移動通信網基礎知識

移動通信網絡基礎知識

－無線篇

11/7/20241提綱移動通信基礎知識介紹移動通信網絡架構無線基礎知識介紹無線網絡規(guī)劃設計規(guī)劃設計思路介紹設計主要內容網絡運行主要指標介紹3G相關內容介紹寬帶無線接入技術介紹11/7/20242移動通信網絡架構無線接入網（無線處）核心網（交換處）傳輸網絡PSTN互聯(lián)網11/7/20243無線接入網絡11/7/20244GSM/GPRS系統(tǒng)的基本結構

11/7/20245GSM/GPRS無線網絡－網元BSC－基站控制器，可管理多個基站，其處理能力一般受限于可管理的TRX數(shù)，E1端口變碼器（TRAU）PCU－分組控制單元，為支持GPRS需增加的，有內置于BSC內部的，也有獨立設置的BTS－基站，可配置多個TRXMS－手機終端，種類非常繁多SIM－卡11/7/20246GSM/GPRS無線網絡－接口A接口－BSC與MSC接口，傳電路型語音業(yè)務Abis接口－BTS與BSC接口，一般跟基站載頻數(shù)目有關，一般1個E1可支持14個TRXGb接口－PCU與SGSN的接口，傳分組數(shù)據業(yè)務Um接口－MS與BTS的接口無線信道類型BCCH信道（廣播信息、小區(qū)參數(shù)信息）SDCCH信道（各種信令信息、短信，/8）PDCH信道（分組數(shù)據業(yè)務，分專用和可切換兩種）TCH信道（語音業(yè)務）11/7/20247MOTOROLA設備特點GSM網絡發(fā)展演進路線GPRSEDGE11/7/20248GPRS技術1998年完成GPRS標準制定工作GPRS共用GSM頻率，共享GSM的一些設備和網絡設施以少量的GSM設備的改動提供分組數(shù)據業(yè)務。GPRS/EDGE是GSM網絡向3G演進的必由之路！11/7/20249GPRS升級

HLRGnGGSNGbBSCASGSNOSS無硬件改動GSM/GPRS終端BTS增加PCU設備A-bisISDN/PSTNNetworkPCU軟硬件升級BSC側增加PCU單元基站無需硬件增加配置PDCH信道即可增加GPRS分組核心網（SGSN/GGSN/CG/BG/DNS)OSS升級，管理新增網元MSCGr升級HLR11/7/202410EDGE技術EDGE是增強型數(shù)據速率GSM演進技術，或者說是增強型GPRS(即EGPRS)歐洲廠商推動，2G到3G的過渡技術商用情況11/7/202411EDGE升級核心網與GPRS一致部分老型號基站不支持，需要更換部分基站TRX需軟件大版本升級（部分廠家）速率受限無線環(huán)境（需較好的無線環(huán)境）需終端支持（目前終端普及率低，只有少數(shù)幾款）向下兼容GPRS，但采用與GPRS不同的編碼方式11/7/202412CDMA1X系統(tǒng)的基本結構

11/7/202413CDMA無線網絡－網元BSC－基站控制器，可管理多個基站PCF－分組控制功能，為支持1X數(shù)據業(yè)務增加的，有內置于BSC內部的，也有獨立設置的BTS－基站MS－手機終端，種類非常繁多UIM－卡11/7/202414CDMA無線網絡－接口Abis接口BTS與BSC之間的連接A1/A2接口MSC與BSC之間的信令和語音信息A3/A7接口BSC之間的用戶話務和信令傳送A8/A9接口BSC和PCF之間的業(yè)務和信令A10/A11接口PCF和PDSN之間的業(yè)務和信令消息無線信道類型導頻信道、同步信道、尋呼信道FCH信道SCH信道11/7/202415MOTOROLA設備特點CDMA網絡發(fā)展演進路線IS95AIS95BCDMA2000R0/AEV-DOEV-DV2G2.5G3G11/7/202416提綱移動通信基礎知識介紹移動通信網絡架構無線基礎知識介紹無線網絡規(guī)劃設計規(guī)劃設計思路介紹設計主要內容網絡運行主要指標介紹3G相關內容介紹寬帶無線接入技術介紹11/7/202417主要介紹內容2調制技術3分集技術1多址技術4功率控制5切換技術6頻率規(guī)劃7愛爾蘭-B表介紹8電磁傳播的基礎理論9天饋線基礎知識11/7/202418多址技術FDMA頻分多址PowerTimeFrequencyOneUserCarrier1Carrier2TDMA時分多址CDMA碼分多址當前移動通信多為幾種多址方式的組合11/7/202419調制技術GMSK高斯最小移頻鍵控GSM/GPRS

