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  • 第4代移动通信技术

    千次阅读 2013-12-24 10:55:40
    第4代移动通信技术 编辑 第四代移动通信技术即第4代移动通信技术。 4G(第四代移动通信技术)的概念可称为宽带接入和分布网络,具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带...

    第4代移动通信技术

    第四代移动通信技术即第4代移动通信技术。

    4G(第四代移动通信技术)的概念可称为宽带接入和分布网络,具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。 第四代移动通信标准比第三代标准具有更多的功能。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务,可以在任何地方用宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信),能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外,第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统,是宽带接入IP系统。

    1定义

    第四代移动通信技术的主要指标:1、数据速率从2Mb/s提高到100Mb/s,移动速率从步行到车速以上。2、支持 高速数据和高分辨率多媒体服务的需要。宽带局域网应能与 B-ISDNATM兼容,实现宽带多媒体通信,形成综合宽带通信网。3、对全速移动用户能够提供150Mb/s的高质量影像等多媒体业务。
    就现在而言,发达国家已经着手研制第四代移动通信的标准和产品。美国AT&T公司已经在实验室中研究第四代移动通信技术,其目的是提高蜂窝电话和其他移动设备访问互联网的速率;大约五年后,这项技术即可面世。日本的DoCoMo移动通信公司也在进行第四代移动通信的研究,争取在2008年左右推出4G产品。爱立信公司宣布已开始着手研制第四代移动通信系统,其研究机构负责人表示,第四代移动通信技术不仅可以将上网速度提高到超过3G技术的50倍,而且届时人类将首次实现 三维图像的高质量传输。该公司预计第四代移动通信系统大约在2010年正式投入市场。我国对第四代移动通信技还处于探讨起步阶段,因此,对4G移动通信的研制工作显得十分迫切。

    2特点

    1.具有很高的传输速率和传输质量。未来的移动通信系统应该能够承载大量的多媒体信息,因此要具备50-100Mbit/s的最大传输速率、非对称的上下行链路速率、地区的连续覆盖、QoS机制、很低的比特开销等功能;
    2.灵活多样的业务功能。未来的移动通信网络应能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝”连接,使得用户能够自由的在各种网络环境间无缝漫游,并觉察不到业务质量上的变化,因此新的通信系统要具备媒体转换、网间移动管理及鉴权、Adhoc网络(自组网)、代理等功能;
    3.开放的平台。未来的移动通信系统应在移动终端、业务节点及移动网络机制上具有“开放性”,使得用户能够自由的选择协议、应用和网络;
    4.高度智能化的网络。未来的移动通信网将是一个高度自治、自适应的网络,具有很好的重构性、可变性、自组织性等,以便于满足不同用户在不同环境下的通信需求 [1]
    系统特点:
    4G移动通信接入系统的显著特点是,智能化多模式终端(multi mode terminal)基于公共平台,通过各种接入技术,在各种网络系统(平台)之间实现无缝连接和协作。在4G移动通信中,各种专门的接入系统都基于一个公共平台,相互协作,以最优化的方式工作,来满足不同用户的通信需求。当多模式终端接入系统时,网络会自适应分配频带、给出最优化路由,以达到最佳通信效果。就现在而言,4G移动通信的主要接入技术有:无线蜂窝移动通信系统(例如2G、3G);无绳系统(如DECT);短距离连接系统(如蓝牙);WLAN系统;固定无线接入系统;卫星系统;平流层通信(STS);广播电视接入系统(如DAB、DVB-T、CATV)。随着技术发展和市场需求变化,新的接入技术将不断出现。
    不同类型的接入技术针对不同业务而设计,因此,我们根据接入技术的适用领域、移动小区半径和工作环境,对接入技术进行分层。
    * 分配层:主要由平流层通信、卫星通信和广播电视通信组成,服务范围覆盖面积大。
    * 蜂窝层:主要由2G、3G通信系统组成,服务范围覆盖面积较大。
    * 热点小区层:主要由WLAN网络组成,服务范围集中在校园、社区、会议中心等,移动通信能力很有限。
    * 个人网络层:主要应用于家庭、办公室等场所,服务范围覆盖面积很小。移动通信能力有限,但可通过网络接入系统连接其他网络层。
    * 固定网络层:主要指双绞线、同轴电缆、光纤组成的固定通信系统。
    网络接入系统在整个移动网络中处于十分重要的位置。未来的接入系统将主要在以下三个方面进行技术革新和突破:(1)为最大限度开发利用有限的频率资源,在接入系统的物理层,优化调制、信道编码和信号传输技术,提高信号处理算法、信号检测和数据压缩技术,并在频谱共享和新型天线方面做进一步研究。(2)为提高网络性能,在接入系统的高层协议方面,研究网络自我优化和自动重构技术,动态频谱分配和资源分配技术,网络管理和不同接入系统间协作。(3)提高和扩展IP技术在移动网络中的应用;加强软件无线电技术;优化无线电传输技术,如支持实时和非实时业务、无缝连接和网络安全。
    4G移动通信的软件系统v  4G移动通信的软件系统趋于标准化、复杂化、智能化。软件系统的首要任务是,创建一个公共的软件平台,使不同通信系统和终端的应用软件,通过此平台“互连互通”;并且,通过此软件平台,实现对不同通信系统和终端的管理和监控。因此,建立一个统一的软件标准和互连协议,是4G移动通信软件系统的关键。
    软件系统将逐步采用Web服务模式,以代替现行的客户/服务器模式。新的计算机语言如XML,将用于未来的这种基于Web的分布式服务。另一方面,软件系统还将在网络安全上做进一步研究,以保障通信网络的正常工作、数据完整和其他特殊需要。

    3主要功能

    在4G移动通信中,下列关键技术需进一步研究和解决。
    * 定位技术:定位是指移动终端位置的测量方法和计算方法。它主要分为基于移动终端定位、基于移动网络定位或者混合定位三种方式。在4G移动通信系统中,移动终端可能在不同系统(平台)间进行移动通信。因此,对移动终端的定位和跟踪,是实现移动终端在不同系统(平台)间无缝连接和系统中高速率和高质量的移动通信的前提和保障。
    * 切换技术:切换技术适用于移动终端在不同移动小区之间、不同频率之间通信或者信号降低信道选择等情况。切换技术是未来移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠移动通信的基础和重要技术。它主要有软切换和硬切换。在4G通信系统中,切换技术的适用范围更为广泛,并朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。v
    * 软件无线电技术:在4G移动通信系统中,软件将会变得非常繁杂。为此,专家们提议引入软件无线电技术,将其作为从第二代移动通信通向第三代和第四代移动通信的桥梁。软件无线电技术能够将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线,即将 A/D和D/A转换器尽可能地靠近RF前端,利用DSP进行信道分离、调制解调和信道编译码等工作。它旨在建立一个无线电通信平台,在平台上运行各种软件系统,以实现多通路、多层次和多模式的无线通信。因此,应用软件无线电技术,一个移动终端,就可以实现在不同系统和平台之间,畅通无阻的使用。现就现在而言比较成熟的软件无线电技术有参数控制软件无线电系统。
    * 智能天线技术:智能天线具有抑制噪声、自动跟踪信号、智能化时空处理算法形成数字波束等功能。
    * 无线电在光纤中的传输技术:在未来的通信系统中,光纤网将发挥十分重要的作用。可以利用光纤传送宽带无线电信号,与其他传输媒介相比,损耗很小。还可以用光纤传送包含多种业务的高频(60GHz)无线电信号。因此,利用光纤传输无线电信号,成为研究的一个重点。
    * 网络协议与安全:未来移动网络包含许多类型的通信网络,采用以软件连接和控制为主的方法进行网络互连。因此,无线接口协议成为4G移动通信网络的关键技术之一。同时,网络的安全问题,随着网络的扩展,也需高度重视。
    * 传输技术:主要研究在高速率(<20Mb/s)条件下,高速移动通信微波传输的性能;以及在高频段(如60GHz)室内信号多径传输性能。亚毫米波段传输信号,也是雨天等恶劣条件下,信号传输技术研究的重点之一。
    * 调制和信号传输技术:在高频段进行高速移动通信,将面临严重的选频衰落(frequency-selective fading)。为提高信号性能,研究和发展智能调制和解调技术,来有效抑制这种衰落。例如正交频分复用技术(OFDM)、自适应均衡器等。另一方面,采用TPC、RAKE扩频接收、跳频、FEC(如AQR和Turbo编码)等技术,来获取更好的信号能量噪声比(Eb/N0)。
    随着新技术和人们的新需求不断出现,第四代移动通信技术将会做相应调整和进一步发展。纵观移动通信发展规律,我们相信,第四代移动通信技术的高速率、高质量、大容量的多媒体服务,将使我们的世界更美好!

