1、移 動 通 信,引 入,移動通信作為公用通信和專業(yè)通信的主要手段,近年來發(fā)展最快的通信領域. 什么是移動通信? 移動通信是如何實現(xiàn)的?,學習目標,了解移動通信的分類與特點,了解蜂窩通信的概念及移動通信管理的基本內容. 了解移動通信中的無線傳輸技術和CDMA技術. 了解GSM移動通信系統(tǒng)的基本概念,系統(tǒng)組成,通信過程,以及GPRS業(yè)務. 了解CDMA移動通信系統(tǒng)原理,了解CDMA系統(tǒng)體制概念. 了解第三代移動通信的基本概念,關鍵技術與標準.,學習完本課程，您應該能夠:,課程內容,基本概述 移動通信技術 GSM移動通信系統(tǒng) CDMA移動通信系統(tǒng) 第三代移動通信系統(tǒng),基本概述,一. 移動通信 : 是

2、指通信雙方或至少有一方是在運動中通過通信網(wǎng)絡進行信息交換的.,二. 移動通信的分類 : 1.按照系統(tǒng)分類: A.蜂窩公用移動通信系統(tǒng) B.集群移動通信系統(tǒng) C.無線市話 D.無線尋呼 2.按業(yè)務分類: A.傳統(tǒng)語音業(yè)務 B.SMS業(yè)務 C.智能網(wǎng)增值業(yè)務 D.無線IP業(yè)務,無線電波的衰落 多普勒噪聲 干擾 (同頻,鄰頻等) 信道傳輸條件惡劣 可供使用的頻率資源有限 采用跟蹤交換技術 信令,入網(wǎng)方式和計費方式較復雜,移動通信特點,蜂窩通信,一、移動通信電磁波服務區(qū)的分類 小容量的大區(qū)制 和 大容量的蜂窩式 二、蜂窩通信特點 發(fā)射機功率低和覆蓋范圍小 頻率復用 小區(qū)分裂增加容量 切換,蜂窩式移動通

3、信系統(tǒng)組成 移動通信的管理 無線資源管理 (基站、扇區(qū)、頻率、時間、碼道和功率) 移動性管理 安全性管理,移動通信技術,一.無線傳輸技術 1.分集技術 2.調制技術 3.均衡技術 4.信道編碼技術 5.跳頻技術 6.直接序列擴頻技術 7.智能天線技術,移動通信技術,碼分多址,GSM移動通信,GSM移動通信,GSM系統(tǒng)基于時分多址(TDMA). GSM系統(tǒng)特點: 1. 系統(tǒng)靈活便于互連互通 2. 采用數(shù)字通信方式,提高通信質量. 3. 使用900MHZ和1800MHZ,頻率利用提高. 4. 保密性好 (使用SIM卡,使用A3 A8 等算法,通過三參數(shù)組 RAND.SRES.Ki). 5. 多業(yè)務

4、與漫游功能.,相關概念,1.移動臺的國際身份號MSISDN 是供用戶撥打的號碼，由下列部分組成： MSISDN=CC（國家碼）+NDC（國內目的碼,3位）+SN（用戶號,8位） CC=86 NDC=N1N2N3（接入號）+H1H2H3 (H1H2H3是HLR識別 號，表示用戶歸屬的HLR，也表示移動業(yè)務本地網(wǎng)號) 2.國際移動用戶識別碼IMSI 該號碼是在移動通信系統(tǒng)內使用的用戶號碼，在無線信道上唯一能識別 用戶的號碼就是IMSI。存儲于SIM卡、HLR、VLR。 其結構如下： IMSI=MCC+MNC+MSIN MCC=移動網(wǎng)的國家碼(460)、 MNC=移動網(wǎng)號、MSIN=移動臺識別 號，