8PSK8相移相鍵控EDGE（MC5~9)16QAM16相正交幅度調制HSDPA

當前移動通信多為幾種多址方式的組合QPSK四相移相鍵控

WCDMA11/7/202420分集技術時間分集采用符號交織，檢錯糾錯編碼等方法。擴頻CDMA的RAKE接收機中，以處理多徑信號。頻率分集通過將信號能量在寬頻帶中擴展實現(xiàn)的。WCDMA將信號擴展到整個3.84MHz上。GSM系統(tǒng)中的跳頻。空間分集在基站采用雙接收天線。在手機和基站采用RAKE接收，合并不同傳輸延時的信號。軟切換的時候，移動臺和多個基站同時聯(lián)系，從中選出最好的幀。極化分集目前廣泛應用于城市地區(qū)，＋－45度雙極化天線

宏分集CDMA系統(tǒng)中的軟切換11/7/202421分集技術－RAKE接收機接收機單徑接收電路單徑接收電路單徑接收電路搜索器計算信號強度與時延合并合并后的信號tts(t)s(t)RAKE接收技術有效地利用多徑，提高接收性能11/7/202422切換技術軟切換不同基站間切換不同RNC間切換硬切換GSM網絡硬切換CDMA網絡硬切換異頻切換不同系統(tǒng)間切換更軟切換同基站不同扇區(qū)間切換接力切換TD-SCDMA引入NodeBNodeBRNC先連后斷先斷后連11/7/202423無線頻帶劃分公網業(yè)務的頻率使用情況業(yè)務種類頻率上限頻率下限頻寬接力機7988068集群通信系統(tǒng)80682115中國電信無線數(shù)據8248251中國電信CDMA網82583510特殊業(yè)務8358405無繩電話CT28408433接力機8438518集群通信系統(tǒng)85186615中國電信無線數(shù)據8698701中國電信CDMA網87088010特殊業(yè)務8808855E-TACS（中國移動GSM）8858905TACS（中國移動GSM）8908999中國移動GSM網89990910中國聯(lián)通GSM網9099156無中心控制多信道無線電通信9159172廣播立體聲節(jié)目9179258E-TACS（中國移動GSM）9309355國際尋呼931.925931.9500.025TACS（中國移動GSM）9359449中國移動GSM網94495410中國聯(lián)通GSM網954960611/7/202424無線頻帶劃分公網業(yè)務的頻率使用情況業(yè)務種類頻率上限頻率下限頻寬

中國移動DCS18001710172515

保留頻段1725174520

中國聯(lián)通DCS18001745175510

IMT2000補充工作頻段1755178530

SCDMA180018055

中國移動DCS18001805182015

保留頻段1820184020

中國聯(lián)通DCS18001840185010

IMT2000補充工作頻段1850188030

PCS（已經收回）1865188015

FDDWLL（已經收回）1880190020

IMT2000的TDD方式1880192040

PHS（實際占用）1900191515

IMT2000主要工作頻段1920198060

PCS（已經收回）1945196015

FDDWLL（已經收回）1960198020

衛(wèi)星1980201030

IMT2000的TDD方式2010202515

IMT2000主要工作頻段2110217060

衛(wèi)星2170220030

11/7/202425無線頻帶劃分11/7/202426頻率規(guī)劃FDMA系統(tǒng)中需進行頻率規(guī)劃，如GSM網絡頻率復用常用的頻率復用方式有4×3,3×3跳頻的概念，基帶跳頻、射頻跳頻，1×3,1×1其他方式，如MRP，智能同心圓等CDMA系統(tǒng)中一般不需頻率規(guī)劃，但TD-SCDMA中采用了N頻點組網技術11/7/202427愛爾蘭-B表介紹GSM移動通信規(guī)劃設計應用最為廣泛的模型是一個數(shù)學模型Erlang-B假設阻塞呼叫被清除并且呼叫者稍后重新再試。換句話說，被阻塞的呼叫者并沒有立刻重新再發(fā)起一次呼叫。根據Erlang-B模型，由下式給出阻塞概率P（阻塞）或者服務等級：其中C為信道總數(shù)，ρ是能夠提供的加載。

