移動通信技術簡介

移動通信技術簡介定義？1.什么是通信？2.什么是移動通信？指人與人或人與自然之間通過某種行為或媒介進行的信息交流與傳遞，從廣義上指需要信息的雙方或多方在不違背各自意愿的情況下無論采用何種方法，使用何種媒質(zhì)，將信息從某方準確安全傳送到另一方。通信中的一方或雙方處于運動中的通信。移動通信(Mobilecommunication)是移動體之間的通信，或移動體與固定體之間的通信。分類？釋義狹義的移動通信，專指公眾陸地移動通信系統(tǒng)（即PLMN，PublicLandMobile-communicationNetwork），亦稱蜂窩式移動通信系統(tǒng)。為什么叫蜂窩式？為什么采用蜂窩式？在介紹蜂窩概念之前，我們有必要先認識一下移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡覆蓋分布格局。如下圖：從上圖中，我們可以看到：整個PLMN網(wǎng)的網(wǎng)絡覆蓋區(qū)，從范圍大小來分，依次是:PLMN區(qū)>MSC區(qū)>LA區(qū)>CELL區(qū)可見，CELL區(qū)是移動通信系統(tǒng)中的最小網(wǎng)絡覆蓋單位。CELL，中文譯名“蜂房的巢室”，即蜂窩。1、Cellular蜂窩技術：是一種無線通信技術。這種技術把一個地理區(qū)域分成若干個小區(qū)，稱作“蜂窩”(即Cell)。因移動通信系統(tǒng)的最小覆蓋單元，形似蜂窩。故名蜂窩式移動通信系統(tǒng)2、蜂窩式的結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性：鄰接小區(qū)的中心間距，大；單位小區(qū)的有效面積，大；交疊區(qū)域面積，小；交疊距離，小；所需最小無線頻率個數(shù)，少。初級通信階段近代通信階段現(xiàn)代通信階段以1838年電報發(fā)明為標志以20世紀80年代后出現(xiàn)的光纖通信應用/綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)崛起為標志以1948年香農(nóng)提出的信息論為標志通信發(fā)展史通信業(yè)服務種類增多，成為產(chǎn)業(yè)支柱最初：電報服務現(xiàn)在移動電話

多媒體信息固定電話數(shù)字電視向三電合一演進通信行業(yè)發(fā)展移動通信技術的出現(xiàn)是通信史上的一個里程碑蜂窩理論提出模擬移動網(wǎng)誕生數(shù)字移動網(wǎng)誕生數(shù)字數(shù)據(jù)移動網(wǎng)時代

第一代：美國AMPS英國TACS第二代：

泛歐的GSM美國的D-AMPS美韓的CDMA-95日本的JDC第三代：歐洲的WCDMA美韓CDMA2000中國TD-SCDMA2.5GGPRSCDMA1x2.75GEDGE移動通信發(fā)展史目標:了解移動通信基本原理掌握通信網(wǎng)絡主要網(wǎng)元了解移動通信技術發(fā)展趨勢課程主要內(nèi)容:通信網(wǎng)基本理論發(fā)展史和GSM網(wǎng)絡構(gòu)成移動通信基本接續(xù)過程網(wǎng)絡未來的發(fā)展展望課程主要內(nèi)容:通信網(wǎng)基本理論

1、交換基本理論

2、交換網(wǎng)

3、傳輸網(wǎng)%#!&?:^*(%&¤#”/=如何實現(xiàn)電話通信?

--話音信號的接收和發(fā)送

--話音信號的傳輸用戶A用戶B

兩個用戶的通信用戶A用戶B用戶C三個用戶的通信交換基本理論如何實現(xiàn)電話通信?