5、這是一個用于移動網(wǎng)內部的號碼，對用戶本身沒有直接意義。,相關概念,3.移動臺漫游號碼MSRN 這是針對移動臺的移動特性所使用的號碼，每次呼叫時，HLR知 道用戶目前處在哪個MSC，為了向GMSC提供本次路由選擇的臨時號 碼，HLR請相關的MSC給被叫用戶分配一個移動臺漫游號碼(MSRN)， 并將此號碼送給HLR。HLR再將此號碼轉發(fā)給GMSC，此時GMSC就 能根據(jù)此號將主叫接至所在的MSC。 MSRN=CC（國家號）+NDC（國內目的號）+SN（用戶號，對應 于用戶的IMSI號） 4.臨時移動用戶識別碼TMSI TMSI等同于IMSI，它的使用出于對用戶保密的原因，該號只在 本MSC區(qū)域有效

6、，長度不超過4個字節(jié)。,GSM信令結構,MTP消息傳遞部分,MTP-1信令數(shù)據(jù)鏈路,MTP-2信令鏈路功能,MTP-1信令網(wǎng)功能,SCCP,ISUP,TUP,TCAP,INAP,OMAP,MAP,HLR,VLR,消息傳遞部分（MTP）：MESSAGE TRANSFER PART 信令連接控制部分 （SCCP）： SINGALLING CONNECTION CONTROL PART 事物處理能力部分（TCAP）：TRANSACTION CAPABILITY APPLICATION PART 電話用戶部分（TUP）：TELEPHONE USER PART ISDN用戶部分（ISUP）：ISDN U

7、SER PART 移動應用部分（MAP）：MOBILE APPLICATION PART 操作維護管理部分（OMAP）：OPERATION AND MAINTAIN PART MTP為OSI（開放系統(tǒng)互聯(lián)）的第一，二，三層，用戶部分為OSI的第三層及更高層，只有SCCP為OSI的第三層,GSM信令結構,GSM系統(tǒng)結構,MS (Mbile Station)：移動臺，實現(xiàn)移動終端功能: BTS (Base Transceiver Station)：基站收發(fā)信臺，實現(xiàn)移動通信系統(tǒng)與MS之間的無線通信 BSC (Base Station Controller)：基站控制器，實現(xiàn)無線信道的分配，切換、無

8、線資源管理功能以及其它與無線相關的控制功能 MSC (Mobile service Switching center)：移動業(yè)務交換中心，實現(xiàn)移動業(yè)務交換功能 OMC (Operation and Maintenance Center)：操作維護中心，提供人機界面實現(xiàn)對系統(tǒng)設備的監(jiān)測和控制功能,GSM系統(tǒng)結構,HLR (Home Location Register)：歸屬位置登記處。實際上是一個數(shù)據(jù)庫，主要儲存二類數(shù)據(jù)： 用戶數(shù)據(jù)，主要包括： 用戶的身份IMSI (International Mobile Subscriber Identification) 用戶MSISDN號碼 用戶的位置信

9、息 VLR (Visitor Location Register)：拜訪位置登記處。實際上是一個數(shù)據(jù)庫，儲存用戶信息，主要包括： MSRN (Mobile Station Roaming Number) : 移動臺漫游號碼 TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identification) : 臨時移動用戶身份,GSM系統(tǒng)結構,移動臺登記的位置區(qū)（LAC） 與補充業(yè)務有關的數(shù)據(jù) AUC (Authenticate Center) : 鑒權中心，用于對用戶身份的鑒別. AUC鑒權中心是為了防止非法用戶進入GSM系統(tǒng)而設置的安全措施，AUC可以不斷地為每個用戶提供一

10、組參數(shù)：RAND、SRES、Kc，在每次呼叫過程中檢查系統(tǒng)提供的和用戶響應的該組參數(shù)是否一致來鑒別用戶身份的合法性。 EIR (mobile station Equipment Identity Register) : 移動臺設備身份登記處，用于儲存及鑒別移動臺的設備身份,GSM系統(tǒng)結構,GSM系統(tǒng)接口,BTS,BSC,MSC/VLR/EIR,HLR/AUC,Abis,A,C、D,MSC/VLR/EIR,E,G、F,ISDN,PLMN,PSTN,GSM系統(tǒng)接口,Abis接口為基站控制器BSC和基站收發(fā)信臺BTS之間的通信接口, Abis接口支持向客戶提供的所有服務,并支持對BTS無線設備的控制

