移動(dòng)通信工程系統(tǒng)

上海大學(xué)翔英學(xué)院SHANGHAIUNIVERSITY企業(yè)課程報(bào)告（—）移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)從70年代發(fā)展至今，根據(jù)其發(fā)展歷程和方向，可以劃分為三個(gè)階段：1、模擬移動(dòng)通信技術(shù)（1G）第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（1G）是在20世紀(jì)80年提出，主要技術(shù)模擬技術(shù)和頻分多址（FDMA）技術(shù)。第一代移動(dòng)通信有多種制式，我國(guó)主要采用的是TACS。模擬傳輸其特點(diǎn)是業(yè)務(wù)量小、質(zhì)量差、交全性差、沒有加密和速度低。采用頻分復(fù)用，直接使用模擬語音調(diào)制技術(shù)，傳輸速率約2-4kbit/s。2、數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)（2G）第二代移動(dòng)通信技術(shù)（2G）于90年代登上舞臺(tái)。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了數(shù)字化，數(shù)字無線標(biāo)準(zhǔn)主要有：GSM,TDMAIS-136,PDC和CDMAIS?95等。我國(guó)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要以GSM和CDMA為主。為了適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展需要，在第二代技術(shù)中還誕生了25G,也就是GSM系統(tǒng)的GPRS和CDMA系統(tǒng)的IS-95B技術(shù)，全面提高了分組數(shù)據(jù)通信的速率，達(dá)到115Kbit/s，最高可達(dá)171Kbit/s。改善了語音通話質(zhì)量，提高了保密性。3、第三代一3G技術(shù)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G），也稱IMT2000，在第二代移動(dòng)通信技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步演進(jìn)的以寬帶CDMA技術(shù)為主，并能同時(shí)提供話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)。其特點(diǎn)是：無縫的全球漫游、高速傳輸、無縫業(yè)務(wù)傳輸。GSM設(shè)備采用的是頻分多址，而CDMA使用碼分?jǐn)U頻技術(shù)，先進(jìn)功率和話音激活至少可提供大于3倍GSM網(wǎng)絡(luò)容量，業(yè)界將CDMA技術(shù)作為3G的主流技術(shù)，國(guó)際電聯(lián)確定三個(gè)無線接口標(biāo)準(zhǔn)，分別是CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，我國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通采用的3G移動(dòng)通信技術(shù)分別是TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA。其中TD-SCDMA是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3G移動(dòng)通信技術(shù)。是我國(guó)首次向國(guó)際電聯(lián)提出的中國(guó)建議，是一種基于CDMA，結(jié)合智能天線、軟件無線電、高質(zhì)量語音壓縮編碼等先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)秀方案。TD-SCDMA即時(shí)分的同步碼分多址技術(shù)，是中國(guó)電信行業(yè)百年來第一個(gè)完整的移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是可替代UTRA—FDD的方案，得到了中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CWTS）及3GPP國(guó)際組織的全面支持，是ITU正式發(fā)布的第三代移動(dòng)通信空間接口技術(shù)規(guī)范之一。W-CDMA意為寬頻分碼多重存取，這是基于GSM網(wǎng)發(fā)展出來的3G技術(shù)規(guī)范，是歐洲提出的寬帶CDMA技術(shù)，它與日本提出的寬帶CDMA技術(shù)基本相同，目前正在進(jìn)一步融合。CDMA2000是由窄帶CDMA技術(shù)發(fā)展而來的寬帶CDMA技術(shù)，是由美國(guó)高通北美公司為主導(dǎo)提出，摩托羅拉、Lucent和后來加入的韓國(guó)三星都有參與，韓國(guó)現(xiàn)在成為該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者。這套系統(tǒng)是從窄頻CDMAOne數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)衍生出來的，可以從原有的CDMAOne結(jié)構(gòu)直接升級(jí)到3G,建設(shè)成本低廉。但目前使用CDMA的地區(qū)只有日、韓和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。