《現(xiàn)代通信網(wǎng)》課件第八章 移動通信網(wǎng)

第八章移動通信網(wǎng)8.1移動通信概述8.2第二代移動通信系統(tǒng)8.3第三代移動通信系統(tǒng)8.4第四代移動通信系統(tǒng)8.5第五代移動通信技術(shù)2024/8/19定義移動通信是指通信的一方或雙方可以在移動中進行的通信過程，也就是說，至少有一方具有可移動性。終端的移動性：手機、車載臺。個人的移動性：SIM/UIM卡方式支持的業(yè)務(wù)。特點：1)用戶的移動性。2)電波傳播條件復(fù)雜。3)噪聲和干擾嚴(yán)重。4)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。5)有限的頻率資源。2024/8/19移動通信的分類蜂窩移動通信系統(tǒng)衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)集群移動通信2024/8/19移動通信的發(fā)展歷程第一代移動通信系統(tǒng)模擬移動通信系統(tǒng)，以美國的AMPS(IS-54)和英國的TACS為代表頻分雙工、頻分多址制式蜂窩組網(wǎng)技術(shù)缺點：信道利用率較低，通信容量有限，通話質(zhì)量一般，保密性差，制式太多，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，互不兼容，不能提供非話業(yè)務(wù)，不能提供自動漫游2024/8/19移動通信的發(fā)展歷程第二代移動通信系統(tǒng)數(shù)字移動通信系統(tǒng)，以GSM和窄帶CDMA系統(tǒng)為典型代表。數(shù)字技術(shù)，蜂窩組網(wǎng)時分多址和碼分多址技術(shù)優(yōu)點：克服了1G的弱點，話音質(zhì)量及保密性得到了很大提高，可實現(xiàn)不同地區(qū)的自動漫游。缺點：系統(tǒng)帶寬有限，限制了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，也無法實現(xiàn)移動多媒體業(yè)務(wù)。并且由于各國標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，無法實現(xiàn)全球漫游。2024/8/19移動通信的發(fā)展歷程第三代移動通信系統(tǒng)1985年ITU-T提出了第三代移動通信系統(tǒng)的概念，最初命名為未來公共陸地移動通信系統(tǒng)FPLMTS（FuturePublicLandMobileTelecommunicationSystem），后來考慮到該系統(tǒng)將于2000年左右進入商用市場，工作頻段在2000MHz，最高業(yè)務(wù)速率為2000kbps，故1996年更名為IMT-2000(InternationalMobileTelecommunication-2000)。目標(biāo)是能提供多種類型、高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)；能實現(xiàn)全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力；與固定網(wǎng)絡(luò)的各種業(yè)務(wù)相互兼容，具有高服務(wù)質(zhì)量；與全球范圍內(nèi)使用的小型便攜式終端在任何時候任何地點進行任何種類的通信。3G系統(tǒng)主要有三種制式：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。2024/8/19移動通信的發(fā)展歷程第四代移動通信系統(tǒng)4G技術(shù)的正式名稱是由ITU-R命名的IMT-Advanced，可提供高速的蜂窩移動通信，其下載傳輸速率可以達到百兆級。目前的4G系統(tǒng)包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，但從嚴(yán)格意義上來講，LTE只能算作3.9G，盡管被宣傳為4G無線標(biāo)準(zhǔn)，但它其實并未達到IMT-Advanced，即4G的標(biāo)準(zhǔn)。只有升級版的LTE-Advanced才滿足ITU對4G的要求。4G移動通信網(wǎng)絡(luò)能夠滿足用戶寬帶移動互聯(lián)的要求，快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量、音頻、視頻和圖像等。2024/8/19移動通信的發(fā)展歷程第五代移動通信系統(tǒng)面向2020年及未來，移動通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)將邁入第五代移動通信(5G)的發(fā)展階段，目前5G正處于研究當(dāng)中。2015年6月國際電信聯(lián)盟ITU已制定5G發(fā)展的總體路線圖，并將其命名為“IMT-2020”。預(yù)計未來5G網(wǎng)絡(luò)將至少有20Gbps的速度，預(yù)計將在2020年商用。2024/8/19覆蓋方式：大區(qū)制大區(qū)制移動通信系統(tǒng)：覆蓋范圍30~50km，發(fā)射功率50~200W，天線很高；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，頻道數(shù)目少，無需無線交換，直接與PSTN連接。大區(qū)系統(tǒng)的局限性：覆蓋范圍有限；服務(wù)的用戶容量有限；服務(wù)性能較差；頻譜利用率低2024/8/19覆蓋方式：小區(qū)制（蜂窩思想）1949，Bell實驗室提出低功率發(fā)射機和小覆蓋區(qū)域或蜂窩、越區(qū)切換和中央控制（自動化、程控化、智能化）。頻率（或時隙或碼字）可在空間間隔一定距離時獲得復(fù)用。系統(tǒng)容量受干擾限制。由基站執(zhí)行呼叫建立、越區(qū)切換、選路等集中控制功能。2024/8/19123456712345672112345671234567系統(tǒng)構(gòu)成1.核心網(wǎng)包含實現(xiàn)用戶移動業(yè)務(wù)的交換中心和用于存儲各種數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。2.無線接入網(wǎng)3.終端 移動通信網(wǎng)中的終端稱為移動臺MS（MobileStation），即手機或車載移動臺。2024/8/192024/8/19多址技術(shù)

