第5講移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專題

第五章移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專題

本章概述移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程、基本概念和相關(guān)技術(shù)，從網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的角度將移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分成無(wú)線個(gè)域網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線城域網(wǎng)和無(wú)線廣域網(wǎng)，并分別對(duì)它們進(jìn)行闡述和分析。本章內(nèi)容組織如下：

5.1節(jié)概述移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程和技術(shù)特點(diǎn)；

5.2節(jié)介紹無(wú)線個(gè)域網(wǎng)技術(shù)；

5.3節(jié)講解無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)；

5.4節(jié)闡述無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù)；

5.5節(jié)說(shuō)明無(wú)線廣域網(wǎng)相關(guān)技術(shù)。

近20年來(lái)，移動(dòng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)得到了飛速發(fā)展，基于移動(dòng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用和服務(wù)層出不窮，顯示出巨大的活力。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，信息技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了兩個(gè)重大事件：一是全球移動(dòng)通信用戶數(shù)超過了固定通信用戶數(shù)；二是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量超過了話音業(yè)務(wù)量。這兩個(gè)“超過”反映出隨時(shí)時(shí)代與技術(shù)的進(jìn)步，人們?cè)絹?lái)越依賴移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

5.1節(jié)概述移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程和技術(shù)特點(diǎn)

中國(guó)工業(yè)和信息化部24日發(fā)布了最新的中國(guó)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)，截至到2012年11月底，中國(guó)移動(dòng)電話用戶數(shù)達(dá)到11.04億，其中3G用戶2.2億。數(shù)據(jù)顯示中國(guó)電話用戶凈增783.3萬(wàn)，總數(shù)達(dá)13.8億——其中，固話用戶2.79億，移動(dòng)電話用戶達(dá)到11.04億。3G用戶在移動(dòng)用戶中的滲透率由去年末的13%提高到今年11月末的20%。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶凈增1.11億，達(dá)到7.5億。（財(cái)經(jīng)專線消息）5.1.1發(fā)展歷程移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)過了以下幾個(gè)階段：

（1）20世紀(jì)40年代以前——早期發(fā)展階段。

標(biāo)志性事件：1897年，馬可尼，第一次無(wú)線電傳輸。

1915年，紐約與舊金山無(wú)線音頻傳輸采用AM（AmplitudeModulation

）或FM（FrequencyModulation

）調(diào)制方式

（2）20世紀(jì)40年代到60年代——公用移動(dòng)通信網(wǎng)問世。人工接續(xù)的公用移動(dòng)通信網(wǎng)

（3）20世紀(jì)60年代到70年代初期——移動(dòng)通信系統(tǒng)的改進(jìn)與完善。

自動(dòng)接續(xù)到公用電話網(wǎng)的移動(dòng)通信網(wǎng)，系統(tǒng)容量改善，典型代表美國(guó)的改進(jìn)移動(dòng)電話業(yè)務(wù)IMTS(ImprovedMobileTelephoneService).

（4）20世紀(jì)70年代中期到80年代中期——移動(dòng)通信蓬勃發(fā)展階段（模擬蜂窩系統(tǒng)，1G）傳輸模擬語(yǔ)音信號(hào)，采用頻分多址方式(FDMA)，典型代表：美國(guó)AMPS，英國(guó)TACS,北歐NMT

(5）20世紀(jì)80年代中期到90年代中期——移動(dòng)通信的成熟階段（數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，2G）。采用數(shù)字調(diào)制、編碼、時(shí)分多址TDMA或碼分多址CDMA技術(shù)。（6）21世紀(jì)初至今——移動(dòng)通信飛速發(fā)展階段（3G、B3G/4G）。

三大公認(rèn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：CDMA2000，WCDMA，和TD-SCDMA;3G的特點(diǎn)：移動(dòng)無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展有兩條主線：第一條主線是蜂窩通信技術(shù)從1G—4G

第二條主線涵蓋了WLAN，WPAN，Bluetooth，WiMAX,RFID等技術(shù)發(fā)展。5.1.2技術(shù)特點(diǎn)

與固定有線網(wǎng)絡(luò)相比，移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)主要具有如下技術(shù)特點(diǎn)：（1）電波傳播環(huán)境復(fù)雜、誤碼率高，通信易受干擾，存在衰落、遮蔽和多徑傳輸效應(yīng)；（2）節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)和不穩(wěn)定的鏈路都會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化，網(wǎng)絡(luò)的路由和移動(dòng)管理變得較為復(fù)雜；（3）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的廣播是多跳廣播，存在隱終端和暴露終端問題，增加了信道接入控制的復(fù)雜性；（4）無(wú)線頻譜資源受管制，資源稀缺且價(jià)格昂貴，歐洲3G運(yùn)營(yíng)頻段曾拍出過3000億歐元的天價(jià)；（5）對(duì)移動(dòng)設(shè)備的要求高，如低功耗、便攜靈活、低成本（復(fù)雜度）、低輻射和高性能；（6）系統(tǒng)構(gòu)建復(fù)雜，涉及移動(dòng)設(shè)備、無(wú)線接入網(wǎng)、無(wú)線核心網(wǎng)和服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)。一般將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議分為物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的含義并不完全相同。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)未必需要移動(dòng)性支持，同時(shí)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)用戶也可以使用有線手段接入網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)側(cè)重于通過無(wú)線接口和無(wú)線傳輸技術(shù)向用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；而移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)則強(qiáng)調(diào)向移動(dòng)用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，需要解決移動(dòng)中的路由和位置管理等問題。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通常采用無(wú)線通信技術(shù)，因此這里不嚴(yán)格區(qū)分移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，統(tǒng)稱為移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。當(dāng)今時(shí)代，手機(jī)、PC、汽車、電視、電冰箱等設(shè)備逐漸成為人們工作和日常學(xué)習(xí)中不可缺少的消費(fèi)產(chǎn)品。人們?cè)谙硎苓@些產(chǎn)品帶來(lái)的方便的過程中，也逐漸感覺單一產(chǎn)品的功能局限性，希望可以有一種短距離、成本低、小功耗的無(wú)線通信方式，實(shí)現(xiàn)不通設(shè)備的互聯(lián)，提供小范圍內(nèi)的設(shè)備的自組網(wǎng)機(jī)制，并且通過一定的安全接口完成自組小網(wǎng)與廣域大網(wǎng)的互聯(lián)。無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（WPAN:WirelessPersonalAreaNetwork）誕生。

5.2無(wú)線個(gè)域網(wǎng)

無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）是為了支持活動(dòng)半徑小、業(yè)務(wù)類型多樣、無(wú)線無(wú)縫的連接而提出的面向特定用戶群體的新興無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它能夠?qū)€(gè)人攜帶的各種電子信息設(shè)備以及周邊相關(guān)通信設(shè)備進(jìn)行短距離自組織互連而組成的小范圍無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于人們的工作、學(xué)習(xí)、生活和娛樂都大有裨益。與無(wú)線局域網(wǎng)相比，無(wú)線個(gè)域網(wǎng)不需要使用接入點(diǎn)（AP），覆蓋范圍一般在10m以內(nèi)。無(wú)線個(gè)域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作由IEEE802.15工作組負(fù)責(zé)制定，下轄7個(gè)任務(wù)組（TG），負(fù)責(zé)不同應(yīng)用領(lǐng)域的具體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，如藍(lán)牙的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)802.15.1、ZigBee的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)802.15.4和超寬帶UWB的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)802.15.3。5.2.1紅外技術(shù)（IrDA）

紅外技術(shù)是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)，是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)的無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)技術(shù)。紅外線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)IrDA由HP、Compaq、Intel等20多家公司組成，成立于1993年，致力于建立無(wú)線傳播連接的世界標(biāo)準(zhǔn)。