    4相关应用

    结合移动通信市场发展和用户需求,4G移动网络的根本任务是能够接收、获取到终端的呼叫,在多个运行网络(平台)之间或者多个无线接口之间,建立其最有效的通信路径,并对其进行实时的定位和跟踪。在移动通信过程中,移动网络还要保持良好的无缝连接能力,保证数据传输的高质量、高速率。4G移动网络将基于多层蜂窝结构,通过多个无线接口,由多个业务提供者和众多网络运营者提供多媒体业务。 因此,4G移动通信技术应具备以下几个基本特征:
    * 多种业务的完整融合。个人 通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体,满足用户的各种需求。4G应能集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、 蜂窝信号、广播电视到卫星通信,移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。各种业务应用、各种系统平台间的互连更便捷、安全,面向不同用户要求,更富有个性化。
    * 高速移动中不同系统间的无缝连接:用户在高速移动中,能够按需接入系统,并在不同系统间无缝切换,传送高速多媒体业务数据。
    * 各种用户设备便捷地入网:各种价格低廉的设备应能方便地接入通信网络中。这些设备体积小巧、甚至无需接入电源网即可工作。用户与设备间不再局限于听、说、读、写的简单交流方式,为满足用户的特殊需要和特殊用户(如残疾人)的需要,更多新的人机交互方式将出现。
    * 高度智能化的网络:4G的网络系统是一个高度自治、自适应的网络,它具有良好的重构性、可伸缩性、自组织性等,用以满足不同环境、不同用户的通信需求。
    * 独立的软件平台。
    同时,技术的发展和市场的需求,将加快并实现计算机网、电信网、广播电视网和卫星通信网等网络融为一体,宽带IP技术和光网络将成为多网融合的支撑和结合点。
    数字化数据交易点(digital market-place)是4G移动网络的一个重要技术。它用于预处理各个不同网络平台之间的呼叫。在网络平台之间的特定协议条件下,帮助业务供应者提供高质量、低费用的业务应用。例如,两个网络平台之间传送电视数据信息,首先经由数字化数据交易所处理。在数字化数据交易所里,这个电视数据信息将被分离成视频信号和音频信号,经由不同信道传送。音频信号将由覆盖广泛的网络传送,视频信号将由只能处理、接收视频信号的网络传送,从而达到降低通信成本和有效利用传输信道的目的。未来的全球互联网系统和骨干网系统,将以结合宽带IP技术和光纤网技术为主。4G移动网络的蜂窝按功率大小被细分为macro BS、micro BS和pico BS三类。
    Bell公司已经研制出一种新型光网络。它是利用大气激光传输原理的一种“无光纤”的光网系统。该系统主要由激光器、光放大器和光接收器组成,通过发射一种特殊的“扩展光束”(expanded beam)传送光信号,并采用DWDM技术,支持10Gb/s速率的波长,传输距离大于5km,具有良好的信号安全和稳定性。诸如此类的先进的光网络和光技术层出不穷。可以预见,在未来的4G移动通信网络中,光网络将大放异彩,起着举足轻重的作用。
    参考资料
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  • 第三代移动通信技术

    千次阅读 2013-12-24 10:52:12
    第三代移动通信技术 编辑 第三代移动通信技术,简称3G,全称为3rd Generation,中文含义就是指第三代数字通信。1995年问世的第一代模拟制式手机(1G)只能进行语音通话;1996到1997年出现的第二代GSM、...

    第三代移动通信技术

    第三代移动通信技术,简称3G,全称为3rd Generation,中文含义就是指第三代 数字通信。1995年问世的第一代模拟制式手机(1G)只能进行语音通话;1996到1997年出现的第二代GSM、TDMA等数字制式手机(2G)便增加了接收数据的功能,如接受 电子邮件或网页;第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升,它能够要能在全球范围内更好地实现无缝漫游,并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务,同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。

    1简介

    第三代移动通信系统( IMT-2000),在第二代 移动通信技术基础上进一步演进的以宽带CDMA技术为主,并能同时提供话音和数据业务的移动通信系统 亦即未来移动通信系统,是一代有能力彻底解决第一、二代移动通信系统主要弊端的最先进的移动通信系统。第三代 移动通信系统一个突出特色就是,要在未来移动通信系统中实现个人终端用户能够在全球范围内的任何时间、任何地点,与任何人,用任意方式、高质量地完成任何信息之间的移动通信与传输。可见,第三代移动通信十分重视个人在 通信系统中的自主因素,突出了个人在通信系统中的主要地位,所以又叫未来个人通信系统。
    众所周知,在第二代 数字移动通信系统中,通信标准的无序性所产生的百花齐放局面,虽然极大地促进了移动通信前期局部性的高速发展,但也较强地制约了移动通信后期全球性的进一步开拓,即包括不同频带利用在内的多种通信标准并存局面,使得“全球通”漫游业务很难真正实现,同时现有带宽也无法满足信息内容和数据类型日益增长的需要。第二代移动通信所投入的巨额软硬件资源和已经占有的宠大市场份额决定了第三代移动通信只能与第二代移动通信在系统方面兼容地平滑过渡,同时也就使得第三代移动通信标准的制定显得复杂多变,难以确定。
    第三代移动通信技术

    第三代移动通信技术

    伴随 芬兰 赫尔辛基国际电联(ITU)大会帷幕的徐徐落下,在由 中国所制订的 TD-SCDMA美国所制订的CDMA2000和 欧洲所制订的WCDMA所组成的最后三个提案中,几经周折后,最终将确定一个提案或几个提案兼容来作为第三代移动通信的正式国际标准(IMT-2000)。其中,中国的TD-SCDMA方案完全满足国际电联对第三代移动通信的基本要求,在所有提交的标准提案中,是唯一采用 智能天线技术,也是频谱利用率最高的提案,可以缩短运营商从第二代移动通信过渡到第三代系统的时间,在技术上具有明显的优势。更重要的是,中国的标准一旦被采用 ,将会改变我国以往在移动通信技术方面受制于人的被动局面;在经济方面可减少、甚至取消昂贵的国外专利提成费,为祖国带来巨大的经济利益;在市场方面则会彻底改变过去只有运营市场没有产品市场的畸形布局,从而使我国获得与国际同步发展移动通信的平等地位。
    TD-SCDMA技术方案是我国首次向国际电联提出的中国建议,是一种基于CDMA,结合智能天线、 软件无线电、高质量语音压缩编码等先进技术的优秀方案。TD-SCDMA技术的一大特点就是引入了SMAP同步接入信令,在运用CDMA技术后可减少许多干扰,并使用了智能天线技术。另一大特点就是在蜂窝系统应用时的越区切换采用了指定切换的方法,每个基站都具有对移动台的定位功能,从而得知本小区各个移动台的准确位置,做到随时认定同步基站。TD-SCDMA技术的提出,对于中国能够在第三代移动通信标准制定方面占有一席之地起到了关键作用。
    显然,第三代移动通信系统将会以宽带 CDMA系统为主,所谓CDMA,即 码分多址技术。移动通信的特点要求采用多址技术,多址技术实际上就是指基站周围的移动台以何种方式抢占信道进入基站和从基站接收信号的技术,移动台只有占领了某一信道,才有可能完成移动通信。目前已经实用的多址技术有应用于第一代和第二代移动通信中的频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和窄带码分多址(CDMA)三种。FDMA是不同的移动台占用不同的频率。TDMA是不同的移动台占用同一频率,但占用的时间不同。CDMA是不同的移动台占用同一频率,但各带有不同的随机码序,以示区分布进行扩频,因此同一频率所能服务的移动台数量是由随机码的数量来决定的。多址技术的性能比较见表1所示。宽带CDMA不仅具有CDMA所拥有的一切优点,而且运行带宽要宽得多,抗干扰能力也很强,传递信号功能更趋完善,能实现无线系统大容量和高密度地覆盖漫游,也更容易管理系统。第三代移动通信所采用的宽带CDMA技术完全能够满足现代用户的多种需要,满足大容量的多媒体信息传送,具有更大的灵活性。
    随着第三代移动通信系统标准的最后敲定,其终端设备也已初见端倪,浮出水面。 爱立信公司最近推出的R320双频手机具有内置Modem、红外接口、可进行图形Internet浏览、游戏、语音拨号及短信息服务。 诺基亚公司推出的7100系列手机则可支持GSM网上的9.6kb/s 数字通信和CDMA网上的14.4kb/s的数字通信,也具备了游戏、语音拨号和短信息功能(图1);另一款由诺基亚最新推出的媒体移动电话MP(Media Phone),则可以提供简单的Web浏览。而Alcatel公司不仅为无线IP提供了WAP网点,还推出了“口袋大小”的Internet移动电话One Touch Pocket。该话机尺寸仅有116mm×59mm×15mm,可提供全屏幕显示,采用锂电池,通话时间可达3小时,待机时间为80小时,用户使用该手机,可从中心局存储、管理和恢复 E-mail、语音邮件和传真信息,用户还可利用“文本-语音”新技术从该手机中收听E-mail话音邮件,完成转送传真到任何一部传真机上的工作。最近, 摩托罗拉公司又推出了具有未来移动通信意义上的手机芯片,该芯片可以安装在任何手机上,可使安装了该芯片的手机在全球任何地方通信。总之,第三代 移动通信设备不管是从功能方面、还是从外观方面都将为用户带来新的技术革命。