自從電話技術(shù)和無線電技術(shù)問世以來，人們就在試圖通過單條電路傳送盡可能多的業(yè)務(wù)傳輸介質(zhì)類型舉例：雙絞線同軸電纜光纜空中接口(無線電信號)采用多址技術(shù)的好處增加系統(tǒng)的容量，為更多的用戶提供服務(wù)因為所需傳輸媒介減少，降低了系統(tǒng)成本降低單用戶的費用更易于管理傳輸介質(zhì)每對用戶各自通過傳輸介質(zhì)使用一專用電路通信而彼此并不知道其他用戶的存在。多址技術(shù)：多個獨立用戶同時使用傳輸介質(zhì)而互不影響。2024/8/19

多址技術(shù)物理傳輸介質(zhì)是一種可以根據(jù)所采用的不同技術(shù)進一步劃分為單個信道的資源：下面介紹幾種最流行的多址技術(shù)：

FDMA

頻分多址每個用戶使用不同的頻率一個信道對應(yīng)一個頻率TDMA

時分多址每個用戶使用不同的時隙一個信道就是特定頻率的特定時隙CDMA

碼分多址一個信道對應(yīng)一種獨特的碼序列。每個用戶使用相同的頻率，但采用不同的碼序列。OFDMA正交頻分多址為每個用戶分配載波組中的一組或幾組來區(qū)分用戶并傳輸數(shù)據(jù)。多址技術(shù)2024/8/19FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMAOFDMA雙工方式雙工通信中，需要用一定的技術(shù)來區(qū)分不同方向的信道，常用兩種方式：FDD：頻分雙工TDD：時分雙工2024/8/19UplinkDownlink一般的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以GSM為例，全國GSM移動電話網(wǎng)按大區(qū)設(shè)立一級匯接中心、省內(nèi)設(shè)立二級匯接中心、移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)設(shè)立端局構(gòu)成三級網(wǎng)路結(jié)構(gòu)。三級網(wǎng)路結(jié)構(gòu)組成了一個完全獨立的數(shù)字移動通信網(wǎng)路。2024/8/19移動通信網(wǎng)中的號碼

移動臺國際ISDN號碼(MSISDN：MobileStationinternationalISDNnumber)國際移動用戶標(biāo)識號(IMSI：InternationalMobileSubscriberIdentification)國際移動臺設(shè)備標(biāo)識號(IMEI：InternationalMobileEquipmentIdentification)移動臺漫游號碼(MSRN：MobileStationRoamingNumber)臨時移動用戶識別碼(TMSI：TemporaryMobileSubscriberIdentities)2024/8/19第八章移動通信網(wǎng)8.1移動通信概述8.2第二代移動通信系統(tǒng)8.3第三代移動通信系統(tǒng)8.4第四代移動通信系統(tǒng)8.5第五代移動通信技術(shù)2024/8/198.2.1GSM大容量頻譜效率高，頻率復(fù)用程度高質(zhì)量好話音質(zhì)量，無線鏈路可靠開放的接口空中接口，網(wǎng)絡(luò)之間，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實體之間安全性鑒權(quán)，加密，TMSI號碼2024/8/19GSM主要性能特點與ISDN，PSTN的互連全球漫游基于SIM卡多種業(yè)務(wù)提供能力2024/8/19GSM規(guī)范系列（ETSI）01系列：概述02系列：業(yè)務(wù)方面03系列：網(wǎng)絡(luò)方面04系列：MS-BS接口和規(guī)約（空中接口2，3層）05系列：無線傳輸?shù)奈锢韺樱罩薪涌诘谝粚樱?6系列：語音編碼規(guī)范07系列：對移動臺的終端適配08系列：BS到MSC接口（A和Abis接口）09系列：網(wǎng)絡(luò)互連10系列：暫缺11系列：設(shè)備和型號批準(zhǔn)規(guī)范12系列：操作和維護2024/8/19主要性能參數(shù)－工作頻段900MHz頻段：890～915（上行）935～960（下行）雙工間隔45MHz，工作帶寬25MHz，載頻間隔200kHz1800MHz頻段：1710～1785（上行）1805～1880（上行）雙工間隔為95MHz，工作帶寬75MHz，載頻間隔200kHz。2024/8/19主要性能參數(shù)－多址方案GSM結(jié)合了頻分復(fù)用（FDM）和時分復(fù)用（TDM）＋FDD頻率被劃分成了200kHz的頻帶一個頻帶內(nèi)的信道被分成8個時隙頻率配置采用等間隔頻道配置法，頻道序號為1～124。頻道序號與頻點中心標(biāo)稱頻率的關(guān)系FL（n）＝890.2Mhz+(n-1)*0.2Mhz,(uplink）Fh(n)=FL（n）+45Mhz（downlink）n=1~1242024/8/19系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與接口2024/8/19組成部分移動臺無線接入網(wǎng)部分稱為基站子系統(tǒng)BSS基站收發(fā)臺BTS基站控制器BSC核心網(wǎng)部分稱為網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS移動交換中心MSC操作維護中心OMC歸屬位置寄存器HLR訪問位置寄存器VLR鑒權(quán)認(rèn)證中心AUC設(shè)備標(biāo)志寄存器EIR2024/8/19移動臺MS用戶識別模塊(SIM)