1994年第一個(gè)紅外數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)IrDA1.0發(fā)布，簡(jiǎn)稱SIR（SerialInfraRed）。它是一種異步的、半雙工的紅外通信方式，在lm范圍內(nèi)最高數(shù)據(jù)速率只有115.2kbps。1996年，發(fā)布了IrDA1.1標(biāo)準(zhǔn)，即FIR（FastInfraRed），最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到4Mbps。繼FIR之后，IrDA又發(fā)布了速率高達(dá)16Mbps的VFIR（VeryFastInfraRed），接收角度也由傳統(tǒng)的30度擴(kuò)展到120度，并將其補(bǔ)充納入到IrDA1.1標(biāo)準(zhǔn)中。當(dāng)前，IrDA技術(shù)的軟件和硬件技術(shù)都已經(jīng)比較成熟，現(xiàn)行的PDA及許多手機(jī)、筆記本電腦、打印機(jī)等產(chǎn)品都支持IrDA。IrDA的不足通信距離短（2~3m）并且是一種視距傳輸技術(shù)功能單一，可擴(kuò)展性差。沒有提供很好的安全措施，紅外線LED不是十分耐用研究方向是如何解決視距傳輸問題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。5.2.2藍(lán)牙技術(shù)（Bluetooth）1994年Ericsson發(fā)起multi-communicatorlink的研究1998成立了特別興趣小組（SIG）并更名bluetooth；創(chuàng)始成員：Ericsson、IBM(Lenovo)、Intel、Nokia、Toshiba；目標(biāo)：將計(jì)算、通信設(shè)備以及附加設(shè)備通過短程、低耗、低成本的無(wú)線電波連接起來(lái)發(fā)展：Lucent、3Com、Microsoft和Motorola加入SIG；現(xiàn)SIG成員超過14000個(gè)，大多來(lái)自計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)和電子消費(fèi)領(lǐng)域；1999Bluetooth1.0發(fā)布，最高傳輸速為721kbps，實(shí)際測(cè)試約為24KB/S(192Kbps)左右；藍(lán)牙WPAN工作組藍(lán)牙是無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)的先驅(qū)。在初始階段，IEEE并沒有制定藍(lán)牙相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過一段快速發(fā)展時(shí)期后，藍(lán)牙很快就有了產(chǎn)品兼容性的問題。2001年，IEEE決定制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)開發(fā)能夠相互兼容的藍(lán)牙芯片、網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)品；2001年推出bluetooth1.1版本，修正了1.0版本的BUG，以及非加密高速信道的支持，市場(chǎng)巨大成功；2003年，bluetooth1.2列入IEEE802.15.1a，改進(jìn)了加密性能和底層跳頻技術(shù)，抗干擾性和傳輸穩(wěn)定性能進(jìn)一步增強(qiáng)；市場(chǎng)情況不太理想受WiFi（802.11b）的沖擊，WiFi產(chǎn)品的價(jià)格大幅度下降在某些應(yīng)用方面抑制了藍(lán)牙的優(yōu)勢(shì)。為了覆蓋更多的應(yīng)用和提供QoS，使其偏離了原來(lái)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的目標(biāo)，復(fù)雜使藍(lán)牙變得昂貴，不再適合要求低功率、低成本的簡(jiǎn)單應(yīng)用。2004年推出bluetooth2.0+EDR版本，發(fā)布了簡(jiǎn)化確認(rèn)應(yīng)答的機(jī)制的非跳躍窄頻通道EDR傳輸率提升至2-3Mbps，(實(shí)際測(cè)試速度為72KB/s=576Kbps);2007年推出bluetooth2.1+EDR版本，簡(jiǎn)易安全配對(duì)、暫停與繼續(xù)加密、Sniff省電;2009年推出bluetooth3.0+HS版本，集成802.11PAL最高速度可達(dá)24Mbps。是2.0速度的8倍。引入了增強(qiáng)電源控制，實(shí)際空閑功耗明顯降低;2010年7月推出bluetooth4.0（智能藍(lán)牙）實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、高速藍(lán)牙和新的藍(lán)牙低功耗技術(shù)的融合，傳輸范圍可達(dá)100米，最短延遲(3毫秒啟動(dòng))。低能耗標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線通信使藍(lán)牙設(shè)備的潛在使用空間大大的增加?？稍谛穆时O(jiān)視器，血糖儀，智能手表，窗和防盜門傳感器，汽車鑰匙鏈和血壓測(cè)量手環(huán)等設(shè)備上使用。2011年12月世界上第一款支持藍(lán)牙4.0的手機(jī)IPhone4s發(fā)布。目前，全球大約80%以上的手機(jī)都使用了藍(lán)牙技術(shù)，其中將近100%的智能手機(jī)都已經(jīng)使用了藍(lán)牙技術(shù)。2000年5月發(fā)布了藍(lán)牙應(yīng)用新圖標(biāo)：它取自HaraldBluetooth名字中的[H]和[B]兩個(gè)藍(lán)牙標(biāo)志的來(lái)歷字母，用古北歐字母來(lái)表示，將這兩者結(jié)合起來(lái)，就成為了藍(lán)牙的logo。Ericsson借用了統(tǒng)一了丹麥（958）和挪威（970）的丹麥的國(guó)王（A.D.940~986）HaraldGormsen的昵稱blatand→“Bluetooth”具有如下的技術(shù)特點(diǎn)：全球范圍適用支持語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的多業(yè)務(wù)傳輸支持點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)的連接，可以建立臨時(shí)性的對(duì)等連接PicoNet

ScatterNet抗干擾能力強(qiáng)低功耗、低輻射、低成本和小體積。支持10m～100m的無(wú)線覆蓋范圍：開放的接口標(biāo)準(zhǔn)：安全性：采用鑒權(quán)和加密等措施保證設(shè)備識(shí)別碼在全球的唯一性以及通信過程中設(shè)備藍(lán)牙的協(xié)議棧圖5.1bluetooth的應(yīng)用可替代所有需要傳輸數(shù)據(jù)的家電的有線連接：使一組個(gè)人設(shè)備協(xié)同工作；充當(dāng)進(jìn)入Internet的橋梁構(gòu)建居家網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)中組網(wǎng)5.2.3

家庭射頻技術(shù)（HomeRF）

HomeRF（家庭射頻）規(guī)范是由產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體HomeRF工作組（HRFWG）提出的，它使用SWAP（SharedWireless

AccessProtocol）協(xié)議，使數(shù)據(jù)和語(yǔ)音在2.4GHz頻帶上傳輸，傳輸半徑為50m左右。

HomeRF的主要目標(biāo)是支持家庭網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的應(yīng)用，采用的技術(shù)是將IEEE802.11中的FHSS（Frequency-HoppingSpreadSpectrum）WLAN與DECT（DigitalEnhancedCordlessTelecommunications數(shù)字增強(qiáng)無(wú)繩通信）結(jié)合，目前在產(chǎn)品應(yīng)用上主要采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)。HomeRF與Bluetooth的區(qū)別HomeRF工作組的主要目標(biāo)是希望制定一個(gè)能夠同時(shí)提供數(shù)據(jù)與語(yǔ)音傳輸，使家庭網(wǎng)絡(luò)能夠與各項(xiàng)多媒體設(shè)備相結(jié)合的規(guī)范。最早的HomeRF1.0標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速度為2Mbps，而2001年2月新發(fā)布的HomeRF2.0的傳輸速率達(dá)到10Mbps，工作頻段為2.4GHz，此外還可以支持漫游。HomeRF是面向打印機(jī)、膝上電腦及一些消費(fèi)用電子設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。Bluetooth技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與HomeRF均采用了２.4GHZ的無(wú)線調(diào)頻擴(kuò)頻技術(shù)，且傳輸速率目前均為１～２Ｍｂｉｔ／ｓ兩者的主要區(qū)別：5.2.4

ZigBee技術(shù)ZigBee技術(shù)是一種新興的短距離、低速率、低功耗、低復(fù)雜度、低成本、大容量的無(wú)線通信技術(shù)，是當(dāng)前面向無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

ZigBee一詞源于蜂群使用的賴以生存的通信方式——蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來(lái)通知新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置信息。ZigBee技術(shù)的主要技術(shù)特點(diǎn)：低速率低功耗低成本低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)容量高數(shù)據(jù)傳輸可靠高安全性近距離工作頻段靈活ZigBee的應(yīng)用范圍很廣，包括建筑自動(dòng)化（如安全、HVAC、照明控制、門禁控制）、消費(fèi)電子產(chǎn)品（如遙控器）、計(jì)算機(jī)和外設(shè)（如鼠標(biāo)、鍵盤等）、工業(yè)控制（如資產(chǎn)管理、過程控制、能量管理）、醫(yī)療（如患者監(jiān)護(hù)）。5.2.5超寬帶技術(shù)（UWB）

超寬帶技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代末。主要作為軍事技術(shù)在雷達(dá)探測(cè)和定位等應(yīng)用領(lǐng)域中使用。隨著無(wú)線通信的飛速發(fā)展，人們對(duì)高速無(wú)線通信提出了更高的要求，超寬帶技術(shù)又被重新提出。