    2系统特征

    根据 IMT-2000系统的基本标准,第三代移动通信系统主要由4个功能子系统构成,它们是核心网(CN)、无线接入网(RAN)、移动台(MT)和 用户识别模块(UIM),且基本对应于 GSM系统的交换子系统(SSS)、基站子系统(BBS)、移动台(MS)和SIM卡四部分。其中核心网和无线接入网是第三代移动通信系统的重要内容,也是第三代移动通信标准制订中最难办的技术内容。
    第三代移动通信技术 引领未来

    第三代移动通信技术 引领未来

    第三代移动通信系统可以使全球范围内的任何用户所使用的小型廉价移动台,实现从陆地到海洋到卫星的全球立体通信联网,保证全球漫游用户在任何地方、任何时候与任何人进行通信,并能提供具有有线电话的语音质量,提供智能网业务,多媒体、分组无线电、娱乐及众多的宽带非话业务。第三代移动通信系统的特点是:综合了蜂窝、无绳、寻呼、集群、无线扩频、无线接入、移动数据、移动卫星、个人通信等各类移动通信功能,提供了与固定电信网络兼容的高质量业务,支持低速率话音和数据业务,以及不对称数据传输。第三代移动通信系统可以实现移动性、交互性和分布式三大业务,是一个通过 微微小区,到微小区,到 宏小区,直到“随时随地”连接的全球性卫星网络。下面,我们就来总结第三代移动通信的基本特征和它与 第二代移动通信系统的基本区别。
    1、第三代移动通信的基本特征
    (1)具有全球范围设计的,与固定网络业务及用户互连,无线接口的类型尽可能少和高度兼容性;
    (2)具有与固定 通信网络相比拟的高话音质量和高安全性;
    (3)具有在本地采用2Mb/s高速率接入和在广域网采用384kb/s接入速率的数据率分段使用功能;
    (4)具有在2GHz左右的高效频谱利用率,且能最大程度地利用有限带宽;
    (5)移动终端可连接地面网和卫星网,可移动使用和固定使用,可与卫星业务共存和互连;
    (6)能够处理包括国际互联网和视频会议、高数据率通信和非对称数据传输的分组和电路交换业务;
    (7)支持分层小区结构,也支持包括用户向不同地点通信时浏览国际互联网的多种同步连接;
    (8)语音只占移动通信业务的一部分,大部分业务是非话数据和视频信息;
    (9)一个共用的基础设施,可支持同一地方的多个公共的和专用的运营公司;
    (10)手机体积小、重量轻,具有真正的全球漫游能力;
    (11)具有根据数据量、服务质量和使用时间为收费参数,而不是以距离为收费参数的新收费机制。
    2、宽带CDMA与窄带CDMA或GSM的主要区别
    IMT-2000的主要技术方案是宽带CDMA,并同时兼顾了在第二代数字式 移动通信系统中应用广泛的GSM与窄带CDMA系统的兼容问题。那么,支撑第三代移动通信系统的宽带CDMA与在第二代移动通信系统中运行的窄带CDMA和GSM在技术与性能方面有什么区别呢?
    (1)更大的通信容量和覆盖范围。宽带CDMA可以使用更宽的信道,是窄带CDMA的4倍,提供的容量也要比它高4倍。更大的带宽可改善频率分集效果,从而可降低衰减问题。还可为更多用户提供更好的统计平均效果。宽带CDMA的上行链路中使用了相干解调,可提供2-3dB的解调增益,从而有效地改善了覆盖范围。由于宽带CDMA的信道更宽,衰减 效应较小 ,可改善功率控制精度。其上、下行链中的快速功率控制还可抵消衰减,并可降低平均功率水平,从而能够提高容量。
    (2)具有可变的高速数据率。宽带CDMA同时支持无线接口的高低数据比特率,其全移动的384kb/s数据率和本地通的2Mb/s数据率不仅可支持普通话音,还可支持多媒体数据,可满足具有不同通信要求的各类用户。由于可变的高速数据率,可通过使用可变正交扩频码,使得发射输出功率的自适应得以实现。应用中,用户会发现宽带CDMA要比窄带CDMA和GSM具有更好的应用性能。
    (3)可同时提供高速电路交换和分组交换业务。虽然在窄带CDMA与GSM移动通信业务中,只有也只需要与话音相关的电路和交换。但分组交换所提供的与主机应用始终“联机”而不占用专用信道的特性,可以实现只根据用户所传输数据的多少来付费,而不是像现在的移动通信那样,只根据用户连续占用时间的长短来付费的新收费机制。另外,宽带CDMA还有一种优化分组模式,对于不太频繁的分组数据,可提供快速分组传播,在专用信道上,也支持大型或比较频繁的分组 。同时,分组数据业务对于建立远程局域网和无线国际互联网接入的经济高效应用也非常重要。当然,高速的电话交换业务仍然非常适应像视频会议这样的实时应用。
    (4)宽带CDMA支持多种同步业务。每个宽带CDMA终端均可同时使用多种业务,因而可使每个用户在连接到局域网的同时还能够接收话音呼叫,即当用户被长时间数据呼叫占据时也不会出现像现在常见的忙音现象。
    (5)宽带CDMA技术还支持其他系统改进功能。第三代移动通信系统中的宽带CDMA还将引进其他可改进系统的相关功能,以期达到进一步提高系统容量的目的。具体内容主要是支持 自适应天线阵(AAA),该天线可利用天线方向图对每个移动电话进行优化,可提供更加有效的频谱和更高容量。自适应天线要求下行链中每个连接都有导频符,而宽带CDMA系统中的每个区中都使用一个公共导频广播。
    无线基站再也不需要 全球定位系统来同步,由于宽带CDMA拥有一个内部系统来同步无线电基站,所以不像 GSM移动通信系统那样在建立和维护基站时需要GPS(全球定位系统) 外部系统来进行同步。因为依赖全球定位系统卫星覆盖来安装无线电基站,在购物中心和地铁等地区会导致实施困难等问题。
    支持分层小区结构(HCS),宽带CDMA的载波可引进一种被称为“移动辅助异频越区切换(MAIFHO)” 的新切换机制,使其能够支持分层小区结构。这样,移动台可以扫描多个码分多址载波,使得 移动系统可在热点地区部署微小区。
    支持多用户检测,因为多用户检测可消除小区中的干扰并能提高容量。
    TD-SCDMA
    (time-division synchronous code division multiple access):td-scdma是由我国信息产业部 电信科学技术研究院提出,与 德国 西门子公司联合开发。主要技术特点:同步码分多址技术,智能天线技术和 软件无线技术。它采用tdd双工模式,载波带宽为1.6mhz。tdd是一种优越的双工模式,因为在第三代移动通信中,需要大约400mhz的频谱资源,在3ghz以下是很难实现的。而tdd则能使用各种频率资源,不需要成对的频率,能节省未来紧张的频率资源,而且设备成本相对比较低,比fdd系统低20%--50%,特别对上下行不对称,不同传输速率的数据业务来说tdd更能显示出其优越性。也许这也是它能成为三种标准之一的重要原因。另外,td-scdma独特的智能天线技术,能大大提高系统的容量,特别对cdma系统的容量能增加50%,而且降低了基站的发射功率,减少了干扰。td-scdma软件无线技术能利用软件修改硬件,在设计、测试方面非常方便,不同系统间的兼容性也易与实现。当然td-scdma也存在一些缺陷,它在技术的成熟性方面比另外两种技术要欠缺一等。因此,信息产业部也广纳合作伙伴一起完善它。另外它在抗快衰落和终端用户的移动速度方面也有一定缺陷。
    WCDMA
    WCDMAWide band Code Division Multiple Access 宽带码分多址)是一种3G 蜂窝网络。WCDMA使用的部分协议与2G GSM 标准一致。具体一点来说,WCDMA是一种利用码分多址复用(或者CDMA 通用 复用技术,不是指CDMA 标准)方法的宽带扩频3G移动通信空中接口。
    wcdma(wideband code division multiple access ):wcdma源于欧洲和 日本几种技术的融合。wcdma采用直扩(mc)模式,载波带宽为5mhz,数据传送可达到每秒2mbit(室内)及384kbps(移动空间)。它采用mc fdd双工模式,与gsm网络有良好的兼容性和互操作性。作为一项新技术,它在技术成熟性方面不及cdma2000,但其优势在于gsm的广泛采用能为其升级带来方便。因此,近段时间也倍受各大厂商的青睐。wcdma采用最新的 异步传输模式(atm)微信元传输协议,能够允许在一条线路上传送更多的语音呼叫,呼叫数由现在的30个提高到300个,在人口密集的地区线路将不在容易堵塞。
    另外,wcdma还采用了自适应天线和微小区技术,大大地提高了系统的容量。
    cdma2000
    (code division multiple access2000):cdma2000是由 美国高通(qualcomm)公司提出。它采用多载波(ds)方式,载波带宽为1.25mhz。cdma2000共分为两个阶段:第一阶段将提供每秒144kbit/s的数据传送率,而当数据速度加快到每秒2mbit/s传送时,便是第二阶段。到时,和wcdma一样支持移动多媒体服务,是cdma发展3g的最终目标。cdma2000和wcdma在原理上没有本质的区别,都起源于cdma(is-95)系统技术。但cdma2000做到了对cdma(is-95)系统的完全兼容,为技术的延续性带来了明显的好处:成熟性和可靠性比较有保障,同时也使cdma2000成为从第二代向第三代移动通信过渡最平滑的选择。但是cdma2000的多载传输方式比起wcdma的直扩模式相比,对频率资源有极大的浪费,而且它所处的频段与imt-2000规定的频段也产生了矛盾。
    3、第三代移动通信增加的新业务
    (1)高速电路交换数据(HSCSD)业务是GSM向第三代移动通信兼容的一种软件解决方案,它把单个业务信道的数据速率从9.6kb/s提高到14.4kb/s,并可把四条信道复用在一个时隙中,从而使数据经营者能够提供高达57.6kb/s的传输速率,是目前 数据传输速率的6倍。
    (2) 通用分组无线业务(GPRS)是由诺基亚开发的基于IP解决方案的可使GSM运营者迈向多媒体无线业务以其兼容第三代移动通信系统的另一项新技术,可提供高达115kb/s的数据传输速率。
    (3)增强型数据速率(EDGE)业务是由GSM和TDMA厂商正在合作开发的基于未来 移动通信系统的应用平台,它将能为未来移动通信系统IMT-2000提供高达384kb/s的移动速率业务。