SIM卡是一張“智能卡”，插在移動設(shè)備里，包含移動用戶的信息，因此稱為用戶識別模塊。2024/8/19移動臺(MS).移動設(shè)備(ME).用戶識別模塊(SIM)基站子系統(tǒng)一個BSS包括一個BSC和一個或多個BTSBTSBTS是BSS的無線部分，受控于基站控制器BSC，包括無線傳輸所需要的各種硬件和軟件，如發(fā)射機、接收機、天線、連接基站控制器的接口電路以及收發(fā)臺本身所需要的檢測和控制裝置等。它完成BSC與無線信道之間的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)BTS與MS之間通過空中接口的無線傳輸及相關(guān)的控制功能。BSCBSC是BSS的控制部分，處于基站收發(fā)臺BTS和移動交換中心MSC之間。一個基站控制器通常控制幾個基站收發(fā)臺，主要功能是進行無線信道管理、實施呼叫和通信鏈路的建立和拆除，并為本控制區(qū)內(nèi)移動臺越區(qū)切換進行控制等。2024/8/19移動交換子系統(tǒng)MSS完成GSM的主要交換功能，同時管理用戶數(shù)據(jù)和移動性所需的數(shù)據(jù)庫。主要包含：移動交換中心（MSC）網(wǎng)關(guān)MSC(GMSC)拜訪位置寄存器（VLR）歸屬位置寄存器（HLR）鑒權(quán)中心（AUC）設(shè)備識別寄存器（EIR）操作和維護中心（OMC）2024/8/19移動交換中心（MSC）MSC是PLMN的核心。主要功能：主要功能是協(xié)調(diào)GSM用戶呼叫的建立控制BSC間的切換通過7號信令網(wǎng)協(xié)調(diào)VLR，HLR及OSS間的工作2024/8/19歸屬地位置寄存器HLR

HLR存儲兩類信息：一是有關(guān)移動用戶的參數(shù)，包括移動用戶識別號碼、用戶類別和補充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)；一是有關(guān)移動用戶目前所處位置的信息，以便建立至移動臺的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等，并負(fù)責(zé)當(dāng)用戶的訪問區(qū)域變化時，信息的更新。2024/8/19來訪者位置寄存器（VLR）VLR通常與MSC合設(shè)，其中存儲MSC所管轄區(qū)域中的移動臺（稱來訪客戶）的用戶數(shù)據(jù)，包括：用戶號碼、移動臺的位置區(qū)信息、用戶狀態(tài)和用戶可獲得的服務(wù)等參數(shù)。移動臺狀態(tài)(開/關(guān)機）當(dāng)前用戶的位置區(qū)識別碼臨時移動用戶識別碼(TMSI)移動用戶漫游號碼(MSRN)2024/8/19設(shè)備識別寄存器（EIR）EIR存儲具有一個用于確認(rèn)國際移動設(shè)備識別碼(IMEI)的集中數(shù)據(jù)庫。完成對移動設(shè)備的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能，以防止非法移動臺的使用。EIR中存有三種名單：白名單：存貯已分配給可參與運營的GSM各國的所有設(shè)備識別標(biāo)識IMEI。黑名單：貯所有應(yīng)被禁用的設(shè)備識別標(biāo)識IMEI?；颐麊危捍尜A有故障的以及未經(jīng)型號認(rèn)證的設(shè)備識別標(biāo)識IMEI，由網(wǎng)路運營者決定。2024/8/19鑒權(quán)中心（AUC）

AUC屬于HLR的一個功能單元部分，專門用于GSM系統(tǒng)的安全性管理。鑒權(quán)中心產(chǎn)生鑒權(quán)三元組（隨機數(shù)RAND、符號響應(yīng)SRES、加密鍵Kc），用來鑒權(quán)用戶身份的合法性以及對無線接口上的話音、數(shù)據(jù)、信令信號進行加密，防止無權(quán)用戶接入和保證移動用戶通信的安全。2024/8/19操作和維護中心OMC對全網(wǎng)中每個設(shè)備實體進行監(jiān)控和操作，實現(xiàn)對GSM網(wǎng)內(nèi)各種部件的功能監(jiān)視、狀態(tài)報告、故障診斷、話務(wù)量的統(tǒng)計和計費數(shù)據(jù)的記錄與傳遞等功能。2024/8/19子系統(tǒng)之間的接口2024/8/19MSC/VLRMSC/VLRBTSBTSBTSHLR/AUCOMCEIRMSOSSBSCBSCBSSA接口Um接口Abis接口NO.7Abis接口子系統(tǒng)之間的接口A接口為NSS與BSS之間的通信接口Abis接口為基站子系統(tǒng)的兩個功能實體BSC和BTS之間的通信接口Um接口(空中接口)MS與BTS之間的通信接口此外還有網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口B接口、C接口、D接口、E接口、G接口、H接口2024/8/19信道類型與時隙結(jié)構(gòu)物理信道GSM結(jié)合了頻分復(fù)用（FDM）和時分復(fù)用（TDM）頻率被劃分成了200kHz的頻帶一個頻帶內(nèi)的信道被分成8個時隙頻分雙工（FDD）上行信號和下行信號在不同頻帶上傳輸2024/8/1901240124890MHz915MHz935MHz960MHzUPLINKDOWNLINK時隙結(jié)構(gòu)2024/8/1912345678higherGSMframestructures935-960MHz124channels(200kHz)downlink890-915MHz124channels(200kHz)uplinkfrequencytimeGSMTDMAframeGSMtime-slot(normalburst)4.615ms548.5μs577μsguardspaceguardspacetailuserdataTrainingSSuserdatatail3bits57bits26bits57bits113時隙結(jié)構(gòu)2024/8/19GSM信道的概念