11/7/202428愛爾蘭-B表介紹一般采用工具可以得出無線資源的理論處理能力。表述了信道數(shù)、呼損、愛爾蘭數(shù)等三者關系明確一個最基本的概念，1Erl代表什么含義？通俗的理解1Erl就是連續(xù)一個小時的通話通信規(guī)劃設計過程中除了有愛爾蘭－B模型，還有愛爾蘭-C模型，堪貝爾模型等等。11/7/202429直射反射繞射散射

直射波一般發(fā)生在視距傳播條件下。當直射線遠離阻擋物時可以認為是自由空間傳播，也即傳播損耗就是自由空間路徑損耗。

反射波是在電波遇到比波長大得多的物體時發(fā)生的，比如地面、建筑物墻體表面的反射等。繞射波通常是發(fā)生在發(fā)射機和接收機之間視距路徑受到阻擋的情況下。

散射波是發(fā)生在電波傳播時遇到許多尺寸小于波長的散射體的情況下，主要由粗糙表面、小散射體或其他不規(guī)則物體引起的。移動通信無線電波傳播環(huán)境11/7/202430移動環(huán)境下的信道特性當移動臺在駐波場中運動時，接收場強出現(xiàn)快速、大幅度的周期性變化，又稱為瑞利衰落。由于移動臺位置的變化，建筑物的阻擋，接收信號除瞬時值出現(xiàn)快速衰落之外，場強中值也會出現(xiàn)緩慢變化，對數(shù)正態(tài)分布。11/7/202431決定移動通信傳播環(huán)境的主要因素

自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）建筑物的數(shù)量、高度、分布和材料特征植被特征天氣狀況天線高度、阻擋情況、街道走向人為和自然的電磁噪聲11/7/202432移動通信網絡中常用的傳播模型

傳播模型的概念:經過大量測量結果統(tǒng)計分析出來的無線信號傳播的經驗公式奧村模型：僅能提供粗略的指導作用HATA模型：100～1500MHz，距離1~20km等其他限制，在各種無線環(huán)境中有不同的修正值，但沒有考慮地形的影響，修正的HATA模型適用與100~3000MHz的蜂窩系統(tǒng)COST-231模型：根據奧村使用結果對高頻段的傳播特性分析的結果，適用與1500~2000MHz的蜂窩系統(tǒng)LEE模型:適合市區(qū)或者郊區(qū)的傳播模型射線跟蹤模型:微蜂窩傳播模型……11/7/202433自由空間的傳播傳播損耗指的是發(fā)射機和接收機之間信號功率的減弱。移動通信中的傳播損耗總是大于自由空間的傳播損耗。自由空間是滿足下述條件的一種理想空間：1.均勻無損耗的無限大空間2.各向同性3.電導率為零在自由空間傳播條件下，傳輸損耗Ls的表達式為：

Ls＝32.45+20lgf+20lgd自由空間基本傳輸損耗Ls僅與頻率f和距離d有關當f或d擴大一倍時，Ls均增加6dBGSM1800傳播損耗在自由空間比GSM900大6個dB自由空間傳播損耗