N個用戶時需要N(N-1)/2條線路必須解決話音交換問題交換基本理論%*%￥#·#用戶A用戶B

兩個用戶的通信交換局交換網(wǎng)多臺交換機組成交換網(wǎng)省際話路匯接網(wǎng)本地話路網(wǎng)省內(nèi)話路匯接網(wǎng)ISCTMSC1TMSC1TMSC1TMSC2TMSC2MSCMSCMSCTMSC1網(wǎng)狀網(wǎng)國際話路匯接網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

北京、上海、廣州各建了一個移動國際話路交換機ISC，負責國際業(yè)務的話務疏通。國際通信關口局承載全國移動國際去話業(yè)務和部分國際來話業(yè)務（含聯(lián)通、固定）。移動國際話路交換機ISC之間彼此以低呼損電路群相連，并分別與各自所在地的TMSC1、關口局設置直達電路。國內(nèi)側(cè)中繼電路采用分區(qū)匯接方式組織，即將全國劃分為三個區(qū)域，分別以每個國際局為中心，形成三個國際轄區(qū)。匯接區(qū)匯接區(qū)所包括的省、直轄市、自治區(qū)北京匯接區(qū)北京、天津、遼寧、吉林、黑龍江、河北、西藏、陜西、山西、內(nèi)蒙、甘肅、青海、寧夏、新疆上海匯接區(qū)上海、江蘇、山東、福建、浙江、安徽、江西廣州匯接區(qū)廣東、湖北、四川、湖南、重慶、廣西、海南、云南、貴州、河南網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)上海北京武漢傳輸網(wǎng)按作用分為:

用戶接入網(wǎng):用戶交換機中繼傳輸網(wǎng)：交換機交換機按傳輸介質(zhì)分為:

金屬線傳輸光纜傳輸按傳輸信號類型分為：模擬傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)母拍钅M（話音）信號數(shù)字化數(shù)字信號在中繼網(wǎng)中傳輸，交換數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號中繼傳輸網(wǎng)課程主要內(nèi)容:通信網(wǎng)基本理論發(fā)展史和GSM網(wǎng)絡構(gòu)成移動通信基本接續(xù)過程網(wǎng)絡未來的發(fā)展展望移動通信基本知識移動通信?

通信雙方,至少有一方在移動中進行信息交換.

信息交換:模擬,數(shù)據(jù),圖象,傳真等移動通信分類蜂窩移動通信系統(tǒng)無線尋呼系統(tǒng)衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng)移動通信的發(fā)展史模擬移動通信系統(tǒng)

上世紀70年代,美國貝爾實驗室研制成功了先進移動電話系統(tǒng)的AMPS,1979年美國在芝加哥開通了第一個AMPS模擬蜂窩移動通信系統(tǒng).

上世紀80年代,模擬蜂窩移動通信技術走向成熟,并在全世界得到廣泛應用.代表:AMPS和TACS.移動通信的發(fā)展史1986年,我國開始建立模擬移動電話網(wǎng)。1991年8月TACS系統(tǒng)在鄭州建成開通。移動蜂窩電話系統(tǒng).

通過采用蜂窩技術,建立若干個基站,將地理區(qū)域分割成相互有重疊的覆蓋區(qū),實現(xiàn)網(wǎng)絡的大范圍覆蓋。數(shù)字移動通信系統(tǒng)

-1982年,歐洲郵電行政大會CEPT,設立了”移動通信特別小組”,開發(fā)第二代移動通信系統(tǒng).

-1986年對歐洲各國經(jīng)大量研究和試驗所提出的八個建議系統(tǒng)進行了現(xiàn)場試驗.-1989年GSM標準生效

-1991年,GSM正式歐洲商用,移動通信跨入第二代.移動通信的發(fā)展史移動通信的發(fā)展史1994年,中國第一個GSM系統(tǒng)在廣東開通。1995年,河南省開始建設GSM系統(tǒng)。2001年5月,全球GSM用戶突破5億,中國GSM用戶突破1億?；鞠到y(tǒng)網(wǎng)絡交換系統(tǒng)操作與維護系統(tǒng)移動臺PSTNNMCOMCMSCVLRECHLREIRAUCIWFXCDRBSCBTSSIMME移動通信系統(tǒng)組成:GSM移動通信系統(tǒng)組成網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)NSS無線基站子系統(tǒng)BSS網(wǎng)絡管理子系統(tǒng)NMS移動臺MS(MobileStation)移動臺MS(MobileStation)移動設備ME(MobileEquipment)用戶識別模塊SIM(SubscriberIdentityModule)用戶識別模塊SIM