物理信道:一個時隙(TS)信道控制信道（CCH）邏輯信道業(yè)務(wù)信道(TCH)邏輯信道要映射到物理信道上傳送。2024/8/19GSM的邏輯信道業(yè)務(wù)信道（TCH）：用于傳送編碼后的話音或客戶數(shù)據(jù)，和少量的隨路控制信令。

話音業(yè)務(wù)信道業(yè)務(wù)信道

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道全速率業(yè)務(wù)信道（TCH/F）13kbps話音或9.6kbps數(shù)據(jù)每幀傳輸一個時隙半速率業(yè)務(wù)信道（TCH/H）6kbps或3.6kbps數(shù)據(jù)每兩幀傳輸一個時隙2024/8/19GSM的邏輯信道控制信道(CCH)：用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)。根據(jù)所需完成的功能又把控制信道定義成：廣播、公共專用控制信道

2024/8/19GSM的邏輯信道廣播信道（BCH）：是“一點對多點”的單向控制信道，用于基站向移動臺廣播公用的信息。專用控制信道（DCCH）：實施“點對點”的雙向控制信道。用于呼叫接續(xù)階段及通信進行當(dāng)中，在移動臺與基站之間傳輸必要的控制信息。2024/8/19GSM的邏輯信道公共控制信道（CCCH）：是一種雙向控制信道，用于呼叫接續(xù)階段傳輸鏈路連接所需要的控制信令：尋呼信道（PCH）有到某用戶的呼叫時，發(fā)送該用戶的TMSI隨機接入信道（RACH）用戶需要某種服務(wù)時，在該信道上傳輸請求信息接入確認(rèn)信道（AGCH）系統(tǒng)準(zhǔn)許用戶接入時，在該信道上傳輸所分配的SDCCH的資源信息2024/8/19呼叫接續(xù)與移動性管理

與固定網(wǎng)絡(luò)相同，移動通信網(wǎng)最基本的作用是為用戶進行呼叫接續(xù)；但與固定網(wǎng)不同的是，移動網(wǎng)絡(luò)還需要一些與用戶移動有關(guān)的操作，稱為移動性管理，包括位置登記、越區(qū)切換、漫游等。2024/8/19呼叫接續(xù)2024/8/19位置登記

位置區(qū)：移動臺不用進行位置更新就可以自由移動的區(qū)域，可以包含幾個小區(qū)。當(dāng)呼叫某一移動用戶時，由MSC可以追蹤移動臺究竟處于所在位置區(qū)的哪個小區(qū)。位置區(qū)標(biāo)識(LAI：LocationAreaIdentifier)是在廣播控制信道BCCH中廣播的。MSC區(qū)：由該MSC所控制的所有基站的覆蓋區(qū)域組成。一個MSC區(qū)可以包含幾個位置區(qū)。2024/8/19移動臺用IMSI來標(biāo)識自己時的位置登記和刪除2024/8/19移動臺用TMSI來標(biāo)識自己時的位置登記和刪除2024/8/19越區(qū)切換

越區(qū)切換是指當(dāng)通話中的移動臺從一個小區(qū)進入另一個小區(qū)時，網(wǎng)絡(luò)能夠把移動臺從原小區(qū)所用的信道切換到新小區(qū)的某一信道，而保證用戶的通話不中斷。同一MSC內(nèi)基站之間的切換，稱為MSC內(nèi)部切換(Intra-MSC)。這又分為同一BSS內(nèi)不同小區(qū)之間(Intra-BSS)的切換和不同BSS間(Inter-BSS)小區(qū)之間的切換。不同MSC的基站之間的切換，稱為MSC間切換(Inter-MSC)。2024/8/19Intra-MSC切換過程2024/8/19漫游過程