    3主要技术

    技术影响因素

    在第三代移动通信标准IMT-2000K中 ,提出了对频谱和业务上的基本要求,即有名的2GHz频段和384kb/s广域网和2Mb/s本地网数据传输速率业务等。显然,要实现第三代移动通信系统中的基本要求,首选必须解决频谱、核心网络和无线接入三大技术因素。
    (1)必须确定全球统一的频谱段。IMT-2000标准确定在2GHz左右的频段,而 美国联邦通信委员会却在1994年就把PCS定位在1.9GHz,并已拍卖,使得第三代移动通信系统建立统一频谱出现了裂痕。
    (2)必须建立统一的核心网络系统。第三代移动通信系统标准将是在第二代移动通信系统的核心网络基础上,逐步将电路交换演变成高速电路交换与分组交换相结合的核心网络。现在世界上存在两大 移动通信系统核心网络,即GSM-MAP和ANSI-41,国际电联已决定将两大网络都定为第三代核心网络。因此,要实现全球漫游,就必须通过信令转换器把它们连接起来,形成逻辑上的统一核心网络系统。
    (3)必须考虑多频谱的无线接入方案。国际电联称之为无线传输技术(RTT)的无线接入方案,可以分为两大类,一类是建立在现有频段上把现有无线接入技术革新演变成能为第三代移动通信提供业务的RTT,这里最重要的是考虑反向兼容要求,其中工作频段在900/1800/1900MHz的GSM、 北美D-AMPS和窄带CDMA(IS-95)都在考虑向第三代过渡的反向兼容性。一类是直接工作在新的频段上,即IMT-2000制订的2GHz频段上,为第三代移动通信开发出新的无线传输技术,即宽带CDMA技术。

    主要技术

    带来第三代移动通信系统天翻地覆变化的当然是第三代移动通信中所采用的多种高新技术,这些高新技术是第三代移动通信系统的精髓,也是制订第三代移动通信系统标准的基础,了解这些技术就了解了第三代移动通信系统。下面我们就专门介绍几项有可能应用于第三代移动通信系统中的技术。
    (1)TD-SCDMA技术。TD-SCDMA是中国唯一提交的关于第三代移动通信的标准技术,它使用了第二代和第三代移动通信中的所有接入技术,包括TDMA、CDMA和SDMA,其中最关键的创新部分是SDMA。SDMA可以在时域/频域之外用来增加容量和改善性能, SDMA的关键技术就是利用多天线对空间参数进行估计,对下行链路的信号进行空间合成。另外,将CDMA与SDMA技术结合起来也起到了相互补充的作用,尤其是当几个移动用户靠得很近并使得SDMA无法分出时,CDMA就可以很轻松地起到分离作用了,而SDMA本身又可以使相互干扰的CDMA用户降至最小。SDMA技术的另一重要作用是可以大致估算出每个用户的距离和方位,可应用于第三代移动通信用户的定位,并能为越区切换提供参考信息。总的来讲,TD-SCDMA有价格便宜、容量较高和性能优良等诸多优点。
    (2)智能天线技术:智能天线技术是中国标准TD-SDMA中的重要技术之一,是基于自适应天线原理的一种适合于第三代移动通信系统的新技术。它结合了自适应天线技术的优点,利用天线阵列的波束汇成和指向,产生多个独立的波束,可以自适应地调整其方向图以跟踪信号的变化,同时可对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰信号,增加系统的容量和频谱效率。智能天线的特点是能够以较低的代价换得天线覆盖范围、系统容量、业务质量、抗阻塞和抗掉话等性能的提高。智能天线在 干扰和噪声环境下,通过其自身的 反馈控制系统改变辐射单元的辐射方向图、频率响应及其他参数,使接收机输出端有最大的信噪比。
    (3)WAP技术。WAP(Wireless Application Protocol, 无线应用协议)已经成为数字移动电话和其他无线终端上无线信息和电话服务的实际世界标准。WAP可提供相关服务和信息,提供其他用户进行连接时的安全、迅速、灵敏和在线的交互方式。WAP驻留在 因特网上的TCP/IP环境和蜂窝传输环境之间,但是独立于所使用的传输机制,可用于通过移动电话或其他无线终端来访问和显示多种形式的无线信息。
    WAP规范既利用了现有技术标准中适应于 无线通信环境的部分,又在此基础上进行了新的扩展。由于WAP技术位于GSM网络和因特网之间,一端连接现有的GSM网络,一端连接因特网。因此,只要用户具有支持WAP协议的媒体电话,就可以进入互联网,实现一体化的信息传送。而厂商使用该协议,则可以开发出无线接口独立、设备独立和完全可以交互操作的手持设备Internet接入方案,从而使得厂商的WAP方案能最大限度地利用用户对Web服务器、Web开发工具、Web编程和Web应用的既有投资,保护用户现有利益。同时也解决了无线环境所带来的有关新问题。目前,全球各大移动电话制造商,包括诺基亚、爱立信、摩托罗拉和阿尔卡特在内,都已保证提供支持WAP的无线设备。
    (4)快速 无线IP技术。快速无线IP(Wireless IP,无线互联网)技术将是未来移动通信发展的重点,宽频带多媒体业务是最终用户的基本要求。根据ITM-2000的基本要求,第三代移动通信系统可以提供较高的传输速度(本地区2Mb/s,移动144Kb/s)。现代的移动设备越来越多了(手机、笔记本电脑、PDA等),剩下的好像就是网络是否可以移动,无线IP技术与第三代移动通信技术结合将会实现这个愿望。由于无线IP主机在通信期间需要在网络上移动,其IP地址就有可能经常变化,传统的有线IP技术将导致通信中断,但第三代移动通信技术因为利用了蜂窝移动电话呼叫原理,完全可以使移动节点采用并保持固定不变的IP地址,一次登录即可实现在任意位置上或在移动中保持与IP主机的单一链路层连接,完成移动中的数据通信。
    (5) 软件无线电技术。在不同工作频率、不同调制方式、不同多址方式等多种标准共存的第三代移动通信系统中,软件无线电技术是一种最有希望解决这些问题的技术之一。软件无线电技术可将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线,即将AD转换器尽量靠近RF射频前端,利用DSP的强大处理能力和软件的灵活性实现信道分离、调制解调、信道编码译码等工作,从而可为第二代移动通信系统向第三代移动通信系统的平滑过渡提供一个良好的无缝解决方案。
    第三代移动通信系统需要很多关键性技术,软件无线电技术基于同一硬件平台,通过加载不同的软件,就可以获得不同的业务特性,这对于系统升级、网络平滑过渡、多频多模的运行情况来讲,相对简单容易、成本低廉,因此对于第三代移动通信系统的多模式、多频段、多速率、多业务、多环境的特殊要求特别重要。所以在未来移动通信应用中有着广泛的应用意义,不仅可改变传统观念,还将为移动通信的软件化、智能化、通用化、个人化和兼容性带来深远影响。
    (6)多载波技术。多载波 MC-CDMA是第三代移动通信系统中使用的一种新技术。多载波CDMA技术早在1993年的PIMRC会议上就被提出来了。目前,多载波CDMA作为一种有着良好应用前景的技术,已吸引了许多公司对此进行深入研究。多载波CDMA技术的研究内容大致有两类:一是用给定扩频码来扩展原始数据,再用每个码片来调制不同的载波。另一种是用扩频码来扩展已经进行了串并变换后的数据流,再用每个数据流来调制不同的载波。
    (7) 多用户检测技术。在CDMA系统中,由于码间不正交,会引起多址干扰(MAI),而多址干扰将会限制系统容量,为了消除多址干扰影响,人们提出了利用其他用户的已知信息去消除多址干扰的多用户检测技术。多用户检测技术分为两大类:线性多用户检测和相减去干扰检测。在线性多用户检测中,对传统的解相器软输出的信号进行一种线性的映射(变换)以期产生新的一组有希望提供更好性能的输出。在相减去 干扰检测中,可产生对干扰的预测并使之减小。目前,CDMA系统中的多用户检测技术还存在一定的局限,主要表现在:多用户检测只是消除了小区内的干扰,而对小区间的干扰还是无法消除;算法相当复杂,不易在实际系统中实现。多用户检测技术的局限是暂时的,随着 数字信号处理技术和微电子技术的发展,降低复杂性的多用户检测技术必将在第三代移动通信系统中得到广泛的应用。