2002年，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FFC）批準(zhǔn)UWB在3.1～10.6GHz的頻率范圍、以受限的發(fā)射功率進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用。超寬帶技術(shù)是指信號(hào)帶寬大于500MHz或者是信號(hào)帶寬與中心頻率之比大于0.2的無(wú)線通信方式。在10m的范圍內(nèi)，脈沖所占用的帶寬高達(dá)幾GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到1Gbit/s，設(shè)備發(fā)射功率卻很小。超寬帶無(wú)線通信技術(shù)以其傳輸速率高、抗干擾性能強(qiáng)、低功耗、隱蔽性好、定位精度高等突出優(yōu)點(diǎn)，在無(wú)線通信領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。它存在的主要問題是由于系統(tǒng)占用的帶寬很高，可能會(huì)干擾現(xiàn)有其他無(wú)線通信系統(tǒng)。5.2.6射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）

RFID技術(shù)是從20世紀(jì)80年代走向成熟的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它利用射頻信號(hào)通過空間耦合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞，并通過傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。RFID由標(biāo)簽、閱讀器和天線三個(gè)基本要素組成。電子標(biāo)簽與閱讀器配合完成對(duì)被識(shí)別對(duì)象的信息采集功能，信息處理系統(tǒng)則根據(jù)需求承擔(dān)相應(yīng)的信息控制和處理工作。與傳統(tǒng)的識(shí)別方式相比，RFID技術(shù)無(wú)需直接接觸、無(wú)需光學(xué)可視、無(wú)需人工干預(yù)即可完成信息輸入和處理，并且操作快捷方便，具有防水、防磁、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、可以加密和更改等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于物流業(yè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)藥、食品等多個(gè)領(lǐng)域，是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)手段之一。5.3無(wú)線局域網(wǎng)

20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著個(gè)人數(shù)據(jù)通信的發(fā)展以及功能強(qiáng)大的便攜式移動(dòng)終端的廣泛應(yīng)用，為了滿足隨時(shí)隨地進(jìn)行通信的需求，無(wú)線局域網(wǎng)（WirelessLAN）技術(shù)被提出并得到了迅猛發(fā)展。無(wú)線局域網(wǎng)起源于二戰(zhàn)期間美國(guó)陸軍開發(fā)的無(wú)線電傳輸技術(shù)，后來(lái)將其應(yīng)用于校園網(wǎng)，最早的無(wú)線局域網(wǎng)是1971年由夏威夷大學(xué)利用分組無(wú)線網(wǎng)技術(shù)搭建的ALOHA網(wǎng)絡(luò)。目前，無(wú)線局域網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有IEEE802.11系列、HiPERLAN和WATM，其中最流行的是IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)。5.3.1IEEE802.11系列

5.3.1.1概述

IEEE802標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)于1990年成立了802.11

WLAN標(biāo)準(zhǔn)工作組，目標(biāo)是創(chuàng)建WLAN標(biāo)準(zhǔn)，主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶終端的無(wú)線接入，業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)存取。IEEE802.11,IEEEE802.11b,IEEE802.11a和IEEE802.11g表5-1給出了IEEE802.11各種標(biāo)準(zhǔn)的分布和進(jìn)展情況IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議定義包括了介質(zhì)控制訪問層（MAC）和物理層（PHY）。MAC層分為MAC子層和管理層。MAC子層主要負(fù)責(zé)訪問機(jī)制的實(shí)現(xiàn)和分組的拆分與重組。MAC管理層主要負(fù)責(zé)ESS漫游管理、電源管理，還有登記過程中的關(guān)聯(lián)、消去關(guān)聯(lián)以及要求重新關(guān)聯(lián)等過程的管理。物理層分為三個(gè)子層即PLCP（物理層會(huì)聚協(xié)議）：主要進(jìn)行載波偵聽的分析和針對(duì)不同的物理層形成相應(yīng)格式的分組；PMD協(xié)議（物理介質(zhì)相關(guān)協(xié)議）：用于識(shí)別相關(guān)介質(zhì)傳輸信號(hào)所使用的調(diào)制和編碼技術(shù)；管理子層：為不同的物理層進(jìn)行信道選擇和調(diào)諧。一個(gè)完整的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議還定義了站管理層。任務(wù)是協(xié)調(diào)物理層和ＭＡＣ層之間的交互作用。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議棧結(jié)構(gòu)LLCMACPLCPPWDMAC管理器PHY管理器站管理層5.3.1.2物理層規(guī)范

物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)特征和傳輸方式。傳輸方式涉及無(wú)線局域網(wǎng)采用的傳輸媒體、選擇的頻段及使用的調(diào)制方式。IEEE802.11的WLAN的物理層分為兩類：一類是IEEE802.11的基本型WLAN物理層協(xié)議；另一類是高速擴(kuò)展型協(xié)議，目前主要有802.11a/b/g。

1.基本型的IEEE802.11協(xié)議對(duì)于基本型的IEEE802.11WLAN的物理層協(xié)議，依據(jù)調(diào)制方式不同，可分為擴(kuò)展頻譜方式與窄帶調(diào)制方式，即跳頻擴(kuò)展頻譜（FHSS）方式、直接序列擴(kuò)展頻譜（DSSS）方式和紅外（Infrared）方式。

a.2.4GHz跳頻擴(kuò)頻FHSS。速率1Mbps時(shí)用2電平GFSK調(diào)制，速率2Mps時(shí)用4電平GFSK調(diào)制，頻道間隔1MHz，共79個(gè)信道。

b.2.4GHz直接序列擴(kuò)頻DSSS。速率1Mbps時(shí)用DBPSK調(diào)制，2Mbps時(shí)用DQPSK調(diào)制并用11位的巴克碼作PN序列。

2.高速擴(kuò)展型的IEEE802.11b協(xié)議對(duì)于IEEE802.11b而言，除了在IEEE802.11中規(guī)定的1Mbps和2Mbps速率之外，還提供5.5Mbps和11Mbps的數(shù)據(jù)速率。為了提供高的數(shù)據(jù)速率，調(diào)制方式采用CCK或PBCC方式。在CCK方式下，碼片速率為11Mc/s，這與在802.11協(xié)議中規(guī)定的DSSS系統(tǒng)相同，因此占用相同的信道帶寬。3.5GHz頻段高速物理層擴(kuò)展的IEEE802.11a協(xié)議

5GHz頻段WLAN系統(tǒng)主要是使用5.15~5.25、5.25~5.35、5.725~5.825GHz（U-NII）頻段的正交復(fù)用（OFDM）系統(tǒng)，它可以提供速率為6、9、12、18、24、36、48和54Mbps的數(shù)據(jù)通信能力。其中，必須支持6、12、24Mbps的數(shù)據(jù)速率。系統(tǒng)采用經(jīng)BPSK和QPSK、16-QAM和64-QAM調(diào)制后的52個(gè)子載波。系統(tǒng)還采用了編碼速率為1/2、2/3、3/4的卷積編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)前向糾錯(cuò)。5.3.1.3MAC協(xié)議

IEEE802.11和802.3的MAC協(xié)議非常相似，都是在一個(gè)共享媒體上支持多個(gè)用戶共享資源，由發(fā)送者在發(fā)送數(shù)據(jù)前先檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的可用性。同時(shí)，802.11MAC還提供了一些比有線局域網(wǎng)更有意義的局域網(wǎng)服務(wù)。

在MAC層，802.11、802.11b、802.11g和802.11a這四種標(biāo)準(zhǔn)均采用載波偵聽多址接入/碰撞回避（CSMA/CA）策略。

802.11MAC子層的主要有兩大功能：為MAC子層用戶提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸；對(duì)共享媒介接入的公平控制。該功能主要通過兩種接入機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)：

基本接入機(jī)制，即分布式協(xié)調(diào)功能（DCF）；

集中控制接入機(jī)制，即集中協(xié)調(diào)功能（PCF），如圖5.3所示。圖5.3802.11的MAC子層基本結(jié)構(gòu)ＤＣＦ是ieee802.11最基本的媒體訪問方法，作用于基本服務(wù)群和基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，可在所有站實(shí)現(xiàn)。ＤＣＦ向上提供信道爭(zhēng)用服務(wù)。有兩種工作方式：基本ＣＳＭＡ／ＣＡＲＴＳ／ＣＴＳ握手機(jī)制ＣＳＭＡ／ＣＡ與ＣＳＭＡ／ＣＤ的區(qū)別。

IEEE802.11采用RTS/CTS握手機(jī)制，同時(shí)引入ACK確認(rèn)機(jī)制來(lái)確保傳輸?shù)恼_性，以解決“隱藏終端”問題。隱藏終端是指位于站A和站A傳輸范圍之外的站C同時(shí)將信號(hào)發(fā)送至站B而引起信號(hào)的碰撞，也就是說(shuō)站A和站C互為對(duì)方的隱藏終端，如圖5.4所示。圖5.4