漫游過程是指當(dāng)用戶離開其歸屬的MSC區(qū)，到另一個MSC區(qū)時仍然能夠使用移動通信服務(wù)，這包括系統(tǒng)內(nèi)的漫游和系統(tǒng)間的漫游。系統(tǒng)內(nèi)漫游是指兩個MSC屬于同一個運營商網(wǎng)絡(luò)，用戶在國內(nèi)范圍內(nèi)的移動一般屬于系統(tǒng)內(nèi)漫游；系統(tǒng)間漫游是指在不同運營商網(wǎng)間的漫游，例如用戶出國的情況。漫游的實現(xiàn)包括三個過程：位置登記、轉(zhuǎn)移呼叫、呼叫建立。2024/8/19通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS（GeneralPacketRadioService)可傳送不同速率的數(shù)據(jù)及信令。當(dāng)一個載頻的8個時隙同時提供給一個用戶使用時，最高理論速率可達171.2kbps。但由于GPRS僅使用GSM的空閑信道來提供服務(wù)，其傳輸速率取決于GSM為其預(yù)留的信道數(shù)，因此GPRS的實際速率比理論值要慢得多，大約低于50kbps左右。2024/8/19GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點（SGSN：ServiceGPRSSupportNode）GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點（GGSN：GatewayGPRSSupportNode）分組控制單元(PCU：PacketControlUnit)等網(wǎng)絡(luò)單元2024/8/19GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)SGSNGPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點SGSN是GPRS網(wǎng)中最主要的網(wǎng)元，類似GSM中的MSC/VLR主要功能是對MS進行鑒權(quán)、移動性管理和路由選擇等。GGSNGPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點GGSN是連接GPRS網(wǎng)絡(luò)與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（如Internet）的節(jié)點，主要起網(wǎng)關(guān)作用。對于外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)而言，GGSN相當(dāng)于一個路由器，負(fù)責(zé)存儲已經(jīng)激活的GPRS用戶的路由信息。PCU分組控制單元PCU負(fù)責(zé)處理無線信道的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，一般位于BSC中。PCU將分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在BSC處與GSM語音業(yè)務(wù)分離，傳送給SGSN。2024/8/19GPRS附著過程2024/8/19①MS向SGSN發(fā)送GPRS附著請求，啟動附著過程。②SGSN收到附著請求后，啟動認(rèn)證和鑒權(quán)過程。③MS認(rèn)證通過后，SGSN向HLR發(fā)送位置更新請求。④HLR向SGSN返回查詢到的用戶信息，該信息包括MS的GPRS簽約數(shù)據(jù)。⑤若MS的GPRS簽約數(shù)據(jù)允許在當(dāng)前路由區(qū)內(nèi)附著，SGSN將向HLR返回確認(rèn)收到用戶信息。HLR給SGSN返回位置更新成功消息進行回應(yīng)。⑥SGSN向MS發(fā)送附著成功消息。PDP上下文激活過程①移動臺向SGSN發(fā)送“PDP上下文激活請求”消息，信息中包含接入點名稱APN（AccessPointName）、PDP地址、QoS參數(shù)等。②SGSN向GGSN發(fā)送“建立PDP上下文請求”消息，包含PDP類型、IP地址參數(shù)、APN、服務(wù)質(zhì)量等，GGSN為移動臺分配IP地址。③GGSN向SGSN發(fā)送“建立PDP上下文響應(yīng)”消息，確認(rèn)成功激活PDP上下文。④SGSN向移動臺發(fā)送“PDP上下文激活完成”信息，信息中包含IP地址等參數(shù)。2024/8/19增強型GPRS（EGPRS：EnhancedGPRS）增強型GPRS（EGPRS：EnhancedGPRS）是GPRS業(yè)務(wù)的進一步發(fā)展，采用了增強數(shù)據(jù)速率GSM演進（EDGE：EnhancedDataRateforGSMEvolution）技術(shù)。EDGE可以有效提高GPRS信道編碼效率，當(dāng)8個信道全被使用時，其理論最高速率可達473.6kbps，實測的數(shù)據(jù)速率最高達到384kbps，而GPRS使用8個時隙時，最高理論速率只有171.2kbps。EGPRS采用了8PSK調(diào)制技術(shù)、遞增冗余傳輸技術(shù)、鏈路自適應(yīng)機制等。2024/8/198.2.2CDMA系統(tǒng)采用CDMA技術(shù)的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)，簡稱CDMA系統(tǒng)，是在擴頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的。2G移動通信系統(tǒng)中的CDMA系統(tǒng)屬于窄帶CDMA（N-CDMA），以區(qū)別于3G系統(tǒng)。第一個真正在全球得到廣泛應(yīng)用的CDMA標(biāo)準(zhǔn)是IS-95A，支持8kbps和13kbps話音編碼；IS-95B是IS-95A的進一步發(fā)展，除提供語音外，還可支持64kbps數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。IS-95A和IS-95B均有一系列標(biāo)準(zhǔn)，其總稱為IS-95。IS-95建議的CDMA技術(shù)擴頻帶寬約為1.25MHz，信息數(shù)據(jù)速率最高為13kbps。2024/8/19系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及接口2024/8/19信道類型

物理信道CDMA系統(tǒng)采用頻分雙工FDD方式，即收發(fā)采用不同的載頻。從基站到移動臺方向的鏈路稱為正向鏈路或下行鏈路，從移動臺到基站方向的信道稱為反向鏈路或上行鏈路。上行使用824~849MHz，下行使用869~894MHz，雙工間隔為45MHz，載頻間隔為1.25MHz。下行鏈路中，每個載頻在一個小區(qū)內(nèi)以64個正交Walsh碼區(qū)分信道，可提供64個碼分信道，然后由1.2288Mchip/s的偽隨機序列擴頻。上行鏈路的碼分物理信道是由周期為242-1的不同相位偏移量的長PN序列構(gòu)成的。2024/8/19信道類型