全尺寸SIM卡

迷你型SIM卡

SIM卡(SubscriberIdentityModule)SIM卡是一張插到移動設備中去的“智能卡”，因為它存有移動用戶身份信息，因此稱為SubscriberIdentityModule。

SIM卡中包含的信息有：

國際移動用戶身份識別號IMSI(InternationalMobileSubscriberIdentity)臨時移動用戶身份識別號TMSI(TemporaryMobileSubscriberIdentity) 位置區(qū)識別號LAI(LocationAreaIdentity) 用戶身份鑒權密鍵Ki(SubscriberAuthenticationKey) MSISDN(MobileStationInternationalServiceDigitalNetwork)

基站系統(tǒng)BSS(BaseStationSystem)

基站收發(fā)信臺BTS（BaseTransceiverStation）

基站控制器BSC（BaseStationController）壓縮編碼器XCDR（Transcoder）網(wǎng)絡交換系統(tǒng)移動業(yè)務交換中心MSC（MobileServiceSwitchingCenter）歸屬位置寄存器HLR（HomeLocationRegister）拜訪者位置寄存器VLR（VisitorLocationRegister）設備識別寄存器EIR（EquipmentIdentityRegister）鑒權中心AUC（AuthenticationCenter）

移動業(yè)務交換中心MSC

呼叫處理功能:路由選擇移動性管理功能:切換,位置更新等安全保密功能

BSC與MSC間信道管理收集計費數(shù)據(jù)

歸屬位置寄存器HLR

移動用戶身份識別號（IMSI和MSISDN）

當前移動用戶所在的VLR(移動用戶當前位置)

移動用戶具有的補充業(yè)務信息(如:當前呼叫前轉(zhuǎn)的前轉(zhuǎn)號碼)

移動用戶狀態(tài)(已登記,Registered或未登記,deregistered)

鑒權密鍵(AuthenticationKey)和鑒權(AUC)功能

拜訪者位置寄存器VLR

動態(tài)數(shù)據(jù)庫移動臺狀態(tài)（忙/閑等）

位置區(qū)識別號LAI（LocationAreaIdentity）

臨時移動用戶識別號TMSI（TemporaryMobileSubscriberIdentity）

設備識別寄存器EIREIR是一個用來鑒別國際移動設備識別號IMEI（InternationalMobileEquipmentIdentity）的集中化數(shù)據(jù)庫。

EIR根據(jù)不同情況，將IMEI放到不同的列表（或稱為名單）中：

白名單存放的是已分配給合法移動設備的IMEI號。

黑名單存放的是已掛失或因其它原因而被拒絕服務的移動設備的IMEI號灰名單存放有一些故障，但還不至于上黑名單的移動設備的IMEI號鑒權中心AUCAUC是一個處理系統(tǒng)，完成“鑒權”功能。AUC一般與HLR做在一起，因為AUC需要經(jīng)常性的訪問HLR中的移動用戶數(shù)據(jù)。AUC/HLR可能和MSC在一起，也可能不在一起。一般當移動用戶在系統(tǒng)中做“初始化”（Initializes）時，需要做鑒權處理。

操作與維護系統(tǒng)NMS

網(wǎng)絡管理中心NMC（NetworkManagementCentre）

操作與維護中心OMC（OperationandMaintenanceCentre）NMC的功能

監(jiān)視網(wǎng)絡節(jié)點監(jiān)視GSM網(wǎng)絡元素統(tǒng)計數(shù)據(jù)監(jiān)視OMC區(qū)域，并為OMC工作人員提供信息將某個OMC區(qū)域的統(tǒng)計數(shù)據(jù)信息傳到另一個OMC，可解決一些故障有利于整網(wǎng)的長期規(guī)劃OMC的功能

OMC網(wǎng)管

配置管理故障管理事件/告警管理統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)、信息交互協(xié)調(diào)、派發(fā)工作流工作流安全管理工單流指令流指令流指令流指令流小結(jié):移動通信的網(wǎng)絡組成三個子系統(tǒng)?