（二）LTE技術(shù)1、LTE技術(shù)介紹LTE是英文LongTermEvolution的縮寫。LTE也被通俗的稱為3.9G，具有100Mbps的數(shù)據(jù)下載能力，被視作從3G向4G演進(jìn)的主流技術(shù)。它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，以O(shè)FDM和MIMO技術(shù)為核心，顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率，在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行10OMbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率。LTE包括FDD和TDD兩種模式，即頻分雙工LTE系統(tǒng)和時(shí)分雙工LTE系統(tǒng)，兩種模式的區(qū)別是TDD采用的是不對(duì)稱頻率，是利用時(shí)間來進(jìn)行雙工的，而FDD采用一對(duì)頻率進(jìn)行雙工。相對(duì)于FDD雙工方式，TDD有著較高的頻譜利用率。LTE技術(shù)具有高速率、低時(shí)延特性，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出扁平化、IP化、融合組網(wǎng)三大特點(diǎn)。扁平化的核心就是網(wǎng)絡(luò)的全I(xiàn)P化，當(dāng)前不僅要求傳輸網(wǎng)向IP化的方向發(fā)展，而且網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層面都要和EPC（演進(jìn)分組核心網(wǎng)）平臺(tái)兼容。融合組網(wǎng)的特點(diǎn)意味著網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是融合的，是異構(gòu)化的，包括2G、3G、4G在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)都可以得到協(xié)同發(fā)展。LTE盡管被宣傳為4G無線標(biāo)準(zhǔn)，但它其實(shí)并未被3GPP認(rèn)可為國(guó)際電信聯(lián)盟所描述的下一代無線通訊標(biāo)準(zhǔn)IMT-Advaneed，因此在嚴(yán)格意義上其還未達(dá)到4G的標(biāo)準(zhǔn)。只有升級(jí)版的LTEAdvaneed才滿足國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)4G的要求，即LTE-A。2、LTE尖鍵技術(shù)：（1）OFDM正交頻分復(fù)用技術(shù)將頻域劃分為多個(gè)子信道，各相鄰子信道相互重疊，但不同子信道相互正交，最大限度利用頻譜資源。下行鏈路采用OFDMA技術(shù)，上行采用SC-FDMA方式，在保證用戶接入方式上的正交性的同時(shí)，避免OFDM技術(shù)中高峰均比的不足。OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以通地添加循環(huán)前綴來減小或消除碼間干擾，對(duì)多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率，可實(shí)現(xiàn)低成本的單波段接收機(jī)。OFDM的主要缺點(diǎn)是功率效率不高，對(duì)頻偏和相位噪聲比較敏感。(2JMIMO技術(shù)基本出發(fā)點(diǎn)是將用戶數(shù)據(jù)分解為多個(gè)并行的數(shù)據(jù)流，在指定的寬帶內(nèi)由多個(gè)發(fā)射天線上同時(shí)刻發(fā)射，由多個(gè)接收天線接收，并根據(jù)各個(gè)并行數(shù)據(jù)流的空間特征，利用解調(diào)技術(shù)，最終恢復(fù)原數(shù)據(jù)流。MIMO技術(shù)主要有兩不中表現(xiàn)形式，即空間復(fù)用和空時(shí)編碼。這兩種形式在WiMAX協(xié)議中都得到了應(yīng)用。WiMAX相尖協(xié)議還給出了同時(shí)使用空間復(fù)用和空時(shí)編碼的形式。支持MIMO是協(xié)議中的一種可選方案，結(jié)合自適應(yīng)天線陣(AAS)和MIMO技術(shù)，能顯著提高系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，可以大大提高覆蓋范圍并增強(qiáng)應(yīng)對(duì)快衰落的能力，使得在不同環(huán)境下能夠獲得最佳的傳播性能。高階調(diào)制技術(shù)LTE系統(tǒng)采用高階調(diào)制技術(shù)，上行鏈路調(diào)制方式引入16QAM，下行鏈路引入64QAM。從而提高峰值速率。二、4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的激增正在推動(dòng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。當(dāng)前，在數(shù)據(jù)流量的爆炸式增長(zhǎng)下，4G網(wǎng)絡(luò)正在全球范圍內(nèi)興起。2013年12月，我國(guó)的4G牌照塵埃落定，正式開啟了我國(guó)4G商用時(shí)代，有力推動(dòng)了我國(guó)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。但是同時(shí)，4G的快速興起也給運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)帶來新的挑戰(zhàn)。