    4相关图书

    基本信息

    书 名: 第三代移动通信技术
    作 者: 宋燕辉
    出版时间: 2009年11月
    ISBN: 9787115200792
    开本: 16开
    定价: 29.00 元

    内容简介

    《第三代移动通信技术》全面系统地介绍了第三代移动通信技术,着重介绍3G系统的结构、关键技术和实践应用。全书采用模块化的内容结构,共分6个模块,内容包括3G基础、CDMA技术基础、 WCDMA移动通信技术、TD-SCDMA移动通信技术、CDMA2000移动
    图书:第三代移动通信技术

    图书:第三代移动通信技术

    通信技术、WiMAX技术。
    《第三代移动通信技术》介绍的均为 3G技术的最新应用,内容全面,实用性强,着重于3G系统实现结构和操作技能的培养,并配有丰富的图表和习题,可适合不同层次读者的需要。
    《第三代移动通信技术》可作为通信、电子、信息类 高等职业技术学院及其他大专院校的教材,也可作为通信行业相关管理、技术和业务人员的培训用书,同时也可供3G 工程技术人员参考。

    图书目录

    模块1 G基础
    模块2 CDMA技术基础
    模块4 TD-SCDMA移动通信技术
    模块5 CDMA2000移动通信技术
    模块6 WiMAX技术
    英文缩略语
    参考文献
    展开全文
  • "5G"中的"G"指的是generation(时代),"5G"的中文全称是第五代移动通信技术,是最新一代蜂窝移动通信技术。移动通信技术至今共经历了五代变革:1G时代(1980年)、2G时代(1990年)、3G时代(200年)、4G时代(2010年...

      "5G"中的"G"指的是generation(时代),"5G"的中文全称是第五代移动通信技术,是最新一代蜂窝移动通信技术。移动通信技术至今共经历了五代变革:1G时代(1980年)、2G时代(1990年)、3G时代(200年)、4G时代(2010年)、5G时代(2020年)。

    5G技术指标

                             1.海量机器通信

    三大应用场景    2.超高可靠和低时延通信

                             3.增强的移动宽带

    无论是第几代移动通信技术都需要有传输介质——基站

    基站可分为两种:宏基站和小基站

    宏基站(铁塔站):覆盖范围数千米

    小基站:覆盖范围在10m-200m(具有体积小、成本低、安装容易、适合深度覆盖、功率小、干扰小等优势)

    SON:动态自组织网络是在5G蜂窝授权和控制下,在本地可以将基站、终端以及各种新型的末端点动态组建成网络,弥补传统蜂窝网架构在组网灵活性方向的不足。另外还可以通过组建动态自组织网络实现设备通信,提升网络频率效率。

    SDN:1.物理上分离控制平面和转发平面  2.控制器集中管理多台转发设备    3.服务和程序部署在控制器上

    NFV:软硬件解耦、虚拟化

               通用硬件实现网络功能

    VR:虚拟现实   

    AR:增强现实     

    MR:混合现实

    5G新业务挑战

    eMBB:指3D/超高清视频等大流量移动宽带业务

    mMTC:指大规模物联网业务

    URLLC:指如无人机、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务

    展开全文
  • 第2代移动通信技术

    千次阅读 2013-12-24 10:50:32
    第2代移动通信技术 编辑 GSM是Global System for Mobile Communication“全球移动通信系统”的简称。它是一种数字移动通信,较之以往的模拟移动通信,有较多的优点。 目录 1GSM 什么是GSM...

    第2代移动通信技术

    GSM是Global System for Mobile Communication“全球移动通信系统”的简称。它是一种数字移动通信,较之以往的模拟移动通信,有较多的优点。

    1GSM

    什么是GSM?

    GSM是Global System for Mobile Communication“全球移动通信系统”的简称。它是一种数字移动通信,较之以往的模拟移动通信,有较多的优点。

    起源

    泛欧数字蜂窝移动通讯网简称GSMM系统,GSM原意为“移动通信特别小组”(Group Special Mobile),是1982年欧洲邮电主管部门会议(CEPT)为开发第二代数字移动蜂窝 移动系统而成立的机构。1987年 GSM成员国经现场测试和论证比较,就 数字系统采用 窄带时分多址TDMA、规则脉冲激励长期预测 RPE-LTP话音编码和高斯滤波 最小移频键控(GMSK)调制方式达成一致意见。
    1988年 十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录(MOU)。
    1989年 GSM标准生效。1991年 GSM系统正式在欧洲问世,网路开通运行。
    1992年 世界上第一个GSM网在芬兰投入使用。从此,移动通信跨入了第二代。

    GSM特点

    特点之一,客户与设备分离(人机分开)。在GSM通信中,SIM卡与移动设备之间已设置一个开放式的公共接口,这样,使用者与自己的设备之间没有互相依存的关系。在SIM卡中存储有持卡者的客户数据、保安数据、鉴权加密算法等,只要客户手持此卡就可以借用、租用不同厂家的移动台,得到卡内存储的各种业务的服务,大大方便了客户,大大增强了GSM通信的移动性,也大大地增强了各生产厂家的设备的共享性。
    特点之二,通信安全可靠。因为在SIM卡中有一个永久性的 存储器,既有存储能力,又有进行计算的能力,所以它属于智能卡。当客户建立呼叫时,首先要客户输入个人身份号码(PIN),此码由4~8位数字组成,由移动台的键盘键入。若输入三次不正确的PIN码后,PIN码被锁,通信终止,这是防范那些伪客户盗用通信的方法之一。若有权客户忘记了码或一时疏忽,输入三次错误,可利用SIM卡中存储的0~9位数字的个人解锁钥(PUK)来解锁PIN码,使之恢复正常。但也要特别注意,若输入十次错误的PUK,整个SIM卡就报废了,只有重新购置一个SIM卡才能再进行通信。在呼叫建立过程中PIN码正确时,网路开始对客户身份进行鉴权,利用存储在SIM卡中的A3、A8算法,移动台与网路把计算结果进行比较,相同鉴权成功,这又是防范盗用通信的第二道防线。鉴权成功之后,为了对客户信息保密,安全传送至被叫,则又采用了一套加解密的方法,即采用了A5的算法,防止了非法客户窃密。另外,在鉴权和加解密过程中的 密钥(KC)和鉴权钥(K1)参数在空中接口上是不传输的,只有国际移动客户识别码(IMSI)传输一次,以后完全采用不断变化的临时移动客户识别码(TMSI)来代替,因此GSM通信比模拟移动通信安全可靠。
    特点之三,成本低。它比电话磁卡的成本低,并且质地结实耐用,易于推广。