基站子系統(tǒng)網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)網(wǎng)管子系統(tǒng)信號衰落信號疊加遠近效應重選與切換無線環(huán)境的變化性用戶活動的不確定性無線頻率資源受限

可容納用戶數(shù)的計算移動通信特有的技術1信號衰落信號疊加2遠近效應3重選與切換4無線環(huán)境的變化性5城市的發(fā)展建設，地形基礎設施變化（新商業(yè)區(qū)、街道、城區(qū)的重新安排）用戶活動不確定性6規(guī)劃中預測的話務負荷與實際不符或?qū)嶋H用

戶和話務負荷在動態(tài)變化。例如：運動場,突發(fā)集會。較多的用戶比期望的更頻繁地使用電話。

例如：旅游景區(qū),話務負荷取決地點和時間。無線頻率干擾及資源受限7信息在空口以無線電磁波形式傳播，易受到無線干

擾——應提升信息的抗干擾能力。網(wǎng)絡規(guī)模的不斷擴大與頻率受限間的矛盾——

應提升無線頻譜的利用率。中國聯(lián)通GSMDCS上行：909～915MHZ

下行：954～960MHZ上行：1745～1755MHZ

下行：1840～1850MHZ96~124共29個頻點687~736共50個頻點中國移動GSMDCS上行：890～909MHZ

下行：935～954MHZ上行：1710～1720MHZ

下行：1805～1815MHZ0~94共95個頻點512~562共50個頻點可容納用戶數(shù)的計算8移動通信系統(tǒng)中，每個無線頻點細分為8個子信道，最多可容納8個用戶同時通話。對于用戶容量的計算，有特定的方法：可容納的用戶數(shù)無線容量

Erl平均每個用戶

每小時呼叫次數(shù)平均每次呼叫時長÷每用戶

話務量×＝每用戶

話務量＝課程主要內(nèi)容:通信網(wǎng)基本理論發(fā)展史和GSM網(wǎng)絡構(gòu)成移動通信基本接續(xù)過程網(wǎng)絡未來的發(fā)展展望找人?A在英國,找一個中國人B去中國大使館,大使館去中國查B登記資料,出國到了哪個國家?返回信息到英國大使館:在瑞士A與瑞士大使館聯(lián)系,瑞士大使館查B的登記資料,找到B.A與B取得聯(lián)系固定PSTN撥打手機固定用戶A摘機撥手機號B:13XABCDEFGH.所撥號碼信息送到GMSCGMSC向HLR查詢有關被叫用戶B現(xiàn)正在訪問的MSC地址.HLR向用戶訪問的VLR請求分配漫游碼MSRN.固定PSTN撥打手機GMSCHLRMSC/VLRBTS123456尋呼手機打手機在服務小區(qū)內(nèi),移動臺MS1撥號后,向基站請求隨機接入信道。在移動臺MS1與移動業(yè)務交換中心MSC1及MSC2之間建立信令連接的過程。被訪MSC2從VLR獲得有關客戶數(shù)據(jù),并通過位置區(qū)的所有基站BTS向移動臺MS2發(fā)送尋呼消息,被叫移動臺MS2發(fā)回尋呼響應消息。MSC1通過直達路由與MS2所屬的MSC2建立通路,并向被叫客戶MS2振鈴,向住叫客戶MS1回送呼叫接通證實消息。被叫MS2取機應答,向MS1發(fā)送應答連接消息,最后進入通話階段。手機打手機尋呼-1---1234456小結(jié):固定打手機的接續(xù)?課程主要內(nèi)容:通信網(wǎng)基本理論發(fā)展史和GSM網(wǎng)絡構(gòu)成移動通信基本接續(xù)過程網(wǎng)絡未來的發(fā)展展望1、無線數(shù)據(jù)業(yè)務開發(fā)移動通信網(wǎng)，要支持高速上下行無線數(shù)據(jù)傳輸。電信網(wǎng)有線電視網(wǎng)計算