邏輯信道由于CDMA上下行鏈路傳輸?shù)囊蟛煌虼松舷滦墟溌飞闲诺赖姆N類及作用也不同。正向鏈路：①導(dǎo)頻信道(PiCH:PilotChannel)②同步信道(SyCH:SynchronizationChannel)③尋呼信道(PaCH:PagingChannel)④正向業(yè)務(wù)信道(F-TCH:ForwardTrafficChannel)反向鏈路：⑤反向業(yè)務(wù)信道(B-TCH:BackwardTrafficChannel)⑥接入信道(AcCH:AccessChannel)中的邏輯信道由反向業(yè)務(wù)信道(B-TCH)和接入信道(AcCH)等組成。2024/8/19CDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

同步技術(shù)Rake接收功率控制軟切換等。2024/8/19呼叫處理2024/8/19越區(qū)切換CDMA系統(tǒng)中可能同時有軟切換、更軟切換和硬切換。當(dāng)移動臺處于一個基站的兩個扇區(qū)和另一個基站交界的區(qū)域內(nèi)，這時將發(fā)生軟切換和更軟切換。若處于三個基站交界處，又會發(fā)生三方軟切換?；局甘疽苿优_切換到相鄰基站的另一載頻上，這就是硬切換。2024/8/19同一個MSC內(nèi)的切換過程(1)移動臺首先搜索所有導(dǎo)頻信號并測量它們的強度，測量導(dǎo)頻信號中的PN序列偏移，當(dāng)某一導(dǎo)頻強度大于某一特定值(上門限)時，移動臺認(rèn)為此導(dǎo)頻的強度已經(jīng)足夠大，能夠?qū)ζ溥M行正確解調(diào)。若尚未與該導(dǎo)頻對應(yīng)的基站相聯(lián)系時，它就通過原基站向MSC發(fā)送一條導(dǎo)頻強度測量消息，報告高于上門限的導(dǎo)頻信號強度信息，并將這些導(dǎo)頻信號作為候選導(dǎo)頻。MSC指示新基站分配一個前向業(yè)務(wù)信道給移動臺。(2)MSC通過原小區(qū)基站向移動臺發(fā)送一個切換導(dǎo)向的消息。(3)移動臺依照切換導(dǎo)向的指令跟蹤新的目標(biāo)小區(qū)的導(dǎo)頻信號，將該導(dǎo)頻信號作為有效導(dǎo)頻，開始對新基站和原基站的正向業(yè)務(wù)信道同時進行解調(diào)。同時，移動臺在反向信道上向新基站發(fā)送一個切換完成的消息。這時，移動臺除仍保持與原小區(qū)基站的鏈路外，與新小區(qū)基站也建立了鏈路。此時移動臺同時與兩基站進行通信。(4)隨著移動臺的移動，當(dāng)原小區(qū)基站的導(dǎo)頻信號強度低于某一特定值(下門限)時，移動臺啟動切換定時器開始計時。(5)切換定時器到時，移動臺向基站發(fā)送一個導(dǎo)頻強度測量消息。(6)基站接收到導(dǎo)頻強度測量消息后，將此消息送至MSC，MSC再返回相應(yīng)切換指示消息，基站將該切換指示消息發(fā)給移動臺。(7)移動臺依照切換指示消息拆除與原基站的鏈路，保持與新基站的鏈路。而原小區(qū)基站的導(dǎo)頻信號由有效導(dǎo)頻變?yōu)猷徑鼘?dǎo)頻。這時，就完成了越區(qū)軟切換的全過程。2024/8/19位置登記

位置登記又稱為注冊(Register)，是移動臺向基站報告自己的位置、狀態(tài)、身份等特性的過程。通過登記，當(dāng)要建立一個移動臺的呼叫時，基站能有效地尋呼移動臺并發(fā)起呼叫。CDMA系統(tǒng)中可以支持多種注冊。CDMA系統(tǒng)位置登記的基本處理過程與GSM系統(tǒng)基本類似。2024/8/19第八章移動通信網(wǎng)8.1移動通信概述8.2第二代移動通信系統(tǒng)8.3第三代移動通信系統(tǒng)8.4第四代移動通信系統(tǒng)8.5第五代移動通信技術(shù)2024/8/193G的概念及目標(biāo)