    2GSM基本原理

    GSM系统结构

    1.GSM系统组成
    GSM被分成三个子系统:网络 交换子系统(Network Switching Subsystem NSS);基站子系统(Base Station Subsystem BSS);网络管理子系统(Network Management Subsystem NMS),网络管理子系统(NMS)又叫操作与维护中心(OMC--Operation & Maintenance Center)。
    网络子系统NSS是整个GSM系统的核心。它对GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换连接与管理的功能。基站子系统BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分,它通过无线接口直接与移动台相连负责无线信息的发送接收, 无线资源管理及功率控制等,同时它与NSS相连实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接,传送系统信息和用户信息等。网络管理子系统NMS负责NSS和BSS系统的维护管理工作。
    2.网络交换子系统(NSS)的组成及功能
    TMSC
    TMSC即Transit MSC,是专门用于转接话务的移动交换中心。
    GMSC
    GMSC即Gateway MSC,又称移动关口交换中心,主要用于和其它电信运营商设备的互联互通(包括移动运营商内部用于不同业务的互相连接)。
    移动交换中心MSC
    MSC是整个交换网络的核心,完成或参与网络子系统NSS的全部功能。对呼叫进行控制与接续,提供计费信息并协调与控制整个GSM网络中的各个功能实体。
    VLR是服务于其控制区域内移动用户的数据库。系统存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息,为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。当某用户进入VLR控制区后,此VLR将向该移动用户的归属位置寄存器HLR获取并存储必要数据,而一旦此用户离开后则取消VLR中此用户的数据。VLR通常与MSC合设在一起。
    归属位置寄存器HLR
    HLR是一个存储移动用户数据的静态数据库。包括用户识别号码,访问能力,用户类别和补充业务等数据。同时也存储移动用户所在VLR区域的有关 动态数据
    鉴权中心AUC
    AUC存储着鉴权信息和加密密钥,防止无权用户接入系统和防止无线接口数据被窃。
    设备识别寄存器EIR
    EIR存储着移动设备的国际移动设备识别码。IMEI 通过核查三种表格:白名单、灰名单、黑名单,使网络具有防止无权用户接入。监视故障设备的运行和保障网络运行安全的功能。
    3.基站子系统(BSS)的组成及功能
    BSC是基站子系统BSS的控制部分。主要完成接口管理,BTS--BSC之间的地面信道管理,无线参数及 无线资源管理测量和统计切换支持 呼叫控制操作与维护等功能。
    基站收发信台BTS
    BTS受控于 基站控制器BSC。属于基站子系统BSS的无线部分,是服务于某小区的无线收发信台设备。实现BTS与移动台MS空中接口的功能,BTS主要分为基带单元、载频单元、 控制单元三部分。基带单元主要用于话音数据速率适配以及信道编解码等。载频单元主要用于调制/解调与发射机/接收机间的耦合。 控制单元则用于BTS的操作与维护。

    GSM系统中的各类号码

    GSM系统的号码计划应能满足下面几点要求:
    1.任何PSTN中的用户能够与GSM PLMN的移动用户互相进行呼叫,这意味着移动MSISDN号码应与每个国家使用的MSISDN号码计划相适应。
    2.能够使每个运营部门开发自己独立的移动台号码计划。
    3.号码计划不应限制移动台在不同GSM PLMN之间漫游的可能性。
    4.能够在不改变分配给移动台的IMSI条件下改变移动台的MSISDN号码。
    下面分别介绍GSM中的主要识别码
    ------------------------------------------------------
    移动台国际识别号码MSISDN
    MSISDN是指 主叫用户为呼叫移动用户而拨叫的号码组成。
    MSISDN= CC+NDC+SN
    CC:国家码,即移动台登记注册的国家码,中国为86。
    NDC:国内目的码即网络接入号每个PLMN可以分配多个NDC。
    SN:移动用户号码
    由NDC和SN确定的国内有效MSISDN号码由各个国家运营部门自己决定
    ------------------------------------------------------
    国际移动用户识别码IMSI
    IMSI是在PLMN中唯一识别一个移动用户的号码。此号码在GSM系统所有服务区中都是有效的,在呼叫建立与位置更新时需要用到IMSI,IMSI保存在HLR、VLR和SIM卡中。IMSI组成如下,它的总长为15位数字,采用十进制编码
    IMSI = MCC+MNC+MSIN
    MCC:移动国家码,由3位数组成唯一地识别移动用户所属的国家,中国的MCC规定为460。
    MNC:移动网号,由2位数组成识别移动用户所归属的移动通信网,中国移动为00,中国联通为01。
    MSIN:移动用户识别码,唯一地识别某一移动通信网中的移动用户。
    NMSI:NMSI=MCC+MNC,国家移动用户识别码,由MNC和MSIN组成。
    ------------------------------------------------------
    临时移动用户识别码TMSI
    给移动用户分配TMSI 主要考虑到移动用户的安全性。凡是在空中接口传递的IMSI都用TMSI代替,VLR可给来访的每一用户分配一个唯一的TMSI,在每次鉴权后分配,只在某一VLR管辖区内有效,当用户离开此VLR服务区后释放此号码,在呼叫建立和位置更新时可使用TMSI。TMSI的总长为4个字节,即8为16进制的数,结构由当地电信部门自定。
    ------------------------------------------------------
    移动台漫游号码MSRN
    当呼叫一个移动用户的时候为使网络进行 路由选择VLR临时分配给移动用户的一个号码。在每次移动台有来话呼叫时根据HLR的请求临时由VLR分配一个MSRN。此号码只在某一范围比如90秒内有效,MSRN的组成与MSISDN相同。最大为15位数,对于在某一特定区域漫游的移动台,MSRN号码在被访VLR区域内是唯一有效的。
    ------------------------------------------------------
    信道切换号码HON
    此号码用于两个移动 交换区MSC区间进行切换时为建立MSC间通话链路而临时使用的号码,它类似于MSRN的组成。
    ------------------------------------------------------
    国际移动设备识别码IMEI
    IMEI唯一地识别一个移动台设备。
    IMEI = TAC+FAC+SNR+SP
    TAC:型号批准码由欧洲型号批准中心分配。
    FAC:最后装配码表示生产厂或最后装配所在地由厂家自行编码。
    SNR:序号码这个数字的独立序号唯一地识别每个TAC和FAC的每个设备。
    SP:备用(1位)。
     ------------------------------------------------------
    位置区识别码LAI
    在检测位置更新和切换的需求时要使用位置区识别LAI 。
    LAI = MCC+MNC+LAC
    MCC:移动国家码与IMSI中的MCC相同。
    MNC:移动网号与IMSI中的MNC相同。
    LAC: 位置区码,用于识别移动通信网中的一个位置区。
    ------------------------------------------------------
    全球小区识别GCI
    GCI是在所有GSM/PLMN中作为小区的唯一标识,是在LAI的基础上再加上小区识别CI组成。
    CGI = MCC+MNC+LAC+CI
    ------------------------------------------------------
    基站识别色码BSIC
    BSIC用于采用相同载频的相邻的不同的基站收发信台BTS的识别。特别用于识别在不同国家的边界地区采用相同载频的相邻BTS。
    BSIC = NCC+BCC
    NCC:网络色码用来唯一识别相邻国家不同的PLMN。
    BCC:基站色码用来唯一识别采用相同载频的相邻BTS。
    BSIC主要用于工程设计中。

    3GSM系统提供的业务

    1、 电信业务
    这是GSM的主要业务,包括电话、紧急呼叫、三类传真以及短消息业务。
    2、承载业务:它在某个接入点上提供用户所需的传送相应信号的能力。与ISDN定义一样,不需 调制解调器就可提供数据业务,但不能与基本电话业务同时使用。
    双向异步数据电路(300~9600bps)、双向同步数据电路(1200~9600bps)、异步 分组数据接入电路(300~9600bps)、双向同步分组数据(2400~9600bps)、交替语音和数据
    数据后接语音业务、GPRS业务
    3、补充业务:用于补充或修改基本业务,以提供用户完整的业务
    如呼叫偏转(有被叫,实时前转)、呼叫前转(无条件、遇忙、无应答、不可及)、主叫号码识别、呼叫等待(被叫忙时,接收新业务)、呼叫保持(保持当前呼叫,发起新呼叫)、呼入 呼出限制,其它,但是补充业务不能独立存在。
    4、增强型补充业务:
    语音群呼叫(VGCS)、话音广播业务(VBS)、多用户特征(MSP)、移动定位业务

