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无线通信基础培训 无线通信基础培训 无线通信的基本原理 1G 2G业务的基本原理3G业务的基本原理4G业务的基本原理 麦克斯韦电磁场理论 一 变化的磁场产生电场 二 变化的电场产生磁场 麦克斯韦电磁场理论的另一种理解 稳定的电场不产生磁场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场非均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场非均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场 一 有效的向外界发射电磁波的条件 1 要有足够高的振荡频率 因为频率越高 发射电磁波的本领越大 一 无线电波发射 振荡电流的频率越高 向外辐射电磁波能量的本领也越强 单位时间内辐射出去的能量 与电磁波频率的四次方成正比 2 振荡电路为开放电路 电场和磁场必须分散到尽可能大的空间 才可能有效的将电磁场的能量传播出去 发射无线电波的装置 2G业务基本原理 GSM发展历程1 1982年 设立 移动通信特别小组 以开发第二代移动通信为目标 2 1986年 在巴黎对八个建议进行现场实验 3 1987年 GSM成员国就采用窄带时分多址和规则脉冲激励长期线形预测 RPE LTP 话音编码以及高斯滤波最小频移键控 GMSK 调制方式达成一致 4 1988年 十八个国家达成GSM谅解备忘录 MOU 5 1989年 GSM标准生成 产生一套12章规范系列 6 1991年 GSM在欧洲正式开通 演变成全球移动通信系统 的简称 BTS拓扑结构 BTS在BSS系统中的位置 各部分名称说明BSCBaseStationController基站控制器BTSBaseTransceiverStation基站收发信机MSCMobileservicesSwitchingCenter移动交换中心OMCOperationandMaintenanceCenter操作维护中心AUCAuthenticationCentre鉴权中心EIREquipmentIdentificationRegister设备识别登记器HLRHomeLocationRegister归属位置登记器VLRVistorLocationRegister拜访位置登记器MSMobileStation移动台ISDNIntergratedServiceDigitalNetwork综合业务数字网PSTNPublicSwitchingTelephoneNetwork公用电话交换网PSPDNPublicSwitchedDataNetwork公用数据交换网PLMNPublicLandMobileNetwork公用陆地移动网GPRSGeneralPacketRadioService通用分组无线服务GGSNGatewayGPRSSupportingNodeGPRS网关支持节点SGSNServingGSNGPRS服务支持节点 GSM主要参数发射频率 基站 935 960MHZ移动台 890 915MHZ频道间隔 200KHZ双工间隔 45MHZ小区半径 MIN 0 5公里MAX 35公里接续方式 TDMA调制方式 GMSK编码方式 RPE LTP GSM子系统的组成移动终端BSS子系统基站子系统BSS可分为BTS和BSC两部分 基站 BTS 通过无线接口与移动台相连 负责移动台的无线接入 基站控制器 BSC 分别与基站 BTS 和移动交换中心 MSC 相连 负责对BTS的控制与管理 以及信号的承载MSS子系统 移动交换子系统MSS完成GSM的主要交换功能 同时管理用户数据和移动性所需的数据库 MSS子系统的主要作用是管理GSM移动用户之间的通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间的通信 移动交换子系统MSS包括六个功能单元 移动交换中心 MSC 拜访位置寄存器 VLR 归属位置寄存器 HLR 鉴权中心 AUC 设备识别寄存器 EIR 短消息中心 SC MSC移动交换中心MSC是PLMN的核心 MSC对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路接续的功能 也是PLMN和其他网络之间的接口 它完成通话接续 计费 BSS和MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理 移动性管理等功能 另外 为了建立至移动台的呼叫路由 每个MSC还完成GMSC的功能 即查询移动台位置信息的功能 MSC从三种数据库 拜访位置寄存器 VLR 归属位置寄存器 HLR 和鉴权中心 AUC 中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据 反之 