11/7/202434電信號從有線轉為無線電波形式向空中發(fā)射出去將收集的無線電波轉為電信號。天線是什么11/7/202435影響移動通信系統(tǒng)性能的天線主要參數(shù)有：工作頻段增益半功率角天線方向圖極化方式傾角前后比駐波比天線主要性能參數(shù)11/7/202436提綱無線處概況移動通信基礎知識介紹移動網絡架構基礎知識介紹無線網絡規(guī)劃設計規(guī)劃設計思路介紹設計主要內容網絡運行主要指標介紹3G相關內容介紹寬帶無線接入技術介紹11/7/202437移動網絡規(guī)劃思路公司年度發(fā)展目標（收入目標、利潤目標）具體的市場發(fā)展策略現(xiàn)網能否滿足市場策略需求否容量能否滿足覆蓋能否滿足網絡是否滿足否否11現(xiàn)網調整是否能解決否是網絡調整網絡擴容合理負荷下擴容規(guī)模擴容投資22覆蓋策略城區(qū)覆蓋目標鄉(xiāng)鎮(zhèn)覆蓋目標新建投資33網絡升級網絡安全升級投資網絡安全投資投資、經營績效分析不滿足要求對市場策略、目標支持程度再評估投資效益分析11/7/202438提綱無線處概況移動通信基礎知識介紹移動網絡架構基礎知識介紹無線網絡規(guī)劃設計規(guī)劃設計思路介紹設計主要內容網絡運行主要指標介紹3G相關內容介紹寬帶無線接入技術介紹11/7/202439建設主要內容BSC建設BSC設置，設置原則BSC（PCU/PCF)建設過程中，應注意的相關問題BTS建設室內基站建設－機房平面布置室內基站建設－天饋系統(tǒng)室外基站建設OMC-R建設未來3G建設內容11/7/202440BSC建設BSC原則跟TRAU(變碼器）同局址，跟MSC盡可能同局址，也可以遠端BSC方式BSC設置不宜太多，受限于處理能力，BSC劃分相關注意事項建議的設置方案，跟隨MSC，BSC和TRAU背靠背放置，走線方式A接口走DDF，Ater接口可直連PCU/PCF原則跟BSC盡可能同局址設備相關介紹11/7/202441BTS建設室內基站建設－機房平面布置機房規(guī)范的相關介紹關于3G布置的相關說明室內基站建設－天饋系統(tǒng)機房規(guī)范的相關介紹關于3G掛高、隔離、天饋線的相關說明室外基站建設機房規(guī)范的相關介紹邊際網建設方式選取的相關說明11/7/202442BTS建設-平面布置11/7/202443BTS建設-平面布置11/7/202444BTS建設-接地11/7/202445邊際網建設-H桿11/7/202446邊際網建設-H桿11/7/202447邊際網建設-拉線塔11/7/202448邊際網建設-角鋼塔11/7/202449OMC-R網管設備一般為計算機設備11/7/202450提綱無線處概況移動通信基礎知識介紹移動網絡架構基礎知識介紹無線網絡規(guī)劃設計規(guī)劃設計思路介紹設計主要內容網絡運行主要指標介紹

3G相關內容介紹寬帶無線接入技術介紹11/7/202451無線網絡主要的運行指標掉話率無線接通率系統(tǒng)忙時話務量小區(qū)忙時話務量利用率指標11/7/202452掉話率掉話率＝忙時話音信道掉話總次數(shù)/忙時系統(tǒng)應答總次數(shù)一般包含信令掉話和業(yè)務掉話兩部分該指標綜合考慮了以上兩種掉話情況一般全網掉話率應控制在0.6%之內對于基站而言，應根據信令掉話、業(yè)務掉話率高低順序排序，結合其他指標情況，通過網絡優(yōu)化或者擴容方式解決掉話率較高基站掉話問題。11/7/202453無線接通率無線接通率（含切換）信令擁塞業(yè)務信道擁塞等于（1－信令擁塞）*（1－業(yè)務信道擁塞）綜合考量信令擁塞和業(yè)務擁塞情況的指標全網無線接通率指標一般應控制在99.0%以內對于基站小區(qū)而言，應分別根據信令擁塞、業(yè)務信道擁塞高低順序排序，結合其他指標情況，通過網絡優(yōu)化或者擴容方式解決擁塞率較高基站無線接通率較低的問題。11/7/202454話務量指標系統(tǒng)忙時話務量GSM基站系統(tǒng)忙時話務量＝Abis接口系統(tǒng)忙時話務量＝A接口系統(tǒng)忙時話務量小區(qū)忙時話務量小區(qū)忙時話務量/Abis接口系統(tǒng)忙時話務量可以得出不均衡系數(shù)－反映用戶移動性的一個參數(shù)話務量指標直接關系網絡負荷情況，應密切關注11/7/202455利用率指標利用率指標無線網絡利用率－針對全網系統(tǒng)忙時話務量/無線網絡理論話務量根據無線網絡利用率情況判決是否需要網絡擴容無線信道利用率－針對具體基站小區(qū)小區(qū)實際話務量/小區(qū)理論設計話務量根據小區(qū)無線信道利用率判決該小區(qū)是否需要調整或者擴容11/7/202456提綱無線處概況移動通信基礎知識介紹移動網絡架構基礎知識介紹無線網絡規(guī)劃設計規(guī)劃設計思路介紹設計主要內容網絡運行主要指標介紹3G相關內容介紹寬帶無線接入技術介紹11/7/202457移動通信技術演進發(fā)展~2Mbps384kbps144kbpsTDMA1xRTTrel0/A1xEV-DVWCDMAGSMGSM-GPRS-EDGECDMAIS-951xEV-DOHSDPA~10MbpsMC-DV11/7/2024583G-三大主流技術3G體制