    4GSM发展前景

    1、前言
    第二代移动通信中,GSM系统显然极为重要。现有的GSM网络可以平滑过渡到WCDMA/UMTS网络。从图1我们可以清晰地看到GSM的演进路线。在无线通信系统中,无线网络部分的数据处理能力,始终是一个瓶颈,从GSM到GPRS、EDGE,再到WCDMA、HSDPA,无线网络部分的 数据传送能力随着网络的演进是大幅度增强的,从GSM的9.6kb/s,演进到后面的HSDPA的下行数据处理能力达到14Mb/s。无线网络 数据传送能力的提高,也就有能力为终端用户提供越来越丰富的业务。可以想象,从GSM系统仅仅提供语音业务到HSDPA系统可以达到高达十几兆的数据 下载速率将是一个多么惊人的变化,这也将会给人们的通信带来极大的便利。本文主要阐述的是GSM到HSDPA无线网络部分的关键技术变化,这种关键技术的变化事实上也是网络演进的实质所在。现有的GSM/GPRS 核心网则可以逐步演进为UMTS核心网络,它可以同时连接GSM BSS和WCDMA RAN,也就是说GSM BSS和WCDMA RAN可以共享同一个核心网络。从GSM到HSDPA的演进方式能确保现有GSM运营商的利益,从技术上保证过渡的平稳性。
    2、GPRS
    GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称。事实上,在GSM演进到HSDPA的道路上,GPRS的提出迈出了重要的第一步,GPRS允许在电路交换的基础上增加 数据包交换。在构建GPRS网络的时候,GSM系统中的绝大部分的部件都不需要作硬件改动,只需要在软件方面进行升级,从GSM系统升级到GPRS+GSM系统,如图2所示,主要是在GSM系统中增加3个主要部件:SGSN(GPRS服务支持结点)、GGSN(GPRS 网关支持结点)、PCU(分组控制单元)。
    在GPRS系统中,定义了新的GPRS无线信道,并且信道的分配方式十分灵活,可以在每一个TDMA帧中分配1到8个无线时隙。在GPRS中,也提出了新的编码方案,通过表1可以看出,CS 1/CS 2/CS 3/CS 4可以支持不同的数据传送速率,这样也就能够根据不同的QoS要求提供给用户多样的服务。
    3、EDGE
    在GSM的演进道路上,EDGE(Enhanced Data Rate for GSM Evolution)的提出又将无线端的数据传送速率提高到473kb/s,EDGE是GSM迈向WCDMA的最后一步,它是基于GSM/GPRS网络的,采用了更新的 调制解调技术(8PSK)和信道编码技术。
    从GPRS升级到EDGE,因为对于上下行信道要提供GMSK和8PSK的 调制解调功能,在 终端部分和BTS部分要进行硬件升级,在BSC部分进行软件升级;在 核心网部分无需太大改动。
    EDGE的编码策略跟GPRS相比,来得更加复杂,但是,采用EDGE的MCS1到MCS9的编码方案,提供的数据传送速率就大大增加了。EDGE相对于GPRS而言,能提供更大的数据传送速率,也能够提供更多更丰富的多媒体业务,并且在原有的GSM/GPRS网络上很容易就能升级。在链路控制层面上,EDGE相对与GPRS,也提供了更为强大的功能。
    4、WCDMA
    WCDMA标准是由第三代合作伙伴计划组织(3GPP)制订,现在已有R99、R4、R5三个版本定稿,现阶段正在进行R6版本的制订工作。目前在全球已经安装和试运行的WCDMA网络都是基于R99版本的,其最大的特点在于网络结构上继承了GSM/GPRS的核心网络结构,与GSM不同的是在无线接入网部分引入了另外全新的无线接口——WCDMA,并采用了分组化传输,更加有利于实现高速移动 数据业务的传输。R4版本的主要特点是支持先进的 核心网络,针对R99基于TDM的电路核心网进行了很大的改进,提出了控制与承载相分离的概念,R4电路域由MSCServer、GMSCServer、MGW等实体组成,各实体之间提供了标准化的接口,信令可以使用IP承载。在R5阶段引入了IP多媒体子系统IMS,朝着全网IP化的道路迈出了重要一步。R6目前还在制订中。
    对于现在运营GSM网络的运营商来讲,由于GSM和WCDMA可以共用同一个 核心网,所以从GSM平滑过渡到WCDMA是最佳方式。随着人们对数据速率的要求越来越高,WCDMA和其他第三代移动通信制式的提出,具有革命性的意义。WCDMA的空中接口和原有的GSM/GPRS完全不同,高效的空中接口技术能使得WCDMA的 下行速率达到2Mb/s,也能满足人们丰富的多媒体业务。
    WCDMA利用先进的码分复用和扩频技术,使得其比先前的2G系统具有更高的频谱利用率。WCDMA还使用快速功控、软切换等先进技术,能较大限度的降低干扰,提高服务质量。根据不同的业务需求,WCDMA还能提供不同类型、不同速率、不同QoS要求的无线接入承载,从而支持更加丰富多彩的服务。
    5、HSDPA
    WCDMA向下演进的第一步就是提高 下行速率,也就是演进到HSDPA(High Speed Downlink Packet Access),跟WCDMA相比,HSDPA大大提高了系统的 容量,下行速率最大能达到14Mb/s,也能为用户提供更多更丰富的业务。
    在WCDMA R5版本中,已经提出了一种新的传输信道HS-DSCH,利用这种信道能够增强 下行速率。HSDPA对于原有的WCDMA的协议层产生的影响并不是很大,所以在原有的WCDMA上通过软件升级和少量硬件升级就能提升为HSDPA。
    HSDPA相对与WCDMA,具有下面一些特性:
    (1) 自适应调制和编码。HSDPA中链路将根据无线链路的情况来自动调整调制方式和编码方法,在WCDMA R99中,对于下行信道的调制方式为QPSK,但是对于HSDPA,除了采用QPSK,还采用16QAM调制方式。不论 终端在基站的附近还是在小区的边缘,HSDPA中链路的 自适应调制总能保证用户获得最大的 数据传输速率
    (2)快速调度。HSDPA中包调度是直接由基站控制的,而不像WCDMA R99中是由RNC控制的。这种调度方法更加靠近空中接口部分,从而效率更高。快速调度方法所需要的信息包括信道质量、 容量、QoS等级等。
    (3)混合自动重发请求。混合自动重发请求实际上是一个结合自动重发请求(ARQ)和前向错误更正(FEC)的技术,能利用原来传输失败的数据进行后续的解码。
    6、结束语
    现在在中国运营的最大的 无线网络就是GSM网络,由于技术特点,GSM在更新技术演进的道路上,必然朝着GPRS、WCDMA、HSDPA的方向发展。本文简单阐述了演进道路上的各种制式的关键技术特点和网络实体的演进变化。随着无线通信技术的迅猛发展,人们也将从网络的演进过程中享受更多移动通信带来的便利。

    5GPRS

    简介

    GPRS---General Packet Radio Service,通用无线分组业务,是一种基于GSM系统的无线 分组交换技术,提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲,GPRS是一项高速 数据处理的技术,方法是以"分组"的形式传送资料到用户手上
    由于使用了"分组"的技术,用户上网可以免受断线的痛苦(情形大概就跟使用了 下载软件NetAnts差不多)。此外,使用GPRS上网的方法与WAP并不同,用WAP上网就如在家中上网,先"拨号连接",而上网后便不能同时使用该电话线,但GPRS就较为优越,下载资料和通话是可以同时进行的。从技术上来说,声音的传送(即通话)继续使用GSM,而数据的传送便可使用GPRS,这样的话,就把移动电话的应用提升到一个更高的层次。而且发展GPRS技术也十分"经济",因为只须沿用现有的GSM网络来发展即可。GPRS的用途十分广泛,包括通过手机发送及接收 电子邮件,在互联网上浏览等。
    现在 手机上网的口号就是"always online"、"IP in hand",使用了GPRS后,数据实现分组发送和接收,这同时意味着用户总是在线且按流量计费,迅速降低了服务成本。对于继续处在难产状态的中国移动/联通WAP资费政策,如果将CSD(电路交换数据,即通常说的拨号数据,欧亚WAP业务所采用的承载方式)承载改为在GPRS上实现,则意味着由数十人共同来承担原来一人的成本。