11、和無線頻率的分配。 A接口 BSC與MSC之間的接口為A接口，采用14位地址方式,主要 傳遞呼叫處理、移動性管理、基站管理、移動臺管理等信息。 B接口 MSC與VLR之間的接口為B接口，用于MSC向VLR詢問有關移動臺當前位置信息,或通知VLR有關移動臺的位置更新。 C接口 MSC與HLR之間的接口為C接口,用于完成被叫移動客戶信息的傳遞以及獲取被叫移動客戶的漫游號碼。,D接口 D接口是HLR與VLR之間的接口，主要交換位置信息和客戶信息。當移動臺漫游到VLR所管轄區(qū)域后,VLR通知MS的HLR，HLR向VLR發(fā)送有關該客戶業(yè)務消息，以便VLR給漫游客戶提供合適的業(yè)務。同時HLR還要通知前一個

12、為移動客戶服務的VLR刪除該移動客戶的信息。 E接口 MSC與MSC之間的接口為E接口，用于移動臺在呼叫期間從一個MSC區(qū)移動到另一個MSC區(qū)，為保持通話連續(xù)而進行局間切換，以及兩個MSC間建立客戶呼叫接續(xù)時傳遞有關消息。 F接口 MSC與EIR之間的接口為F接口，用于MSC檢驗移動臺IMEI時使用。 G接口 G接口是VLR之間的接口，當移動臺以TMSI啟動位置更新時VLR使用G接口向前一個VLR獲取MS的IMSI.,GSM系統(tǒng)接口,GSM通信過程,位置更新和切換,位置更新的方式 (IMSI附著,定時更新,跨區(qū)更新) 切換方式,GPRS分組業(yè)務,FR,EIR,HLR,SMS-GMSC SMS-

13、IWMSC,MSC/VLR,PCU,PCU,BSS,BSS,SGSN,SGSN,GGSN,BG,GGSN,CG,Other PLMN,SS7,ATM DDN ISDN Ethernet.etc,GPRS Backbone,Gs,Gd,Gr,Gf,Gc,Gb,Gb,Gp,Gi,Gi,Gn,FR,Ga,Ga,A,SCP,Ge,Um,GGSN功能(網(wǎng)關支持節(jié)點),網(wǎng)絡接入控制（外部PDN側） 消息過濾 計費信息收集 會話管理 路由選擇與轉發(fā) 存儲轉發(fā) 路由選擇 地址翻譯和映射 封裝和隧道傳輸 動態(tài)分配IP地址,SGSN功能(業(yè)務支持節(jié)點),網(wǎng)絡接入控制（MS側）： 鑒權 計費信息收集 IMEI檢查

14、邏輯鏈路管理 SGSN-MS之間邏輯鏈路的管理 支持確認/不確認傳輸 路徑管理 SGSN-BSS之間數(shù)據(jù)傳輸路徑管理 移動性管理和會話管理,SGSN功能(業(yè)務支持節(jié)點),路由和隧道傳輸 用戶數(shù)據(jù)的存儲轉發(fā) 路由選擇：圍繞PDP上下文來進行 地址翻譯和映射：包括DNS、由APN推導出GGSN地址等 封裝與隧道傳輸 壓縮與解壓 加密與解密,CG功能(計費網(wǎng)關),實時采集GPRS話單 臨時存儲和緩沖GPRS話單 GPRS話單預處理 向計費中心傳送GPRS話單,BG功能,BG實現(xiàn)以下運營商互通必須的協(xié)議 安全性協(xié)議：推薦使用IPSec和防火墻 路由協(xié)議：推薦使用BGP 計費協(xié)議：運營商協(xié)商確定，也許需