如何根據(jù)4G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)以及4G業(yè)務(wù)開展的需要，開展網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工作，成為業(yè)界積極探索的方向。LTE時(shí)代的到來對(duì)通信運(yùn)維工作提出了更高的要求，電信運(yùn)營(yíng)商需要進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)質(zhì)量，通信運(yùn)維企業(yè)也需要深入了解LTE網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，并根據(jù)LTE網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)需要進(jìn)行技術(shù)的儲(chǔ)備和人才的培養(yǎng)。4G網(wǎng)絡(luò)給業(yè)務(wù)發(fā)展帶來了新的機(jī)遇，但是4G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，也給通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)和優(yōu)化提出新的要求。一是工程速度要求快，任務(wù)重；二是組網(wǎng)難度大；三是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的集中化導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)的增加，帶來了技術(shù)上的更新，并增大了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的難度；四是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)復(fù)雜度的提高，多種網(wǎng)絡(luò)制式的并存不僅將提升運(yùn)營(yíng)維護(hù)的難度，同時(shí)還會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)干擾。面對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化，中國(guó)移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工作正在向著集中化的方向發(fā)展，因?yàn)橹挥羞\(yùn)維體系的集中，才能降低成本，提升效率，才能符合技術(shù)演進(jìn)的需要。對(duì)于通信運(yùn)維企業(yè)而言，4G網(wǎng)絡(luò)的興起也帶來了不小的挑戰(zhàn)。一方面，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)上出現(xiàn)/LJ=U,l/v2J/LJ=U,l/v2J—LJ4GLTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的扁平化，給網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作增加了難度。在扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，一個(gè)EPC可以管理幾千個(gè)基站，這種網(wǎng)絡(luò)的集中化趨勢(shì)必然會(huì)增加維護(hù)的復(fù)雜度以及難度。同時(shí)，四網(wǎng)融合也給網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作帶來了一些新的課題。無論是網(wǎng)絡(luò)干擾還是鄰區(qū)尖系復(fù)雜度的幾何級(jí)增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)之間的互操作，都是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和維護(hù)工作中需要重點(diǎn)解決的問題。4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的快速推進(jìn)，也會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題的出現(xiàn)。由于基站選址的困難，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際建設(shè)中會(huì)出現(xiàn)一些空洞”，信號(hào)重疊覆蓋的情況也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)，這就要求對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。因此，目前在網(wǎng)絡(luò)基站建設(shè)完成之后，都要進(jìn)行一系列的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試和優(yōu)化工作。三、移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)近幾年移動(dòng)通信行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的是：3G用戶數(shù)將突破5億，中國(guó)有望躍升為全球4G第二大市場(chǎng)。