    GPRS基础

    1、GPRS系统的基本组成包括下述功能单元:
    (1)分组控制单元(PCU):主要用于完成RLC/MAC功能和与Gb接口的转换。PCU在物理实现上可以有图5-2所示的三种方式:
    A.PCU设置在BTS中。
    B.PCU设置在BSC中。
    C.PCU独立设置,一个物理实体(包含多个PCU单元)有可能和多个BSC相连。
    配备了PCU的基站子系统把分组业务经Gb接口送往SGSN,把话音业务经A接口送往MSC。
    (2)服务GPRS支持节点(SGSN):执行移动性管理、安全功能和 接入控制路由选择等功能。SGSN与HLR之间的Gr接口用于SGSN与HLR之间传送移动性管理的相关信令。SGSN与SMS-GMSC/SMS-IWMSC之间的Gd接口用于经GPRS传送短消息业务。SGSN与MSC/VLR之间的 Gs 接口用于SGSN与MSC/VLR配合实现诸如联合位置更新、经由GPRS进行CS寻呼等功能。
    (3) 网关GPRS支持节点(GGSN):负责提供GPRS PLMN与外部分组数据网的接口,并提供必要的网间安全机制(如 防火墙)。GGSN与HLR之间的Gc接口为可选接口,用于GGSN向HLR查询MS的路由信息。SGSN和GGSN可以独立设置,也可以合设。同一PLMN中的GSN之间通过Gn接口进行通信,不同PLMN中的GSN之间通过 Gp 接口进行通信。
    (4)边界 网关(BG):边界网关用于PLMN间GPRS骨干网的互连,它应具有基本的安全功能,此外还可以根据运营商之间的漫游协定增加相关功能。边界 网关可以是独立的物理实体,也可以与GGSN合设。
    (5)计费网关(CG):计费网关通过Ga接口与GPRS网络中的计费实体如GSN等通信,用于收集各GSN发送的计费数据记录并进行计费。
    (6) 域名服务器(DNS):负责提供GPRS网内部SGSN、GGSN等 网络节点的域名解析以及APN的解析。
    (7)移动台(MS):用户使用的设备,按功能可分为A、B、C三类,由 移动终端(MT)和 终端设备(TE)构成。
    (8)LIG:合法监听 网关,收集GPRS用户的相关信息,传送给监听机构。
    其他设备:BTS、BSC、HLR、MSC/VLR、SMS-GMSC/SMS-IWMSC等GSM原有设备应扩展以支持相应的与GPRS有关的功能。具体定义及功能参考“900/1800MHz TDMA数字公用陆地蜂窝移动通信网技术体制”。在一个GPRS基本网络中,基站子系统可以通过 帧中继网、E1专线等方式与SGSN相连。SGSN、GGSN、BG、CG、DNS等 核心网实体是通过IP 传输网进行信令与数据传输的。此外,在 核心网中,SGSN与HLR、MSC/VLR、短消息中心以及GGSN与HLR之间通过7号信令网进行通信。
    2、GPRS速度和接入时间
    目前CMCC建成的GPRS网络支持的理论最高速率为171.2kbps,它是在采用 编码方式为CS-4时,且无线环境良好,信道充足的情况下实现的。
    GPRS在达到理论最高值171.2kbps时,已经完全可以支持一些 多媒体图像传输业务等对 带宽要求较高的应用业务,但实际 数据传输速率受网络 编码方式终端支持的因素影响。现在用户的接入速度大概分成20k、40k、60k、115.2k几种等级。
    GPRS手机一开机就能够附着到GPRS网络上,即已经与GPRS网络建立联系,附着的时间一般是3-5秒;使用GPRS 数据业务时,需要激活过程,一般是1-3秒,激活之后就已经完全接入互联网了。
    3、GPRS的优点
    相对原来GSM的拨号方式的电路交换 数据传送方式,GPRS是 分组交换技术,具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。
    1) 实时在线
    ?“实时在线”,即用户随时与网络保持联系。举个例子,用户访问互联网时,手机就在无线信道上发送和接受数据,就算没有 数据传送,手机还一直与网络保持连接,不但可以由用户侧发起数据传输,还可以从网络测随时启动push类业务,不象普通 拨号上网那样断线后还得重新拨号才能上网冲浪。
    2)按量计费
    ?用户可以一直在线,按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用,没有数据流量的传递时,用户即使挂在网上,也是不收费的。举个很形象也很意思的例子:发呆是免费的。
    3)快捷登录
    GPRS的用户一开机,就始终附着在GPRS网络上,每次使用时只需一个激活的过程,一般只需要1-3秒的时间马上就能登录至互联网,而固定拨号方式接入互联网需要拨号、验证用户名密码、登录服务器等过程,至少需要8-10秒甚至更长的时间。
    4)高速传输
    ?GPRS采用 分组交换的技术, 数据传输速率最高理论值能达171.2kb/s,但实际速度受到编码的限制和手机终端的限制,可能会有所不同。 电路交换数据业务,速率为每秒9.6K比特,因此电路交换数据业务(简称CSD)与GPRS的关系就象是9.6K Modem和33.6K、56K的Modem的区别一样。
    5)自如切换
    GPRS还具有数据传输与话音传输可同时进行或切换进行的优势。也就是说用户在用移动电话上网冲浪的同时,可以接收语音电话。举个例子,原来的 电话拨号上网,接入之后就不能再打电话,也不能接电话,而GPRS就类似于固定电话的ISDN的概念,电话上网两不误。

    6GPRS的应用

    GPRS移动 数据业务能够为用户提供丰富的应用服务,如:(1)移动商务:包括移动银行,移动理财,移动交易 (股票,彩票) 等(2)移动信息服务:信息点播,天气,旅游,服务,黄页,新闻和广告等(3)移动互联网业务:网页浏览,Email等(4)虚拟专用网业务:移动办公室,移动医疗等(5)基于位置的业务:位置查询,饭店及类似的服务行业导航等(6)多媒体业务:可视电话, 多媒体信息传送,网上游戏,音乐、视屏点播等(7)个人服务业务:PIM等为个人量身定做的业务,等等。
    ??值得注意的是,上述业务本身虽然并不局限于采用GPRS作为网络载体来实现,但是不同的载体特色可以为用户提供更加好的服务。我们知道,GPRS具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”“自如切换”,还有资源共享、丰富带宽等的特点,它本身不是一种业务,而是一种更好的网络承载方式,因此即使是相同的应用也会因为GPRS的上述特点而得到提升,当然由于GPRS本身的技术特点,也有一些特别适合于GPRS网络的应用服务,如网上聊天、移动炒股、 远程监控、远程计数等小流量高频率传输的数据业务。以下是几个应用的实例:
    ??移动炒股—这下不用去证券所营业部了,大盘指数、个股行情、K线图分析等等手机全能实时接收和显示,还能进行在线的交易,对于炒股的人士来说,真是手机在手、跨越千山万水也不愁呀。
    ??移动购物-通过手机或无线掌上电脑可以看清楚衣服的样子,各位女士有福了!
    ??移动休闲-和Honey到一个新城市旅游,想去最近的餐馆吃饭,没问题!查查GPRS手机,屏幕上有详细的本地地图,还有你和餐馆的位置指示。哟!咱在这儿呢!那么餐馆呢?拐右拐左再拐左就到了。
    ?? 移动办公-到了机场,哟?飞机晚点,两个小时才起飞,继续干活吧,拿出笔记本电脑,上有GPRS PC卡,收发电子邮件,与同事通过 视频会议上继续讨论问题和协同工作,不知不觉地过了两个小时,正好可以登机,瞧,多么有效率的两个小时。

    7GPRS发展前景

    GPRS是在第二代无线通信系统GSM基础上发展起来的,将GSM网络为 数据流的传输增加了支持 分组交换的网络系统设备,第三代无线通信系统将会在GPRS的基础上进行更进一步的技术进步与发展,为网络全面支持高速、宽带的多媒体数据传输。也就是说,GPRS是介于第二代和第三代之间的一种网络技术,也就是一般称为的2.5代。
    GPRS比WAP的技术优势如何?
    现有的WAP的承载是电路交换(CSD)方式,而GPRS是以 分组交换的方式进行数据传输, 电路交换方式数据与话音不能同时进行,在收费模式上也是按照时长来收费,而GPRS由于是分组交换,因此在网络资源的利用率上较电路交换有了很大的提高,而且GPRS可以同时进行语音与数据的传递,可以完全按照产生的流量来计费。
    ??实际上WAP本身与GPRS不具有可比性,现有WAP上的内容在GPRS上面一样可以浏览和应用,只不过GPRS使现有的CSD方式的WAP更快更方便收费更合理,对WAP的服务内容也会由于网络的技术进步而有较大的促进和改善。
    GPRS 会取代WAP吗?
    WAP现在用的是CSD(电路交换数据)的GSM数据业务,以后WAP可以使用GPRS这种新的GSM网络作为承载方式。
    ??GPRS不会取代WAP,两者属于不同范畴, GPRS和现在的CSD方式的GSM数据业务都是马路,WAP则是马路上的汽车,WAP现在行驶在两车道上,GPRS提高了数据 传送速度,是8车道,可以说GPRS增强了WAP业务,现有WAP上的内容一样可以通过GPRS进行浏览和应用。
    GPRS生命期有多长?是不是只是一个过渡产品?
    过渡产品如果过渡几年甚至更长的时间,也完全可以看作是阶段性的主流产品。目前,全球对3代网络的发展都较为谨慎,相信中国的运营商也会根据数据用户的数量和需求稳步发展3代网络。在几年的真空期,GPRS无疑是移动数据业务发展的首选。
    ??GPRS是在GSM系统基础上发展起来的 分组交换数据承载和传输业务,是2.5代的网络产品,但并不意味着GPRS仅仅是一个过渡产品,相反GPRS是第二代向第三代网络演进的一个非常重要、不可或缺的一个步骤和里程碑。因为GPRS较之GSM在数据的传输上产生了由电路交换到 分组交换这样一个质的飞跃,对于移动互联网和数据业务有了一个很大的促进,在现阶段3代的道路尚不是很清晰,技术发展与市场需求都不是很成熟的情况下,GPRS在未来4-5年将成为移动数据业务的最主要的承载方式。
    ??另外所有新技术的网络产品和服务都是向下兼容的,也就是说,即使3代网络已经存在,GPRS由于网络成本、市场渐进性的原因还将与3代 共存很长一段时间。
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