第三代移動通信的標(biāo)準(zhǔn)由ITU命名為IMT-2000，意為該系統(tǒng)工作在2000MHz頻段，最高業(yè)務(wù)速率可達2000kbps，在2000年左右實現(xiàn)商用歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會ETSI稱其為通用移動通信系統(tǒng)(UMTS：UniversalMobileTelecommunicationSystem)。根據(jù)IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)室內(nèi)環(huán)境下傳輸速率至少為2Mbps，室內(nèi)外步行環(huán)境下能提供至少384kbps的速率，而車載環(huán)境下傳輸速率至少達到144kbps?？梢韵蚬娞峁?G、2G移動通信系統(tǒng)所不能提供的各種寬帶信息業(yè)務(wù)，如圖像、音樂、網(wǎng)頁瀏覽、視頻會議等。2024/8/193G的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用戶設(shè)備包括用戶識別模塊（UIM，UserIdentifierModule）），UIM的作用相當(dāng)于GSM中的SIM卡，移動臺（MT，MobileTerminalMT），即為手機。用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI，UserNetworkInterface）：移動臺與基站之間的無線接口，該接口的標(biāo)準(zhǔn)化能夠使各種類型的終端接入RAN-CN接口為無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的接口，相當(dāng)于GSM系統(tǒng)的A接口網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)接口（NNI，NetworkNetworkInterface）為核心網(wǎng)與其它網(wǎng)絡(luò)之間的接口。2024/8/193G的標(biāo)準(zhǔn)2024/8/19CDMA技術(shù)FDDCDMADS，對應(yīng)WCDMA，采用直接序列擴頻技術(shù)CDMAMC，對應(yīng)CDMA2000，只含多載波方式TDDCDMATDD，對應(yīng)TD-SCDMA(低碼片速率)和UTRATDD(高碼片速率)TDMA技術(shù)FDDTDMASC，對應(yīng)UWC-136TDDFDMA/TDMA，對應(yīng)DECT3G系統(tǒng)CN與RTT的對應(yīng)關(guān)系2024/8/19WCDMA移動通信系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù)WCDMA的主要系統(tǒng)參數(shù)如下：載波帶寬：5MHz接入方式：寬帶直接序列擴頻CDMA雙工方式：FDD/TDD語音編碼：AMR語音編碼碼片速率：3.84Mchip/s基站同步方式：異步/同步幀長：10ms功率控制：閉環(huán)、開環(huán)功率控制2024/8/19版本演進2024/8/19R99版本R5版本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用戶設(shè)備UE無線接入網(wǎng)UTRAN無線網(wǎng)絡(luò)控制器RNC基站NodeB核心網(wǎng)CNMSC/VLRGMSCSGSNGGSNHLR接口Uu接口Iu接口Iur接口Iub接口2024/8/19UTRAN的結(jié)構(gòu)一個或幾個無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)RNS（RadioNetworkSubsytem）一個RNS由一個無線網(wǎng)絡(luò)控制器RNC和一個或多個基站NodeB組成。2024/8/19UTRAN協(xié)議結(jié)構(gòu)2024/8/19無線接口分層模型2024/8/19信道類型信道邏輯信道控制信道業(yè)務(wù)信道傳輸信道公共傳輸信道專用傳輸信道物理信道公共物理信道專用物理信道2024/8/19WCDMA典型業(yè)務(wù)接續(xù)流程CS域UE主叫流程UE被叫流程PS域2024/8/19UE主叫流程2024/8/19UE被叫流程2024/8/19PS域基本業(yè)務(wù)流程2024/8/198.3.3CDMA2000移動通信系統(tǒng)CDMA2000體系是從最初的窄帶CDMA，即IS-95演進的，分為兩個技術(shù)階段。第一階段稱為CDMA20001xRTT，簡稱CDMA20001x。第二階段分為CDMA20003xRTT、CDMA20001xEV-DO和CDMA20001xEV-DV三種方式。2024/8/19系統(tǒng)參數(shù)多址技術(shù)：CDMA（多載波和直接序列擴頻）信道帶寬：N×1.25MHz，N=1，3，6，9，12碼片速率：1.2288Mchip/s雙工方式：FDD基站間同步方式：同步幀長：5ms、20ms功率控制：開環(huán)結(jié)合快速閉環(huán)功率控制2024/8/19系統(tǒng)結(jié)構(gòu)MSC/VLR、HLR、EIR等一起構(gòu)成了核心網(wǎng)的電路域，實現(xiàn)傳統(tǒng)電路域的話音業(yè)務(wù)和短信業(yè)務(wù)，與窄帶CDMA（IS-95）并無差異。BSC處增加了分組控制功能PCF，分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點PDSN、AAA、歸屬代理HA、外部代理FA等構(gòu)成了核心網(wǎng)的分組域，實現(xiàn)分組域的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。與窄帶CDMA相比，PCF、AAA和PDSN是新增的網(wǎng)元，通過支持移動IP的A10、A11接口互聯(lián)，可以支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸。2024/8/19CDMA2000的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流程2024/8/198.3.4TD-SCDMATD-SCDMA的全稱為時分同步碼分多址接入（TimeDivision-SynchronizationCodeDivisionMultipleAccess），是由我國提出的3G標(biāo)準(zhǔn)，并被ITU接納為國際移動通信標(biāo)準(zhǔn)。