15、要BG收集計費信息 一般基于路由器 可與GGSN合設,GPRS業(yè)務形式,A類 可同時進行分組交換業(yè)務和電路交換業(yè)務 B類 可同時附著在GPRS網(wǎng)絡和GSM網(wǎng)絡上，但不能同時進行電路交換和分組交換業(yè)務，自動選擇業(yè)務 C類 或者只支持GPRS；或者不能同時附著在GPRS網(wǎng)絡和GSM網(wǎng)絡上,Gb接口和PCU,BTS,Um,Abis,CCU：Channel Codec Unit PCU：Packet Control Unit,Gb,Pb,PCU,Gb接口和PCU,GPRS業(yè)務,GPRS網(wǎng)絡只提供承載業(yè)務，不提供電信業(yè)務和補充業(yè)務 GPRS近期提供PTP（點到點）承載業(yè)務，逐步提供PTM（點到多點）承載

16、業(yè)務 在GPRS提供的承載業(yè)務的基礎上，ASP可以開發(fā)各種各樣的增值業(yè)務 GPRS網(wǎng)絡是WAP的最佳承載體 主要有三種方式來通過GPRS網(wǎng)絡訪問外部數(shù)據(jù)網(wǎng) GPRS應用業(yè)務舉不勝舉，其分類對運營來說很重要,CDMA移動通信系統(tǒng),CDMA移動通信系統(tǒng),碼分多址（CDMA）數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)是擴展頻譜技術在多址移動通信中的一種應用 CDMA體制具有抗人為干擾、抗窄帶干擾、抗多徑干擾、抗多徑延遲擴展的能力，同時具有提高蜂窩系統(tǒng)的通信容量、便于模擬與數(shù)字體制的共存及過渡等優(yōu)點，使CDMA系統(tǒng)成為時分多址（TDMA）系統(tǒng)的強有力的競爭對手,CDMA系統(tǒng)原理,1. CDMA系統(tǒng)的通信過程,CDMA系統(tǒng)移

17、動臺簡化框圖,CDMA系統(tǒng)原理,CDMA系統(tǒng)基站簡化框圖,CDMA系統(tǒng)原理,（1）建立鏈路 基站接收到由移動臺送來的呼叫信號之后，由多址接入控制器分配信道，指揮移動臺同步工作，并準備接收移動移動臺的撥號信號 收到移動臺送達的呼叫號碼后，由移動交換機分析號碼，經(jīng)信令網(wǎng)將號碼送達目的地的交換機，并完成一系列通話前的信令聯(lián)絡，直到建立兩用戶間的通話鏈路 鏈路建立后，進入通話,CDMA系統(tǒng)原理,（2）通話 在通話過程中，用戶A的模擬語音經(jīng)過移動臺8 kHz采樣進行參量編碼，獲得1.2 9.6 kbit/s的語音速率，此后經(jīng)信道編碼、交織編碼、擴頻調制、載波調制和功率放大，由天線轉換成電磁波發(fā)射出去 基

18、站將接收到的語音數(shù)碼，經(jīng)載波解調、解擴、解交織、信道解碼和多址復用后送移動交換機,CDMA系統(tǒng)原理,2. CDMA的技術特點 系統(tǒng)所采用的擴頻技術和直擴及跳頻不同：CDMA是用自相關性很強、互相關性很弱的碼序列作為地址碼，對已調信息進行二次調制。不同用戶信號采用互成正交的、不同的地址碼，信道中所傳輸?shù)母鲗拵盘栐跁r間上和空間上可互相重疊 技術關鍵：在碼分多址通信系統(tǒng)中，各收端必須傳輸本地地址碼，該本地碼的碼型結構與對端發(fā)碼一致，且相位完全同步。用本地碼對所收全部信號進行相關檢測，從而選出所需的信號,CDMA系統(tǒng)的技術體制,CDMA系統(tǒng)標準： IS-95： IS-95A和IS-95B的系列標準總

19、稱。 IS-95A是早期商用的CDMA移動通信空中接口標準；IS-95B是IS-95A的進一步發(fā)展，其目的是能滿足更高的比特速率業(yè)務的需求 cdma 2000：是 IS-95標準向第三代演進的技術體制方案。其中，cdma 2000 1x是一個載波的cdma 2000標準，可支持308 kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡部份引入分組交換、移動 IP業(yè)務，其與IS-95（AB）后向兼容，可實現(xiàn)平滑過渡,CDMA系統(tǒng)的技術體制,IS-95 CDMA和cdma2000 1x 蜂窩系統(tǒng)的工作頻帶： 上行（移動臺基站）：870 894 MHz （中國：870880 MHz） 下行（基站移動臺）：825 849

