集群調(diào)度電話集群調(diào)度電話 個人無線電話個人無線電話 公用無線電話公用無線電話 移動衛(wèi)星通信移動衛(wèi)星通信10Nankai University 海事衛(wèi)星電話及使用海事衛(wèi)星電話及使用11Nankai University6.1.4 移動通信的發(fā)展過程移動通信的發(fā)展過程 第一階段：早期專用移動通信階段第一階段：早期專用移動通信階段 第二階段：從專用移動通信網(wǎng)向公用移第二階段：從專用移動通信網(wǎng)向公用移 動通信網(wǎng)過渡階段動通信網(wǎng)過渡階段 第三階段：移動通信系統(tǒng)改進與完善的第三階段：移動通信系統(tǒng)改進與完善的 階段階段 第四階段：移動通信蓬勃發(fā)展階段第四階段：移動通

5、信蓬勃發(fā)展階段 第五階段：移動通信技術(shù)進入成熟和快第五階段：移動通信技術(shù)進入成熟和快 速發(fā)展階段速發(fā)展階段12Nankai University6.2 移動通信技術(shù)的研究與發(fā)展移動通信技術(shù)的研究與發(fā)展*6.2.1 無線信道與空中接口無線信道與空中接口 移動通信與有線通信在接口與信道上區(qū)別移動通信與有線通信在接口與信道上區(qū)別13Nankai University 空中接口空中接口無線通信中手機與基站通信的接口無線通信中手機與基站通信的接口 移動臺移動臺通過空中接口與無線網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)備通過空中接口與無線網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)備 移動臺可以分為車載移動臺或手持移動臺移動臺可以分為車載移動臺或手持移動臺 手機就

6、是目前最常用的便攜式的移動臺手機就是目前最常用的便攜式的移動臺 基站包括天線、無線收發(fā)信機，以及基站控制基站包括天線、無線收發(fā)信機，以及基站控制器（器（BSC） 基站一端通過空中接口與手機通信，另一端接基站一端通過空中接口與手機通信，另一端接入到移動通信系統(tǒng)之中入到移動通信系統(tǒng)之中 移動通信中移動通信中1G、2G、3G與與4G技術(shù)的區(qū)別主要技術(shù)的區(qū)別主要表現(xiàn)在無線信道采用不同的空中接口標準上表現(xiàn)在無線信道采用不同的空中接口標準上14Nankai University在無線通信系統(tǒng)工作中需要解決在無線通信系統(tǒng)工作中需要解決的的幾個幾個基本基本的問題的問題： 手機如何找到基站？手機如何找到基站？

7、基站如何區(qū)分不同的手機？基站如何區(qū)分不同的手機？ 基站如何確定手機用戶的合法性？基站如何確定手機用戶的合法性？ 系統(tǒng)如何保證手機在移動過程中通信的系統(tǒng)如何保證手機在移動過程中通信的連續(xù)性？連續(xù)性？ 系統(tǒng)如何保證手機發(fā)送信息的安全性？系統(tǒng)如何保證手機發(fā)送信息的安全性？15Nankai University6.2.2 大區(qū)制與小區(qū)制大區(qū)制與小區(qū)制 大區(qū)制通信結(jié)構(gòu)示意圖大區(qū)制通信結(jié)構(gòu)示意圖16Nankai University小區(qū)制的基本概念小區(qū)制的基本概念 蜂窩移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)蜂窩移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)17Nankai University 小區(qū)制的無線通信頻率的使用小區(qū)制的無線通信頻率的使用18Nan

8、kai University 小區(qū)制的無線通信頻率復用方法小區(qū)制的無線通信頻率復用方法19Nankai University6.2.4 移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與基本工作原理移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與基本工作原理20Nankai University6.3 3G技術(shù)與移動互聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展技術(shù)與移動互聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展6.3.1 移動通信技術(shù)的發(fā)展與手機功能移動通信技術(shù)的發(fā)展與手機功能的演變的演變 手機手機是是集電話、集電話、PDA、照相機、攝像機、錄音、照相機、攝像機、錄音機、收音機、電視、游戲機以及機、收音機、電視、游戲機以及Web瀏覽器等瀏覽器等多種功能為一體的消費品，是移動計算與移動多種功能為一體的消費

9、品，是移動計算與移動互聯(lián)網(wǎng)的一種重要的用戶終端設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)的一種重要的用戶終端設(shè)備 手機也必然成為集移動通信、計算機軟件、嵌手機也必然成為集移動通信、計算機軟件、嵌入式系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)應用等技術(shù)為一體的電子設(shè)入式系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)應用等技術(shù)為一體的電子設(shè)備備 “三網(wǎng)融合三網(wǎng)融合”促進了促進了手機功能的演變，也為物手機功能的演變，也為物聯(lián)網(wǎng)應用的推廣創(chuàng)造了重要的手段與通信環(huán)境聯(lián)網(wǎng)應用的推廣創(chuàng)造了重要的手段與通信環(huán)境21Nankai University6.3.2 3G技術(shù)的特點技術(shù)的特點 3G支持高速語音與數(shù)據(jù)信號的混傳，可以同時支持高速語音與數(shù)據(jù)信號的混傳，可以同時支持高速、實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以及基本的語音業(yè)

10、支持高速、實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以及基本的語音業(yè)務(wù)務(wù) 3G支持高速接入業(yè)務(wù)，室內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速率可以支持高速接入業(yè)務(wù)，室內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到達到2Mbps，在慢步步行時可以達到，在慢步步行時可以達到384kbps，在高速移動環(huán)境中可以達到在高速移動環(huán)境中可以達到144kbps 3G能夠在全球范圍內(nèi)更好地實現(xiàn)無線漫游，提能夠在全球范圍內(nèi)更好地實現(xiàn)無線漫游，提供網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)、音樂、視供網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)、音樂、視頻等多種信息服務(wù)頻等多種信息服務(wù) 3G也要考慮與已有也要考慮與已有2G系統(tǒng)的兼容性系統(tǒng)的兼容性22Nankai University6.3.3 3G與移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)與移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù) 會話類業(yè)務(wù)會話類業(yè)務(wù) 信息類業(yè)務(wù)信息類業(yè)務(wù) 消息類業(yè)務(wù)消息類業(yè)務(wù) 娛樂類業(yè)務(wù)娛樂類業(yè)務(wù) 移動商務(wù)類業(yè)務(wù)移動商務(wù)類業(yè)務(wù) 移動企業(yè)類業(yè)務(wù)移動企業(yè)類業(yè)務(wù) 定位類服務(wù)定位類服務(wù) IP多媒體類服務(wù)多媒體類服務(wù)23Nankai University6.3.3 4G技術(shù)的研究與應用技術(shù)的研究與應用4G的技術(shù)特點的技術(shù)特點： 4G能夠以能夠以100Mbps的速度傳輸高質(zhì)量的的速度傳輸高質(zhì)量的視頻圖像數(shù)據(jù)，通話只是視頻圖像數(shù)據(jù)，通話只是4G手機一個基手機一個基本的功能本的功能 4G終端可以實現(xiàn)一臺便攜式計算機、便終端可以實現(xiàn)一臺便攜式計算機、便攜式電視機很多重要的功能攜式電視