TD-SCDMA系統(tǒng)由3GPP組織制訂、維護標(biāo)準(zhǔn)，與WCDMA具有一致的系統(tǒng)架構(gòu)，采用UMTS的結(jié)構(gòu)，無線接入采用UTRAN結(jié)構(gòu)。其高層結(jié)構(gòu)及功能與WCDMA相同，包括核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及Iu、Iub、Iur等多種接口，而二者的空中接口物理層則采用不同的技術(shù)。2024/8/19系統(tǒng)參數(shù)雙工方式：時分雙工TDD信號帶寬：1.6MHz關(guān)鍵技術(shù)：軟件無線電、同步、智能天線等多址方式：時分多址、碼分多址、頻分多址、空分多址頻段：1880~1920MHz、2010~2025MHz、2300~2400MHz碼片速率：1.28Mchip/s2024/8/19關(guān)鍵技術(shù)時分雙工：TDD模式多址方式：TD-SCDMA系統(tǒng)集合CDMA、FDMA、TDMA三種多址方式于一體，無線資源可以在時間、頻率、碼字這三個維度進行靈活分配同步技術(shù)TD-SCDMA的同步技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)同步、初始化同步、節(jié)點同步等。聯(lián)合檢測智能天線接力切換動態(tài)信道分配2024/8/19第八章移動通信網(wǎng)8.1移動通信概述8.2第二代移動通信系統(tǒng)8.3第三代移動通信系統(tǒng)8.4第四代移動通信系統(tǒng)8.5第五代移動通信技術(shù)2024/8/19概述第四代移動通信技術(shù)（4G）由ITU-R于2005年10月正式命名為IMT-Advanced（InternationalMobileTelecommunicationsAdvanced）其系統(tǒng)性能要求對慢速移動用戶下行峰值速率能夠達到1Gbps，對快速移動用戶能夠達到100Mbps，從而為移動用戶提供更高級的服務(wù)和應(yīng)用。2008年3月ITU開始征集IMT-Advanced標(biāo)準(zhǔn)。2024/8/19LTE3GPP提出了第三代移動通信的長期演進技術(shù)LTE（LongTermEvolution）和系統(tǒng)架構(gòu)演進SAE（SystemArchitectureEvolution）兩大計劃的標(biāo)準(zhǔn)化工作，分別側(cè)重?zé)o線接入技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。LTE指的是3GPP無線網(wǎng)絡(luò)的長期演進，即演進的UTRAN，被稱為E-UTRAN；SAE指的是3GPP核心網(wǎng)的演進，現(xiàn)在一般稱為演進分組核心網(wǎng)EPC（EvolvedPacketCore），SAE在標(biāo)準(zhǔn)化術(shù)語中已不再使用。人們一般用LTE網(wǎng)絡(luò)或LTE系統(tǒng)代表完整的長期演進系統(tǒng)，包括無線接入部分和核心網(wǎng)。2024/8/19LTELTE技術(shù)基于正交頻分復(fù)用和多入多出天線技術(shù)開發(fā)，在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率，被認(rèn)為是準(zhǔn)4G系統(tǒng)。在LTE的基礎(chǔ)上，3GPP提出了LTE-Advanced，是LTE技術(shù)的升級版，能夠滿足ITU-R的IMT-Advanced技術(shù)征集的需求，因此成為候選標(biāo)準(zhǔn)之一。2012年1月18日，ITU在2012年無線電通信全會上，正式審議通過將LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced（802.16m）技術(shù)規(guī)范確立為IMT-Advanced，即4G國際標(biāo)準(zhǔn)我國主導(dǎo)制定的TD-LTE-Advanced同時成為IMT-Advanced國際標(biāo)準(zhǔn)。2024/8/19LTE設(shè)計目標(biāo)1）頻譜帶寬可靈活配置：支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz等。2）數(shù)據(jù)傳輸速率比3G有大幅提升：UMTS的系統(tǒng)帶寬為5MHz，而LTE系統(tǒng)在20MHz的帶寬下，實現(xiàn)下行速率100Mbps，上行速率50Mbps。3）更高的頻譜利用率：頻譜利用率為HSPA的2~4倍。4）明顯降低系統(tǒng)時延：實現(xiàn)控制平面時延小于100ms，用戶平面時延小于5ms。5）支持全面分組化。實現(xiàn)純分組結(jié)構(gòu)，核心網(wǎng)中取消CS域，所有業(yè)務(wù)在PS域?qū)崿F(xiàn)。6）扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：相比之前的2G、3G系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點盡量壓縮。7）支持多種接入技術(shù)到統(tǒng)一的核心網(wǎng)。支持與3GPP網(wǎng)絡(luò)的互操作，同時支持非3GPP網(wǎng)絡(luò)的接入。2024/8/19LTE關(guān)鍵技術(shù)OFDMLTE系統(tǒng)中，多址接入方案在下行方向采用正交頻分多址接入OFDMA，以提高頻譜效率；上行方向采用單載波頻分多址接入SC-FDMA，以降低系統(tǒng)的峰均功率比，從而減小終端體積和成本。MIMOLTE系統(tǒng)下行MIMO通常配置為2×2，即2發(fā)2收，上行MIMO通常配置為1×2，即1發(fā)2收。鏈路自適應(yīng)技術(shù)包括動態(tài)功率控制、自適應(yīng)調(diào)制編碼、混合自動請求重傳等技術(shù)。2024/8/19系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2024/8/19無線接入網(wǎng)E-UTRANLTE的接入網(wǎng)E-UTRAN由eNodeB一種網(wǎng)元構(gòu)成eNodeB間底層通過IP傳輸，在邏輯上通過X2接口相互連接，支持?jǐn)?shù)據(jù)和信令的直接傳輸。2024/8/19核心網(wǎng)EPC核心網(wǎng)EPC負(fù)責(zé)對用戶終端的全面控制和有關(guān)承載的建立包括：移動性管理實體MME（MobilityManagementEntity）服