隱藏終端問題RTS/CTS握手機(jī)制解決了“隱藏終端”問題，但卻無(wú)法解決“暴露終端”問題。

暴露終端是指站B向站A發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)，位于站B傳輸范圍之內(nèi)的站C無(wú)法向站D發(fā)送數(shù)據(jù)，如圖5.5所示。圖中，當(dāng)站B向站A傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，如果同時(shí)站C收到來(lái)自站D的RTS，根據(jù)RTS/CTS協(xié)議，C偵聽到B正在發(fā)送數(shù)據(jù)，它不能發(fā)回CTS。實(shí)際上，建立D到C的通信并不會(huì)影響B(tài)到A的通信。圖5.5暴露終端問題在單信道條件下使用控制分組的方法只能解決隱發(fā)送終端，無(wú)法解決隱藏接收終端和暴露終端問題。為此，必須采用雙信道的方法。即利用數(shù)據(jù)信道收發(fā)數(shù)據(jù)，利用控制信道收發(fā)控制信號(hào)。5.3.1.4高速無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)

為了滿足人們對(duì)傳輸速率日益增長(zhǎng)的要求，在相繼推出了802.11b、802.11a以及802.11g標(biāo)準(zhǔn)以后，2003年IEEE提出了下一代高速無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)——802.11n。此后，很多廠家參與到標(biāo)準(zhǔn)的制定中，并逐漸形成了全球頻譜效率聯(lián)盟（WWiSE）和TGnSync兩大陣營(yíng)。事實(shí)上，兩者的標(biāo)準(zhǔn)提案差別不大，均采用了天線陣列、OFDM-MIMO和簡(jiǎn)化的MAC協(xié)議。2005年10月兩大陣營(yíng)基于共同的利益達(dá)成和解，在Intel發(fā)起下組建了增強(qiáng)無(wú)線聯(lián)盟（EWC）。

在EWC提出的物理（PHY）層和媒體訪問控制（MAC）層的草案中，802.11n的技術(shù)優(yōu)勢(shì)已初見端倪：采用混合工作模式，可以與采用802.11a/b/g標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作，在保持與現(xiàn)有設(shè)備通信的同時(shí)提供增強(qiáng)的性能；高達(dá)600Mbps的物理層傳輸速率，支持需要高數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用，并且通過將發(fā)送和接收數(shù)據(jù)流的時(shí)間最小化來(lái)減少電池的消耗；利用幀集合結(jié)構(gòu)增強(qiáng)MAC的效率，使實(shí)際的吞吐量更接近最初的物理層傳輸速率，為終端用戶提供最低100Mb/s的應(yīng)用級(jí)帶寬；

使用2.4GHz和/或5GHz無(wú)需許可的頻段，與目前的802.11設(shè)備的頻率規(guī)劃相匹配；

使用1-4個(gè)天線同時(shí)傳輸?shù)亩喙つＪ?，增?qiáng)無(wú)線連接的魯棒性以支持高數(shù)據(jù)速率；

通過多天線和先進(jìn)的編碼來(lái)增加覆蓋范圍，在更廣闊的區(qū)域中提供統(tǒng)一的傳輸速度。5.3.2HiperLAN

為了滿足未來(lái)的Internet訪問和寬帶多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，一些標(biāo)準(zhǔn)化組織開發(fā)了新一代WLAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。除了上述的IEEE802.11n外，歐洲ETSI提出的HiperLAN不失為一種可行的技術(shù)。HiperLAN工作在5GHz的頻段上，而傳統(tǒng)的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)大多使用2.4GHz頻段。早期的HiperLAN（即HiperLAN1）采用GMSK調(diào)制，最高可以提供20Mb/s的傳輸速率。但是，由于當(dāng)時(shí)802.11b在技術(shù)上相當(dāng)成熟，HiperLAN1與之相比優(yōu)勢(shì)并不突出，直到HiperLAN2的出現(xiàn)。它采用OFDM作為物理層，因而可以有效對(duì)抗多徑干擾，提高數(shù)據(jù)速率。另外由于采用和802.11a相同的物理層，因此它們可以共享一些相同的組件，從而降低系統(tǒng)成本。5.3.3無(wú)線ATM（WATM）

無(wú)線ATM是ATM與無(wú)線通信技術(shù)的融合，無(wú)線ATM不僅可以有效地支持寬帶多媒體業(yè)務(wù)，而且還能與有線ATM實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。與標(biāo)準(zhǔn)ATM協(xié)議分層結(jié)構(gòu)不同的是．無(wú)線ATM增加了無(wú)線接入層（WAL），以便在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)ATM技術(shù)，支持對(duì)各種業(yè)務(wù)的QoS控制。無(wú)線ATM終端和交換機(jī)所采用的信令和協(xié)議均在標(biāo)推ATM的基礎(chǔ)上增加了支持移動(dòng)性的功能，其中無(wú)線ATM終端通過具有天線尋址功能的WAL接入網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線ATM交換機(jī)支持移動(dòng)控制和管理功能，并能完成與固定ATM交換機(jī)的互通。5.4無(wú)線城域網(wǎng)

無(wú)線城域網(wǎng)正是一種介于無(wú)線局域網(wǎng)和無(wú)線廣域網(wǎng)的寬帶無(wú)線接入技術(shù)，它的推出是為了滿足日益增長(zhǎng)的寬帶無(wú)線接入（BWA）的市場(chǎng)需求。雖然多年來(lái)802.11x技術(shù)一直與其他許多專有技術(shù)一起被用于BWA、并獲得很大成功，但是WLAN的的技術(shù)特點(diǎn)并不能很好適用于室外的BWA應(yīng)用，當(dāng)其用于室外時(shí)，在帶寬和用戶數(shù)方面將受到限制，同時(shí)還存在通信距離等其他一些問題。基于上述情況，IEEE決定制定一種新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以滿足BWA和最后一英里接入市場(chǎng)的需求。本節(jié)將主要介紹IEEE制定的兩種無(wú)線城域網(wǎng)（WMAN）標(biāo)準(zhǔn)：802.16/WiMAX和802.20/MBWA。5.4.1IEEE802.16/WiMAX

5.4.1.1概述

20世紀(jì)90年代寬帶無(wú)線接入技術(shù)發(fā)展迅速，以本地多點(diǎn)分配系統(tǒng)（LMDS）和多信道多點(diǎn)分配為代表的無(wú)線技術(shù)的市場(chǎng)定位為小型辦公室（SOHO）、中/小企業(yè)、城市商業(yè)中心等用戶。但是這一產(chǎn)業(yè)并沒有像人們預(yù)期的那樣進(jìn)一步繁榮壯大，一個(gè)重要原因就是沒有統(tǒng)一的全球性寬帶無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)。5.4.1.2WiMAX技術(shù)特點(diǎn)

當(dāng)前的WiMAX標(biāo)準(zhǔn)可以分為兩大部分：物理層和媒體訪問控制（MAC）層。IEEE802.16在許可頻帶中支持如下4種物理層規(guī)范：

WirelessMAN-SC（單載波，10-66GHz）

WirelessMAN-SCa（單載波，11GHz以下）

Wireless-OFDM（正交頻分多路復(fù)用，11GHz以下）

Wireless-OFDMA（正交頻分多址接入，11GHz以下）5.4.1.3WiMAX技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景

WiMAX論壇給出了WiMAX技術(shù)的5種應(yīng)用場(chǎng)景定義，即固定、游牧、便攜、簡(jiǎn)單移動(dòng)和全移動(dòng)。（1）固定應(yīng)用場(chǎng)景：固定接入業(yè)務(wù)是802.16運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)中最基本的業(yè)務(wù)模型，包括用戶因特網(wǎng)接入、傳輸承載業(yè)務(wù)以及Wi-Fi熱點(diǎn)回程等。（2）游牧應(yīng)用場(chǎng)景：游牧式業(yè)務(wù)是固定接入方式發(fā)展的下一個(gè)階段。終端可以從不同的接入點(diǎn)接入到一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)中；在每次會(huì)話連接中，用戶終端只能進(jìn)行站點(diǎn)式的接入；在兩次不同網(wǎng)絡(luò)的接入中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將不被保留。在游牧式及其以后的應(yīng)用場(chǎng)景中均支持漫游，并應(yīng)具備終端電源管理功能。（3）便攜應(yīng)用場(chǎng)景：在這一場(chǎng)景下，用戶可以在較低移動(dòng)速度下連接到網(wǎng)絡(luò)，除了進(jìn)行小區(qū)切換外，連接不會(huì)發(fā)生中斷。便攜式業(yè)務(wù)在游牧式業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上作了改進(jìn)，終端可以在不同的基站之間進(jìn)行切換。當(dāng)終端靜止不動(dòng)時(shí)，便攜式業(yè)務(wù)的應(yīng)用模型與固定式業(yè)務(wù)和游牧式業(yè)務(wù)相同。