20、MHz （中國：825835 MHz）。 CDMA蜂窩系統(tǒng)工作頻帶的收發(fā)間隔為45 MHz,第三代移動通信系統(tǒng),第三代移動通信系統(tǒng),第三代移動通信系統(tǒng)（3G）由陸地移動網(wǎng)和衛(wèi)星移動網(wǎng)組成，形成對全球無縫覆蓋的立體通信網(wǎng)絡，能滿足各種用戶密度和高速移動用戶的需求，可提供高質量的語音、高速數(shù)據(jù)、寬帶多媒體及IP業(yè)務 3G引入了寬帶化，并以全球化、綜合化、個人化為目標。隨著3G網(wǎng)絡建設、3G終端設備開發(fā)、3G運營牌照發(fā)放和3G業(yè)務的開展，未來的移動通信將向更高速率和支持寬帶多媒體業(yè)務方向發(fā)展,3G概述,1. 移動通信的發(fā)展 目前移動通信的主要問題：系統(tǒng)容量較??；頻譜利用率不高；抗干擾能力較差；不適合

21、于傳輸高速數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務 3G的主要目標：進一步擴大系統(tǒng)容量和提高頻譜利用率，并滿足多速率、多環(huán)境和多業(yè)務的要求，逐步將現(xiàn)有通信系統(tǒng)集成為統(tǒng)一的可替代的系統(tǒng)，基本實現(xiàn)個人通信網(wǎng)絡的目標,3G概述,3G系統(tǒng)也稱個人通信 個人通信的每個用戶有一個屬于自己的唯一號碼；個人通信以個人用戶為收費單位，而不是以終端或用戶線為計費單位；具有安全保密、確認等功能；可提供用戶所預定業(yè)務 國際電信聯(lián)盟ITU提出了第三代移動通信（3G）系統(tǒng)標準IMT-2000 根據(jù)IMT-2000，各國已開發(fā)研究了不同類型的3G系統(tǒng)，如WCDMA、cdma 2000和TD-SCDMA等,3G概述,2. 3G的主要目標 （1）具有

22、高層次的通信業(yè)務質量 提高語音和數(shù)據(jù)質量，支持網(wǎng)絡無線連接 適合于移動數(shù)據(jù)業(yè)務的誤碼率和傳輸時延要求 提高頻譜利用率，增加系統(tǒng)容量，滿足語音及多種數(shù)據(jù)業(yè)務的要求 提供多種新型業(yè)務（含寬帶數(shù)據(jù)和視頻） 系統(tǒng)靈活性高，實現(xiàn)統(tǒng)一接口，實現(xiàn)全球無縫漫游 系統(tǒng)兼容性能良好，應能從2G平滑演進到3G系統(tǒng),3G概述,（2）具有較高的傳輸技術 支持多媒體業(yè)務必須具有的傳輸速率 傳輸速率能按需分配 上下行鏈路傳輸速率適于對稱及不對稱業(yè)務的需求,3G概述,3. 3G提供的業(yè)務 移動性高速業(yè)務（高速互聯(lián)網(wǎng)）：E-mail 、Web、實時圖像傳輸、多媒體文件傳輸、移動計算機聯(lián)網(wǎng)和電子商務等 移動性寬帶業(yè)務（高速電信業(yè)務）：寬帶ISDN、漫游業(yè)務、短消息業(yè)務和呼叫中心業(yè)務等 移動性個人業(yè)務（信息數(shù)據(jù)業(yè)務）：交互視頻業(yè)務、電視無線電廣播數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)增值業(yè)務等,3G的關鍵技術,高效信道編譯碼技術 軟件無線電技術 智能天線陣技術 多用戶檢測和干擾消除技術 向全IP網(wǎng)過渡,3G的技術標準,三種3G主流技術標準: WCDMA：工作于頻分雙工（F