WCDMA核心網絡：基于MAP和GPRS無線傳輸技術：WCDMA

TD-SCDMA核心網絡：基于MAP無線傳輸技術：TD-SCDMA

cdma2000核心網絡：基于ANSI41和MIP無線傳輸技術：cdma2000CDMA技術是3G的核心FDDTDD11/7/202459WCDMA主要技術特點碼片速率為3.84Mcps功率控制速率達到1500MHz基站采用異步工作方式非常靈活地處理話音和數(shù)據混合業(yè)務W-CDMA的下行鏈路導頻結構基于專用和公用導頻符號

前向支持多種發(fā)射模式11/7/202460WCDMA演進體系WCDMA系統(tǒng)的整體演進方向為：網絡結構向全IP化發(fā)展，業(yè)務向多樣化、多媒體化和個性化方向發(fā)展，無線接口向高速傳送分組數(shù)據發(fā)展，小區(qū)結構向多層次、多制式覆蓋11/7/202461UMTS結構核心網CN接入網UTRAN用戶設備UEIu接口Uu接口11/7/202462UTRAN體系結構RNSRNCRNSRNCCoreNetworkNodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIub11/7/202463HSDPA相關介紹HSDPA技術簡介技術發(fā)展階段技術原理關鍵技術自適應調制編碼(AMC)混合重傳(HARQ)集中調度技術快速小區(qū)選擇(FCS)多入多出天線處理(MIMO)HSDPA信道結構11/7/202464CDMA2000技術特點基站同步方式：需GPS/GLONASS信道帶寬：N*1.25Mhz碼片速率：N*1.2288McpsN=1,3,6,9,12語音編碼：8K/13KQCELP8KEVRC發(fā)射分集方式：OTD，STS調制方式：下行QPSK上行BPSK功率控制：上、下行閉環(huán)功率控制，外環(huán)功率控制信道編碼：卷積碼和TURBO碼解調方式：導頻輔助的相干解調CDMACDMA2000200011/7/202465CDMA2000演進路線11/7/202466CDMA20001XEV-DO數(shù)據速率控制方式基站始終以最大功率發(fā)射移動臺不斷評估信道質量，并確定合適的數(shù)據速率，報送給基站?；靖鶕﨧S報告，給不同用戶分配時隙和速率。11/7/202467TD-SCDMA技術特點11/7/202468●智能天線是由多根天線陣元組成的天線陣列；●基于天線陣列原理，利用天線陣的波束成形，產生多個獨立的波束，并自適應的調整波束方向來跟蹤每一個用戶，達到提高信號干擾噪聲比(SINR)、增加系統(tǒng)容量的目的；

智能天線概念11/7/202469智能天線實物一共有多少根饋線11/7/202470智能天線的優(yōu)勢11/7/202471提綱無線處概況移動通信基礎知識介紹移動網絡架構基礎知識介紹無線網絡規(guī)劃設計規(guī)劃設計思路介紹設計主要內容網絡運行主要指標介紹3G相關內容介紹寬帶無線接入技術介紹11/7/202472寬帶無線接入技術在移動通信迅猛發(fā)展的同時，基于計算機的無線互聯(lián)網接入技術也逐步發(fā)展起來，該領域技術以IEEE為代表，形成了系列技術標準與ITU的3GPP/3GPP2類似目前比較流行的有WIMAX、Wi-FiMobile-Fi11/7/202473與3G的關系分別代表兩個利益集