（4）簡(jiǎn)單移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景：在這一場(chǎng)景下，用戶在使用寬帶無(wú)線接入業(yè)務(wù)中能夠步行，駕駛或者乘坐公共汽車等，但當(dāng)終端移動(dòng)速度達(dá)到60-120KM/H時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速度將有所下降。這是能夠在相鄰基站之間切換的第一個(gè)場(chǎng)景。在切換過程中，數(shù)據(jù)包的丟失將控制在一定范圍內(nèi)，最差的情況下，TCP/IP會(huì)話不中斷，但應(yīng)用層業(yè)務(wù)可能有一定的中斷。切換完成后，QoS將重建到初始級(jí)別。簡(jiǎn)單移動(dòng)和全移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需要支持休眠模式、空閑模式和尋呼模式。移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是移動(dòng)場(chǎng)景（包括簡(jiǎn)單移動(dòng)和全移動(dòng)）的主要應(yīng)用，包括目前被業(yè)界廣泛看好的移動(dòng)電子郵件、流煤體、可視電話、移動(dòng)游戲、移動(dòng)VOIP（MVOIP）等業(yè)務(wù)，同時(shí)它們也是占用無(wú)線資源較多的業(yè)務(wù)。（5）全移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景：在這一場(chǎng)景下，用戶可以在移動(dòng)速度為120KM/H甚至更高的情況下無(wú)中斷地使用寬帶無(wú)線接入業(yè)務(wù)，當(dāng)沒有網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，用戶終端模塊將處于低功耗模式。5.4.2lEEE802.20/MBWA

5.4.2.1提出背景

提出移動(dòng)寬帶無(wú)線接入（MBWA）的目的是提供與移動(dòng)電話系統(tǒng)一樣的覆蓋率和靈活性并具有與WiFi可比擬的數(shù)據(jù)傳輸速率。IEEE802.20協(xié)議是MBWA工作組于2002年12月開始著手制定的，其任務(wù)是制定高效的、基于分組的空中接口規(guī)范，并對(duì)基于IP的業(yè)務(wù)傳輸進(jìn)行優(yōu)化。MBWA的目標(biāo)是使易于部署的、普遍范圍的、具有互操作性的移動(dòng)寬帶無(wú)線接入網(wǎng)成為可能，從而為移動(dòng)和固定用戶提供持續(xù)服務(wù)，在保證WLAN級(jí)別連接速度的同時(shí)獲得與移動(dòng)電話相似的覆蓋范圍。5.4.2.2技術(shù)特點(diǎn)

MBWA具有如下技術(shù)特點(diǎn)：透明地支持實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)應(yīng)用，并一直保持與網(wǎng)絡(luò)連接：支持小區(qū)間和扇區(qū)間的無(wú)縫、快速切換；支持不同技術(shù)之間的漫游和切換（如WLAN和MBWA之間的切換）；支持頻率復(fù)用，能夠?yàn)樯舷滦墟溌房焖俜峙滟Y源；支持基于策略的QoS，且同時(shí)支持IPv4和IPv6；可以根據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對(duì)用戶數(shù)據(jù)速率進(jìn)行自動(dòng)化管理；空中接口提供信令消息，以支持用戶與網(wǎng)絡(luò)雙方的認(rèn)證；允許與現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)協(xié)同部署，降低網(wǎng)絡(luò)部署成本；5.4.2.3安全機(jī)制

IEEE802.20采用分布式安全模型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的安全管理。IEEE802.20的分布式安全解決方案包括公鑰建立機(jī)制、密鑰傳輸機(jī)制和數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，完成密鑰產(chǎn)生、傳輸與管理的整個(gè)過程。分市式安全模型適合無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，各設(shè)備只需把自己當(dāng)作安全管理器，不依賴某個(gè)中心管理設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)安全功能，設(shè)備狀態(tài)的改變也不會(huì)影響其他設(shè)備間的密鑰關(guān)系。5.5無(wú)線廣域網(wǎng)

無(wú)線廣域網(wǎng)（WWAN）是采用無(wú)線通信技術(shù)手段將距離上分布較遠(yuǎn)的（無(wú)線）局域網(wǎng)連接起來(lái)構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其顯著特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍很大，可達(dá)一個(gè)省乃至一個(gè)國(guó)家。5.5.1GSM

全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)（GlobalSystemforMobileCommunications,GSM）是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)，全球超過200個(gè)國(guó)家和地區(qū)超過10億人正在使用GSM電話。由于它的信令和語(yǔ)音信道都是數(shù)字式的，因此GSM被看作是第二代（2G）移動(dòng)電話系統(tǒng)。GSM標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前由3GPP組織負(fù)責(zé)制定和維護(hù)。5.5.1.1發(fā)展概況

1980年代初，第一代移動(dòng)電話技術(shù)開始應(yīng)用，當(dāng)時(shí)存在眾多互不兼容的標(biāo)準(zhǔn)，給技術(shù)的推廣和用戶的使用造成很大的不便。為此，CEPT〔歐洲郵電行政大會(huì)〕開始考慮制定一個(gè)統(tǒng)一的下一代移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)，以便能夠提供更多樣的功能和使用戶漫游更加容易。標(biāo)準(zhǔn)制定的具體工作由1982年成立的“移動(dòng)專家組”負(fù)責(zé)，GSM的名字即是移動(dòng)專家組（法語(yǔ)：GroupeSpécialMobile）的縮寫，后來(lái)這一縮寫詞的含義變?yōu)椤叭蛞苿?dòng)通訊系統(tǒng)”。

1987年5月GSM成員國(guó)達(dá)成一致，確定了GSM最重要的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

1989年,ETSI〔歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)〕從CEPT接手標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。

1990年第一版GSM標(biāo)準(zhǔn)完成。1992年1月，芬蘭的OyRadiolinjaAb成為第一個(gè)商業(yè)運(yùn)營(yíng)的GSM網(wǎng)絡(luò)。GSM的推出推動(dòng)了移動(dòng)通信的普及，用戶持續(xù)快速增長(zhǎng)。

1995年，全球用戶達(dá)到1千萬(wàn)，1998年，達(dá)到一億，2005年已經(jīng)超過15億。GSM系統(tǒng)首先引入SMS（短信息服務(wù)），1994年實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和傳真服務(wù)1999手機(jī)訪問互聯(lián)網(wǎng)—WAP2000開始，通用分組無(wú)線服務(wù)（GPRS）使得GSM系統(tǒng)能夠以效率更高的分組方式提供數(shù)據(jù)通信。2003年，EDGE技術(shù)提供了接近3G的數(shù)據(jù)通信能力。目前，GSM標(biāo)準(zhǔn)仍在發(fā)展5.5.1.2技術(shù)特點(diǎn)

從用戶觀點(diǎn)出發(fā)，GSM的主要優(yōu)勢(shì)在于提供更高的數(shù)字語(yǔ)音質(zhì)量和替代呼叫的低成本的新選擇（比如短信）。從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商角度看來(lái)，其優(yōu)勢(shì)是能夠部署來(lái)自不同廠商的設(shè)備，因?yàn)镚SM作為開放標(biāo)準(zhǔn)提供了更容易的互操作性。而且，標(biāo)準(zhǔn)支持網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供漫游服務(wù)，用戶就可以在全球使用他們的移動(dòng)電話了。GSM是一個(gè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)GSM的一個(gè)關(guān)鍵特征是用戶身份模塊SIM。5.2.2GPRS1技術(shù)特點(diǎn)傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡(luò)（2G）主要提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，僅能提供9.6Kbps速率的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶對(duì)高速無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。GPRS（GeneralPacketRadioService，通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)）是構(gòu)架在傳統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)之上的一種標(biāo)準(zhǔn)化的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它可以提供高達(dá)115Kbps速率的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從而使得包括圖片、話音和視頻的多媒體業(yè)務(wù)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的傳輸成為現(xiàn)實(shí)。GPRS采用分組交換技術(shù)，在通信的過程中沒有不需要建立和保持電路，符合數(shù)據(jù)通信突發(fā)性的特點(diǎn)，并且呼叫建立時(shí)間很短。GPRS不再根據(jù)用戶占用信道的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)計(jì)費(fèi)，而是根據(jù)用戶實(shí)際的數(shù)據(jù)流量來(lái)計(jì)費(fèi)，這樣就允許用戶始終在線，享受方便快捷的服務(wù)。因此，GPRS被認(rèn)為是第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)向第三代移動(dòng)通信演進(jìn)的重要一步。2體系結(jié)構(gòu)3GPRS的終端和應(yīng)用GPRS中主要定義了三類終端：（1）A類終端能夠同時(shí)處理電路交換和分組交換業(yè)務(wù)，并且兩種業(yè)務(wù)相互獨(dú)立。（2）B類終端在某一時(shí)刻只能處理電路交換或分組交換業(yè)務(wù)當(dāng)中的一種，但是具備在兩種模式間自動(dòng)切換的能力。當(dāng)一個(gè)基于電路交換的呼叫到達(dá)時(shí)，B類終端能夠暫停對(duì)分組數(shù)據(jù)的處理，而后再恢復(fù)處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。（3）C類終端必須被人工設(shè)置為電路交換模式或分組交換模式，當(dāng)它處于電路交換模式時(shí)，無(wú)法接收分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，反之亦然。還有一些C類終端只能處理分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。5.5.3EDGE