移動(dòng)通信行業(yè)正呈現(xiàn)出大變革、大融合、大發(fā)展的趨勢(shì)。新技術(shù)、新業(yè)務(wù)的快速發(fā)展催生出了多種新業(yè)態(tài)，不同技術(shù)和業(yè)務(wù)之間的邊界也越來越模糊，移動(dòng)通信業(yè)的服務(wù)對(duì)象更廣，服務(wù)種類更多，服務(wù)能力也更強(qiáng)。以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)，新型業(yè)務(wù)和應(yīng)用創(chuàng)新速度不斷加快，移動(dòng)支付等應(yīng)用也開始深刻改變?nèi)藗兩睢?G通訊的核心技術(shù)尚在研發(fā)階段，具體的設(shè)備和技術(shù)還沒有完全成型，且以目前4G通訊技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)況為如預(yù)期熱絡(luò)的情況來看，要使4G通訊成為主流通訊應(yīng)用技術(shù)還需很長(zhǎng)一段過渡時(shí)間，專家便預(yù)測(cè)市場(chǎng)消化并完全吸收4G技術(shù)的時(shí)間約需十年左右，而接踵而至的還有往后的很多技術(shù)。市場(chǎng)不變的趨勢(shì)是，新技術(shù)和新需求將不斷出現(xiàn)，移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)的步伐不會(huì)停止。面對(duì)數(shù)據(jù)流量的激增，4GLTE網(wǎng)絡(luò)終將無法滿足用戶對(duì)海量高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，因此對(duì)于5G技術(shù)的相尖研究已經(jīng)展開。技術(shù)更迭步伐的加快，也要求通信運(yùn)維工作能力的不斷提升。對(duì)于通信運(yùn)維產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的企業(yè)而言，只有通過技術(shù)能力的持續(xù)儲(chǔ)備和人才的大力培養(yǎng)，才能夠跟上網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的步伐，才能夠把握新時(shí)代的新機(jī)遇。當(dāng)前，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）積極推進(jìn)5G需求、技術(shù)和頻譜等標(biāo)準(zhǔn)化前期研究，主要國(guó)家和企業(yè)紛紛啟動(dòng)5G研發(fā)與推進(jìn)工作。我國(guó)成立IMT-2020(5G)推進(jìn)組，全面組織推進(jìn)國(guó)內(nèi)5G研究，并已取得階段性研究成果。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在是面向2020年及未來移動(dòng)通信發(fā)展的最主要驅(qū)動(dòng)力，面對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展需求，5G系統(tǒng)需要在低成本、低功耗以及安全可靠的前提下，解決包括傳輸速率提升10-100吝、時(shí)延毫秒量級(jí)、流量密度提升1000音等問題。5G研究進(jìn)展目前還不夠明顯，可能的技術(shù)演進(jìn)路線主要有三條：一是在現(xiàn)有的LTE/LTE-A±繼續(xù)演進(jìn)。二是基于WLAN的演進(jìn)。由于WLAN具有良好的產(chǎn)業(yè)和用戶基礎(chǔ)，下一代WLAN將進(jìn)一步提升運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)支撐能力，是一種重要的演進(jìn)方向。三是由于傳統(tǒng)的移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)都是革命性技術(shù)為標(biāo)志，需要研究有可能出現(xiàn)新的革命性技術(shù)路線。四、收獲與建議移動(dòng)通信行業(yè)是一個(gè)快速增長(zhǎng)的行業(yè)，新技術(shù)、新需求會(huì)不斷涌現(xiàn)，未來移動(dòng)通信必將具有這些基本特征：高速率、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸，完全集中的服務(wù)。無所不在的移動(dòng)接入，高智能的多樣化的用戶設(shè)備。隨著新問題、新要求的不斷出現(xiàn)。隨著研究的不斷深入，移動(dòng)通信技術(shù)將會(huì)相應(yīng)地調(diào)整、完善和進(jìn)一步發(fā)展。相信在不遠(yuǎn)的將來，人們將會(huì)不受時(shí)間、地點(diǎn)限制，可以自由自在地利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)獲取和傳遞信息，從而使人們的學(xué)習(xí)、工作、生活發(fā)生更深刻的變化。移動(dòng)通信技術(shù)的這種快速的增長(zhǎng)，必然會(huì)帶來對(duì)有創(chuàng)新精神，有專業(yè)技術(shù)的移動(dòng)通信工程師需求的增長(zhǎng)，從業(yè)難度也很大，如果以后要從事移動(dòng)通信行業(yè)，必須要不斷的與時(shí)俱進(jìn)，力a強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的學(xué)習(xí)，要有創(chuàng)新精神，對(duì)新技術(shù)也要有快速掌握的