機網(wǎng)2、三網(wǎng)融合3、全球漫游全球統(tǒng)一的通信制式。移動通信技術發(fā)展1G：模擬交換網(wǎng)FDMA頻分多址僅提供基本話音業(yè)務2G：數(shù)字交換網(wǎng)GSM----TDMA時分多址

IS-95窄帶CDMA碼分多址基本實現(xiàn)全球通信，除話音以外還提供承載業(yè)務移動通信技術發(fā)展2.5G：GPRS通用分組無線業(yè)務實現(xiàn)低速數(shù)據(jù)傳輸，按量計費，快速登陸，永遠在線，自如進行話音/數(shù)據(jù)切換。3G：WCDMACDMA2000TD-SCDMA

高速寬頻數(shù)據(jù)傳輸，高質(zhì)量的話音業(yè)務。未來發(fā)展展望GPRS通用無線分組業(yè)務3G寬帶多媒體通信與Internet緊密結(jié)合GeneralPackageRidioService2.5GGPRS2.5G：GPRS通用分組無線業(yè)務實現(xiàn)低速數(shù)據(jù)傳輸，按量計費，快速登陸，永遠在線，自如進行話音/數(shù)據(jù)切換。速率由9.05—171.2KBIT/SGPRS面臨的問題傳輸速率比理論值低

GPRS理論上數(shù)據(jù)傳輸速率最大值是171.2KBIT/S，但要求只有一個用戶占有所有的8個時隙，并且沒有任何防護措施。GPRS的網(wǎng)絡組成豐富多彩的3G世界可視電話消息類：圖片、錄象、錄音、文本、傳真，音樂片段、精彩視頻等手機購物Internet瀏覽手機炒股,電子商務

……展望3G國際電信聯(lián)盟通過的三種基于CDMA的無線互聯(lián)標準：W-CDMA，CDMA2000，TD-SCDMA。目前已有美國、日本、韓國、香港、澳大利亞、以及歐洲的10個國家將3G投入商用。HLR/AC/EIRMSC/VLRIP網(wǎng)SGSNGGSNBTSATMRNCSRR網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)：3G小結(jié)移動通信技術發(fā)展?3G……GPRSGSM

模擬核心網(wǎng)現(xiàn)狀——概覽規(guī)模大、廠家多、質(zhì)量好，為4億用戶提供優(yōu)質(zhì)的移動通信服務GMSCGGSNSGSNGPRS網(wǎng)MSCPSTN信令網(wǎng)otherPLMN交換網(wǎng)MSCServerTMSCServerMGWMGWTMGTMSC長途匯接網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)：正在向IP化演進，但TDM承載仍與IP軟交換并存。網(wǎng)絡規(guī)模龐大，網(wǎng)元種類和處理環(huán)節(jié)多，運營維護復雜。業(yè)務能力：主要提供話音、短信等窄帶業(yè)務，以及彩信、WAP瀏覽等非實時移動數(shù)據(jù)業(yè)務。

STPSTPWDM/DWDMSDHSynchronousNetworkIP專網(wǎng)CMNet移動網(wǎng)絡拓撲介紹

核心網(wǎng)現(xiàn)狀——交換網(wǎng)交換網(wǎng)（核心網(wǎng)電路域）——主要承載GSM語音業(yè)務和CSD（電路交換數(shù)據(jù)）業(yè)務；目前有TDM交換和IP軟交換兩種架構(gòu)并存。三級結(jié)構(gòu)、兩級路由控制面分級組網(wǎng)、承載面平面組網(wǎng)TDM交換省際匯接省內(nèi)匯接本地網(wǎng)MGWIP專網(wǎng)MSCServerTMSCServer/CMNMGWTMG軟交換TMSCServer升級兼做CMN跨本地網(wǎng)組網(wǎng)省內(nèi)集中設置軟交換匯接網(wǎng)：70％以上長途話務量TDM長途匯接網(wǎng)MSCServerTMSC1:65臺TDMMSC:1162臺,4.65億BHCA軟交換MSCServer:399臺,3.04億BHCATMSCServer:19省,20對;TMG:31省,82對;移動網(wǎng)絡拓撲介紹