1提出背景

作為介于現(xiàn)有第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)與第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)之間的一種過渡性數(shù)據(jù)通信技術(shù)，EDGE（EnhancedDatarateforGSMEvolution）能夠大大提高現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)服務(wù)速率。Ericsson公司于1997年第一次向ETSI提出了EDGE的概念。同年，ETSI批準(zhǔn)了EDGE的可行性研究，這對(duì)以后EDGE的發(fā)展鋪平了道路。盡管EDGE仍然使用了GSM載波帶寬和時(shí)隙結(jié)構(gòu)，但它也能夠用于其他蜂窩通信系統(tǒng)。EDGE可以被視為一個(gè)提供高比特率、并且因此促進(jìn)蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)向第三代功能演進(jìn)的、有效的通用無(wú)線接口技術(shù)。ETSI：歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)5.5.3.2技術(shù)特點(diǎn)

EDGE無(wú)線接口的主要作用是使當(dāng)前的蜂窩通信系統(tǒng)可以獲得更高的數(shù)據(jù)通信速率。

EDGE規(guī)范的基本指導(dǎo)思想是盡可能多地利用現(xiàn)有的GSM數(shù)據(jù)服務(wù)類型，大大提高其數(shù)據(jù)通信速率。在連接移動(dòng)終端的地方可以采取兩種調(diào)制方式。第一種是將GMSK傳輸用于上行鏈路，將8PSK用于下行鏈路。第二種方式就是在上行鏈路和下行鏈路中都采取8PSK方式進(jìn)行傳輸。5.5.43G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1需求分析

由于話務(wù)密度的不斷增長(zhǎng)，第二代移動(dòng)通信有限的頻率資源已接近枯竭，移動(dòng)通信的進(jìn)一步發(fā)展迫切需求新的頻段，以及能夠更加有效利用頻譜的無(wú)線通信技術(shù)。另一方面，第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)與第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)是話音業(yè)務(wù)，相應(yīng)的核心網(wǎng)是基于電路交換的網(wǎng)絡(luò)。隨著網(wǎng)絡(luò)容量需求的不斷增加，TDM技術(shù)的高成本、設(shè)備的復(fù)雜性以及管理的不靈活性日益明顯。此外，TDM網(wǎng)絡(luò)無(wú)法滿足高速的基于分組的話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的要求。同時(shí)2.5G系統(tǒng)只是在原有無(wú)線技術(shù)和通信平臺(tái)上的改進(jìn)，其業(yè)務(wù)速率的提高以及提供業(yè)務(wù)的靈活性等方面都受到很大限制，因此不能從根本上改變2G以話音業(yè)務(wù)和低速電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的局面。5.5.4.2標(biāo)準(zhǔn)概述

當(dāng)前，全球移動(dòng)通信存在三種主流的3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA，在技術(shù)上各有千秋，目前是共存競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系，至于誰(shuí)能在3G時(shí)代占據(jù)更大市場(chǎng)份額，關(guān)鍵是看哪種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更符合市場(chǎng)和用戶需求。需要注意的是，雖然CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA同屬3G的主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但是仍然可以將其分為兩類：CDMA2000和WCDMA并作一類，TD-SCDMA為一類。因?yàn)樵诩夹g(shù)上CDMA2000和WCDMA是FDD標(biāo)準(zhǔn)，而TD-SCDMA則是一個(gè)TDD標(biāo)準(zhǔn)。TDD時(shí)分雙工(TimeDivisionDuplexing)在TDD模式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，接收和傳送在同一頻率信道(即載波)的不同時(shí)隙，用保證時(shí)間來(lái)分離接收和傳送信道。FDD頻分雙工

FDD（FrequencyDivisionDuplexing）：也稱為全雙工，操作時(shí)需要兩個(gè)獨(dú)立的信道。一個(gè)信道用來(lái)向下傳送信息，另一個(gè)信道用來(lái)向上傳送信息。兩個(gè)信道之間存在一個(gè)保護(hù)頻段，以防止鄰近的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間產(chǎn)生相互干擾。3G的關(guān)鍵技術(shù)是CDMACDMA系統(tǒng)是基于碼分技術(shù)（擴(kuò)頻技術(shù)）和多址技術(shù)的通信系統(tǒng)，系統(tǒng)為每個(gè)用戶分配各自特定地址碼。地址碼之間具有相互準(zhǔn)正交性，從而在時(shí)間、空間和頻率上都可以重疊；將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原有的數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，接收端進(jìn)行向反的過程，進(jìn)行解擴(kuò)，增強(qiáng)了抗干擾的能力。

CDMA2000是從cdmaOne演進(jìn)而來(lái)的第三代移動(dòng)通信技術(shù)。事實(shí)上，CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)體系結(jié)構(gòu)，稱為CDMA2000family，它同樣還包含一系列的子標(biāo)準(zhǔn)。CDMA2000的發(fā)起者主要是美國(guó)和韓國(guó)，CDMA2000繼承了IS-95窄帶CDMA系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商同樣可以在窄帶CDMA網(wǎng)絡(luò)中更換或增加部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備過渡到3G。、CDMA2000的主要技術(shù)特點(diǎn)簡(jiǎn)單說(shuō)明如下：前、反向同時(shí)采用導(dǎo)頻輔助相干解調(diào)，擴(kuò)頻碼選擇采用相同M序列，通過不同的相位偏置區(qū)分不同的小區(qū)和用戶；

射頻帶寬從1.25MHz到20MHz可調(diào)；快速前向和反向功率控制；下行信道中采用公共連續(xù)導(dǎo)頻方式進(jìn)行相干檢測(cè)，提高系統(tǒng)容量；在下行信道傳輸中，定義直擴(kuò)和多載波傳輸兩種方式，碼片速率分別為3.6864Mcps和1.22Mcps，多載波方式能很好地兼容IS-95網(wǎng)絡(luò)；設(shè)計(jì)了兩類碼復(fù)用業(yè)務(wù)信道，基本信道用于傳送語(yǔ)音、信令和低速數(shù)據(jù)，是一個(gè)可變速率信道，補(bǔ)充信道用以傳送高速率數(shù)據(jù)，在分組數(shù)據(jù)傳送上應(yīng)用了ALOHA技術(shù)，改善傳輸性能；在同步方式上CDMA2000與IS-95相同，基站間同步采用GPS方式。

WCDMA的發(fā)起者主要是歐洲和日本，WCDMA繼承了第二代移動(dòng)通信體制GSM標(biāo)準(zhǔn)化程度高和開放性好的特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展順利，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以通過在GSM網(wǎng)絡(luò)上引入GPRS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和新業(yè)務(wù)，培育數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)消費(fèi)群體，逐步過渡到3G。WCDMA的主要技術(shù)特點(diǎn)簡(jiǎn)單介紹如下：支持高速數(shù)據(jù)傳輸，慢速移動(dòng)時(shí)為384kb/s，室內(nèi)走動(dòng)時(shí)可達(dá)2Mb/s；支持異步和同步的基站運(yùn)行方式，組網(wǎng)方便和靈活；調(diào)制方式上行為BPSK，下行為QPSK，解調(diào)方式為導(dǎo)頻輔助的相干解調(diào)；支持三種編碼方式，在話音信道采用卷積碼（R=1/3，K=9）進(jìn)行內(nèi)部編碼和Veterbi解碼，在數(shù)據(jù)信道采用ReedSolomon編碼，在控制信道采用卷積碼（R=1/2,K=9）進(jìn)行內(nèi)部編碼和Veterbi解碼；能夠適應(yīng)多種速率的傳輸，可靈活地提供多種業(yè)務(wù)，并根據(jù)不同的業(yè)務(wù)質(zhì)量和業(yè)務(wù)速率分配不同的資源，同時(shí)對(duì)多速率、多媒體業(yè)務(wù)可通過改變擴(kuò)頻比和多碼并行傳送的方式來(lái)實(shí)現(xiàn).