MSC根据其最新数据更新数据库 MSS子系统功能单元介绍 拜访位置寄存器 VLR VLR通常与MSC合设 其中存储MSC所管辖区域中的移动台 称拜访客户 的相关用户数据 包括 用户号码 移动台的位置区信息 用户状态和用户可获得的服务等参数 VLR是一个动态用户数据库 VLR从移动用户的归属位置寄存器 HLR 处获取并存贮必要的数据 一旦移动用户离开该VLR的控制区域 则重新在另一个VLR登记 原VLR将取消该移动用户的数据记录 MSS子系统功能单元介绍 MSS子系统功能单元介绍 归属位置寄存器 HLR HLR存储管理部门用于移动用户管理的数据 每个移动用户都应在其归属位置寄存器 HLR 注册登记 它主要存储两类信息 一是有关移动用户的参数 包括移动用户识别号码 访问能力 用户类别和补充业务等数据 一是有关移动用户目前所处位置的信息 以便建立至移动台的呼叫路由 例如MSC VLR地址等 鉴权中心 AUC AUC属于HLR的一个功能单元部分 专门用于GSM系统的安全性管理 鉴权中心产生鉴权三参数组 随机数RAND 符号响应SRES 加密键Kc 用来鉴权用户身份的合法性以及对无线接口上的话音 数据 信令信号进行加密 防止无权用户接入和保证移动用户通信的安全 MSS子系统功能单元介绍 设备识别寄存器 EIR EIR存储有关移动台设备参数 完成对移动设备的识别 监视 闭锁等功能 以防止非法移动台的使用 EIR中存有三种名单 1 白名单 存贮已分配给可参与运营的GSM各国的所有设备识别标识IMEI 2 黑名单 存贮所有应被禁用的设备识别标识IMEI 3 灰名单 存贮有故障的以及未经型号认证的设备识别标识IMEI 由网路运营者决定 MSS子系统功能单元介绍 短消息中心 SC 短消息中心的主要功能是接收 存储和转发用户的短消息 点对点短消息业务包括移动台MS发起的短消息业务MO PP及移动台终止的短消息业务MT PP 点对点短消息的传递与发送由短消息中心SC进行中继 通过短消息中心能够更可靠地将信息传送到目的地 如果传送失败 短消息中心保存失败消息直至发送成功为止 短消息业务的另一个突出特点是 即使移动台处于通话状态 仍然可以同时接收短消息 MSS子系统功能单元介绍 业务交换点 SSP SSP是智能网络业务交换点 提供识别CAMELOSS业务呼叫请求处理的手段 并与MSC呼叫处理以及呼叫业务逻辑交互动作 按要求修改呼叫 连接处理功能 在业务控制点SCP控制下处理智能业务的请求 MSS子系统功能单元介绍 用于对GSM系统的交换实体进行管理 实现以下功能 1 维护测试2 障碍检测及处理3 系统状态监视4 系统实时控制5 局数据修改6 性能管理7 用户跟踪 告警8 话务统计等按功能分为几大模块 模块又分为前后台 操作维护中心 OMC MBI5 MBI5 MBI3 MBO 3G业务基本原理 三大主流无线接口标准 TD SCDMA可以基于GSM GPRS TD SCDMA 无线网是革命的 核心网可以依托GSM核心网 也可以适应新运营商组建全新的TD SCDMA网络 多址接入技术 FDMAFrequencyDivisionMultipleAccess频分多址每个用户在不同的频率上 一个信道是一个频率 TDMATimeDivisionMultipleAccess时分多址每个用户在不同的时间窗口中 时隙 一个信道是一个在特定频率上的特定时隙 CDMACodeDivisionMultipleAccess码分多址每个用户使用相同的频率 使用不同的编码来区分彼此 一个信道是一个 一套 特别的编码codepattern s 多址接入技术 双工方式 双工方式 WCDMA与cdma2000都是采用FDD 频分数字双工 模式 TD SCDMA采用TDD 时分数字双工 模式 FDD是将上行 发送 和下行 接收 的传输使用分离的两个对称频带的双工模式 需要成对的频率 通过频率来区分上 下行 对于对称业务 如语音 能充分利用上下行的频谱 但对于非对称的分组交换数据业务 如互联网 时 由于上行负载低 频谱利用率则大大降低 TDD是将上行和下行的传输使用同一频带的双工模式 根据时间来区分上 下行并进行切换 物理层的时隙被分为上 下行两部分 买不需要成对的频率 上下行链路业务共享同一信道 可以不平均分配 特别适用于非对称的分组交换数据业务 如互联网 TDD的频谱利用率高 而且成本低廉 TD SCDMA系统的典型组网示意图 TDRU318FA EMB5116 4G业务基本原理 LTE网络结构 MME功能NAS信令以及安全性功能3GPP接入网络移动性导致的CN节点间信令空闲模式下UE跟踪和可达性漫游鉴权承载管理功能 包括专用承载的建立 ServingGW支持UE的移动性切换用户面数据的功能E UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持在新的LTE框架中 原先的Iu 将被新的接口S1替换 Iub和Iur将被X2替换 LTE相关的节