核心網(wǎng)現(xiàn)狀——信令網(wǎng)信令網(wǎng)——作為核心網(wǎng)的支撐網(wǎng)絡，主要用于疏通MAP、CAP等7號信令，為核心網(wǎng)電路域和分組域提供省內(nèi)和省際的信令傳送，目前承載主要采用TDM的方式。B平面HSTPLSTPLSTP:全網(wǎng)36對SPSPMSC/GMSC、SGSNHLR、SCP、短信中心MSC/GMSC、SGSNHLR、SCP、短信中心三級和二級混合結(jié)構(gòu)、雙平面組網(wǎng)SPA平面HSTP:全網(wǎng)31對HSTP兼LSTPHSTP兼LSTPHLR:773臺SCP:317套CMCC，2007年5月移動網(wǎng)絡拓撲介紹長沙H2長沙H1ZZH1/ZZH2天津H2天津H1重慶H2重慶H1武漢H2武漢H1濟南H2濟南H1合肥H2合肥H1南京H2南京H1杭州H2杭州H1福州H2福州H1南昌H1南昌H1上海H2上海H1哈爾濱H2哈爾濱H1長春H2長春H1沈陽H2沈陽H1昆明H2昆明H1成都H2成都H1蘭州H2蘭州H1烏魯木齊H2烏魯木齊H1西安H2西安H1廣州H2廣州H1南寧H2南寧H1太原H2太原H1北京H2北京H1石家莊H2石家莊H1呼和浩特H2呼和浩特H1貴陽H2貴陽H1拉薩L1拉薩H1?？贖2?？贖1西寧H2西寧H1銀川H2銀川H1移動網(wǎng)絡拓撲介紹--省際信令網(wǎng)拓撲圖移動網(wǎng)絡拓撲介紹移動網(wǎng)絡拓撲介紹--省際TDM話路網(wǎng)拓撲圖移動網(wǎng)絡拓撲介紹溫州A1深圳A1-A2寧波A1廈門A1廣州A1－A6石家莊A2南京A2濟南A2西安A2南京A1濟南A1杭州A2杭州A1石家莊A1上海A1－A4福州A2福州A1武漢A2武漢A1長沙A2長沙A1沈陽A2沈陽A1哈爾濱A2哈爾濱A1西安A1ZZA1ZZA2烏魯A2烏魯A1北京A1-A4蘭州A2蘭州A1南昌A2南昌A1太原A2太原A1長春A2長春A1昆明A2昆明A1南寧A2南寧A1呼和浩特A2呼和浩特A1天津A2天津A1合肥A2合肥A1重慶A2重慶A1成都A2成都A1貴陽A2貴陽A1海口A2海口A1西寧A2西寧A1銀川A2銀川A1拉薩A2拉薩A1移動網(wǎng)絡拓撲介紹--省內(nèi)信令網(wǎng)拓撲圖移動網(wǎng)絡拓撲介紹我省省級的一級匯接中心(A1、A2）省內(nèi)的二級匯接中心(B1、B2)移動網(wǎng)絡拓撲介紹--省內(nèi)話路網(wǎng)拓撲圖移動網(wǎng)絡拓撲介紹MSC

客服系統(tǒng)GMSC

ZZA1/2ZZTMGA1/2/3/4MSC

SSP

綜合業(yè)務關口局MSC

GMSC

MSC

彩鈴系統(tǒng)

ZZB1/2/3