TD-SCDMA是中國(guó)提出的（中國(guó)大唐集團(tuán)和西門子公司聯(lián)合開發(fā)）第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，自1998年正式向ITU提交以來(lái)，已經(jīng)歷十多年時(shí)間，完成了標(biāo)準(zhǔn)的專家組評(píng)估、ITU認(rèn)可并發(fā)布、與3GPP體系的融合、新技術(shù)特性的引入等一系列的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作，從而使TD－SCDMA成為第一個(gè)由中國(guó)提出的，以我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)為主的、被國(guó)際上廣泛接受和認(rèn)可的無(wú)線通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。TD-SCDMA的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：采用智能天線技術(shù)，提高了頻譜效率；采用同步CDMA技術(shù)，降低上行用戶間的干擾和保持時(shí)隙寬度；接收機(jī)和發(fā)射機(jī)采用軟件無(wú)線電技術(shù)，并采用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)來(lái)降低多址干擾；具有上下行不對(duì)稱信道分配能力，適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；采用接力切換降低掉話率，提高切換的效率；核心網(wǎng)絡(luò)基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，并保持與它們的兼容性；基站間采用GPS或者網(wǎng)絡(luò)同步方式，降低基站間干擾。5.5.4.3標(biāo)準(zhǔn)比較和分析

WCDMA和CDMA2000能滿足IMT-2000提出的全部技術(shù)要求，包括支持高比特率多媒體業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)和IP接入等。這兩種系統(tǒng)的無(wú)線傳輸技術(shù)均基于DS-CDMA作為多用戶接入技術(shù)，單就技術(shù)來(lái)說(shuō)，WCDMA和CDMA2000在技術(shù)先進(jìn)性和發(fā)展成熟度上各具優(yōu)勢(shì)，但總體來(lái)看，WCDMA似乎更勝一籌，以下是WCDMA相對(duì)CDMA2000的一些優(yōu)勢(shì)：（1）WCDMA使用的帶寬和碼片速率（3.84Mcps）是CDMA20001x演進(jìn)家族的三倍以上，因而能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號(hào)開銷。此外，更高的碼片速率也改善了接收機(jī)解決多徑效應(yīng)的能力；（2）WCDMA在小區(qū)站點(diǎn)同步方面的設(shè)計(jì)是使用異步基站，而CDMA2000基站則通常通過GPS實(shí)現(xiàn)同步，這將造成室內(nèi)和城市小區(qū)（采用室內(nèi)天線）部署的困難；

（3）由于支持1xEV-DO的TDM接入系統(tǒng)采用共享時(shí)分復(fù)用下行鏈路，它具有固定時(shí)隙，因此CDMA2000物理層兼容性較差；（4）WCDMA較CDMA2000能夠更加靈活地處理話音和數(shù)據(jù)混合業(yè)務(wù)；（5）WCDMA進(jìn)行功率控制的頻率幾乎是CDMA2000的兩倍，達(dá)到每秒1500次（1.5kHz），因而能保證更好的信號(hào)質(zhì)量，并支持更多的用戶；（6）CDMA2000的導(dǎo)頻信道大約需要下行鏈路總傳輸功率的20%，相比之下WCDMA只需要約10%，因而可以節(jié)省更多的公用信道的開銷；（7）為支持基于GSM的GPRS業(yè)務(wù)而部署的所有業(yè)務(wù)（如計(jì)費(fèi)、安全、漫游等）也支持WCDMA業(yè)務(wù)，而為了完善新的數(shù)據(jù)/話音網(wǎng)絡(luò)，CDMA20001x必須添加額外的網(wǎng)元或進(jìn)行功能的升級(jí)。TD-SCDMA與WCDMA和CDMA2000相比，具有如下的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：（1）頻譜利用率高：TD-SCDMA采用TDD方式和CDMA和TDMA的多址技術(shù)，在傳輸中很容易針對(duì)不同類型的業(yè)務(wù)設(shè)置上、下行鏈路轉(zhuǎn)換點(diǎn)，因而可以使總的頻譜效率更高；（2）支持多種通信接口：TD-SCDMA同時(shí)滿足Iub、A、Gb、Iu、IuR多種接口要求，基站子系統(tǒng)既可作為2G和2.5G的GSM基站的擴(kuò)容，又可作為3G網(wǎng)中的基站子系統(tǒng)，能同時(shí)兼顧現(xiàn)在的需求和未來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展；（3）頻譜靈活性強(qiáng)：TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)頻譜靈活性強(qiáng)，僅需單一1.6M的頻帶就可提供速率達(dá)2M的3G業(yè)務(wù)需求，而且非常適合非對(duì)稱業(yè)務(wù)的傳輸；（4）系統(tǒng)性能穩(wěn)定：TD-SCDMA收發(fā)在同一頻段上，上行鏈路和下行鏈路的無(wú)線環(huán)境一致性很好，更適合使用新興的"智能天線"技術(shù)；利用了CDMA和TDMA結(jié)合的多址方式，更利于聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)的采用，這些技術(shù)都能減少了干擾，提高系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性；

（5）與傳統(tǒng)系統(tǒng)兼容性好：TD-SCDMA支持現(xiàn)存的覆蓋結(jié)構(gòu)，信令協(xié)議可以后向兼容，網(wǎng)絡(luò)不必引入新的呼叫模式，能夠?qū)崿F(xiàn)從現(xiàn)存的通信系統(tǒng)到下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的平滑過渡；（6）系統(tǒng)設(shè)備成本低：TD-SCDMA上下行工作于同一頻率，對(duì)稱的電波傳播特性使之便于利用智能天線等新技術(shù)，這也可達(dá)到降低成本的目的;在無(wú)線基站方面，TD-SCDMA的設(shè)備成本也比較低；（7）支持與傳統(tǒng)系統(tǒng)間的切換功能：TD-SCDMA技術(shù)支持多載波直接擴(kuò)頻系統(tǒng)，可以再利用現(xiàn)有的框架設(shè)備、小區(qū)規(guī)劃、操作系統(tǒng)、賬單系統(tǒng)等，在所有環(huán)境下支持對(duì)稱或不對(duì)稱的數(shù)據(jù)速率。5.5.5E3G/B3G系統(tǒng)13GPP長(zhǎng)期演進(jìn)項(xiàng)目（3GPPLTE）

3GPP已經(jīng)確定了增強(qiáng)型3G（E3G）的戰(zhàn)略發(fā)展方向、工作計(jì)劃和關(guān)鍵的技術(shù)要求，并提出了如下E3G系統(tǒng)業(yè)務(wù)能力的設(shè)計(jì)目標(biāo)：

1）數(shù)據(jù)速率和頻譜效率：峰值速率為下行100Mb/s，上行50Mb/s，頻譜效率為下行5b/s/Hz，上行為2.5b/s/Hz；支持成對(duì)（Paired）和不成對(duì)（Unpaired）的頻譜分配。

2）時(shí)延：系統(tǒng)以分組域業(yè)務(wù)為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，以支持實(shí)時(shí)性強(qiáng)的業(yè)務(wù)，降低無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延。目前的指標(biāo)主要是參考IP語(yǔ)音（VoIP）等各種實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）要求而得到的。同時(shí)系統(tǒng)減小了控制平面的狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)延，有利于改善用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的體驗(yàn)。在用戶數(shù)據(jù)平面，空中單向時(shí)延小于5ms；在控制平面，用戶從空閑狀態(tài)到連接狀態(tài)的時(shí)延小于100ms。

3）覆蓋和移動(dòng)性：小區(qū)覆蓋半徑在5km以下時(shí)，應(yīng)該滿足長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）項(xiàng)目的所有性能要求，支持小于30km的小區(qū)覆蓋能力，但允許有一定的性能損失。

4）面向廣播、多播的MBMS業(yè)務(wù)：演進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)該增強(qiáng)對(duì)于組播和廣播業(yè)務(wù)（MBMS）的支持，實(shí)現(xiàn)MBMS這種非對(duì)稱業(yè)務(wù)與雙向業(yè)務(wù)的結(jié)合，以及MBMS在非對(duì)稱頻段的使用。5.5.5.2B3G系統(tǒng)1．提出背景第三代（3G）移動(dòng)通信系統(tǒng)從2001年起先后在世界各發(fā)達(dá)國(guó)家投入商用，我國(guó)的3G也在2009年開始投入商用。目前用戶對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的速率要求越來(lái)越高，3G系統(tǒng)已不能滿足用戶的需求，特別是難以滿足高速移動(dòng)下的用戶的傳輸速率需求。因此在3G的研發(fā)和應(yīng)用如火如荼之際，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界已經(jīng)在思考、構(gòu)建和展望B3G移動(dòng)通信系統(tǒng)的藍(lán)圖。由于國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）將3G標(biāo)準(zhǔn)稱為IMT-2000（全球移動(dòng)電信-2000），所以B3G所用的學(xué)名為BeyondIMT-2000，并于1999年將BeyondIMT-2000的概念與需求研究正式列入議事日程。2001年10月在東京進(jìn)行的ITU-RWP8F會(huì)議上，初步明確了基本研究框架，并指出BeyondIMT-2000是指廣泛用于各種電信環(huán)境的無(wú)線系統(tǒng)的總和，包括蜂窩、固定無(wú)線接入、游牧接入系統(tǒng)等，不僅具有涵蓋目前的IMT-2000、無(wú)線接入和數(shù)字廣播等系統(tǒng)的能力，而且還將新增兩個(gè)部分：支持100Mb/s的蜂窩系統(tǒng)和支持高達(dá)1Gb/s速率的游牧和本地?zé)o線接入系統(tǒng).2．技術(shù)特點(diǎn)和挑戰(zhàn)與現(xiàn)有3G系統(tǒng)相比，B3G系統(tǒng)具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

（1）B3G系統(tǒng)的容量大幅提高：為了適應(yīng)數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)不斷增長(zhǎng)的需求，B3G系統(tǒng)的容量至少為3G系統(tǒng)的10倍。在高速移動(dòng)環(huán)境支持最高約100Mbps的速率，在低速移動(dòng)環(huán)境達(dá)到1Gbps速率。（2）B3G系統(tǒng)是一個(gè)無(wú)縫移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)：B3G系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)多個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫漫游。無(wú)線通信領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的融合。B3G系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線接入網(wǎng)的融合體，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)與無(wú)線LAN的無(wú)縫連接。（3）B3G系統(tǒng)是一個(gè)基于IP的網(wǎng)絡(luò)：B3G系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個(gè)基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，因此核心網(wǎng)獨(dú)立于各種具體的無(wú)線接入方案，可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫互連，能提供端到端的IP業(yè)務(wù)，能同已有的核心網(wǎng)和PSTN共存。

（4）B3G系統(tǒng)能支持不同QoS的業(yè)務(wù)：B3G系統(tǒng)通過動(dòng)態(tài)帶寬分配和調(diào)節(jié)發(fā)射功率來(lái)提供不同質(zhì)量的業(yè)務(wù)。

從目前移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和研究動(dòng)態(tài)可以看出，B3G移動(dòng)通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)所具備的特征及對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)提出的挑戰(zhàn)主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將由從屬地位上升為主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)是以滿足話音業(yè)務(wù)需求而設(shè)計(jì)的，如果B3G系統(tǒng)生搬硬套其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和空中接口方案，將無(wú)法適應(yīng)這一需求。因此需要運(yùn)用全新的理念，設(shè)計(jì)基于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)線傳輸方案及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最大程度滿足B3G系統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占優(yōu)的特點(diǎn)。（2）移動(dòng)通信系統(tǒng)所支持的業(yè)務(wù)種類顯著增多。由于不同的業(yè)務(wù)具有不同的特點(diǎn)，所以對(duì)系統(tǒng)的要求也有非常顯著的差異。這需要系統(tǒng)具有支持多種業(yè)務(wù)的能力。因此系統(tǒng)的復(fù)雜度將顯著提高，無(wú)線資源的分配方式需要高度靈活。（3）業(yè)務(wù)規(guī)模顯著增大。一般認(rèn)為B3G系統(tǒng)的容量將比3G提高10倍以上，這就需要系統(tǒng)在信息傳遞能力方面有本質(zhì)性的提高。

（4）業(yè)務(wù)的峰值傳輸速率將提高一至兩個(gè)量級(jí)，達(dá)到100Mb/s以上。傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)所用的3GHz以下頻段無(wú)法滿足這一要求，需要開發(fā)頻率更高的無(wú)線資源。由此所帶來(lái)的問題是，電波的傳輸特性將更為惡劣，受天氣以及物理環(huán)境的影響更大。如果采用傳統(tǒng)意義上的蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，則發(fā)射功率需相應(yīng)地增加十倍甚至上百倍，電磁兼容問題將變得無(wú)法容忍，因此需要采用全新的小區(qū)結(jié)構(gòu)解決此問題。（5）業(yè)務(wù)傳輸速率的動(dòng)態(tài)范圍將擴(kuò)大，可能會(huì)在10kb/s至100Mb/s之間動(dòng)態(tài)地變化。為了滿足這一需求，B3G系統(tǒng)的無(wú)線資源調(diào)配方式必須極為靈活，能夠高效地適應(yīng)數(shù)據(jù)速率的大動(dòng)態(tài)變化范圍。（6）考慮業(yè)務(wù)的地點(diǎn)和時(shí)間分布將呈現(xiàn)較大的差異。例如，突發(fā)事件發(fā)生時(shí)用戶業(yè)務(wù)需求突然急增，需要系統(tǒng)具有相應(yīng)的應(yīng)急增容措施。業(yè)務(wù)的上述特征需要系統(tǒng)在通信容量方面具有較好的環(huán)境自適應(yīng)性。5.6移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)

5.6.1移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的提出和發(fā)展5.6.2移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的參考模型

業(yè)界對(duì)于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)有不同的理解。MarkWeiser等人認(rèn)為它是不可見計(jì)算（InvisibleComputing）和無(wú)處不在的計(jì)算（UbiquitousComputing），Satyanarayanan等人認(rèn)為它是普適計(jì)算（PervasiveComputing），WWRF（世界無(wú)線研究論壇）則把它看作是自適應(yīng)的、個(gè)性化的、知曉周圍環(huán)境的服務(wù)（AdaptablePersonalizedAmbient-awareServices）。

未來(lái)通信最顯著的特征也許就是多樣性，應(yīng)用的種類將是多樣的，通信模式和服務(wù)質(zhì)量要求也是多樣的，移動(dòng)終端將支持多種接入模式，移動(dòng)終端上通常會(huì)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用，一些應(yīng)用甚至需要根據(jù)連接特性更改它們的行為。

下面簡(jiǎn)要介紹WWRF、MWIF（移動(dòng)無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)論壇）和NOKIA等給出的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)參考模型與體系架構(gòu)，它們的共同點(diǎn)在于仍采用分層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)。1WWRF的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)參考模型如圖5.8所示，各種應(yīng)用通過開放的API獲得用戶交互支持或移動(dòng)中間件的服務(wù)，該模型中移動(dòng)中間件層由多個(gè)通用服務(wù)元素構(gòu)成：包括建模服務(wù)、存在服務(wù)、移動(dòng)數(shù)據(jù)管理、配置管理、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、事件通知、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。圖5.8WWRF的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)參考模型2MWIF的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)體系框架

MWIF提出的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)框架如圖5.9所示，主要考慮了目前固定IP網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商向移動(dòng)無(wú)線IP運(yùn)營(yíng)商演化，其目的是發(fā)展移動(dòng)無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)及推進(jìn)固定網(wǎng)絡(luò)與3G的融合。在該體系框架中，接入網(wǎng)和核心網(wǎng)使用IP協(xié)議進(jìn)行傳輸和控制，采用IP實(shí)現(xiàn)端到端連接，網(wǎng)絡(luò)具有以下功能：鑒權(quán)、授權(quán)和計(jì)費(fèi)、命名和目錄服務(wù)、IP移動(dòng)性、網(wǎng)絡(luò)管理、QoS、安全性、會(huì)話管理等。另外，該體系框架將傳輸與控制分離，移動(dòng)性管理與會(huì)話控制分離，使得體系結(jié)構(gòu)具有較高的靈活性。圖5.9MWIF給出的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)參考模型4移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的展望業(yè)界認(rèn)為：有線互聯(lián)網(wǎng)向具有新的功能與應(yīng)用的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展。

移動(dòng)性、個(gè)性化、定位功能的需求。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵特征：IP透明：端到端的通信路徑中所有涉及的部分都必須支持IP。尋址：每個(gè)用戶有一個(gè)唯一的且獨(dú)立于用戶所在地的地址。移動(dòng)性管理：必須有在全球范圍內(nèi)的漫游能力。定位與本地化：能夠定位用戶，以提供與位置有關(guān)的業(yè)務(wù)。個(gè)性化：提供用戶指定的信息。關(guān)于面向服務(wù)的移動(dòng)性管理，建議使用移動(dòng)代理來(lái)處理分布式計(jì)算服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)以